高考原电池解题技巧

高考原电池解题技巧

考点一：电化学池型判断 先分析有无外接电源，有外接电源者为电解池，无外接电源者可能为原电池；再依据原电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看”：一看电极，两极为导体且活泼性不同；二看溶液，两极插入电解质溶液中；三看回路：形成闭合回路或两极接触。‎ Zn ‎ Cu ‎ C ‎ C ‎ 稀H2SO4‎ Zn ‎ Cu ‎ C ‎ C ‎ 稀H2SO4‎ 图1 图2‎ 图1中没有外接电源，其中必有一个是原电池，根据原电池的形成条件可知，左边有两个活性不一样的电极、电解质溶液、闭合电路，故为原电池，右边为电解池；图2 中有为外接电源，两个均为电解池。‎ ‎☞ 典型例题：‎ ‎【例1】下列四个池的名称正确的是（ ）‎ A．b、d为原电池，a、c为电解池B．a、c为原电池，b、d为电解池 C．a、b为原电池，c、d为电解池D．a、b为电解池，c、d为原电池 ‎【例２】（2012马鞍山二模）12．右图所示装置中，已知电子由b极沿导线流向锌。下列判断正确的是 ‎ A．该装置中Cu极为阴极 ‎ ‎ B．一段时间后锌片质量减少 C．b极反应的电极反应式为：H2-2e-+2OH-=2H2O D．当铜极的质量变化为‎32g时，a极上消耗的O2的体积为5.6L ‎☞ 巩固练习：‎ ‎1．（2012·上海）14．右图装置中发生反应的离子方程式为：Zn+2H＋=Zn2＋+H2↑，下列说法错误的是 A．a、b不可能是同种材料的电板B．该装置可能是电解池，电解质溶液为稀盐酸 C．该装置可能是原电池，电解质溶液为稀盐酸 D．该装置可看作是铜一锌原电池，电解质溶液是稀硫酸 ‎2．下列装置所示的实验不能达到实验目的的是 (　　)‎ A．形成稳定电流的装置 B．电解饱和食盐水 C．将用含有酚酞的氯化钠溶液润湿的滤纸铺在铂片上写“祝你成功”‎ D．电解精炼铝 考点二：电化学电极判断 典型例题：‎ ‎【例1】电子计算机所用钮扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应是： ‎ Zn + 2 OH- -2e＝ZnO + H2O ；Ag2O +H2O + 2e＝2Ag +2 OH- ；下列判断正确的是 ‎ A．锌为正极，Ag2O为负极。 B．锌为负极，Ag2O为正极。 ‎ C．原电池工作时，负极区溶液PH减小。D．原电池工作时，负极区溶液PH增大。 ‎ ‎【例2】（2011·大纲版）11．①②③④ 四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池 ，①②相连时，外电路电流从②流向① ；①③相连时，③为正极，②④相连时，②有气泡逸出 ；③ ④ 相连时，③ 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．①③②④ B．①③④② C．③ ④ ②① D．③ ① ②④ ‎ ‎【例3】（2012·福建）9.将右图所示实验装置的 K 闭合，下列判断正确的是 ‎ A．Cu 电极上发生还原反应 ‎ B．电子沿 Zn→a→b→Cu 路径流动 ‎ C．片刻后甲池中c(SO42-)增大 ‎ D．片刻后可观察到滤纸b点变红色 ‎☞ 巩固练习：‎ ‎1．（2012合肥三模）12．按右图装置连接后，电流计指针发生偏转。下列有关叙述正确的是 A．此装置是原电池，工作时I-发生氧化反应.‎ B．此装置工作时，电极反应式为：Fe3++3e-→Fe C． 若反应物足量,当电路中有1mol电子通过时，将生成 1mol I2‎ D． 此装置工作时，盐桥中电解质的阳离子向右边电极移动 ‎2．（2012皖南八校第二次联考）10．锌汞电池又称罗宾电池。电解质溶液为KOH溶液，放电时的总反应可表示如下： Zn+HgO=ZnO+Hg 下列有关该电池的说法正确的是 ( )‎ ‎ A．电池放电时，负极反应为Zn2++2e-=Zn B．电池充电时，阴极反应为HgO+H2O+2e-=Hg+2OH-‎ ‎ C．电池放电时，电池正极附近区域K+浓度增大 ‎ D．充电时电池上标注有“+”的电极应与外接电源的负极相连 ‎3．（2012宿州三模）11．锂一空气电池是备受瞩目的新一代大容量可充电电池，其放电时的工作原理如图。下列说法正确的是 ‎ ‎ A．Li+由正极通过有机电解液移动到负极 ‎ B．该电池中的有机电解液也可换成水性电解液 ‎ C．该电池充电时，a极应与外接电源正极相连 D．