考點(diǎn)07化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能-

考點(diǎn)07化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能【核心考點(diǎn)梳理】一、原電池的工作原理1．概念：是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置；原電池的反應(yīng)本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。2．原電池的工作原理原電池總反應(yīng)式：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑。原電池在工作時(shí)，負(fù)極失電子，電子通過導(dǎo)線流向正極，被氧化性物質(zhì)得到，閉合回路中形成電流，化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?．原電池的構(gòu)成條件(1)原電池反應(yīng)必須是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。(2)具有活動(dòng)性不同的兩個(gè)電極(金屬與金屬或金屬與能導(dǎo)電的非金屬)。(3)兩電極均插入電解質(zhì)溶液中。(4)電解質(zhì)溶液、電極、導(dǎo)線形成閉合回路。注意：構(gòu)成原電池的兩電極材料不一定都是金屬，正極材料可以為導(dǎo)電的非金屬，例如石墨。兩極材料可能參與反應(yīng)，也可能不參與反應(yīng)。兩個(gè)活潑性不同的金屬電極用導(dǎo)線連接，共同插入電解質(zhì)溶液中不一定構(gòu)成原電池，必須有一個(gè)能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。二、原電池電極反應(yīng)式的書寫(1)一般電極反應(yīng)式的書寫，以離子方程式形式表示。①書寫步驟A.列物質(zhì)，標(biāo)得失：按照負(fù)極氧化反應(yīng)，正極還原反應(yīng)，判斷電極反應(yīng)物、生成物，標(biāo)出電子得失。B.看環(huán)境，配守恒：電極產(chǎn)物在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中應(yīng)能穩(wěn)定存在，如酸性介質(zhì)中，OH－不能存在，應(yīng)生成水；堿性介質(zhì)中，H＋不能存在，應(yīng)生成水；電極反應(yīng)式同樣要遵循電荷守恒、原子守恒、得失電子守恒。C.兩式加，驗(yàn)總式：正負(fù)極反應(yīng)式相加，與總反應(yīng)離子方程式驗(yàn)證。②常見介質(zhì)常見介質(zhì)注意事項(xiàng)中性溶液反應(yīng)物若是H＋得電子或OH－失電子，則H＋或OH－均來(lái)自于水的電離酸性溶液反應(yīng)物或生成物中均沒有OH－堿性溶液反應(yīng)物或生成物中均沒有H＋水溶液不能出現(xiàn)O2－(2)利用總反應(yīng)式書寫電極反應(yīng)式①根據(jù)總反應(yīng)式，找出氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物。②確定介質(zhì)的酸堿性或者其它特性。=3\*GB3③按照負(fù)極反應(yīng)：還原劑ne=氧化產(chǎn)物正極反應(yīng)：氧化劑+ne=還原產(chǎn)物，書寫電極反應(yīng)式。=4\*GB3④書寫技巧：若某電極反應(yīng)式較難寫出時(shí)，可先寫出較易寫的電極反應(yīng)式，然后根據(jù)得失電子守恒，用總反應(yīng)式減去較易寫的電極反應(yīng)式，即可得出較難寫的電極反應(yīng)式。三、原電池正負(fù)極的判斷方法在判斷原電池正負(fù)極時(shí)，既要考慮金屬活潑的強(qiáng)弱也要考慮電解質(zhì)溶液的性質(zhì)。如Mg—Al—HCl溶液構(gòu)成的原電池中，負(fù)極為Mg；但是Mg—Al—NaOH溶液構(gòu)成的原電池中，負(fù)極為Al，正極為Mg。【典型例題】例1．（2023春·貴州六盤水·高一?？茧A段練習(xí)）圖中裝置能形成原電池的是A． B． C．D．【答案】B【分析】根據(jù)原電池的構(gòu)成條件分析，原電池的構(gòu)成條件是：①有兩個(gè)活潑性不同的電極，②將電極插入電解質(zhì)溶液中，③兩電極間構(gòu)成閉合回路，④能自發(fā)的進(jìn)行氧化還原反應(yīng)?！