第10章　第40讲　原电池　常见化学电源（含答案）2025年高考化学大一轮复习全新方案 讲义

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考点一 原电池的工作原理
1．概念
原电池是把________能转化为____能的装置。
2．构成条件
3．构建原电池模型(以锌铜原电池为例)
盐桥的组成和作用
(1)盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼脂，离子可在其中自由移动。
(2)盐桥的作用：a.连接内电路，__________________________________________________；
b．____________，使原电池不断产生电流。
(3)盐桥中离子移向：阴离子移向______，阳离子移向______。
1．盐桥是所有原电池构成的必要条件( )
2．原电池内部电解质中的阴离子一定移向负极，阳离子一定移向正极( )
3．构成原电池两极的电极材料一定是活泼性不同的金属( )
4．原电池中负极失去电子的总数一定等于正极得到电子的总数( )
5．使用盐桥可以提高电池的效率( )
6．图1能验证锌与硫酸铜反应过程中有电子转移( )
7．图2能实现Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑( )
一、原电池的构成及工作原理
1．构成原电池的条件有很多，当电解质中某离子的浓度越大时其氧化性或还原性越强。某化学实验小组用如图所示的装置实验，发现电流表指针发生偏转。
(1)电极A作____极，电极反应式为_______________________________________________
______________________________________________________________________________。
(2)电极B作____极，电极反应式为_______________________________________________
______________________________________________________________________________。
(3)硝酸根离子移向_______(填“A”或“B”)极。
(4)由此得出的结论是，原电池反应发生的条件不仅与电极材料和电解质的性质有关，还与电解质的______有关。
2．控制合适的条件，可使反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向不同的方向进行，改变电极反应。
(1)反应开始时，乙中石墨电极的名称：______，反应类型：__________；甲池中发生________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为_________________________________________
________________________。
(2)一段时间后，电流表读数为零后，在甲中加入FeCl2固体，则乙中的石墨作________(填“正”或“负”)极，该电极的电极反应式为_______________________________________
______________________________________________________________________________。
二、原电池原理的应用
3．根据下图，可判断出下列离子方程式中错误的是( )
A．2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===2Ag＋(aq)＋Cd(s)
B．C2＋(aq)＋Cd(s)===C(s)＋Cd2＋(aq)
C．2Ag＋(aq)＋Cd(s)===2Ag(s)＋Cd2＋(aq)
D．2Ag＋(aq)＋C(s)===2Ag(s)＋C2＋(aq)
4．根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2设计原电池，在方框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液，写出电极反应式：
原电池原理的四大应用
(1)比较金属的活动性，在原电池中，一般较活泼的金属作负极 (注意电解质溶液对电极反应的影响)。
(2)加快化学反应速率，创造多个微电池反应环境，可加快反应(腐蚀)速率。
(3)应用于金属防护。
(4)设计原电池。
①首先将氧化还原反应分成两个半反应。
②根据原电池反应的特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。
考点二 常见化学电源
1．一次电池
2.二次电池
铅酸蓄电池是最常见的二次电池，总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4eq \(,\s\up7(放电),\s\d5(充电))2PbSO4＋2H2O。
(1)放电时：
负极反应式：____________________________________________________________；
正极反应式：____________________________________________________________。
放电时，当外电路上有2 ml e－通过时，溶液中消耗H2SO4 ____ ml。
(2)充电时：
阴极反应式：____________________________________________________________；
阳极反应式：____________________________________________________________。
充电一段时间电解质溶液的pH__________(填“增大”“减小”或“不变”)。
提醒 充电时电极的连接，负接负作阴极，正接正作阳极。
3．燃料电池
(1)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，常见的燃料除H2外，还有CO、水煤气(CO和H2)、烃类(如CH4)、醇类(如CH3OH)、醚类(如CH3OCH3)、氨(NH3)、肼(H2N—NH2)等。如无特别提示，燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧。
(2)燃料电池的电解质常有四种类型：酸性条件、碱性条件、固体电解质(可传导O2－)、熔融碳酸盐，不同电解质会对总反应式、电极反应式有影响。
(3)以甲醇为燃料，写出下列介质中的电极反应式。
①酸性溶液(或含质子交换膜)
正极：________________________________________________________________________，
负极：________________________________________________________________________。
②碱性溶液
正极：________________________________________________________________________，
负极：________________________________________________________________________。
③固体氧化物(其中O2－可以在固体介质中自由移动)
正极：________________________________________________________________________，
负极：________________________________________________________________________。
④熔融碳酸盐(COeq \\al(2－,3))
正极(通入CO2)：______________________________________________________________，
负极：________________________________________________________________________。
1．干电池根据电池内的电解质分为酸性电池和碱性电池( )