b极发生还原反应，其电极反应式为2H2O十O2+4e-=4OH-‎ 考点三：原电池设计 ‎1、原电池的设计方法 ‎ ‎（1）首先将已知氧化还原反应拆为两个半反应（即氧化反应和还原反应），如：2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2‎ ‎ 氧化反应：Cu－2e－→Cu2+ （负极） 还原反应：2Fe3++2e－→2Fe2+ （正极）‎ ‎（2）根据原电池的电极反应特点，根据两个半反应找出正负极和正负极材料及电解液：Cu失电子负极，正极应选用比Cu不活泼的金属或非金属导体（如C），以保证Cu做负极；电解液中Fe3+应该在正极得到电子，电解液应选用FeCl3溶液。‎ ‎（3）常见实例 ‎2e-‎ 原 理 负极 正极 电解质溶液 电极反应 ‎2e-‎ Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2‎ Cu Pt(C)‎ FeCl3‎ 负极：Cu-2e-=Cu2+‎ 正极：2Fe3++2e-=2Fe2+‎ Zn+Ag2O=ZnO+2Ag Zn Ag2O KOH 负极：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O 正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-‎ ‎4e-‎ ‎2e-‎ Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O Pb PbO2‎ H2SO4‎ 负极：Pb+SO-2e-=PbSO4‎ 正极：PbO2+4H++SO+2e-=PbSO4+2H2O ‎2H2+ O2=2H2O pt(H2)‎ pt(O2)‎ KOH 负极：2H2+4OH--4e-=4H2O 正极：O2+2H2O+4e-=4OH-‎ 典型例题：‎ ‎【例1】某碱性蓄电池在充电和放电时发生的反应为：Fe+NiO2+2H2O Fe(OH)2+Ni(OH)2，下列说法中正确的是：‎ A．放电时，负极上发生反应的物质是Fe B．放电时，正极反应是：NiO2+2e-+2H+=Ni(OH)2‎ C．充电时，阴极反应是：Ni(OH)2-2e-+2OH-=NiO2+2H2O D．充电时，阳极附近pH值减小.‎ ‎【例2】（2012池州一模）12．一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入甲烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2—。下列对燃料电池说法正确的是（ ）‎ ‎ A．在熔融电解质中，O2—由负极移向正极 B．电池的总反应是：CH4+2O2=CO2+2H2O ‎ C．通入空气的一极是正极，电极反应为：O2+4H++4e—=2H2O ‎ D．通入甲烷的一极是正极，电极反应为：CH4+4e—+4O2—=CO2+2H2O ‎☞ 巩固练习：‎ ‎1．镍氢电池是近年来开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镍镉电池。镍氢电池的总反应式是：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，氢气是负极 考点四：电极方程式的书写 ‎1、原电池电极反应式的书写方法 ‎ ①首先，确定正负极。如果题目给的是图示装置，先分析正、负极，再根据正、负极反应规律去写反应式；如果题目给的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应（即分析有关元素的化合价变化情况），再选择一个简单变化情况去写电极反应式，另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式，即得结果。正负极发生反应的物质分别是发生氧化还原反应的氧化剂和还原剂。‎ ‎ 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H2O必须写入正极反应式中，生成OH-；若电解质溶液为酸性，则H+必须写入正极反应式中，生成H2O。‎ ‎ ③正、负极反应式相加得到电池反应的总方程式。若能写出已知电池反应的总方程式，可以减去较易写出的电极反应式，从而得到较难写出的电极反应式。‎ ‎2、可充电电池电极反应式的书写方法 ‎ 对于可充电电池的反应，需要看清楚“充电、放电”的方向，放电的过程应用原电池原理，充电的过程应用电解池原理。‎ ‎ 如：蓄电池放电时作原电池，充电时作电解池。蓄电池是原电池和电解池二者功能的结合。原电池的负极反应与电解池阴极反应，原电池的正极反应与电解池的阳极反应互为逆过程。‎ ‎3、燃料电池电极反应式的书写方法 要正确地书写出燃料电池的电极反应，首先要抓住燃料电池的特点：‎ ‎①在燃料电池中，都是燃料在负极失电子，O2在正极得电子，电解质溶液可能是碱性、酸性，电解质也可能是熔融盐。