2019年領(lǐng)軍高考化學(xué) 清除易錯(cuò)點(diǎn) 專題12 原電池知識點(diǎn)講解.doc

易錯(cuò)點(diǎn)12 原電池瞄準(zhǔn)高考1（2018課標(biāo)）我國科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的NaCO2二次電池。將NaClO4溶于有機(jī)溶劑作為電解液，鈉和負(fù)載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料，電池的總反應(yīng)為：3CO2+4Na2Na2CO3+C。下列說法錯(cuò)誤的是A. 放電時(shí)，ClO4向負(fù)極移動B. 充電時(shí)釋放CO2，放電時(shí)吸收CO2C. 放電時(shí)，正極反應(yīng)為：3CO2+4e 2CO32+CD. 充電時(shí)，正極反應(yīng)為：Na+eNa【答案】D2（2018課標(biāo)）一種可充電鋰-空氣電池如圖所示。當(dāng)電池放電時(shí)，O2與Li+在多孔碳材料電極處生成Li2O2-x（x=0或1）。下列說法正確的是A. 放電時(shí)，多孔碳材料電極為負(fù)極B. 放電時(shí)，外電路電子由多孔碳材料電極流向鋰電極C. 充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中Li+向多孔碳材料區(qū)遷移D. 充電時(shí)，電池總反應(yīng)為Li2O2-x=2Li+（1）O2【答案】D3（2018北京）驗(yàn)證犧牲陽極的陰極保護(hù)法，實(shí)驗(yàn)如下（燒杯內(nèi)均為經(jīng)過酸化的3%NaCl溶液）。在Fe表面生成藍(lán)色沉淀試管內(nèi)無明顯變化試管內(nèi)生成藍(lán)色沉淀下列說法不正確的是A. 對比，可以判定Zn保護(hù)了FeB. 對比，K3Fe(CN)6可能將Fe氧化C. 驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe時(shí)不能用的方法D. 將Zn換成Cu，用的方法可判斷Fe比Cu活潑【答案】D【解析】A項(xiàng)，對比，F(xiàn)e附近的溶液中加入K3Fe（CN）6無明顯變化，F(xiàn)e附近的溶液中不含F(xiàn)e2+，F(xiàn)e附近的溶液中加入K3Fe（CN）6產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，F(xiàn)e附近的溶液中含F(xiàn)e2+，中Fe被保護(hù)，A項(xiàng)正確；B項(xiàng)，加入K3Fe（CN）6在Fe表面產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，F(xiàn)e表面產(chǎn)生了Fe2+，對比的異同，可能是K3Fe（CN）6將Fe氧化成Fe2+，B項(xiàng)正確；C項(xiàng)，對比，加入K3Fe（CN）6在Fe表面產(chǎn)生藍(lán)色沉淀，也能檢驗(yàn)出Fe2+，不能用的方法驗(yàn)證Zn保護(hù)Fe，C項(xiàng)正確；D項(xiàng)，由實(shí)驗(yàn)可知K3Fe（CN）6可能將Fe氧化成Fe2+，將Zn換成Cu不能用的方法證明Fe比Cu活潑，D項(xiàng)錯(cuò)誤。4（2017課標(biāo)）全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低，其工作原理如圖所示，其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料，電池反應(yīng)為：16Li+xS8=8Li2Sx（2x8）。下列說法錯(cuò)誤的是A電池工作時(shí)，正極可發(fā)生反應(yīng)：2Li2S6+2Li+2e-=3Li2S4B電池工作時(shí)，外電路中流過0.02 mol電子，負(fù)極材料減重0.14 gC石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性D電池充電時(shí)間越長，電池中的Li2S2量越多【答案】D鎖定考點(diǎn)一原電池工作原理1工作原理示意圖(以銅鋅原電池為例)2原電池電極的判斷3. 