化學(xué)高考化學(xué)專項(xiàng)突破精品學(xué)案原電池

1、 高考化學(xué)專項(xiàng)突破精品系列電化學(xué)原電池一、認(rèn)清目標(biāo)本節(jié)重點(diǎn)：原電池的化學(xué)工作原理； 原電池的形成條件及電極反應(yīng)式；電子和電流的運(yùn)動(dòng)方向。本節(jié)難點(diǎn)： 原電池的化學(xué)工作原理。高考?？键c(diǎn)：原電池的形成條件、電極反應(yīng)式及電池反應(yīng)方程式的書寫。二、打牢基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)1：原電池的概念 將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置知識(shí)點(diǎn)2：原電池的條件 1. 組成原電池的條件。電極：兩種不同的導(dǎo)體相連；(如有兩種活性不同的金屬；一種是金屬、一種是非金屬導(dǎo)體；一種是金屬、一種是金屬氧化物等）。電極材料均插入電解質(zhì)溶液中。（電解質(zhì)溶液：能與電極反應(yīng)）兩電極相連形成閉合電路。自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應(yīng) 2.實(shí)例1：看鋅、銅、稀硫酸哪個(gè)能夠組

2、成原電池？ 以及反應(yīng)情況。 知識(shí)點(diǎn)3： 原電池的原理1.原電池的原理負(fù)極-較活潑的金屬- 電子-發(fā)生 反應(yīng)正極-較不活潑的金屬- 電子-發(fā)生 反應(yīng) 由電極本身性質(zhì)決定： 正極：材料性質(zhì)較不活潑的電極；負(fù)極：材料性質(zhì)較活潑的電極。 2.實(shí)例：負(fù)極：zn-2e-=zn2+ （氧化反應(yīng)） 正極：2h+2e-=h2（還原反應(yīng)） 一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)通過(guò)一定的裝置讓氧化劑和還原劑不規(guī)則的電子轉(zhuǎn)移變成電子的定向移動(dòng)就形成了原電池。知識(shí)點(diǎn)4： 一般用離子反應(yīng)方程式表示原電池正負(fù)極的工作原理，又叫電極方程式或電極反應(yīng)。一般先寫負(fù)極，所以可表示為： 負(fù)極（zn）：zn2ezn2 （氧化） 正極（cu）：2h2

3、eh2（還原）注意：電極方程式要注明正負(fù)極和電極材料 滿足所有守衡 總反應(yīng)是：zn+2h+=zn2+h2負(fù)極：電極本身失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。正極：電極本身不反應(yīng)，溶液中的某些離子在正極上獲得電子，發(fā)生還原反應(yīng)。陽(yáng)離子放電順(氧化性強(qiáng)弱順序)： aghg2fe3cu2hpb2+sn2+fe2zn2+al3mg2naca2k三、知識(shí)提升知識(shí)點(diǎn)1： 原電池中的幾個(gè)判斷 1、原電池正負(fù)極的判斷：負(fù)極：電子流出的極或較活潑的金屬電極或發(fā)生氧化反應(yīng)的電極。正極；電子流入的極或較不活潑的金屬電極或發(fā)生還原反應(yīng)的電極。a、 根據(jù)活動(dòng)性判斷：b、 負(fù)極（材料）發(fā)生氧化反應(yīng)。 這種方法能判斷簡(jiǎn)單原電池的正負(fù)極。如

4、：cu、zn原電池，zn比銅活潑，所以做 負(fù)極，但是這種方法在針對(duì)一些特殊的原電池反應(yīng)時(shí)就會(huì)發(fā)生誤判。如：cu、al、濃hno3組成的原電池時(shí)，就會(huì)發(fā)生誤判（這里cu做負(fù)極，al做正極）。 b、根據(jù)本質(zhì)來(lái)判斷：失電子的一定是負(fù)極（電子從負(fù)極發(fā)出），化合價(jià)升高。 zn + 2mno2 + nh4+ =zn2+ + mn203 + nh3 + h2o zn元素在反應(yīng)中化合價(jià)升高（0+2），所以zn為負(fù)極。利用這種辦法準(zhǔn)確性較高。 當(dāng)然，這種方法需要知道大致的原電池反應(yīng)方程式或者有圖示提示（燃料電池一般是這樣）c、從現(xiàn)象來(lái)判斷：負(fù)極一般會(huì)溶解（質(zhì)量減輕）。 這也是高考經(jīng)常出現(xiàn)的原電池正負(fù)極判斷方法之

