2022屆新高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)原電池　化學(xué)電源學(xué)案

原電池化學(xué)電源

____________亞災(zāi)）____________________________________A（士；?i-?向）______________________________:核心安美）_________________________

-1_________

1能.分析、解釋原電池的工作原理,能設(shè)計(jì)

考點(diǎn)一原電池L變化觀念與平衡思想：認(rèn)識原電池反應(yīng)的本質(zhì)

簡單的原電池。

的工作原理及應(yīng)是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)；能多角度動態(tài)地分析原

2.能列舉常見的化學(xué)電源,并能利用相關(guān)信

電池中物質(zhì)的變化及能量的轉(zhuǎn)換

息分析化學(xué)電源的工作原理。用

2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：能利用典型的原電池裝

3能.綜合考慮化學(xué)變化中的物質(zhì)變化和能量考點(diǎn)二常見的

變化來分析、解決實(shí)際問題，如新型電池的置.構(gòu)建原電池工作原理的模型,并利用模型分

化學(xué)電源

開發(fā)等。________________________________析常見化學(xué)電源的工作原理：

考點(diǎn)一原電池的工作原理及應(yīng)用（命題指數(shù)★★★★★）

、必備知識?自我排查,

1.原電池的概念、構(gòu)成及反應(yīng)本質(zhì)：

（1）把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,其本質(zhì)是發(fā)生了氧化還原反應(yīng)。

（2）構(gòu)成條件。

①有兩個(gè)活潑性不同的電極（常見為金屬或石墨）。

②將電極插入電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中。

③兩電極間構(gòu)成閉合回路（兩電極接觸或用導(dǎo)線連接）。

④能自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

2.原電池的工作原理（以銅鋅原電池為例）:

/CUSOA溶液

:一Cu

I

電極名稱負(fù)極正極

電極材料鋅片銅片

電極反應(yīng)Zn-2e--Zr?+C∕++2e-Cu

反應(yīng)類型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)

電子流向由Zn片沿導(dǎo)線流向Cu片

鹽橋中鹽橋含飽和KCl溶液，

離子移向K'移向正極,Cl-移向魚極

3.原電池原理的應(yīng)用：

(1)設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源。

(2)加快化學(xué)反應(yīng)速率。

一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),形成原電池時(shí)會使反應(yīng)速率增大。如在Zn與稀

硫酸反應(yīng)時(shí)加入少量CUSOl溶液構(gòu)成原電池,反應(yīng)速率增大。

⑶比較金屬的活動性強(qiáng)弱。

原電池中，一般活動性強(qiáng)的金屬作負(fù)極,而活動性弱的金屬(或非金屬導(dǎo)體)作正

極。

(4)用于金屬的防護(hù)。

使需要保護(hù)的金屬制品作原電池正極而受到保護(hù)。例如:要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水

管道或鋼鐵橋梁,可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連,使鋅作原電池的負(fù)極。

基本技能?小測\\\

1.判斷下列說法是否正確，正確的打“J”，錯(cuò)誤的打“義”。

(1)在原電池中，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極一定是負(fù)極。(

提示：√0氧化反應(yīng)是失去電子的反應(yīng)，因此在原電池中一定為負(fù)極上的反應(yīng)。

⑵在鋅銅原電池中，因?yàn)橛须娮油ㄟ^電解質(zhì)溶液形成閉合回路,所以有電流產(chǎn)

