《原电池》学案4(新人教版选修4).docx

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1、原电池学案导学高考考向学科内重点热点分析原电池与电解池是高考每年都涉及的内容，本专题的考查要求为：1理解原电池原理。熟记金属活动性顺序。了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀方法。 2了解电解和电镀的根本原理及应用。高考考查的方式除了以课本知识为基点的原电池和电解池原理的直接考查外，还给出以最新电池等新科技和新知识为信息的信息迁移题，以考查学生对课本知识的灵活运用和信息处理能力。跨学科重点热点分析以原电池和电解池原理为主的电化学是主要与物理学科交叉的重要契合点之一。原电池和电解池均与物理中的电学相关，它们之间沟通的最主要途径是电路中通过的电子电量，由此可发散至电路的连接、电功率、电流强度、电压、

2、电阻等的计算。学科内综合能力测试例释例1以下关于铜电极的表达正确的选项是A铜锌原电池中铜是正极B用电解法精炼铜时粗铜作阴极C在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极D电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极解析此题通过对铜电极的判定，将原电池和电解池综合在一起进行考查，意在从中了解考生对电能与化学能转变原理的理解。题目有一定的知识跨度，在考查知识的同时，也考查了考生思维的严密性和整体性。在铜锌原电池中，与铜相比，锌易失去电子，因而锌极是负极，那么铜极是正极，选项A正确；精炼铜时，需将其中的铜变成铜离子，再在阴极复原成铜。因而在电解池中粗铜应作为阳极，选项B错误；在工件上镀铜时，需要将溶液中的铜离子复原成铜而沉

3、积在工件上。用作向溶液中供给铜离子的通那么必须作为阳极，选项C正确；电解硫酸时，金属铜如果作为阳极，它将以铜离子的形式被溶解而进入电解液，当电解液内有H+、Cu2+两种离子共存时，后者将在阴极放电。这样阴极的生成物将是铜而不是氢气，达不到制氢气和氧气的目的。选项D不对。答案A、CNaOH的质量分数阴极析出的物质的质量/g阳极析出的物质的质量/gA0.06219152B0.06215219C0.0421.29.4D0.0429.41.2解析此题考查考生对电解原理的理解。在设计试题时有意提供了某些可应用于速解的信息，借以考查考生思维的敏捷性。常规解：由题设条件可知，1LNaOH溶液中含有的溶质质量

4、为：1000mL1.06gcm-30.052=55.12g，电解稀硫酸事实上消耗了水，使溶液浓度增大，停止电解时溶质的质量分数为0.062，停止电解时溶液的质量为：。那么被电解的水为：1060g-889g=171g。根据电解水的化学方程式不难算出：在阳极析出的氧气为：，在阴极析出的氢气为：，选项B正确；非常规解：根据电解NaOH溶液事实上是电解水这一结论，可看出随着电解的进行，溶液中溶质的质量分数增加，这样，C、D两项应予否认。电解水是阳极析出的是氧气，阴极析出的是氢气，它们的物质的量之比应为21，前者质量大于后者，只有选项B符合题意。答案B例3将质量相等的铜片和铂片插入硫酸铜溶液中，铜片与电

5、源正极相连，铂片与电源负极相连，以电流强度1A通电10min，然后将电源反接，以电流强度为2A继续通电10min。试答复：1铜电极和铂电极质量为横坐标，时间为纵坐标，分别作出铜电极、铂电极的质量和时间的关系图。2上述过程中发生的现象是：铜电极；铂电极。3最后时刻两电极的电极反响式：铜电极；铂电极。开始10min，阳极反响为：Cu-2e=Cu2+，阴极为：Cu2+2e=Cu。所以铜片质量减少，铂片质量增加，铜片上所溶解的铜与铂片上析出的铜的质量相等。后10min，电源反接，外表附有铜的铂片成为阳极，铜片成为阴极。又由于电流强度为开始的2倍，附着在铂片上的铜在5min时即完全溶解，后5min，阳极

6、的电极反响式为：4OH-4e=O2+H2O，此时阳极铂片质量不发生变化。作为阴极的铜片在5min即恢复到开始时的质量，后5min质量继续增加。答案1m(Cu)/g m(Pt)/g 10 15 20 t/min 10 15 20 t/min 2由上述分析可知：铜片先变薄，后增厚；铂片先有铜沉积，后铜溶解，铜溶解完，又有气体产生。3铜电极：Cu2+2e=Cu；铂电极：4OH-4e=O2+2H2O。跨学科知识板块渗透统整表 物 理 化 学生 物1电路的联接2电流强度、电量之间的换算3电能与化学能之间的转化关系4电功、电功率、电源电动势等的计算1原电池的根本原理、电极反响、正负极的判断、外电路中电子物

