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高考化学一轮复习第章化学反应与能量第节原电池化学电源学案

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注:①若有盐桥,盐桥中的阴离子移向负极区,阳离子移向正极区。

②若有交换膜,离子可选择性通过交换膜,如阳离子交换膜,阳离子可通过交换膜移向正极。 ③若反应为可逆反应,改变条件,平衡移动方向改变时电流方向也改变,正、负极颠倒。 命题点3 原电池原理的应用

6.M、N、P、E四种金属,已知:①M+N===N+M;②M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中,M表面有大量气泡逸出;③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中,电极反应为E

2

2+

2+

+2e===E,N-2e===N。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是 ( )

B.E>N>M>P D.E>P>M>N

--2+

A.P>M>N>E C.P>N>M>E

A [由①知,金属活动性:M>N;M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中,M表面有大量气泡逸出,说明M作原电池的正极,故金属活动性:P>M;N、E构成的原电池中,N作负极,故金属活动性:N>E。]

7.把符合题意的图像填在横线上(用A、B、C、D表示)

(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸,同时向a中加入少量的CuSO4溶液,产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是________。

(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸,同时向a中加入少量的CuSO4溶液,产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是________。

(3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液,其他条件不变,则图像是________。 【解析】 (1)a中加入CuSO4,消耗一部分Zn,Cu、Zn形成原电池,反应速率加快,所以a放出H2的量减少,但速率加快。

(2)a中加入CuSO4消耗Zn,但不影响产生H2的量,速率也加快。

(3)CH3COONa与H2SO4反应后生成弱酸CH3COOH,从而减慢反应速率,但产生H2的量没发生变化。

【答案】 (1)A (2)B (3)C

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考点2| 常见化学电源及其工作原理

(对应学生用书第117页)

[方法思路突破]

1.化学电源中电极反应书写的一般方法思路 (1)明确两极的反应物;

(2)明确直接产物:根据负极氧化、正极还原,明确两极的直接产物;

(3)确定最终产物:根据介质环境和共存原则,找出参与的介质粒子,确定最终产物; (4)配平:根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。

注意:①H在碱性环境中不存在;②O在水溶液中不存在,在酸性环境中结合H,生成H2O,在中性或碱性环境结合H2O,生成OH;③若已知总反应式时,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。 2.示例

与MnO2-Zn电池类似,K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,其电极反应式为FeO4+3e+4H2O=== Fe(OH)3+5OH,Zn作负极材料的电极反应式为Zn-2e+2OH===Zn(OH)2,该电池总反应的离子方程式为2FeO4+8H2O+3Zn===2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4OH。

[电源分类突破]

负极材料:Zn 碱性锌锰干电池 电极反应:Zn+2OH-2e===Zn(OH)2 正极材料:碳棒 电极反应:2MnO2+2H2O+2e===2MnOOH+2OH 总反应:Zn+2MnO2+2H2O===2MnOOH+Zn(OH)2 负极材料:Zn 锌银电池 [对点训练] 1.(2018·兰州模拟)被称为“软电池”的纸质电池,采用一个薄层纸片(在其一边镀锌,在其另一边镀二氧化锰)作为传导体。在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。电

7

-----

2-

2-

2-

一次电池 电极反应:Zn+2OH-2e===Zn(OH)2 正极材料:Ag2O 电极反应:Ag2O+H2O+2e===2Ag+2OH 总反应:Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag ----池总反应为Zn+2MnO2+H2O===ZnO+2MnOOH。下列说法正确的是( ) A.该电池的正极为锌

B.该电池反应中二氧化锰起催化剂作用

C.当0.1 mol Zn完全溶解时,流经电解液的电子个数约为1.204×10 D.电池正极反应式为MnO2+e+H2O===MnOOH+OH

D [A项,由电池反应知,Zn元素化合价由0变为+2,Zn失电子作负极,错误;B项,该电池中二氧化锰参加反应且作氧化剂,错误;C项,电子不进入电解质溶液,电解质溶液导电是通过离子定向移动形成电流,错误;D项,正极上二氧化锰得电子发生还原反应,电极反应式为MnO2+e+H2O===MnOOH+OH,正确。]