5、一。比如：在某一原電池反應(yīng)中， c、 原電池兩極a、b，a極冒氣泡，則a、b的活動(dòng)性？ a極冒氣泡，故a為正極，故活動(dòng)性：a<b 2、 原電池中電流方向與電子流向的判斷電流方向：正負(fù) 電子流向：負(fù)正 3、電解質(zhì)溶液中離子運(yùn)動(dòng)方向的判斷 陽(yáng)離子：向正極區(qū)移動(dòng) 陰離子：向負(fù)極區(qū)移動(dòng)知識(shí)點(diǎn)2： 如何根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理來(lái)設(shè)計(jì)原電池呢？ 請(qǐng)將氧化還原反應(yīng) zn + cu2+ = cu + zn2+設(shè)計(jì)成電池（要有鹽橋裝置）：此電池的優(yōu)點(diǎn)：能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。其中，用到了鹽橋，什么是鹽橋？作用是什么？鹽橋保障了電子通過(guò)外電路從鋅到銅的持續(xù)轉(zhuǎn)移，使鋅的溶解和銅的析出過(guò)程得以繼續(xù)實(shí)行。 導(dǎo)線的作用

6、是傳遞電子，溝通外電路。而鹽橋的作用則是溝通內(nèi)電路。四、學(xué)以致用例1.下列敘述中準(zhǔn)確的是 a構(gòu)成原電池正極和負(fù)極的材料必須是兩種金屬。 b由鎂、鋁作電極與氫氧化鈉溶液組成的原電池中鎂是負(fù)極。 c馬口鐵（鍍錫鐵）破損時(shí)與電解質(zhì)溶液接觸錫先被腐蝕。 d銅鋅原電池工作時(shí)，若有13克鋅被溶解，電路中就有0.4mol電子通過(guò)。 解析： 兩種活動(dòng)性不同的金屬與電解質(zhì)溶液能夠組成原電池，但不能所以說(shuō)構(gòu)成原電池電極的材料一定都是金屬，例如鋅和石墨電極也能跟電解質(zhì)溶液組成原電池。在原電池中，一般活動(dòng)金屬是負(fù)極。但還要考慮反應(yīng)的實(shí)質(zhì)。如氫氧化鈉溶液中鋁先溶解。鍍錫鐵表皮破損后與電解質(zhì)溶液組成原電池，鐵較錫活潑，鐵

7、先失電子被腐蝕。銅鋅原電池工作時(shí)，鋅負(fù)極失電子，電極反應(yīng)為zn 2e=zn2+，1molzn失去2mol電子,0.2mol鋅（質(zhì)量為13克）被溶解電路中有0.4mol電子通過(guò)。故選d。答案：d 例2.把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬泡在稀h2so4中，用導(dǎo)線兩兩相連可以組成各種原電池。若a、b相連時(shí)，a為負(fù)極；c、d相連，d上有氣泡逸出；a、c相連時(shí)a極減輕；b、d相連，b為正極。則四種金屬的活潑性順序由大到小排列為 aabcd bacbd cacdb dbdca 解析：金屬組成原電池，相對(duì)活潑金屬失去電子作負(fù)極，相對(duì)不活潑金屬作正極。負(fù)極被氧化質(zhì)量減輕，正極上發(fā)生還原反應(yīng)，有物質(zhì)析出，由題意得活潑性

8、ab、ac、cd 、db，故正確答案為c。答案：c 例3.某原電池反應(yīng)的離子方程式為：fe+2h+=fe2+h2，則下列說(shuō)法正確的是 ahno3為電解質(zhì)溶液 b鋅為原電池正極c鐵極質(zhì)量不變    d銅為原電池正極解析：由電池反應(yīng)的離子方程式知，電池的負(fù)極為鐵，則正極應(yīng)是比鐵不活潑的金屬（b被否定）在反應(yīng)中負(fù)極不斷被消耗（c錯(cuò)）由于反應(yīng)中放出了氫所并生成了fe2+故知電解質(zhì)溶液不能是hno3由上分析可知正確選項(xiàng)為d答案：d例4. 為研究金屬腐蝕的條件和速率，某課外小組學(xué) 生用金屬絲將三根大小相同的鐵釘分別固定在圖示的三個(gè)裝置中，再放置于玻璃鐘罩里保存一星期后，下列對(duì)