原電池的負(fù)極一般，在原電池反應(yīng)中活潑金屬作負(fù)極包含兩層含義：(1) “活潑”是指相對活潑而不是絕對活潑。 (2) 在大部分原電池反應(yīng)中，金屬活動性較強(qiáng)的一極作負(fù)極，另一電極作正極。但在某些特殊條件下例外，例如： 冷的濃硝酸作電解質(zhì)溶液，金屬鐵或鋁與金屬銅作電極時(shí)，鐵或鋁在冷的濃硝酸中鈍化，金屬活動性弱的銅與濃硝酸發(fā)生氧化反應(yīng)作負(fù)極。 NaOH溶液作電解質(zhì)溶液，金屬鎂與金屬鋁作電極時(shí)，因鋁能與NaOH溶液反應(yīng)，作負(fù)極，而金屬活動性強(qiáng)的鎂只能作正極。4. 原電池的設(shè)計(jì)從理論上講，能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)均可以設(shè)計(jì)成原電池，實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 負(fù)極(還原性較強(qiáng)的物質(zhì))； 正極是活動性較差的金屬或能導(dǎo)電的非金屬； 電解質(zhì)溶液：兩電極浸入電解質(zhì)溶液中，陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極。二原電池原理的應(yīng)用1加快氧化還原反應(yīng)的速率例如：在鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液，能使產(chǎn)生H2的速率加快。2比較金屬活動性強(qiáng)弱3設(shè)計(jì)化學(xué)電池例如：以FeCuCl2=FeCl2Cu為依據(jù)，設(shè)計(jì)一個(gè)原電池。(1) 將氧化還原反應(yīng)拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)，分別作原電池的負(fù)極和正極的電極反應(yīng)式。負(fù)極：Fe2e=Fe2，正極：Cu2+2e=Cu。(2) 確定電極材料若發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)為金屬單質(zhì)，可用該金屬直接作負(fù)極；若發(fā)生氧化反應(yīng)的為氣體(如H2)或溶液中的還原性離子，可用惰性電極(如Pt、碳棒)作負(fù)極。發(fā)生還原反應(yīng)的電極材料一般不如負(fù)極材料活潑。本例中可用Fe作負(fù)極，用鉑絲或碳棒作正極。(3) 確定電解質(zhì)溶液一般選用反應(yīng)物中的電解質(zhì)溶液即可，如本例中可用CuCl2溶液作電解液。(4) 構(gòu)成閉合回路：將電極用導(dǎo)線連接，使之構(gòu)成閉合回路。4電化學(xué)防護(hù)：犧牲陽極的陰極保護(hù)法利用原電池原理 負(fù)極(陽極)是作保護(hù)材料的金屬； 正極(陰極)是被保護(hù)的金屬設(shè)備。三電極反應(yīng)式的書寫總的原則同化學(xué)方程式的書寫：先寫反應(yīng)物，再寫生成物，根據(jù)化合價(jià)標(biāo)出得失電子數(shù)，再根據(jù)電荷守恒和物料守恒配平，同時(shí)注意溶液的酸堿性。1. 先確定原電池的正、負(fù)極，列出正、負(fù)極上的反應(yīng)物質(zhì)，并標(biāo)出相同數(shù)目電子的得失。2. 注意負(fù)極反應(yīng)生成的陽離子與電解質(zhì)溶液中的陰離子是否共存。若不共存，則該電解質(zhì)溶液中的陰離子應(yīng)寫入負(fù)極反應(yīng)式；若正極上的反應(yīng)物質(zhì)是O2，且電解質(zhì)溶液為中性或堿性，則水必須寫入正極反應(yīng)式中，且O2生成OH，若電解質(zhì)溶液為酸性，則H必須寫入正極反應(yīng)式中，O2生成水。3. 正、負(fù)極反應(yīng)式相加得到電池反應(yīng)的總反應(yīng)式。若已知電池反應(yīng)的總反應(yīng)式，可先寫出較易書寫的一極的電極反應(yīng)式，然后在電子守恒的基礎(chǔ)上，總反應(yīng)式減去較易寫出的一極的電極反應(yīng)式，即得到較難寫出的另一極的電極反應(yīng)式。4. 燃料電池電極反應(yīng)中，酸性溶液中不能出現(xiàn)OH，堿性溶液中不能出現(xiàn)H，水溶液中不能出現(xiàn)O2，而熔融電解質(zhì)中O2被還原為O2。