生。(

提示：X。電子不經(jīng)過電解質(zhì)溶液。

(3)原電池工作時(shí),溶液中的陽離子向負(fù)極移動,鹽橋中的陽離子向正極移動。(

提示：X。陽離子向正極移動，陰離子移向負(fù)極。

(4)某原電池反應(yīng)為Cu+2AgN03-Cu(NO3)2+2Ag,裝置中的鹽橋內(nèi)可以是含瓊脂的

KCl飽和溶液。(

提示：義。瓊脂中少量的CI-會進(jìn)入AgN。3溶液和銀離子反應(yīng)。

(5)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極,活潑金屬一定作負(fù)極。(

提示：XO活潑金屬不一定作負(fù)極，鋁-NaOH溶液-鎂電池中鋁作負(fù)極。

⑹把鋅片和銅片用導(dǎo)線連起來,浸入食鹽水中，不能形成原電池。(

提示：X。發(fā)生了吸氧腐蝕形成原電池。

a的氧化性比Cu2Ho

⑴寫出能說明氧化性Fe*大于Cd的離子方程式：O

⑵若要將上述反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，電極反應(yīng)式分別是

①負(fù)極：。

②正極：O

⑶在表中畫出裝置圖，指出電極材料和電解質(zhì)溶液：

①不含鹽橋②含鹽橋

答案：(l)2Fe3++Cu-~-2Fe2++Cu2+

(2)①CuHe--Cj②2Fe"+2d-2Fe?+

、關(guān)鍵能力?層級突破,

命題角度1:原電池的工作原理

【典例11(2020?全國m卷)一種高性能的堿性硼化電凡(VB2)-空氣電池如圖所示，

3

其中在VB2電極發(fā)生反應(yīng):VB2+160H-lle^=VO4T+2B(OH)[+4乩0。該電池工作

時(shí)，下列說法錯(cuò)誤的是()

負(fù)載

VB*電極I一匚二~!復(fù)合碳電極

KOH溶&液離子選擇性膜:

A.負(fù)載通過0.04mol電子時(shí),有0.224L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)02參與反應(yīng)

B.正極區(qū)溶液的pH降低，負(fù)極區(qū)溶液的pH升高

3

2+1102+200H+6H20-8B(OH)4+4VO4

D.電流由復(fù)合碳電極經(jīng)負(fù)載、VBz電極、KOH溶液回到復(fù)合碳電極

以圖析題?培養(yǎng)關(guān)鍵能力

KOH溶液離子選擇性膜

【解析】選B。該電池中。2在正極發(fā)生的反應(yīng)為0z+2H20+4e-40H一，所以負(fù)載

通過0.04mol電子時(shí)，有0.224L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）（λ參與反應(yīng)，A正確；根據(jù)正負(fù)極電

極反應(yīng)式可知使用過程中負(fù)極區(qū)溶液的PH降低、正極區(qū)溶液的PH升高，B錯(cuò)誤;

根據(jù)兩極電極反應(yīng)式可知電池總反應(yīng)為

3

4VB2+1102+200H+6H20-8B（OH）4+4VO4Γ,C正確；VB2電極和復(fù)合碳電極分別

為電池的負(fù)極、正極,根據(jù)物理學(xué)知識可知電流由復(fù)合碳電極經(jīng)負(fù)載、VBz電極、

KOH溶液回到復(fù)合碳電極,D正確。

【思維升級?母題延伸】（1）（變化觀念與平衡思想）分析電池工作原理,判斷裝

置中的離子交換膜是陽離子交換膜還是陰離子交換膜？

提示：陰離子交換膜。該電池中復(fù)合碳電極發(fā)生的反應(yīng)為02+2H20+4e^→0H^,A

生0H」,而VBz電極上發(fā)生的反應(yīng)消耗0M,因此離子交換膜應(yīng)為陰離子交換膜。

（2）（宏觀辨識與微觀探析）有同學(xué)認(rèn)為:本電池工作時(shí)電子從VBz電極出發(fā)沿導(dǎo)

線到達(dá)復(fù)合碳電極,再經(jīng)KOH溶液回到VB2電極,從而構(gòu)成閉合回路的。此同學(xué)的

認(rèn)識是否正確?為什么？

提示：不正確。電子不能經(jīng)過電解質(zhì)溶液,在電解質(zhì)溶液中是陰陽離子的定向移

動構(gòu)成閉合回路的。

【備選例題】

下圖中四種電池裝置是依據(jù)原電池原理設(shè)計(jì)的，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是

()

rɑ

卜N?OH-XI?

a?~I~b贏

KOH溶液

②

匚河二三

A.①中鋅電極發(fā)生氧化反應(yīng)

B.②中電子由a電極經(jīng)導(dǎo)線流向b電極

C.③中外電路中電流由A電極流向B電極

D.④中Lic作負(fù)極

【解析】選C。在原電池中陰離子移向負(fù)極,所以③中A電極為負(fù)極，則外電路中

電流應(yīng)由B電極流向A電極。

命題角度2:原電池的工作原理應(yīng)用

【典例2］選擇合適的圖象,將序號填在相應(yīng)橫線上：

(1)將等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b分別加入過量的稀硫酸中，同時(shí)向a中加入少量的

CUSO4溶液,產(chǎn)生乩的體積V(L)與時(shí)間t(min)的關(guān)系是

(2)將過量的兩份鋅粉a、b分別加入定量的稀硫酸，同時(shí)向a中加入少量的CuSO4

溶液,產(chǎn)生H2的體積V(L)與時(shí)間t(min)的關(guān)系是。

(3)將(1)中的CUSOl溶液改成CH3COONa溶液,其他條件不變,則圖象是

O

【以圖析題?培養(yǎng)關(guān)鍵能力】

a比b的速率大］k比b的速率大Mb比a的速率大;I卜比b的速率大.