9、實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)現(xiàn)象描述不正確的是（ ）a裝置左側(cè)的液面一定會(huì)上升b左側(cè)液面裝置比裝置的低c裝置中的鐵釘腐蝕最嚴(yán)重d裝置中的鐵釘幾乎沒(méi)被腐蝕解析：分析前2個(gè)裝置中分別發(fā)生的反應(yīng)類型為：吸氧腐蝕、析氫腐蝕第3個(gè)裝置為不腐蝕。所以中消耗氧氣，左邊的液面上升，中產(chǎn)生氫氣，液面向下壓，下降。中液面基本不變化。答案：b d例5.用酸性氫氧燃料電池電解苦鹵水 (含clbrnamg2)的裝置如圖所示 (ab為石墨電極)。下列說(shuō)法中，不正確的是（ ）a電池工作時(shí)，正極反應(yīng)式為：o2 +2 h2o + 4e=4 oh b電解時(shí)，a 電極周圍首先放電的是br而不是cl，說(shuō)明當(dāng)其它條件相同時(shí)前者的還原性強(qiáng)于后者c電解后期

10、，電解的離子方程式為：2cl +2 h2o = cl2+ 2 oh +2h2d忽略能量損耗，當(dāng)電池中消耗002g h2 時(shí)，b 極周圍會(huì)產(chǎn)生002g h2解析：電池工作時(shí)，正極反應(yīng)式為：o2 +2 h2o + 4e=4 oh ，因?yàn)槭撬嵝噪姵?，電極產(chǎn)物應(yīng)該為水，a錯(cuò)。電解后期，電解的離子方程式為：2cl +2 h2o = cl2+ 2 oh +2h2，因?yàn)槿芤褐杏衜g2離子，會(huì)產(chǎn)生mg（oh）2的沉淀，應(yīng)該為mg2+2cl +2 h2o = cl2+ mg（oh）2+2h2，c錯(cuò)。當(dāng)電池中消耗002g氫氣失去002mol電子，得失電子守恒，b 極周圍會(huì)產(chǎn)生002g h2。答案：a、c五、面對(duì)高

11、考1（07年廣東化學(xué)·12）為了避免青銅器生成銅綠，以下方法正確的是a將青銅器放在銀質(zhì)托盤上b將青銅器保存在干燥的環(huán)境中c將青銅器保存在潮濕的空氣中d在青銅器的表面覆蓋一層防滲的高分子膜答案：bd解析：銅綠是生活中常見(jiàn)現(xiàn)象，反應(yīng)原理為2cu+o2+co2+h2o=cu2co3(oh)2，故青銅器應(yīng) 保存在干燥的環(huán)境中或表面覆蓋一層防滲的高分子膜防止被腐蝕。a可能發(fā)生原電池反應(yīng)而被腐蝕。2（07年廣東文基·62）下列說(shuō)法正確的是a需要加熱的化學(xué)反應(yīng)都是吸熱反應(yīng) b中和反應(yīng)都是放熱反應(yīng)c原電池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的一種裝置 d水力發(fā)電是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程答案：b解析：需要

12、加熱的化學(xué)反應(yīng)也可能是放熱反應(yīng)，如可燃物的燃燒反應(yīng)，a選項(xiàng)錯(cuò)誤；原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，故c選項(xiàng)錯(cuò)誤；水力發(fā)電是將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程，故d選項(xiàng)錯(cuò)誤。正確選項(xiàng)為b3（08年廣東化學(xué)·2）海水是一個(gè)巨大的化學(xué)資源庫(kù)，下列有關(guān)海水綜合利用的說(shuō)法正確的是a海水中含有鉀元素，只需經(jīng)過(guò)物理變化就可以得到鉀單質(zhì)b海水蒸發(fā)制海鹽的過(guò)程中只發(fā)生了化學(xué)變化c從海水中可以得到nacl，電解熔融nacl可制備cl2d利用潮汐發(fā)電是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能答案：c解析：海水中鉀元素以k+形式存在，生成鉀單質(zhì)必然發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，a錯(cuò)。蒸發(fā)制海鹽發(fā)生的是物理變化，b錯(cuò)。潮汐發(fā)電是將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，d錯(cuò)。4（

13、08年廣東化學(xué)·5）用銅片、銀片、cu (no3)2溶液、agno3溶液、導(dǎo)線和鹽橋（裝有瓊脂-kno3的u型管）構(gòu)成一個(gè)原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是在外電路中，電流由銅電極流向銀電極 正極反應(yīng)為：ag+e-=ag實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作將銅片浸入agno3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同abcd答案：c解析：cu作負(fù)極，ag作正極。負(fù)極：cu-2e-=cu2+；正極：a+ + e- =ag。在外電路中，電子由cu電極流向ag電極，而電流方向與電子流向相反，所以1錯(cuò)。沒(méi)有鹽橋，原電池不能繼續(xù)工作，3錯(cuò)。無(wú)論是否為原電池，反應(yīng)實(shí)質(zhì)相同，均為氧化還原反應(yīng)，4對(duì)

