原电池原理及应用

原电池原理及应用1．复习重点1．原电池的电极名称及电极反应式，2．对几种化学电源的电极反应式的认识和书写，3．原电池原理的应用。

4．其中原电池原理及有关计算是高考的命题热点。

2．难点聚焦电子电子3．例题精讲1．确定金属活动性顺序例1．（1993年上海高考化学题）有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线联结起来，浸入电解质溶液中，B不易被腐蚀；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。

据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为（）A．D＞C＞A＞B B．D＞A＞B＞CC．D＞B＞A＞C D．B＞A＞D＞C解析：根据原电池原理，较活泼金属作负极，较不活泼金属作正极，B不易被腐蚀，说明B为正极，金属活动性A＞B。

另可比较出金属活动性D＞A，B＞C。

故答案为B项。

2．比较反应速率例2．（2000年北京春季高考化学题）100mL浓度为2 mol·L-1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是（）A．加入适量的6mol·L-1的盐酸B．加入数滴氯化铜溶液C．加入适量蒸馏水D．加入适量的氯化钠溶液解析：向溶液中再加入盐酸，H+的物质的量增加，生成H2的总量也增加，A错。

加入氯化铜后，锌置换出的少量铜附在锌片上，形成了原电池反应，反应速率加快，又锌是过量的，生成H2的总量决定于盐酸的量，故B正确。

向原溶液中加入水或氯化钠溶液都引起溶液中H+浓度的下降，反应速率变慢，故C、D都不正确。

本题答案为B项。

3．书写电极反应式、总反应式例3．（2000年全国高考理综题）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：阳极反应式：2CO+2CO32--4e-== 4CO2阴极反应式：_________________，电池总反应式：_______________。

解析：作为燃料电池，总的效果就是把燃料进行燃烧。

本题中CO为还原剂，空气中O2为氧化剂，电池总反应式为：2CO+O2==2CO2。

用总反应式减去电池负极（即题目指的阳极）反应式，就可得到电池正极（即题目指的阴极）反应式：O 2+2CO2+4e-== 2CO32-。

4．分析电极反应例4．（1999年全国高考化学题）氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。

氢镍电池的总反应式是：(1/2)H2+NiO(OH) Ni(OH)2根据此反应式判断下列叙述中正确的是（）A．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大B．电池放电时，镍元素被氧化C．电池充电时，氢元素被还原D．电池放电时，H2是负极解析：电池的充、放电互为相反的过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。

根据氢镍电池放电时的总反应式可知，电解质溶液只能是强碱性溶液，不能是强酸性溶液，因为在强酸性溶液中NiO(OH)和Ni(OH)2都会溶解。

这样可写出负极反应式：H2+2OH--2e- == 2H2O，H2为负极，附近的pH应下降。

放电时镍元素由+3价变为+2价，被还原，充电时氢元素由+1价变为0价，被还原。

故答案为C、D项。

例5．（2000年全国高考理综题）钢铁发生电化学腐蚀时,负极发生的反应（）A．2H++2e-==H2 B．2H2O+O2+4e-== 4OH-C．Fe-2e-==Fe2+ D．4OH-+4e-==2H2O+O2解析：钢铁在潮湿的空气中发生电化学腐蚀时，负极为铁，正极为碳，电解质溶液为溶有O2或CO2等气体的水膜。

当水膜呈弱酸性或中性时发生吸氧腐蚀，负极反应为：Fe-2e-==Fe2+，正极反应为：2H2O+O2+4e-== 4OH-；当水膜呈酸性时发生析氢腐蚀，负极反应为：Fe-2e-==Fe2+，正极反应为：2H++2e-==H2。

钢铁的电化学腐蚀以吸氧腐蚀为主。

故答案为C项。

5．判断原电池的电极例6．（2001年广东高考化学题）镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：由此可知，该电池放电时的负极材料是（）A．Cd(OH)2 B．Ni(OH)2C．Cd D．NiO(OH)解析：此电池放电时为原电池反应，所列反应由右向左进行，Cd元素由0价变为+2价，失去电子，被氧化，故Cd是电池的负极反应材料。

本题答案为C 项。

例7．（2001年上海高考化学题）铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中，锌片是（）A．阴极 B．正极 C．阳极 D．负极解析：铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中形成了原电池，由于金属活动性Zn＞Cu，故Zn为负极。