1.铅蓄电池是最常见的二次电池 总反应式为

二次电池——充电电池 -

23

2.二次电池充电时的电极连接

[典例导航]

(2016·全国Ⅲ卷)锌-空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,反应为2Zn+O2+4OH+2H2O===2Zn(OH)4。下列说法正确的是( ) A.充电时,电解质溶液中K向阳极移动 B.充电时,电解质溶液中c(OH)逐渐减小

C.放电时,负极反应为:Zn+4OH-2e===Zn(OH)4

D.放电时,电路中通过2 mol电子,消耗氧气22.4 L(标准状况) [审题指导]

2-

-+-

2-

8

①2Zn + O2+4OH+2H2O

放电充电

2Zn(OH)4

2-

2-

2-

负极:2Zn-4e+8OH===2Zn(OH)4 阴极:2Zn(OH)4+4e===2Zn+ 8OH

正极:O2+4e+2H2O===4OH 阳极:4OH-4e===O2↑+2H2O ②放电时阳离子向正极迁移,阴离子向负极迁移 充电时阳离子向阴极迁移,阴离子向阳极迁移 ③消耗1 mol O2转移4 mol e 【答案】 C

(1)充电时,OH向________极移动。

(2)放电时,负极附近的溶液的pH变________(填“大”或“小”)。 (3)充电时,阳极反应式为__________________。 【答案】 (1)阳 (2)小 (3)4OH-4e===O2↑+2H2O [对点训练]

2.(2018·信阳市一模)某充电宝锂离子电池的总反应为xLi+Li1-xMn2O4

放电充电

述两种电池的说法不正确的是( )

放电充电

某手机镍氢电池总反应为NiOOH+MH

M+Ni(OH)2(M为储氢金属或合金),有关上

LiMn2O4,

A.锂离子电池放电时,Li向正极迁移

9

B.镍氢电池放电时,正极的电极反应式:NiOOH+H2O+e===Ni(OH)2+ OH

C.如图表示用锂离子电池给镍氢电池充电

D.锂离子电池充电时,阴极的电极反应式:LiMn2O4-xe===Li1-xMn2O4

+xLi

D [A项,锂离子电池放电时阳离子移向正极,所以Li向正极迁移,故A正确;B项,放电时,正极发生还原反应,方程式为NiOOH+e+H2O===Ni(OH)2+OH,故B正确;C项,题图表示用锂离子电池为放电过程,而镍氢电池为充电过程,故负极Li接M极发生M+H+e===MH,故C正确;D项,锂离子电池充电时,阴极的电极反应式:Li+e===Li,故D错误。]

3.已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液,其充、放电按下式进行:

请回答下列问题:

(1)放电时,负极反应式为________________________________________, 正极反应式为__________________________________________________。 (2)充电时,阴极反应式为________________________________________, 阳极反应式为__________________________________________________。 (3)放电时,K向________极迁移,负极的溶液pH的变化为________。 (4)充电时,镍镉电池的阴极应与外接电源的________极相连。 【答案】 (1)Cd-2e+2OH===Cd(OH)2 2NiOOH+2e+2H2O===2Ni(OH)2+2OH (2)Cd(OH)2+2e===Cd+2OH 2Ni(OH)2+2OH-2e===2NiOOH+2H2O (3)正 减小 (4)负

[题后归纳] 可充电电池的分析方法

1充电电池是既能将化学能转化为电能放电,又能将电能转化为化学能充 电的一类特殊电池。需要注意的是充电、放电的反应不能理解为可逆反应。 2

充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反,充电时的阳极反应恰与放电时的正

极反应相反,充电时的阴极反应恰与放电时的负极反应相反。

燃料电池 1.氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池,可分为酸性和碱性两种。

介质 酸性 碱性 10

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