窘馕觥緼．該圖中兩個(gè)電極都是金屬鋅，活潑性相同，構(gòu)不成原電池，故A錯(cuò)誤；B．該圖中金屬銅可以與硝酸銀發(fā)生氧化還原反應(yīng)，兩個(gè)電極材料活潑性不同，可以構(gòu)成原電池，故B正確；C．該圖中燒杯中的液體為酒精，酒精是非電解質(zhì)不導(dǎo)電，所以構(gòu)不成原電池，故C錯(cuò)誤；D．該裝置沒有形成閉合回路，構(gòu)不成原電池，故D錯(cuò)誤；故答案為B。例2．（2023春·山西呂梁·高一校聯(lián)考期中）將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接后放入硫酸銅溶液中發(fā)生原電池反應(yīng)，下列敘述正確的是A．正極質(zhì)量增加 B．電子通過導(dǎo)線由銅片流向鋅片C．銅片上有H2逸出 D．正極附近的SO濃度逐漸增大【答案】A【分析】銅、鋅、硫酸銅組成的原電池中，較活潑金屬鋅作負(fù)極，較不活潑的金屬銅作正極。【解析】A．正極銅離子得電子生成銅，質(zhì)量增加，故A正確；B．銅、鋅、硫酸銅組成的原電池中，較活潑金屬鋅作負(fù)極，較不活潑的金屬銅作正極，電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極，電子通過導(dǎo)線由鋅片流向銅片，故B錯(cuò)誤；C．正極銅離子得電子生成銅，銅片上沒有H2逸出，故C錯(cuò)誤；D．溶液中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，正極附近的SO濃度逐漸減少，故D錯(cuò)誤；故選A。【達(dá)標(biāo)檢測(cè)】1．用導(dǎo)線把鋅片與銅片連接好，然后平行插入稀硫酸中(如圖所示)，下列說法正確的是A．鋅片是正極，Cu片上有氣泡產(chǎn)生 B．電流方向是從鋅片流向銅C．Cu片上發(fā)生還原反應(yīng) D．該裝置將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能【答案】C【分析】由于鋅比銅活潑，形成原電池反應(yīng)時(shí)，鋅失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，為負(fù)極，銅為正極；【解析】A．由于鋅比銅活潑，形成原電池反應(yīng)時(shí)，鋅為負(fù)極，A錯(cuò)誤；B．電流方向是從銅片流向鋅片，B錯(cuò)誤；C．銅為正極，氫離子得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，C正確；D．該裝置為原電池，工作時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，D錯(cuò)誤；故選C。2．某小組利用如圖裝置研究原電池工作原理。下列敘述不正確的是A．和不連接時(shí)，鐵片上會(huì)有金屬銅析出B．和用導(dǎo)線連接時(shí)，銅片上的反應(yīng)為C．無(wú)論a和b是否連接，鐵片均發(fā)生還原反應(yīng)D．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時(shí)，溶液中向銅電極移動(dòng)【答案】C【解析】A．和不連接時(shí)，鐵片和硫酸銅溶液之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，鐵能將金屬銅從其鹽中置換出來(lái)，所以鐵片上會(huì)有金屬銅析出，故A正確；B．和用導(dǎo)線連接時(shí)，形成了原電池，銅作正極，發(fā)生的反應(yīng)為：，故B正確；C．和不連接時(shí)，鐵片和硫酸銅溶液之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，鐵能將金屬銅從其鹽中置換出來(lái)，和用導(dǎo)線連接時(shí)，形成了原電池，加快了鐵將金屬銅從其鹽中置換出來(lái)的速度，無(wú)論和是否連接，鐵片均會(huì)溶解，鐵片均發(fā)生氧化反應(yīng)，故C錯(cuò)誤；D．和用導(dǎo)線連接時(shí)，形成了原電池，為負(fù)極，為正極，銅離子移向銅電極，故D正確；答案選C。3．裝置如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸吊在盛水的燒杯中，使之平衡。