专题06 原电池的工作原理与相关判断-2021-2022学年高一化学期末复习重点专题突破（人教版2019必修第二册）

2021-2022学年高一化学期末复习重点专题突破 专题06 原电池的工作原理与相关判断 方法探究 一、微观探究原电池的工作原理 二、原电池正、负极的判断 三、原电池电极反应式的书写 1．一般原电池电极反应式的书写 (1)首先确定电极名称。 (2)负极上电极材料本身发生氧化反应，正极上溶液中的微粒发生还原反应。 (3)根据电解质溶液确定电极反应后元素的存在形式。 (4)弱电解质、气体和难溶物均写成化学式，其余的以离子符号表示。注意：电解质溶液的成分对电极产物的影响；燃料电池的电极材料本身不参与电极反应。 (5)根据电子守恒，使正、负极上得失电子总数相等。 2．可充电电池电极反应式的书写 (1)要准确判定电池：正方向、逆方向反应都能发生，放电为原电池，充电为电解池。 (2)准确判定电极：原电池的负极与电解池的阳极发生氧化反应，对应元素化合价升高；原电池的正极与电解池的阴极发生还原反应，对应元素化合价降低。 (3)电极材料放电后的微粒或物质的存在形式与电解质溶液有关。 3．燃料电池电极反应式的书写 首先写出总反应方程式，因为燃料电池的总反应方程式等于燃料燃烧方程式和燃烧产物与电解质溶液反应的方程式的叠加式。其次将总反应拆开，找出氧化反应物质对：还原剂——氧化产物，和还原反应物质对：氧化剂——还原产物，分别作为负极反应和正极反应，在书写时要特别注意考虑溶液的酸碱性环境对电极反应式书写的影响，最后利用电子守恒、电荷守恒和质量守恒进行配平。 典例剖析 例1 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．产生气泡的速率甲比乙慢 B．两烧杯中溶液的酸性均减弱 C．甲中铜片作正极，乙中铜片作负极 D．两烧杯中铜片表面均无气泡产生 【答案】B 【详解】A．甲构成原电池，产生气泡的速率甲比乙快，故A错误； B．两烧杯中的总反应都是，硫酸浓度减小，溶液的酸性均减弱，故B正确； C．甲构成原电池，锌的活泼性大于铜，甲中铜片作正极；乙没有构成原电池，故C错误； D．甲构成原电池，锌的活泼性大于铜，甲中铜片作正极，正极反应为，甲中铜片表面有气泡产生，故D错误； 选B。 例2 下列有关装置的说法正确的是 A．装置Ⅰ中为原电池的负极 B．装置Ⅱ为一次电池 C．装置Ⅲ可构成原电池 D．装置Ⅳ工作时，电子由锌通过导线流向碳棒 【答案】D 【详解】A．镁与氢氧化钠溶液不反应，铝能够与氢氧化钠溶液反应，装置Ⅰ中铝为负极，镁为正极，故A错误； B．铅蓄电池是二次电池，可以放电充电，故B错误； C．装置Ⅲ中的两个材料相同、都是Zn，不能构成原电池，故C错误； D．装置Ⅳ为干电池，锌为负极，碳棒为正极，工作时，原电池中电子由负极沿导线流向正极，因此电子由锌通过导线流向碳棒，故D正确； 故选D。 例3 根据化学能转化为电能的相关知识，回答下列问题： I.理论上，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应“Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+”设计一种化学电池(正极材料用碳棒)，回答下列问题： (1)该电池的负极材料是___(填化学式)，发生__(填“氧化”或“还原”)反应，电解质溶液是___(填化学式)溶液。 (2)正极上发生的电极反应为___。 (3)若导线上转移的电子为1mol，则消耗的金属铜的质量为___。 II.甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均用镁片和铝片作电极，但甲同学将电极放入稀硫酸中，乙同学将电极放入NaOH溶液中，实验装置如图所示。 (4)写出甲中的现象：___________________________。 (5)乙中作负极的是_________，写出负极上的电极反应式：______________________________。 (6)如果甲同学与乙同学均认为“构成原电池的电极材料都是金属时，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，由此他们会得出不同的实验结论，依据该实验得出的结论中，正确的是___(填标号)。 A．镁的金属性不一定比铝的金属性强 B．该实验说明金属活动性顺序表已过时，没有实用价值了 C．利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的电解质溶液 D．该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大，因此具体问题应具体分析 【答案】(1) Cu 氧化 Fe2(SO4)3(或FeCl3) (2)Fe3++e-=Fe2+ (3)32 (4)镁片逐渐变薄，铝片表面有气泡产生 (5) 铝片 A1-3e-+4OH-=AlO+2H2O (6)CD 【解析】 (1)Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+反应中，Cu元素化合价升高，发生氧化反应，Cu作负极，正极上，Fe3+得电子生成Fe2+，电解质溶液需要提供Fe3+，故电解质溶液是F