小題快練1根據(jù)圖判斷下列說法錯(cuò)誤的是A 鹽橋中的陽離子會移向a池B Fe為正極，電極反應(yīng)為O24H4e2H2OC 電池總反應(yīng)為2ZnO22H2O2Zn24OHD 該裝置中通入的N2可用氬氣來代替【答案】B2利用太陽光分解水制氫是未來解決能源危機(jī)的理想方法之一。某研究小組設(shè)計(jì)了如下圖所示的循環(huán)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)光分解水制氫。反應(yīng)過程中所需的電能由太陽能光電池提供，下列說法正確的是（ ）A 反應(yīng)體系中I2和Fe2+可循環(huán)使用B 光電池是原電池C 光催化反應(yīng)池中的反應(yīng)方程式為：2I+2Fe3+ I2+2Fe2+D 進(jìn)入電解池B的溶液與從電解池B排出的溶液pH相同【答案】A【解析】電解池A中反應(yīng)為2H+2I-H2+I2，電解池B中反應(yīng)為4Fe3+2H2O4Fe2+4H+O2，光催化反應(yīng)池中的反應(yīng)為I2+2Fe2+2Fe3+2I-。A，循環(huán)過程中總反應(yīng)為2H2O2H2+O2，I2和Fe2+可循環(huán)使用，A項(xiàng)正確；B，光電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，不是原電池，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C，光催化反應(yīng)池中反應(yīng)方程式為I2+2Fe2+2Fe3+2I-，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D，電解池B中反應(yīng)為4Fe3+2H2O4Fe2+4H+O2，進(jìn)入電解池B的溶液的pH大于從電解池B排出的溶液的pH，D項(xiàng)錯(cuò)誤。3某原電池以銀、鉑為電極，用含Ag+的固體作電解質(zhì),Ag+可在固體電解質(zhì)中自由移動。電池反應(yīng)為2Ag+Cl2=2AgCl。利用該電池可以測定空氣中Cl2的含量。下列說法錯(cuò)誤的是A 空氣中c(Cl2)越大,消耗Ag的速率越大B 電子移動方向：銀固體電解質(zhì)鉑C 電池工作時(shí)電解質(zhì)中Ag+總數(shù)保持不變D 鉑極的電極反應(yīng)式為Cl2+2e-+2Ag+=2AgCl【答案】B4下列裝置為某實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)的 CuZn 原電池，關(guān)于其說法錯(cuò)誤的是 A 裝置甲中電子流動方向?yàn)椋篫n電流表CuB 裝置乙比裝置甲提供的電流更穩(wěn)定C 裝置乙鹽橋中可用裝有瓊膠的 Na2CO3飽和溶液D 若裝置乙中鹽橋用鐵絲替代，反應(yīng)原理發(fā)生改變【答案】C【解析】A，裝置甲中，Zn作原電池的負(fù)極，Cu作原電池的正極，電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極，故A正確；B、裝置乙使用了鹽橋，起著平衡電荷的作用，比裝置甲提供的電流穩(wěn)定，故B正確；C、裝置乙鹽橋中若用 Na2CO3飽和溶液代替KCl飽和溶液，則電池工作時(shí)，CO32-移向ZnSO4溶液，Zn2+和CO32-發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生沉淀堵塞鹽橋，不能形成閉合回路，使原電池停止工作，故C錯(cuò)誤；D、若裝置乙中鹽橋用鐵絲替代，右側(cè)中形成Fe、Cu和硫酸銅溶液的原電池，左側(cè)為電解池，反應(yīng)原理發(fā)生改變，故D正確。5如圖所示是一種酸性燃料電池酒精檢測儀，具有自動吹氣流量偵測與控制的功能，非常適合進(jìn)行現(xiàn)場酒精檢測，下列說法不正確的是A 電流由O2所在的鉑電極經(jīng)外電路流向另一電極B O2所在的鉑電極處發(fā)生還原反應(yīng)C 該電池的負(fù)極反應(yīng)式為：CH3CH2OH+3H2O-12e-2CO2+12H+D 微處理器通過檢測電流大小而計(jì)算出被測氣體中酒精的含量【答案】C6熱激活電池可用作火箭、導(dǎo)彈的工作電源。