2．手机、电脑中使用的锂离子电池属于一次电池( )
3．镍镉电池不能随意丢弃的主要原因是镍、镉的资源有限，价格昂贵( )
4．铅酸蓄电池放电时，正极与负极质量均增加( )
5．二次电池充电时，阴极连接电源的负极，发生还原反应( )
6．铅酸蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生还原反应( )
7．燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能( )
8．在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定发生氧化反应( )
一、多样化的燃料电池
1．燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4、C2H6等)与氧气(或空气)反应将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下列关于乙烷(C2H6)燃料电池的说法正确的是( )
A．通入5.6 L O2完全反应后，有1 ml电子发生转移
B．负极反应式：C2H6＋18OH－＋14e－===2COeq \\al(2－,3)＋12H2O
C．该电池工作时，正极附近溶液的碱性增强
D．燃料电池的优点之一是燃料反应时化学能全部转化为电能
2.如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度在700～900 ℃时，O2－可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应产物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是( )
A．电池内的O2－由电极乙移向电极甲
B．电池总反应为N2H4＋2O2===2NO＋2H2O
C．当电极甲上有1 ml N2H4消耗时，电极乙上有22.4 L O2参与反应
D．电池外电路的电子由电极乙移向电极甲
二、电极反应式的书写
3．有如图所示的四个装置，回答相关问题：
(1)图①中，Mg作________极。
(2)图②中，Mg作______极，写出负极反应式：____________________________________，
正极反应式：_________________________________________________________________，
总反应的离子方程式：_________________________________________________________
_____________________________________________________________________________。
(3)图③中，Fe作__________极，写出负极反应式：__________________________，正极反应式：___________________________________________________________________________，
总反应的化学方程式：__________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(4)图④装置能否构成原电池？______(填“能”或“否”)，若能构成原电池，正极为__________，电极反应式为_______________________________________________________
(若不能构成原电池，后两问不用回答)。
4．根据电池反应书写电极反应式。
(1)碱性铁电池的电池反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O===3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。
负极反应式：__________________________________________________________________，
正极反应式：__________________________________________________________________。
(2)一种锂电池的反应为CO2＋LiC6===LiCO2＋C6，Li原子嵌入电池负极材料碳(C6)中。
负极反应式：__________________________________________________________________，
正极反应式：__________________________________________________________________。
(3)Mg-AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式：2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－。
负极反应式：__________________________________________________________________，
正极反应式：__________________________________________________________________。
(1)电极反应式书写的一般方法
(2)已知总反应式的复杂电极反应式的书写方法
①首先写出较简单的电极反应式。
②复杂电极反应式＝总反应式－简单电极反应式。
③注意电子守恒。
1.(2023·海南，8)利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是( )
A．b电极为电池正极
B．电池工作时，海水中的Na＋向a电极移动
C．电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性
D．每消耗1 kg Al，电池最多向外提供37 ml电子的电量
2.(2023·广东，6)负载有Pt和Ag的活性炭，可选择性去除Cl－实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是( )
A．Ag作原电池正极
B．电子由Ag经活性炭流向Pt
C．Pt表面发生的电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．每消耗标准状况下11.2 L的O2，最多去除1 ml Cl－
3．(2021·重庆，12)CO2电化学传感器是将环境中CO2浓度转变为电信号的装置，工作原理如图所示，其中YSZ是固体电解质，当传感器在一定温度下工作时，在熔融Li2CO3和YSZ之间的界面X会生成固体Li2O。下列说法错误的是( )
A．COeq \\al(2－,3)迁移方向为界面X―→电极b
B．电极a上消耗的O2和电极b上产生的CO2的物质的量之比为1∶1
C．电极b为负极，发生的电极反应为2COeq \\al(2－,3)－4e－===O2↑＋2CO2↑
D．电池总反应为Li2CO3===Li2O＋CO2↑
4．(2023·辽宁，11)某低成本储能电池原理如图所示。下列说法正确的是( )
A．放电时负极质量减小
B．储能过程中电能转变为化学能
C．放电时右侧H＋通过质子交换膜移向左侧
D．充电总反应：Pb＋SOeq \\al(2－,4)＋2Fe3＋===PbSO4＋2Fe2＋
①不含盐桥
②含盐桥
负极：________________________
正极：________________________
负极反应式：_______________________________________；
正极反应式：______________________________________；
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2
负极反应式：_______________________________________；
正极反应式：______________________________________；
总反应：Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag