2019年高中化学专题15原电池难点大串讲学案新人教版选修4.doc

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1、1专题 15 原电池知识一 原电池2【例 1】一个电池反应的离子方程式是 ZnCu 2 =Zn2 Cu，该反应的原电池正确组合是( )选项 A B C D正极 Zn Cu Cu Fe负极 Cu Zn Zn Zn电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 HCl【答案】C【变式】1.(1)下列装置属于原电池的是_。(2)在选出的原电池中，_是负极，发生_反应，_是正极，该极的现象是_。(3)此原电池反应的化学方程式为_3_。【答案】 (1)(2)Fe 氧化 Cu Cu 表面有气泡产生(3)FeH 2SO4=FeSO4H 2【解析】 (1)构成原电池的条件：两个活泼性不同的电极；电解质溶液；形

2、成闭合回路；自发进行的氧化还原反应。根据此条件知，属于原电池。(2)(3)在中，Fe 为负极，发生氧化反应，Cu 为正极，发生还原反应，Cu 表面有气泡冒出，反应实质为 FeH 2SO4=FeSO4H 2。2下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是( )【答案】A【解析】B、C 选项均无化学反应；D 选项 Zn与稀 H2SO4反应，但装置不能形成闭合回路，只有 A符合要求。3下列有关原电池的说法中正确的是( )A在外电路中电子由正极流向负极B在原电池中，只有金属锌作为负极C原电池工作时，阳离子向正极方向移动D原电池工作时，阳离子向负极方向移动【答案】C知识二 原电池正负极的判断4【

3、例 2】对于原电池的电极名称，叙述错误的是( )A发生氧化反应的一极为负极B正极为电子流入的一极C比较不活泼的金属为负极D电流流出的一极为正极【答案】C【变式】1.在盛有稀 H2SO4的烧杯中放入导线连接的锌片和铜片,下列叙述正确的是A. 正极附近的 SO42离子浓度逐渐增大B. 电子通过导线由铜片流向锌片C. 铜片上有 H2逸出D. 正极有 O2逸出【答案】C【解析】在盛有稀 H2SO4的烧杯中放入导线连接的锌片和铜片，构成原电池，锌片是负极、铜片是正极；原电池中阴离子移向负极，故 A错误；电子通过导线由锌片流向铜片，故 B5错误；铜片是正极，电极反应式是 ，所以铜片上有 H2逸出，故 C正

4、确；铜片是正极，正极有氢气逸出，故 D错误。2某原电池装置如图所示，下列对该装置的说法正确的是（ ）A. 锌片作负极B. 铜片上发生氧化反应C. 电子由铜片沿导线流向锌片D. 该装置可将电能转化为化学能【答案】A3关于下图所示装置，下列说法正确的是（ ）A. 该装置能将电能转化为化学能B. 电子由铜片通过导线流向铁片C. 铁片上发生的反应为 Cu2+ + 2e- = CuD. 负极上发生的是氧化反应【答案】A【解析】 该装置是原电池，能将化学能转化为电能，A 错误；B. 铁的金属性强于铜，铁是负极，电子由铁片通过导线流向铜片，B 错误；C. 铁片上发生的反应为 Fe2e -Fe 2+，C 错误

5、；D. 负极上失去电子，发生的是氧化反应，D 正确，答案选 D。6知识三 原电池原理的运用运用一：判断金属活动性的强弱【例 3-1】有 a、b、c、d 四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：实验装置部分实验现象a极质量减小b极质量增加b极有气泡产生c极无变化实验装置部分实验现象d极溶解c极有气泡产生电流从 a极流向 d极由此判断这四种金属的活动性顺序是( )A.abcd B.bcdaC.dabc D.abdc【答案】C【变式】1.有 A、B、C、D、E 五块金属片，进行如下实验：A、B 用导线相连后，同时浸入稀 H2SO4溶液中，A 极为负极；C、D 用导线相连后，同时浸入稀 H2S

6、O4溶液中，电流由D导线C；A、C 用导线相连后，同时浸入稀 H2SO4溶液中，C 极产生大量气泡；B、D 用导线相连后，同时浸入稀 H2SO4溶液中，D 极发生氧化反应；用惰性电极电解含 B离子和 E离子的溶液，E 先析出。据此，判断五种金属的活动性顺序是（ ）A.ABCDE B.ACDBEC.CABDE D.BDCAE【答案】B【解析】金属与稀 H2SO4溶液组成原电池，活泼金属为负极，失去电子发生氧化反应，较不活泼的金属为正极，H 在正极电极表面得到电子生成 H2，电子运动方向由负极正极，7电流方向则由正极负极。在题述原电池中，AB 原电池，A 为负极；CD 原电池，C 为负极；AC原电

7、池，A 为负极；BD 原电池，D 为负极；E 先析出，故 E不活泼。综上可知，金属活动性：ACDBE。运用二：加快反应速率【例 3-2】实验室用锌粒和稀硫酸反应制取氢气，下列措施不能使反应速率加快的是A. 锌粉代替锌粒 B. 滴加少量硫酸铜溶液C. 滴加少量 98%的浓硫酸 D. 降低反应温度【答案】D【变式】1。把石灰石浸入盐酸中，下列措施能使反应速率增大的是( )加大盐酸用量 增大盐酸浓度 粉碎石灰石 增大体系压强A. B. C. D. 【答案】B【解析】固体和液体之间反应，加大盐酸用量，浓度未变，速率并不加快，错误；增大液体的浓度可以加快反应速率，正确；块状碳酸钙粉碎，可以增大接触面积，

8、速率加快，正确；由于反应物中无气体，增大压强，并不改变反应物盐酸浓度，反应速率基本不受影响，错误；答案选 B。2一定量铝片与过量的稀盐酸反应，为了加快反应速率，同时几乎不影响生成的氢气总量，不可以采取的措施是A. 加热，升高溶液温度 B. 将铝片改为等质量的铝粉C. 加入少量 CuSO4溶液 D. 加入浓度较大的盐酸【答案】C【解析】升高温度可加快反应速率，且不影响生成的氢气总量，A 错误； 铝片改为等质量的铝粉，增大反应物与酸的接触面积，反应速率加快，B 错误；加入少量 CuSO4溶液，铝与硫酸铜反应置换出铜，形成原电池，反应速率加快，由于铝片的量减少，所以影响了生成氢气总量，C 正确；加入

9、浓度较大的盐酸，速率加快，但不影响生成的氢气总量，D 错误；正确答案：C。类型三 设计原电池8【例 3-3】可以将反应 ZnBr 2=ZnBr2设计成原电池，下列 4个电极反应：Br 22e =2Br ，2Br 2e =Br2，Zn2e =Zn2 ，Zn 2 2e =Zn，其中表示放电时负极和正极反应的分别是( )A和 B和C和 D和【答案】C【解析】 放电时负极反应物为 Zn，失电子被氧化，正极反应物为 Br2，得电子被还原。【变式】1.某原电池总反应离子方程式为：2Fe 3 Fe= =3Fe2 ，不能实现该反应的原电池是( )A正极为 Cu，负极为 Fe，电解质溶液为 FeCl3溶液B正极

10、为 C，负极为 Fe，电解质溶液为 Fe(NO3)3溶液C正极为 Ag，负极为 Fe，电解质溶液为 Fe2(SO4)3溶液D正极为 Ag，负极为 Fe，电解质溶液为 CuSO4溶液【答案】D2.依据氧化还原反应：2Ag (aq)Cu(s)= =Cu2 (aq)2Ag(s)设计的原电池，如图所示。CuSO4溶液 Y 请回答下列问题：(1)电极 X的材料是_；电解质溶液 Y是_。(2)银电极为电池的_极，发生的电极反应为_。X 电极上发生的电极反应为_。(3)外电路中的电子是从_极流向_极。【答案】 (1)铜(或 Cu) AgNO3溶液(2)正 Ag e =Ag Cu2e =Cu29(3)负(或

11、Cu) 正(或 Ag)【解析】 原电池中负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，盐桥起到形成闭合回路、平衡电荷的作用。由总反应方程式可知电极 X的材料是铜，发生氧化反应，电解质溶液 Y是可溶性银盐溶液，常用硝酸银溶液。电极反应式表示为负极：Cu2e =Cu2 ，正极：Ag e =Ag，电子由负极(或 Cu)出发，经外电路流向正极(或 Ag)。知识四 原电池电极反应式的书写【例 4】.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应方程式为 LiMnO 2=LiMnO2，下列说法正确的是( )A.Li是正极，电极反应式为 Lie =LiB

12、.Li是负极，电极反应式为 Lie =LiC.MnO2是负极，电极反应式为 MnO2e =MnOError!D.Li是负极，电极反应式为 Li2e =Li2【答案】B【变式】1.将 Al片和 Cu片用导线连接,一组插入浓硝酸中,一组插入稀 NaOH溶液中,分别形成原电池。(1) 写出插入稀 NaOH溶液中形成原电池的负极反应_。(2) 写出插入浓硝酸中形成原电池的正极反应_。【答案】 Al-3e -+4OH- Al +2H2O NO3+e-+2H+ =NO2+ H 2O10(2)将铝片和铜片用导线相连，一组插入浓硝酸中，铝钝化，所以 Cu失电子作负极，Cu-2e-=Cu2+，总反应为 Cu+4

13、H+2NO3-=Cu2+ +2NO2+2H 2O，因此正极反应式为 NO3+e-+2H+ =NO2+ H 2O，故答案为：NO 3+e-+2H+ =NO2+ H 2O。【例 4-2】某原电池构造如下图所示。下列有关叙述正确的是 （ ）A.在外电路中，电子由银电极流向铜电极B.取出盐桥后，电流表的指针仍发生偏转C.外电路中每通过 0.1 mol电子，铜的质量理论上减小 6.4 gD.原电池的总反应式为 Cu2AgNO 3 2AgCu（NO 3） 2【答案】D【变式】1.某新型电池，以 NaBH4(B的化合价为3)和 H2O2作原料，该电池可用作深水勘探等无空气环境电源，其工作原理如图所示。下列说

14、法正确的是 ( )A. 电池工作时 Na 从 b极区移向 a极区11B. 每消耗 3 mol H2O2，转移 3 mol eC. b极上的电极反应式为：H 2O22e 2H =2H2OD. a极上的电极反应式为：BH 48OH 8e =BO26H 2O【答案】D【解析】该电池工作时，a 极电极反应式为 BH48OH 8e =BO26H 2O；b 极电极反应式为 4H2O28e =8OH ；随着不断放电，a 极负电荷减少，b 极负电荷增多，故 Na 从 a极区移向 b极区；每消耗 3 mol H2O2转移 6 mol e ，故 A、B、C 错误，D 正确。2.如图所示甲、乙两个装置，所盛溶液体积

15、和浓度均相同且足量，当两装置电路中通过的电子都是 1 mol时，下列说法不正确的是A. 溶液的质量变化：甲减小，乙增大B. 溶液 pH变化：甲减小，乙增大C. 相同条件下产生气体的体积：V 甲 V 乙D. 电极反应式：甲中阴极：Cu 2+2e =Cu，乙中负极：Mg2e =Mg2+【答案】C =M3某高能电池以稀硫酸作为电解质溶液,其总反应式为 CH2=CH2+O2=CH3COOH。下列说法正确的是（ ）A. 在电池工作过程中,溶液中的 SO42-向正极移动B. 随着反应的进行,正极区域附近溶液的 pH变小C. 当转移 4 mol电子时,溶液中的 CH3COOH分子数为 NA(NA为阿伏加德罗

16、常数的值)12D. 负极的电极反应式为 CH2=CH2-4e-+2H2O=CH3COOH+4H+【答案】D【解析】A、根据原电池的工作原理，阴离子向负极移动，即 SO42 向负极移动，故 A错误；B、电解质是硫酸，正极反应式为 O24H 4e =2H2O，正极区域 pH增大，故 B错误；C、负极反应式为 CH2=CH22H 2O4e =CH3COOH4H ，当转移 4mol电子时，生成1molCH3COOH，但 CH3COOH属于弱电解质，部分电离，因此溶液 CH3COOH分子的物质的量小于 1mol，故 C错误；D、根据电池总反应，电解质是硫酸，因此负极反应式为CH2=CH22H 2O4e

17、=CH3COOH4H ，故 D正确。g2+，故 D正确。4锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是( )A铜电极上发生氧化反应B电池工作一段时间后，甲池的 c(SOError!)减小C电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡【答案】C1锌铜原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是( )13A. 正极反应为 Zn2e =Zn2B. 电池反应为 ZnCu 2 =Zn2 CuC. 盐桥中的 K 移向 ZnSO4溶液D. 在外电路中，电流从负极流向正极【答案】B【解析】A、该装置是原电池，较不活泼的

18、金属铜作正极，正极上铜离子得电子发生还原反应，电极反应式为：Cu 2+2e-=Cu，选项 A错误；B、该原电池中，负极上锌失电子发生氧化反应，正极上铜离子得电子发生还原反应，所以电池反应式为：Zn+Cu 2+=Zn2+Cu，选项 B正确；C、该原电池放电时，盐桥中阳离子向正极移动，所以 K+移向 CuSO4溶液，选项 C错误；D、原电池放电时，在外电路中电子从负极沿导线流向正极，选项 D错误；答案选 B。2将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是 ( )A两烧杯中铜片表面均无气泡产生B甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C两烧杯中溶液的 pH均增大D产生气泡的速度甲比

19、乙慢【答案】C3用铁片与稀硫酸反应制氢气时，下列不能使氢气生成速率加快的是( )A加热B不用稀硫酸，改用 98%浓硫酸14C加少量硫酸铜溶液D不用铁片，改用铁粉【答案】B【解析】加热升高温度和增大固体反应物的接触面积都能加快化学反应速率，A、D 正确；铁在浓硫酸中钝化，不产生氢气，B 错误；加入少量硫酸铜溶液，由于Cu2 Fe= =CuFe 2 ，则构成铜铁稀硫酸原电池，加快了铁片与稀硫酸反应制氢气的速率，C 正确。4M、N、P、E 四种金属：MN 2 =NM 2 M、P 用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡 N、E 用导线连接放入 E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2 2e =E，N2

20、e =N2 。四种金属的还原性由强到弱的顺序是( )AP、M、N、E BE、N、M、PCP、N、M、E DE、P、M、N【答案】A【解析】由知，金属活动性 MN；M、P 用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M 表面产生气泡，M 做原电池正极，活动性 PM；N、E 构成的原电池 N做负极，活动性 NE。5在如图所示装置中，观察到电流计指针发生偏转，M 棒变粗，N 棒变细，由此判断下表中所列 M、N、P 物质，其中可以成立的是( )选项 M N PA 锌 铜 稀硫酸溶液B 铜 铁 稀盐酸C 银 锌 硝酸银溶液D 锌 铁 硝酸铁溶液【答案】C6控制合适的条件，将反应 2Fe3 2I 2Fe2 I 2设计成

21、如下图所示的原电池。下列判断不正确的是15A. 反应开始时，甲中石墨电极上 Fe3 被还原B. 反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应C. 电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D. 电流计读数为零后，在甲中溶入 FeCl2固体，乙中石墨电极为负极；【答案】D【解析】根据常温下能自动发生的氧化还原反应都可设计成原电池，再利用正反应2Fe3 2I 2Fe2 I 2可知，铁元素的化合价降低，而碘元素的化合价升高，则图中甲烧杯中的石墨作正极，乙烧杯中的石墨作负极，利用负极发生氧化反应，正极发生还原反应，并利用平衡移动来分析解答。【详解】A、由总反应方程式知，Fe 3+被还原成 Fe2+，则甲中石墨电

22、极上 Fe3 被还原，发生还原反应，A 正确；B、因乙中 I-失去电子放电，元素的化合价升高，发生氧化反应，乙中石墨电极上发生氧化反应，电极反应式为：2I -2e-I 2，B 正确；C、当电流计为零时，说明没有电子发生转移，则反应达到平衡，C 正确；D、当加入 Fe2+，导致平衡逆向移动，则 Fe2+失去电子生成 Fe3+，作为负极，而乙中石墨成为正极，D 错误；答案选 D。7根据下图，可判断出下列离子方程式中错误的是( )A2Ag(s)Cd 2 (aq)=2Ag (aq)Cd(s)BCo 2 (aq)Cd(s)= =Co(s)Cd 2 (aq)C2Ag (aq)Cd(s)= =2Ag(s)C

23、d 2 (aq)D2Ag (aq)Co(s)= =2Ag(s)Co 2 (aq)【答案】A168锌与 100 mL 1 mol/L盐酸反应的实验中，若设想向溶液中加入少量的醋酸钠，溴化铜，醋酸铜(均为可溶性)，并测定生成 H2的速率(mL/min)，预计三种方案的速率大小是( )A BC D【答案】C【解析】醋酸钠与盐酸反应减小了氢离子浓度，反应速率减慢；溴化铜与锌反应置换出铜，形成铜锌原电池，加快了反应速率；醋酸铜既有减小反应速率的因素又有加快反应速率的因素，不好判断以哪个因素为主。由的速率最大可确定答案为 C。910 mL浓度为 1 mol/L的盐酸与过量的锌粉反应，若加入适量的下列溶液，

24、能减慢反应速率但又不影响氢气生成量的是( )AK 2SO4 BNaClCCuSO 4DNa 2CO3【答案】A【解析】Zn 与稀盐酸发生反应：Zn2HCl= =ZnCl2H 2，若加入物质使反应速率降低，则 c(H )减小。但是不影响产生氢气的物质的量，说明最终电离产生的 n(H )不变。A.K2SO4是强酸强碱盐，不发生水解，溶液显中性，溶液中的水对盐酸起稀释作用，使c(H )减小，但没有消耗 H ，因此 n(H )不变，符合题意，正确。B.NaCl 与 HCl不发生反应：不能减慢反应速率，错误。C.加入 CuSO4溶液会与 Zn发生置换反应：CuSO4Zn= =CuZnSO 4，产生的 C

25、u与 Zn和盐酸构成原电池，会加快反应速率，与题意不符合，错误；D.若加入 Na2CO3溶液，会与盐酸发生反应：Na2CO32HCl= =2NaClH 2OCO 2，使溶液中的 c(H )减小，但由于逸出了 CO2气体，因此使 n(H )也减小，产生氢气的物质的量减小，不符合题意，错误。10关于如图所示的原电池，下列说法正确的是17A. 电子从锌电极通过电流计流向铜电极B. 盐桥的作用是让电子通过构成闭合回路C. 锌电极质量增重，铜电极质量减轻D. 盐桥可以用铜导线代替【答案】A11 四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。相连时，外电路电流从流向；相连时，为正极；相连时，上有气泡逸出；

26、相连时，的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是( )A BC D【答案】B【解析】利用原电池的形成和工作原理解决问题。在外电路中，电流从正极流向负极，则作原电池的负极，作正极，故活动性；活动性相对较差的金属作原电池的正极，故金属的活动性；有气泡产生的电极发生的反应为 2H 2e =H2，为原电池的正极，故活动性；质量减少的电极发生氧化反应生成金属离子而溶解，为负极，故活动性，由此可得金属活动性：。12如图，在盛有稀 H 2SO4 的烧杯中放入用导线连接的电极 X、Y，外电路中电子流向如图，下列说法正确的是( ) A外电路的电流方向为：X外电路YB若两电极分别为 Fe和碳棒，则 X

27、为碳棒，Y 为 FeCX 极上发生的是还原反应，Y 极上发生的是氧化反应D若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为 XY18【答案】D13某同学组装了如图所示的电化学装置，电极为 Al，其他电极均为 Cu，则( ) A工作一段时间后，C 烧杯的 pH减小B电极发生还原反应C盐桥中的 K 移向 A烧杯D电流方向：电极 电极【答案】D【解析】由题意可知，该装置的 、 是原电池的两极， 是负极， 是正极，、是电解池的两极，其中 是阳极，是阴极；装置 C是电镀池，硫酸铜浓度不变，C烧杯的 pH不变，A 错误；电极 是原电池的负极，发生氧化反应，故 B错误；原电池中阳离子移向正极，盐桥中的 K 移向 B烧

28、杯，故 C错误；电流方向：电极 电极 ，故 D正确。14已知可逆反应：AsOError!2I 2H AsO Error!I 2H 2O。()如图所示，若向 B中逐滴加入浓盐酸，发现电流表指针偏转。()若改为向 B中滴加 40%的 NaOH溶液，发现电流表指针与()中偏转方向相反。试回答问题： (1)两次操作中电流表指针为什么会发生偏转？_。(2)两次操作过程中电流表指针偏转方向为什么相反？_。(3)操作()中，C 1棒上的反应为_。19(4)操作()中，C 2棒上的反应为_。【答案】 (1)两次操作中均发生原电池反应，所以电流表指针均发生偏转(2)两次操作中，电极相反，电子流向相反，因而电流表

29、指针偏转方向相反(3)2I2e=I2(4)AsOError!2OH2e=AsOError!H2O15:如图所示，在不同的电解质溶液中可以组成不同的电池。（1）当电解质溶液为稀硫酸时，Fe 电极是_（填“正”或“负”）极，其电极反应式为_。当电解质溶液为 NaOH溶液时，Al 电极是_（填“正”或“负”）极，其电极反应式为_。（2）若把铝改为锌，电解质溶液为浓硝酸，则 Fe电极是_（填“正”或“负”）极，其电极反应式为_。【答案】（1）正 2H2eH2负 Al3e4OHAlOError!2H2O（2）正 NOError!2HeNO2H2O16为了探究原电池的工作原理，某化学学习小组设计了一组实验

30、，其装置如图所示：20甲 乙 丙丁 戊回答下列问题：（1）根据原电池原理填写下表：装置序号 正极 负极反应式 阳离子移动方向甲乙丙丁戊（2）电极类型除与电极材料的性质有关外，还与 有关。（3）根据上述电池分析，负极材料是否一定参加电极反应? (填“是”、“否”或“不一定”)，用上述电池说明： 。（4）上述电池放电过程中，电解质溶液酸碱性的变化：甲 ，丙 ，戊 。(均填“酸性减弱”或“碱性减弱”)【答案】（1）21装置序号 正极 负极反应式 阳离子移动方向甲 Al Mg2e Mg2+ 移向铝极乙 Pt Fe2e Fe2+ 移向铂极丙 Mg Al3e+4OH +2H2O 移向镁极丁 Al Cu2e Cu2+ 移向铝极戊 石墨 CH48e+10OH +7H2O 移向石墨电极（2）电解质溶液的性质（3）不一定在题述五个原电池中，戊装置的负极材料没有参与反应，其他电池的负极材料发生了氧化反应（4）酸性减弱 碱性减弱 碱性减弱（2）通过比较甲、丙电池可知，电极材料都是铝、镁，由于电解质溶液不同，故电极反应不同，即电极类型与电解质溶液也有关。（3）大多数电池的负极材料发生氧化反应，但燃料电池的负极材料不参与反应，氢气、一氧化碳、甲烷、乙醇等可燃物在负极区发生氧化反应。（4）根据电解质溶液中的反应情况判断溶液酸碱性的变化。