一種熱激活電池的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，其中作為電解質(zhì)的無水混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應(yīng)為。下列有關(guān)說法正確的是A 正極反應(yīng)式：B 放電過程中，向負(fù)極移動C 常溫時(shí)，在正負(fù)極間接上電流表或檢流計(jì)，指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)D 每轉(zhuǎn)移01mol電子，理論上生成1035gPb【答案】D【解析】A.正極發(fā)生還原反應(yīng),電極方程式為PbSO4+2e-+2Li+=Li2SO4+Pb，故A錯(cuò)誤；B.放電過程中陽離子向正極移動，Li+向正極移動，故B錯(cuò)誤；C.常溫下，電解質(zhì)不是熔融態(tài)，離子不能移動，不能產(chǎn)生電流,因此連接電流表或檢流計(jì)，指針不偏轉(zhuǎn)，故C錯(cuò)誤；D.根據(jù)電極方程式PbSO4+2e-+2Li+=Li2SO4+Pb，可以知道每轉(zhuǎn)移0.1mol電子，理論上生成0.05molPb，質(zhì)量為10.35g，所以D選項(xiàng)是正確的。7下圖是采用新能源儲能器件將CO2轉(zhuǎn)化為固體產(chǎn)物，實(shí)現(xiàn)CO2的固定和儲能靈活應(yīng)用的裝置。儲能器件使用Li-CO2電池，組成為：釕電極/CO2飽和的LiClO4-DMSO電解液/鋰片。下列說法不正確的是 A Li-CO2電池的電解液由LiClO4和DMSO溶于水得到B CO2的固定中，每轉(zhuǎn)移8 mol e-，生成6 mol氣體C 過程中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D 過程的釕電極的電極反應(yīng)式為2Li2CO3+C-4e-4Li+3CO2【答案】A8一種新型的電池，總反應(yīng)為: 3Zn+2FeO42+8H2O=2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4OH，其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是A Zn極是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)B 隨著反應(yīng)的進(jìn)行，溶液的pH增大C 電子由Zn極流出到石墨電極，再經(jīng)過溶液回到Zn極，形成回路D 石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)為：FeO42+3e+4H2O=Fe(OH)3+5OH【答案】C9下列關(guān)于銅鋅原電池（如圖所示）的說法正確的是（）A Zn是負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng) B Cu是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)C 銅片上有氣體逸出 D 電子由銅片通過導(dǎo)線流向鋅片【答案】C【解析】A.該裝置是原電池,Zn易失電子發(fā)生氧化反應(yīng)而作負(fù)極、Cu作正極,故A錯(cuò)誤;B.Cu作正極,發(fā)生還原反應(yīng),故B錯(cuò)誤；C.銅是正極,氫離子在正極得電子發(fā)生還原反應(yīng):2H+2e-=H2,所以C選項(xiàng)是正確；D.負(fù)極上失電子、正極上得電子,該裝置中Zn是負(fù)極、Cu是正極,所以電子從Zn沿導(dǎo)線流向正極Cu,故D錯(cuò)誤。10某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)查閱相關(guān)資料知，氧化性：Cr2O72Fe3，設(shè)計(jì)了如圖所示的鹽橋原電池。鹽橋中裝有瓊脂與飽和K2SO4溶液。下列敘述中正確的是A 甲燒杯的溶液中發(fā)生還原反應(yīng)B 外電路的電流方向是從b到aC 電池工作時(shí)，鹽橋中的SO42移向乙燒杯D 乙燒杯中發(fā)生的電極反應(yīng)為：2Cr37H2O6e=Cr2O7214H【答案】B11如圖裝置()為一種可充電電池的示意圖，其中的離子交換膜只允許K+通過，該電池放電、充電的化學(xué)方程式為2K2S2+KI3K2S4 +3KI。