答案为D项。

6．原电池原理的综合应用例8．（2004年天津高考理综题）下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是 ( )A．a电极是负极B．b电极的电极反应为：4OH--4e-== 2H2O+O2↑C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置解析：分析氢氧燃料电池原理示意图，可知a极为负极，其电极反应为：2H2-4e-==4H+，b极为正极，其电极反应为：O2+2H2O+4e-==4OH-，电池总反应式为：2H2+O2==2H2O。

H2为还原剂，O2为氧化剂，H2、O2不需全部储藏在电池内。

故答案为B项。

例9．（2004年江苏高考化学题）碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。

锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为： Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l) == Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列说法错误的是（）A．电池工作时，锌失去电子B．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(1)+2e- == Mn2O3(s)+2OH-(aq)C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D．外电路中每通过O.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g解析：该电池的电解液为KOH溶液，结合总反应式可写出负极反应式：Zn(s)+2OH-(aq)-2e- == Zn(OH)2(s)，用总反应式减去负极反应式，可得到正极反应式：2MnO2(s)+H2O(1)+2e- == Mn2O3(s)+2OH-(aq)。

Zn为负极，失去电子，电子由负极通过外电路流向正极。

1molZn失去2mol电子，外电路中每通过O.2mol 电子，Zn的质量理论上减小6.5g。

故答案为C项。

4．实战演练一、选择题1.（2003年春季高考理综题）家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是A.4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3↓B.2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2↓C.2H2O＋O2＋4e－===4OH－D.Fe－3e－===Fe3＋2.(2000年上海高考题）随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是A.利用电池外壳的金属材料B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子污染土壤和水源C.不使电池中渗出的电解液腐蚀其他物品D.回收其中的石墨电极3.铁棒与石墨棒用导线连接后浸入0.01 mol·L－1的食盐溶液中，可能出现的现象是A.铁棒附近产生OH－B.铁棒被腐蚀C.石墨棒上放出Cl2 D.石墨棒上放出O24.某原电池总反应的离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，不能实现该反应的原电池组成是A.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液B.正极为碳，负极为铁，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液C.正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液D.正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4溶液5.生物体中细胞膜内的葡萄糖，细胞膜外的富氧液体及细胞膜构成微型的生物原电池，下列有关判断正确的是A.负极发生的电极反应可能是： O2－4e－＋2H2O===4OH－B.正极发生的电极反应可能是： O2－4e－===2O2－C.负极反应主要是C6H12O6生成CO2或HCOD.正极反应主要是C6H12O6生成CO2或CO6.以下现象与电化腐蚀无关的是A.黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿B.生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈C.铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D.银制奖牌久置后表面变暗7.锂电池是新一代的高能电池，它以质轻、能高而受到普遍重视，目前已经研制成功了多种锂电池。

某种锂电池的总反应可表示为：Li＋MnO2===LiMnO2。

若该电池提供5库仑（C）电量（其他损耗忽略不计），则消耗的正极材料的质量约为（式量Li:7;MnO2:87,电子电量取1.60×10－19C）A.3.2×103 gB.7×10－4 gC.4.52×10－3 gD.4.52×10－2 g8.据报道，美国正在研究的新电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，它具有容量大等优点，其电池反应为2Zn＋O2===2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气，则下列叙述正确的是A.锌为正极，空气进入负极反应B.负极反应为Zn－2e－===Zn2＋C.正极发生氧化反应D.电解液肯定不是强酸9.将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，即构成CH4燃料电池。

已知通入CH4的一极，其电极反应式是：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O;通入O2的另一极，其电极反应是：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，下列叙述不正确的是A.通入CH4的电极为负极B.正极发生氧化反应C.燃料电池工作时溶液中的阴离子向负极移动D.该电池使用一段时间后应补充KOH二、非选择题（共55分）10.（10分）如右图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。

小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液。

（1）片刻后可观察到的现象是（指悬吊的金属圈）。

A.铁圈和银圈左右摇摆不定B.保持平衡状态不变C.铁圈向下倾斜D.银圈向下倾斜（2）产生上述现象的原因是。

11.（10分）（2000年全国高考理综卷）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物做电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：阳极反应式：2CO＋2CO4CO2＋4e－阴极反应式：总电池反应式：12.（10分）（1）今有反应2H2＋O22H2O构成了燃料电池，则负极通的应是，正极通的应是。