‎ ‎②燃料电池的总反应相当于燃料直接燃烧，如果燃烧产物不与所用电解质溶液反应，则燃烧的总反应就是原电池总反应，如燃烧产物与所用电解质溶液反应，则电解质溶液要参与反应，这两个反应的总反应即为原电池的总反应。‎ ‎③燃料电池的正极反应一般有3个：O2+2H2O+4e-=4OH-（中性、碱性）；O2+4H++4e-=2H2O（酸性）；O2+4e-=2O2-（熔盐作电解质）。用总反应减去正极反应即得到燃料电池的负极反应。‎ ‎☞ 典型例题：‎ ‎【例1】（09广东化学14）可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH 溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是 A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH-‎ B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al＋3OH-－3e-＝Al(OH)3↓‎ C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变 D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极 ‎【例2】（2012蚌埠三模）11．氯碱工业是高耗能产业，一种将电解池与燃料电池相结合的新工艺可以节能30％以上。有关物质之间传输与转化关系如图所示，所有的离子膜只允许钠离子通过。‎ 下列说法正确的是 ( )‎ ‎ A．X气体为H2，Y气体为Cl2 B．装置甲为原电池，装置乙为电解池 ‎ C．装置甲膜右侧发生反应为H2-2e-=2H+‎ ‎ D．装置乙膜右侧NaOH浓度增大是因为发生了O2+4e-+2H2O=4OH-反应 ‎☞ 巩固练习：‎ ‎1．钢铁在很弱的酸性或中性条件下发生电化学腐蚀时，正极的反应式为 （　　） ‎ A．Fe-2e-=Fe2+ B．2H++2e-=H2↑ C．2H2O+O2+4e-=4OH- D．Fe-3e-=Fe3+ ‎ ‎2．（2012·北京）12．人工光合作用能够借助太阳能，用CO2和H2O制备化学原料。下图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图，下列说法不正确的是 A．该过程是将太阳能转化为化学能的过程 B．催化剂a表面发生氧化反应，有O2产生 C．催化剂a附近酸性减弱，催化剂b附近酸性增强 D．催化剂b表面的反应是CO2 +2H++2e一=HCOOH l ‎【五年安徽高考题回顾】‎ l ‎1．【2010安徽卷·11题】某固体酸燃料电池以CaHSO4固体为电解质传递H＋，其基本 结构见下图，电池总反应可表示为：2H2＋O2＝2H2O，下列有关说法正确的是 n 电子通过外电路从b极流向a极 n b极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－‎ n 每转移0.1 mol电子，消耗‎1.12 L的H2‎ n H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极 l ‎2．【2011安徽卷·12题】研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO2 + 2Ag + 2NaCl = Na2Mn5O10 + 2AgCl，下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是 l A．正极反应式：Ag + Cl―― e－= AgCl B．没生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子 l C．Na+不断向“水”电池的负极移动 D．AgCl是还原产物 l ‎3. 【2012安徽卷·10题】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LiCl-KCl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：PbSO4+2LiCl+Ca ＝CaCl2+Li2SO4+Pb。下列有关说法正确的是 l 正极反应式：Ca+2Cl- - 2e- ＝CaCl2‎ l 放电过程中，Li＋向负极移动 l 每转移0.1mol电子，理论上生成20.7gPb l 常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转 l