小心地向燒杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是A．鐵圈和銀圈左右搖擺不定 B．保持平衡狀況C．鐵圈向下傾斜 D．銀圈向下傾斜【答案】D【解析】滴入CuSO4溶液后，形成原電池，F(xiàn)e作負(fù)極，Ag作正極，在鐵圈上：Fe－2e－=Fe2+，使鐵圈質(zhì)量減少；在Ag圈上：Cu2++2e－=Cu，生成的Cu附著在Ag上，使得Ag圈質(zhì)量增多，鐵圈質(zhì)量下降，因此銀圈向下傾斜，故D符合題意。綜上所述，答案為D。4．某原電池的示意圖如圖，M、N為兩種不同的常見金屬，X溶液為酸溶液或堿溶液。下列說法正確的是A．若M電極為Mg，N電極為Al，則M一定為負(fù)極B．若M電極為Fe，N電極為Cu，則M一定為負(fù)極C．若M電極質(zhì)量減輕，N電極質(zhì)量一定增加D．若M電極質(zhì)量顯著減少，則M一定為負(fù)極【答案】D【解析】A．若M電極為Mg，N電極為Al，X溶液為氫氧化鈉溶液，則Al為負(fù)極，負(fù)極上Al失去電子，Mg為正極，得電子，故A錯(cuò)誤；B．若M電極為Fe，N電極為Cu，X溶液為濃硝酸，Cu能和濃硝酸反應(yīng)，Cu被氧化，作負(fù)極，Al在濃硝酸中鈍化，硝酸根在正極鋁上得電子被還原為二氧化氮，故B錯(cuò)誤；C．若M電極質(zhì)量減輕，N電極質(zhì)量不一定增加，如MgAl氫氧化鈉溶液，鋁為負(fù)極，鎂為正極，負(fù)極生成Na[Al(OH)4]，正極生成氫氣，正極質(zhì)量不增加，故C錯(cuò)誤；D．一般來(lái)說，原電池中相對(duì)活潑的一極失去電子，為原電池的負(fù)極，若M電極質(zhì)量顯著減少，表示M失去電子，則M一定為負(fù)極，故D正確。答案選D。5．火星大氣中含有大量，一種有參加反應(yīng)的新型全固態(tài)電池有望為火星探測(cè)器供電。該電池以金屬鈉為負(fù)極，碳納米管為正極，放電時(shí)A．負(fù)極上發(fā)生還原反應(yīng) B．在正極上失電子C．陰離子由負(fù)極移向正極 D．將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能【答案】D【解析】A．放電時(shí)負(fù)極上Na發(fā)生氧化反應(yīng)失去電子生成Na+，故A錯(cuò)誤；B．放電時(shí)正極為CO2、碳元素化合價(jià)降低，CO2得到電子被還原，故B錯(cuò)誤；C．放電時(shí)陽(yáng)離子由負(fù)極移向正極，陽(yáng)離子移向正極，故C錯(cuò)誤；D．放電時(shí)裝置為原電池，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能等，故D正確；故答案為D。6．有如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置，下列判斷正確的是a電極b電極X溶液實(shí)驗(yàn)判斷ACuZnH2SO4H+向b極遷移BZnFeH2SO4電子從Zn→Fe→ZnCAlMgNaOHa為負(fù)極，b為正極DCu石墨FeCl3a極質(zhì)量減小，b極質(zhì)量增加A．A B．B C．C D．D【答案】C【解析】A.Cu、Zn、稀硫酸組成的原電池，鋅較活潑，作原電池的負(fù)極，銅作原電池的正極，電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子H＋向正極銅電極移動(dòng)，即向a極遷移，A錯(cuò)誤；B.Zn、Fe、稀硫酸組成的原電池，鋅較活潑，作原電池的負(fù)極，鐵作原電池的正極，電子從Zn流向Fe，但是無(wú)法再流向Zn，B錯(cuò)誤；C.鋁、鎂、氫氧化鈉溶液組成的原電池，電池反應(yīng)為：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑，鋁發(fā)生氧化反應(yīng)，作原電池的負(fù)極，鎂電極作原電池的正極，即a為負(fù)極，b為正極，C正確；D.銅、石墨、氯化鐵溶液組成的原電池，電池反應(yīng)為：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，銅電極發(fā)生氧化反應(yīng)，作原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)為：Cu2e=Cu2+，電極質(zhì)量減小，石墨作原電池的正極，電極反應(yīng)式為：2Fe3++2e=2Fe2+，電極質(zhì)量不變，D錯(cuò)誤；故答案選C。