领军高考化学清除易错点专题12原电池知识点讲解

2019年领军高考化学清除易错点专题12原电池知识点讲解本文简介：易错点12原电池瞄准高考1．（2018课标Ⅱ）我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是A.放电时，ClO4－向负极移动B.充电时释放C

2019年领军高考化学清除易错点专题12原电池知识点讲解本文内容：

易错点12

原电池

瞄准高考

1．（2018课标Ⅱ）我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的Na—CO2二次电池。将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳纳米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为：3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列说法错误的是

A.

放电时，ClO4－向负极移动

B.

充电时释放CO2，放电时吸收CO2

C.

放电时，正极反应为：3CO2+4e?

＝2CO32－+C

D.

充电时，正极反应为：Na++e?＝Na

【答案】D

2．（2018课标Ⅲ）一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x（x=0或1）。下列说法正确的是

A.

放电时，多孔碳材料电极为负极

B.

放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极

C.

充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移

D.

充电时，电池总反应为Li2O2-x=2Li+（1－）O2

【答案】D

3．（2018北京）验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧杯内均为经过酸化的3%NaCl溶液）。

①

②

③

在Fe表面生成蓝色沉淀

试管内无明显变化

试管内生成蓝色沉淀

下列说法不正确的是

A.

对比②③，可以判定Zn保护了Fe

B.

对比①②，K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化

C.

验证Zn保护Fe时不能用①的方法

D.

将Zn换成Cu，用①的方法可判断Fe比Cu活泼

【答案】D

【解析】A项，对比②③，②Fe附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]无明显变化，②Fe附近的溶液中不含Fe2+，③Fe附近的溶液中加入K3[Fe（CN）6]产生蓝色沉淀，③Fe附近的溶液中含Fe2+，②中Fe被保护，A项正确；B项，①加入K3[Fe（CN）6]在Fe表面产生蓝色沉淀，Fe表面产生了Fe2+，对比①②的异同，①可能是K3[Fe（CN）6]将Fe氧化成Fe2+，B项正确；C项，对比①②，①加入K3[Fe（CN）6]在Fe表面产生蓝色沉淀，①也能检验出Fe2+，不能用①的方法验证Zn保护Fe，C项正确；D项，由实验可知K3[Fe（CN）6]可能将Fe氧化成Fe2+，将Zn换成Cu不能用①的方法证明Fe比Cu活泼，D项错误。

4．（2017课标Ⅲ）全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li+xS8=8Li2Sx（2≤x≤8）。下列说法错误的是

A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6+2Li++2e-=3Li2S4

B．电池工作时，外电路中流过0.02

mol电子，负极材料减重0.14

g

C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性

D．电池充电时间越长，电池中的Li2S2量越多

【答案】D

锁定考点

一．原电池工作原理

1．工作原理示意图(以铜锌原电池为例)

2．原电池电极的判断

3.

原电池的负极

一般，在原电池反应中活泼金属作负极包含两层含义：

(1)

“活泼”是指相对活泼而不是绝对活泼。

(2)

在大部分原电池反应中，金属活动性较强的一极作负极，另一电极作正极。但在某些特殊条件下例外，例如：

①

冷的浓硝酸作电解质溶液，金属铁或铝与金属铜作电极时，铁或铝在冷的浓硝酸中钝化，金属活动性弱的铜与浓硝酸发生氧化反应作负极。

②

NaOH溶液作电解质溶液，金属镁与金属铝作电极时，因铝能与NaOH溶液反应，作负极，而金属活动性强的镁只能作正极。

4.

原电池的设计

从理论上讲，能自发进行的氧化还原反应均可以设计成原电池，实际设计时应注意以下几点：

⑴

负极(还原性较强的物质)；

⑵

正极是活动性较差的金属或能导电的非金属；

⑶

电解质溶液：两电极浸入电解质溶液中，阴离子移向负极，阳离子移向正极。

二．原电池原理的应用

1．加快氧化还原反应的速率

例如：在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，能使产生H2的速率加快。

2．比较金属活动性强弱

3．设计化学电池

例如：以Fe＋CuCl2===FeCl2＋Cu为依据，设计一个原电池。

(1)

将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别作原电池的负极和正极的电极反应式。

负极：Fe－2e－===Fe2＋，

正极：Cu2+＋2e－===Cu。

(2)

确定电极材料

若发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作负极；若发生氧化反应的为气体(如H2)或溶液中的还原性离子，可用惰性电极(如Pt、碳棒)作负极。发生还原反应的电极材料一般不如负极材料活泼。

本例中可用Fe作负极，用铂丝或碳棒作正极。

(3)

确定电解质溶液

一般选用反应物中的电解质溶液即可，如本例中可用CuCl2溶液作电解液。

(4)

构成闭合回路：将电极用导线连接，使之构成闭合回路。

4．电化学防护：牺牲阳极的阴极保护法——利用原电池原理

①

负极(阳极)是作保护材料的金属；

②

正极(阴极)是被保护的金属设备。

三．电极反应式的书写

总的原则同化学方程式的书写：先写反应物，再写生成物，根据化合价标出得失电子数，再根据电荷守恒和物料守恒配平，同时注意溶液的酸碱性。

1.

先确定原电池的正、负极，列出正、负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失。

2.

注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式；若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，则水必须写入正极反应式中，且O2生成OH－，若电解质溶液为酸性，则H＋必须写入正极反应式中，O2生成水。

3.

正、负极反应式相加得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。

4.

燃料电池电极反应中，酸性溶液中不能出现OH－，碱性溶液中不能出现H＋，水溶液中不能出现

O2－，而熔融电解质中O2被还原为O2－。

小题快练

1．根据图判断下列说法错误的是

A．

盐桥中的阳离子会移向a池

B．

Fe为正极，电极反应为O2＋4H＋＋4e－2H2O

C．

电池总反应为2Zn＋O2＋2H2O2Zn2＋＋4OH－

D．

该装置中通入的N2可用氩气来代替

【答案】B

2．利用太阳光分解水制氢是未来解决能源危机的理想方法之一。某研究小组设计了如下图所示的循环系统实现光分解水制氢。反应过程中所需的电能由太阳能光电池提供，下列说法正确的是（

）

A．

反应体系中I2和Fe2+可循环使用

B．

光电池是原电池

C．

光催化反应池中的反应方程式为：2I—+2Fe3+

I2+2Fe2+

D．

进入电解池B的溶液与从电解池B排出的溶液pH相同

【答案】A

【解析】电解池A中反应为2H++2I-H2↑+I2，电解池B中反应为4Fe3++2H2O4Fe2++4H++O2↑，光催化反应池中的反应为I2+2Fe2+2Fe3++2I-。A，循环过程中总反应为2H2O2H2↑+O2↑，I2和Fe2+可循环使用，A项正确；B，光电池将太阳能转化为电能，不是原电池，B项错误；C，光催化反应池中反应方程式为I2+2Fe2+2Fe3++2I-，C项错误；D，电解池B中反应为4Fe3++2H2O4Fe2++4H++O2↑，进入电解池B的溶液的pH大于从电解池B排出的溶液的pH，D项错误。

3．某原电池以银、铂为电极，用含Ag+的固体作电解质,Ag+可在固体电解质中自由移动。电池反应为2Ag+Cl2=2AgCl。利用该电池可以测定空气中Cl2的含量。下列说法错误的是

A．

空气中c(Cl2)越大,消耗Ag的速率越大

B．

电子移动方向：银→固体电解质→铂

C．

电池工作时电解质中Ag+总数保持不变

D．

铂极的电极反应式为Cl2+2e-+2Ag+=2AgCl

【答案】B

4．下列装置为某实验小组设计的

Cu－Zn

原电池，关于其说法错误的是

A．

装置甲中电子流动方向为：Zn→电流表→Cu

B．

装置乙比装置甲提供的电流更稳定

C．

装置乙盐桥中可用装有琼胶的

Na2CO3饱和溶液

D．

若装置乙中盐桥用铁丝替代，反应原理发生改变

【答案】C

【解析】A，装置甲中，Zn作原电池的负极，Cu作原电池的正极，电子由负极经导线流向正极，故A正确；B、装置乙使用了盐桥，起着平衡电荷的作用，比装置甲提供的电流稳定，故B正确；C、装置乙盐桥中若用

Na2CO3饱和溶液代替KCl饱和溶液，则电池工作时，CO32-移向ZnSO4溶液，Zn2+和CO32-发生反应，产生沉淀堵塞盐桥，不能形成闭合回路，使原电池停止工作，故C错误；D、若装置乙中盐桥用铁丝替代，右侧中形成Fe、Cu和硫酸铜溶液的原电池，左侧为电解池，反应原理发生改变，故D正确。

5．如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测，下列说法不正确的是

A．

电流由O2所在的铂电极经外电路流向另一电极

B．

O2所在的铂电极处发生还原反应

C．

该电池的负极反应式为：CH3CH2OH+3H2O-12e-2CO2+12H+

D．

微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量

【答案】C

6．热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为。下列有关说法正确的是

A．

正极反应式：

B．

放电过程中，向负极移动

C．

常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针发生偏转

D．

每转移0．1mol电子，理论上生成10．35gPb

【答案】D

【解析】A.正极发生还原反应,电极方程式为PbSO4+2e-+2Li+=Li2SO4+Pb，故A错误；

B.放电过程中阳离子向正极移动，Li+向正极移动，故B错误；C.常温下，电解质不是熔融态，离子不能移动，不能产生电流,因此连接电流表或检流计，指针不偏转，故C错误；D.根据电极方程式PbSO4+2e-+2Li+=Li2SO4+Pb，可以知道每转移0.1mol电子，理论上生成0.05molPb，质量为10.35g，所以D选项是正确的。

7．下图是采用新能源储能器件将CO2转化为固体产物，实现CO2的固定和储能灵活应用的装置。储能器件使用Li-CO2电池，组成为：钌电极/CO2饱和的LiClO4-DMSO电解液/锂片。下列说法不正确的是

A．

Li-CO2电池的电解液由LiClO4和DMSO溶于水得到

B．

CO2的固定中，每转移8

mol

e-，生成6

mol气体

C．

过程Ⅱ中化学能转化为电能

D．

过程Ⅰ的钌电极的电极反应式为2Li2CO3+C-4e-═4Li++3CO2↑

【答案】A

8．一种新型的电池，总反应为:

3Zn+2FeO42－+8H2O=2Fe(OH)3↓+3Zn(OH)2↓+4OH—，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是

A．

Zn极是负极，发生氧化反应

B．

随着反应的进行，溶液的pH增大

C．

电子由Zn极流出到石墨电极，再经过溶液回到Zn极，形成回路

D．

石墨电极上发生的反应为：FeO42—+3e—+4H2O=Fe(OH)3↓+5OH—

【答案】C

9．下列关于铜锌原电池（如图所示）的说法正确的是（

）

A．

Zn是负极，发生还原反应

B．

Cu是负极，发生氧化反应

C．

铜片上有气体逸出

D．

电子由铜片通过导线流向锌片

【答案】C

【解析】A.该装置是原电池,Zn易失电子发生氧化反应而作负极、Cu作正极,故A错误;

B.Cu作正极,发生还原反应,故B错误；C.铜是正极,氢离子在正极得电子发生还原反应:2H++2e-=H2↑,所以C选项是正确；D.负极上失电子、正极上得电子,该装置中Zn是负极、Cu是正极,所以电子从Zn沿导线流向正极Cu,故D错误。

10．某学习小组的同学查阅相关资料知，氧化性：Cr2O72－＞Fe3＋，设计了如图所示的盐桥原电池。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是