裝置()為電解池的示意圖，當(dāng)閉合開關(guān)K時(shí)，電極X附近溶液先變紅。則閉合K時(shí)，下列說法不正確的是( )A K+從左到右通過離子交換膜B 電極A上發(fā)生的反應(yīng)為I3-+2e-=3I-C 電極Y上發(fā)生的反應(yīng)為2Cl-2e-=Cl2D 當(dāng)有0.1 molK+通過離子交換膜，X電極上產(chǎn)生1.12L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)【答案】B【解析】當(dāng)閉合開關(guān)K時(shí)，X附近溶液先變紅，即X附近有氫氧根生成，所以在X極上得電子析出氫氣，X極是陰極，Y極是陽極。與陰極連接的是原電池的負(fù)極，所以A極是負(fù)極，B極是正極。則A、閉合K時(shí)，A是負(fù)極，B是正極，電子從A極流向B極，根據(jù)異性電荷相吸原理可知K+從左到右通過離子交換膜，A正確；B、閉合K時(shí)，A是負(fù)極，負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2S22-2e-S42-，B錯(cuò)誤；C、閉合K時(shí)，Y極是陽極，在陽極上溶液中的氯離子放電生成氯氣，所以電極反應(yīng)式為2Cl-2e-=Cl2，C正確；D、閉合K時(shí)，當(dāng)有0.1molK+通過離子交換膜，即有0.1mol電子產(chǎn)生，根據(jù)氫氣與電子的關(guān)系式知，生成氫氣的物質(zhì)的量是0.05mol，體積為1.12L(標(biāo)況下)，D正確。12以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示關(guān)于該電池的敘述不正確的是（ ）A 該電池能夠在高溫下工作B 電池的負(fù)極反應(yīng)為：C6H12O66H2O24e6CO224H+C 放電過程中，質(zhì)子（H+）從負(fù)極區(qū)向正極區(qū)遷移D 在電池反應(yīng)中，每消耗1mol氧氣，理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體22.4 L【答案】A13目前，科學(xué)家提出了一種經(jīng)濟(jì)而且理想的獲得氫能源的循環(huán)體系(如圖)。關(guān)于此循環(huán)體系，下列說法中錯(cuò)誤的是( )A 燃料電池能夠使化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為電能B 燃料電池中通入H2的一極作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)C 在此循環(huán)中發(fā)生了反應(yīng):2H2O 2H2+ O2D 目前化學(xué)家急需解決的問題是尋找合適的光照條件下分解水的催化劑【答案】C【解析】氫氧燃料電池的負(fù)極通入H2，發(fā)生氧化反應(yīng)；正極通入O2，發(fā)生還原反應(yīng)，故B正確。原電池都是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，故A正確。推廣氫能的關(guān)鍵是尋找合適的催化劑，利用太陽能分解水。14利用人工模擬光合作用合成甲酸的原理為：2CO2+2H2O 2HCOOH+O2，裝置如圖所示，下列說法不正確的是（ ）A 電子由電極1經(jīng)過負(fù)載流向電極2B 若將質(zhì)子膜換成陰離子交換膜，該電池依然能夠正常工作C 電極2的反應(yīng)式：CO2+2H+2e=HCOOHD 該裝置能將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能和電能【答案】B15某同學(xué)利用右圖實(shí)驗(yàn)裝置探究鹽橋式原電池的工作原理，鹽橋中除添加瓊脂外,還要添加KCl的飽和溶液。下列敘述正確的是( )A 導(dǎo)線中電子流向?yàn)閎aB 電池工作時(shí)，電流方向abC 電池工作時(shí)，鹽橋中的K+向右側(cè)燒杯移動,Cl-向左側(cè)燒杯移動D 電池工作時(shí)，鹽橋中的K+向左側(cè)燒杯移動,Cl-向右側(cè)燒杯移動【答案】C【解析】鋅銅原電池中，鋅比銅活潑，故鋅為負(fù)極，銅為正極。A. 原電池中，電子由負(fù)極流向正極，導(dǎo)線