7．如圖為銅鋅原電池，下列說法不正確的是A．原電池能將化學(xué)能完全轉(zhuǎn)化為電能B．電子由鋅極通過導(dǎo)線向銅極轉(zhuǎn)移C．負(fù)極反應(yīng)式為：Zn2e=Zn2+D．可將硫酸溶液換成盛有硫酸銅溶液的裝置【答案】A【分析】銅鋅原電池中活潑金屬鋅作負(fù)極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，銅作正極，在正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)；【解析】A．原電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)為電能的同時(shí)，還存在其它能量形式的轉(zhuǎn)化，故A錯(cuò)誤；B．活潑金屬鋅作負(fù)極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，電子沿導(dǎo)線向銅極轉(zhuǎn)移，故B正確；C．活潑金屬鋅作負(fù)極，發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式：Zn2e=Zn2+，故C正確；D．將硫酸溶液換成盛有硫酸銅溶液，可以發(fā)生氧化還原反應(yīng)，符合原電池構(gòu)成條件，故D正確；答案選A。8．將銅片、鋅片和溶液組裝成原電池裝置如圖，當(dāng)導(dǎo)線中有1mol電子通過時(shí)，下列說法不正確的是A．溶液中移向鋅電極B．銅片作正極，其電極上的反應(yīng)式為C．當(dāng)鋅片質(zhì)量減少65g時(shí)，銅片質(zhì)量增加32gD．電子由鋅片通過導(dǎo)線流向銅片【答案】C【分析】將銅片、鋅片和CuSO4溶液組裝成原電池裝置，Zn比Cu活潑，Zn作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn2e=Zn2+，Cu作正極，電極反應(yīng)式為Cu2++2e=Cu,據(jù)此作答?！窘馕觥緼．原電池工作時(shí)，陰離子向負(fù)極（Zn）移動(dòng)，故A正確；B．Cu作正極，電極反應(yīng)式為Cu2++2e=Cu，銅離子在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，故B正確；C．鋅片質(zhì)量減少=1mol，銅片質(zhì)量增加1mol×64g/mol=64g，故C錯(cuò)誤；D．原電池工作時(shí)，電子從負(fù)極（Zn）經(jīng)外電路流向正極（Cu），故D正確；故選：C。9．下列說法正確的是A．甲裝置能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 B．乙裝置中，電子從銅片流出C．丙裝置中，鋅是負(fù)極反應(yīng)物 D．三裝置中均有氣泡產(chǎn)生【答案】D【解析】A．甲中Zn、Cu沒有形成閉合回路，不是原電池裝置，不能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，A錯(cuò)誤；B．乙裝置中，鋅較活潑，電子從鋅片流出，B錯(cuò)誤；C．丙裝置沒有形成閉合回路，鋅不是負(fù)極，C錯(cuò)誤；D．甲和丙中鋅和硫酸反應(yīng)，有氫氣生成，乙中形成原電池，銅電極上有氫氣生成，D正確；故選D。10．某化學(xué)興趣小組為了探索鋁電極在原電池中的作用，設(shè)計(jì)并進(jìn)行了以下一系列實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄如下：編號(hào)電極材料電解質(zhì)溶液電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向1Mg、Al稀鹽酸偏向Al2Al、Cu稀鹽酸偏向Cu3Al、石墨稀鹽酸偏向石墨4Mg、AlNaOH溶液偏向Mg試根據(jù)上表中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問題：(1)實(shí)驗(yàn)1、2中，Al電極的作用是否相同？(填“相同”或“不同”)。(2)在實(shí)驗(yàn)3中，鋁作極，其電極反應(yīng)式為；該電池總反應(yīng)方程式為。(3)實(shí)驗(yàn)4中的鋁作極，試解釋原因：?！敬鸢浮?1)不同(2)負(fù)Al3e=Al3+2Al+