b比a產(chǎn)生的H?a與b產(chǎn)生的比b與a產(chǎn)生的H?a比b產(chǎn)生的出

【解析】(1)當(dāng)加入少量CUSO4溶液,Zn可以置換Cu,構(gòu)成原電池，速率加快，但由

于部分Zn參與置換Cu的反應(yīng)，后的量減少，故選Ao

(2)Zn與CUSO4溶液反應(yīng)置換Cu,Zn、Cu、H2SO4構(gòu)成原電池，加快反應(yīng)速率，但由

于Zn足量，n(M)不變，片的量不變，故選B。

+

⑶加入CH3COONa,c(H*)減少，但n(H)不變，故速率減慢，產(chǎn)生均的量一樣多，故

選C。

答案：(1)A(2)B(3)C

【備選例題】

(2021?淮安模擬)某?；瘜W(xué)興趣小組進(jìn)行探究性活動:將氧化還原反應(yīng)

2Fe*+2I=2Fe2++L設(shè)計(jì)成帶鹽橋的原電池。提供的試劑:FeCk溶液、KI溶液；

其他用品任選?；卮鹣铝袉栴}：

(1)畫出設(shè)計(jì)的原電池裝置圖，并標(biāo)出電極材料、電極名稱及電解質(zhì)溶液

(2)發(fā)生氧化反應(yīng)的電極反應(yīng)式為

⑶反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí),外電路導(dǎo)線中（填“有”或“無”）電流通過。

（4）平衡后向FeCh溶液中加入少量FeCk固體,當(dāng)固體全部溶解后，則此時(shí)該溶液

中的電極變?yōu)椋ㄌ睢罢被颉柏?fù)”）極。

【解析】（1）先分析氧化還原反應(yīng)，找出正、負(fù)極反應(yīng)，即可確定電極材料和正、

負(fù)極區(qū)的電解質(zhì)溶液。（2）發(fā)生氧化反應(yīng)的電極是負(fù)極，負(fù)極上「失電子變成k。

（3）反應(yīng)達(dá)到平衡時(shí)，無電子移動，故無電流產(chǎn)生。（4）平衡后向FeCh溶液中加入

少量FeCL固體，平衡逆向移動，此時(shí)Fe"失電子，該溶液中的電極變成負(fù)極。

答案：⑴如下圖（答案合理即可）

靈敏電流計(jì)

FeCb溶液KI溶液

(2)21-2e=I2⑶無⑷負(fù)

技法總結(jié)?提能

1.原電池的工作原理簡圖:

領(lǐng)化還原

反應(yīng)反應(yīng)

注意:①若有鹽橋,鹽橋中的陰離子移向負(fù)極區(qū)，陽離子移向正極區(qū)。

②若有交換膜,離子可選擇性通過交換膜,如陽離子交換膜，陽離子可通過交換

膜移向正極。

2.判斷原電池正、負(fù)極的五種方法:

潑金

較不活

料）一

極材

~（電

金屈）~

（活潑

-~~

金屬

加立非

-

）---

原反應(yīng)

-（還

應(yīng)）--

電極反

---（

反應(yīng)）

（氧化

判----判

斷斷

為為

負(fù)正

極極

〕

,

通關(guān)

技能

訓(xùn)練?

,題組

）

考點(diǎn)

礎(chǔ)性

析（基

原理分

的工作

原電池

點(diǎn)1：

命題

的是

正確

敘述

,下列

裝置

如圖

,設(shè)計(jì)

原理

電池

究原

為研

小組

選）某

1.（雙

)

極

為正

Cu,鐵

,Y為

為Fe

A.若X

片

向鐵

片流

由銅

,電子

為Cu

e,Y

X為F

B.若

析出

固體

紅色

上有

碳棒

為C,

e,Y

X為F

C.若

反應(yīng)

還原

發(fā)生

離子

Zn,銅

U,Y為

X為C

D.若

；若

錯(cuò)誤

A、B

Cu,故

流向

從Fe

，電子

負(fù)極

，F(xiàn)e作

活潑

比Cu

Fe

C、D

】選

【解析

0

潑,Cu

Cu活

；Zn比

正確

,故C

出Cu

C上析

正極