A．

甲烧杯的溶液中发生还原反应

B．

外电路的电流方向是从b到a

C．

电池工作时，盐桥中的SO42—移向乙烧杯

D．

乙烧杯中发生的电极反应为：2Cr3＋＋7H2O－6e－=Cr2O72－＋14H＋

【答案】B

11．如图装置(Ⅰ)为一种可充电电池的示意图，其中的离子交换膜只允许K+通过，该电池放电、充电的化学方程式为2K2S2+KI3K2S4

+3KI。装置(Ⅱ)为电解池的示意图，当闭合开关K时，电极X附近溶液先变红。则闭合K时，下列说法不正确的是(

)

A．

K+从左到右通过离子交换膜

B．

电极A上发生的反应为I3-+2e-=3I-

C．

电极Y上发生的反应为2Cl--2e-=Cl2↑

D．

当有0.1

molK+通过离子交换膜，X电极上产生1.12L气体(标准状况)

【答案】B

【解析】当闭合开关K时，X附近溶液先变红，即X附近有氢氧根生成，所以在X极上得电子析出氢气，X极是阴极，Y极是阳极。与阴极连接的是原电池的负极，所以A极是负极，B极是正极。则A、闭合K时，A是负极，B是正极，电子从A极流向B极，根据异性电荷相吸原理可知K+从左到右通过离子交换膜，A正确；B、闭合K时，A是负极，负极上失电子发生氧化反应，电极反应式为2S22--2e-＝S42-，B错误；C、闭合K时，Y极是阳极，在阳极上溶液中的氯离子放电生成***，所以电极反应式为2Cl--2e-=Cl2↑，C正确；D、闭合K时，当有0.1molK+通过离子交换膜，即有0.1mol电子产生，根据氢气与电子的关系式知，生成氢气的物质的量是0.05mol，体积为1.12L(标况下)，D正确。

12．以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示．关于该电池的叙述不正确的是（

）

A．

该电池能够在高温下工作

B．

电池的负极反应为：C6H12O6＋6H2O－24e－＝6CO2＋24H+

C．

放电过程中，质子（H+）从负极区向正极区迁移

D．

在电池反应中，每消耗1mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体22.4

L

【答案】A

13．目前，科学家提出了一种经济而且理想的获得氢能源的循环体系(如图)。关于此循环体系，下列说法中错误的是(

)

A．

燃料电池能够使化学反应产生的能量转化为电能

B．

燃料电池中通入H2的一极作负极，发生氧化反应

C．

在此循环中发生了反应:2H2O

2H2↑+

O2↑

D．

目前化学家急需解决的问题是寻找合适的光照条件下分解水的催化剂

【答案】C

【解析】氢氧燃料电池的负极通入H2，发生氧化反应；正极通入O2，发生还原反应，故B正确。原电池都是将化学能转化为电能的装置，故A正确。推广氢能的关键是寻找合适的催化剂，利用太阳能分解水。

14．利用人工模拟光合作用合成甲酸的原理为：2CO2+2H2O

2HCOOH+O2，装置如图所示，下列说法不正确的是（

）

A．

电子由电极1经过负载流向电极2

B．

若将质子膜换成阴离子交换膜，该电池依然能够正常工作

C．

电极2的反应式：CO2+2H++2e﹣=HCOOH

D．

该装置能将太阳能转化为化学能和电能

【答案】B

15．某同学利用右图实验装置探究盐桥式原电池的工作原理，盐桥中除添加琼脂外,还要添加KCl的饱和溶液。下列叙述正确的是(

)

A．

导线中电子流向为b→a

B．

电池工作时，电流方向a→b

C．

电池工作时，盐桥中的K+向右侧烧杯移动,Cl-向左侧烧杯移动

D．

电池工作时，盐桥中的K+向左侧烧杯移动,Cl-向右侧烧杯移动

【答案】C

【解析】锌铜原电池中，锌比铜活泼，故锌为负极，铜为正极。A.

原电池中，电子由负极流向正极，导线