14、。5（08年江蘇化學(xué)·6）下列裝置或操作能達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康牡氖谴鸢福篶解析：中收集氨氣裝置無(wú)棉花，（棉花的目的是防止氣體對(duì)流，在計(jì)短的時(shí)間內(nèi)收集滿氨氣）;b中右邊燒杯中電解質(zhì)溶液應(yīng)收硫酸銅，c是實(shí)驗(yàn)中常見(jiàn)檢查氣密性的裝置，c對(duì)；收集比空氣重的氣體應(yīng)該是長(zhǎng)進(jìn)短出故d錯(cuò)。6（09年福建理綜·11）控制適合的條件，將反應(yīng)2fe32i2fe2i2設(shè)計(jì)成如右圖所示的原電池。下列判斷不正確的是a反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)b反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，甲中石墨電極上fe3被還原c電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)d電流計(jì)讀數(shù)為零后，在甲中溶入fecl2固定，乙中石墨電極為負(fù)極答案：d解析：乙

15、中i失去電子放電，故為氧化反應(yīng)，a項(xiàng)正確；由總反應(yīng)方程式知，fe3被還原成fe2，b項(xiàng)正確；當(dāng)電流計(jì)為零時(shí)，即說(shuō)明沒(méi)有電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，可證明反應(yīng)達(dá)平衡，c項(xiàng)正 確。加入fe2，導(dǎo)致平衡逆向移動(dòng)，則fe2失去電子生成fe3，而作為負(fù)極，d項(xiàng)錯(cuò)。7（9分）（2007海南·14）依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2ag+（aq） + cu（s） = cu2+（aq） + 2ag（s）設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：（1）電極x的材料是            ；電解質(zhì)溶液y是 

16、0;          ；（2）銀電極為電池的            極，發(fā)生的電極反應(yīng)為            ；x電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為            ；（3）外電路中

17、的電子是從            電極流向            電極。答案：（1）cu agno3（2）正極 ag+ +eag cu2ecu2+ （3）x ag考點(diǎn)：本題考查了原電池原理。解析：本電池的化學(xué)反應(yīng)原理為：2agno3+cu=cu(no3)2+2ag。對(duì)于原電池負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，失電子一極；正極上發(fā)生還原反應(yīng)，得電子一極。電子由負(fù)極流向正極。8（07年山東理綜&

18、#183;29）（15分）鐵及鐵的化合物應(yīng)用廣泛，如fecl3可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血?jiǎng)┑?。?）寫出fecl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式 。（2）若將（1）中的反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，請(qǐng)畫出原電池的裝置圖，標(biāo)出正、負(fù)極，并寫出電極反應(yīng)式。正極反應(yīng) 負(fù)投反應(yīng) 。（3）腐蝕銅板后的混合溶液中，若cu2、fe3和fe2的濃度均為0.10mol·l1，請(qǐng)參照下表給出的數(shù)據(jù)和藥品，簡(jiǎn)述除去cucl2溶液中fe3和fe2的實(shí)驗(yàn)步驟 。氫氧化物開(kāi)始沉淀時(shí)的ph氫氧化物沉淀完全時(shí)的phfe31.93.2fe27.09.0cu24.76.7提供的藥品：cl2 濃h2so4 naoh

19、溶液 cuo cu（4）某科研人員發(fā)現(xiàn)劣質(zhì)不銹鋼在酸中腐蝕緩慢，但在某些鹽溶液中腐蝕現(xiàn)象明顯。請(qǐng)從上表提供的藥品中選擇兩種（水可任選），設(shè)計(jì)最佳實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證劣質(zhì)不銹鋼易被腐蝕。有關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式 劣質(zhì)不銹鋼腐蝕的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 答案：（1）2fe3cu2fe2cu2（2）正極反應(yīng)：fe3efe2（或2fe32e2fe2）負(fù)極反應(yīng)：cu2cu22e（或cu2ecu2）（3）通入足量氯氣將fe2氧化成fe3；加入cuo調(diào)節(jié)溶液的ph至3.24.7；過(guò)濾（除去fe(oh)3）（4）cuoh2so4cuso4h2o cuso4fefeso4cu不銹鋼表面有紫紅色物質(zhì)生成解析：（1）fe3+具有強(qiáng)氧化性，可以

20、把一些金屬單質(zhì)如鐵、銅等氧化成相應(yīng)的離子，fe3+腐蝕銅制電路板利用的就是這個(gè)原理，反應(yīng)的離子方程式是：2fe3+ + cu=2fe2+ + cu2+。（2）由反應(yīng)2fe3+ + cu=2fe2+ + cu2+可以判斷出銅化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，銅做負(fù)極，鐵元素化合價(jià)降低，fe3+ 發(fā)生還原反應(yīng)，正極可以選用石墨棒，電解質(zhì)溶液可以選用氯化鐵溶液?；貞洸⒎抡战滩纳系你~鋅原電池裝置，可以畫出此原電池的裝置圖，裝置圖見(jiàn)答案。發(fā)生的電極反應(yīng)為：正極反應(yīng)：fe3efe2（或2fe32e2fe2）負(fù)極反應(yīng)：cu2cu22e（或cu2ecu2）。（3）除雜時(shí)，要把雜質(zhì)全部除去，又不能引入新的雜質(zhì)。根據(jù)題給

21、信息可知：fe3+的氫氧化物從開(kāi)始沉淀到沉淀完全的ph范圍是1.93.2，fe2+的氫氧化物從開(kāi)始沉淀到沉淀完全的ph范圍是7.09.0，cu2+的氫氧化物從開(kāi)始沉淀到沉淀完全的ph范圍是4.76.7。當(dāng)ph為3.2時(shí)fe3+完全沉淀，此時(shí)cu2+不會(huì)沉淀，要使fe2+完全沉淀需要使溶液的ph為9.0，此時(shí)cu2+已經(jīng)完全沉淀。因此，若要除去cucl2溶液中的fe3+、fe2+，需要將fe2+全部轉(zhuǎn)化為fe3+，采取的措施是向溶液中同入過(guò)量的氯氣；為了不引入其它雜質(zhì)，可以向溶液中加入cuo調(diào)節(jié)溶液的ph范圍在3.24.7之間，此時(shí)fe3+完全沉淀；最后過(guò)濾，即可得到純凈的氯化銅溶液。實(shí)驗(yàn)步驟見(jiàn)

22、答案。（4）不銹鋼在某些鹽溶液中比在酸溶液中腐蝕明顯，說(shuō)明這些鹽溶液中的金屬陽(yáng)離子的氧化性比h+的氧化性強(qiáng)，即這些金屬在金屬活動(dòng)性順序位于氫的后面。要設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證劣質(zhì)不銹鋼易被腐蝕，需要有容易與鐵反應(yīng)的鹽，根據(jù)提供的藥品可知這種鹽是硫酸銅，制取硫酸銅的最佳方案是用氧化銅與稀硫酸反應(yīng)制取，這種方法比濃硫酸與銅反應(yīng)節(jié)省硫酸，并且不產(chǎn)生污染環(huán)境的so2 。實(shí)驗(yàn)步驟是：用適量水將濃硫酸稀釋制取稀硫酸，用氧化銅與稀硫酸反應(yīng)制取硫酸銅，將不銹鋼加入硫酸銅溶液中觀察現(xiàn)象。有關(guān)化學(xué)方程式和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象見(jiàn)答案。9（07年寧夏理綜·26）（14分）（1）將鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池，兩電極間連接一個(gè)電

23、流計(jì)。 鋅片上發(fā)生的電極反應(yīng)： ； 銀片上發(fā)生的電極反應(yīng)： 。（2）若該電池中兩電極的總質(zhì)量為60g，工作一段時(shí)間后，取出鋅片和銀片洗凈干燥后稱重，總質(zhì)量為47g，試計(jì)算：產(chǎn)生氫氣的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)；通過(guò)導(dǎo)線的電量。（已知na6.02×1023/mol，電子電荷為1.60×1019c）答案：（1）zn2e=zn2 2h2e=h2 （2）4.5l 3.8×104c解析：（1）因金屬的活動(dòng)性順序?yàn)閦nag，所以將鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池時(shí)，鋅片作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)zn2e=zn2；銀片作正極，發(fā)生還原反應(yīng)2h2e=h2 。（2）根據(jù)電極反應(yīng)，知鋅片與銀片減少的質(zhì)量等與生成氫氣所消耗的鋅的質(zhì)量，設(shè)產(chǎn)