7、质的量的计算2电解的根本原理、电极反响、阴阳极的判断、电路中电子的物质的量的计算3各种实用电池4原电池或电解池中有关物质的生消量与消耗电量的计算生物电现象跨学科综合能测试例释例题某学生试图用电解法根据电极上析出物质的质量来验证阿佛加德罗常数值，其实验方案的要点为： 用直流电电解氯化铜溶液，所用仪器如图：在电流强度为I安培，通电时间为ts钟后，精确测得某电极上析出的铜的质量为mg。试答复：1连接这些仪器的正确顺序为用图中标注仪器接线柱的英文字母表示。下同E接，C接，接F。实验线路中的电流方向为C。2写出B电极上发生反响的离子方程式，G试管中淀粉KI溶液变化的现象为，相应的离子方程式是。称量电解前

8、电极的质量刮下电解后电极上的铜并清洗用蒸馏水清洗电解后电极低温烘干电极后称量低温烘干刮下的铜后称量再次烘干后称量至恒重4电子的电量为1.610-19C。试列出阿佛加德罗常数的计算表达式：NA。解析此题将物理中电路连接与化学中仪器连接相结合，将电学知识与电解原理相结合，并设置一个利用电解方法来验证阿佛加德罗常数的全新情境，具有一定的深度和灵活性。解题时应将理化相关知识有机融合，方能解决相关问题。1由于U形管右侧有一处理气体的支管，所以可断定B电极为有Cl2生成的一极，即为阳极。显然F应与B连接，A为阴极，结合安培计接入线路的物理知识，A应接C，D接E。2电解CuCl2，阴、阳两极的电极反响式为：

9、阴极：Cu2+2e=Cu；阳极：2Cl-2e=Cl2生成的Cl2通入G试管，与KI反响，置换出I2，I2可使淀粉溶液呈现蓝色。3为了精确测定电极上析出的铜的质量，显然应采用测定电解前后A电极的增重的方法。具体操作为：在电解前先称量A电极的质量，电解后先用蒸馏水清洗电极洗去附着的离子，然后需将电极烘干除去附着的水，为防止Cu被氧化，应在低温下烘干后再进行称量，为防止误差，还应再低温烘干称量，直至恒重。4电解时，当电流强度为IA，通电时间为ts钟内，通过的总电量为：Q=ItC，通过的电子的物质的量为mol。由题意知阴极析出mgCu，转移的电子的物质的量为。由上述分析可建立等式：，由此式即可得NA的

10、表达式。答案1E接D、C接A、B接F；FBACDE22Cl-2e=Cl2；变蓝色；Cl2+2I=2Cl+I234综合能力测试一、选择题每题4分，共64分1钢铁发生吸氧腐蚀时,正极上发生的电极反响是A.2H+2e = H2B.Fe2+2e = FeC.2H2O+O2+4e = 4OH-D.Fe3+e = Fe2+2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 锈质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D 银质奖牌久置后外表变暗3A、B、C是三种金属,根据以下、两个实验,确定它们的复原性强弱顺序为将A与B浸在稀硫酸中用导线相连,A上有气泡逸出,B

11、逐渐溶解电解物质的量浓度相同的A、C盐溶液时,阴极上先析出C(使用惰性电极)A.ABCB.BCAC.CABD.BAC4以下关于实验现象的描述不正确的选项是A把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片外表出现气泡B用锌片做阳极，铁片做做阴极，电解氯化锌溶液，铁片外表出现一层锌C把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片外表出现一层铁D把锌粒放入盛有盐酸的试管中，参加几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快5在外界提供相同电量的条件，Cu2+或Ag+分别按Cu2+2eCu或Ag+eAg在电极上放电，电极上析出铜的质量为1.92g，那么析出银的质量为A1.62g B.6.48g C.3.24g D.12.96g6100

12、 mL浓度为2 mol/L的盐酸跟过量的锌片反响，为加快反响速率，又不影响生成的氢气的总量，可采用的方法是A参加适量的6 mol/L的盐酸 B参加数滴氯化铜溶液C参加适量蒸馏水 D参加适量的氯化钠溶液7用两支惰性电极插入500 mL AgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略，电极上析出银的质量大约是A27 mg B54 mg C108 mg D216 mg8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。氢镍电池的总反响式是根据此反响式判断，以下表达中正确的选项是A.电池放电时，电池负极周围溶

13、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，氢元素被复原D.电池放电时，是负极9用惰性电极电解MNO3x的水溶液，当阴极上增重ag时，在阳极上同时产生bL氧气标准状况：从而可知M的原子量为A.B.C.D.10实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气,铅蓄电池放电时发生如下反响:今假设制得Cl20.050mol，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是A.0.025molB.0.050molC.0.10molD.0.20mol11将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联,在一定条件下通电一段时间后,析出钾、镁、铝的物质的量之比为A.1:2:3B.3:2:1C.

14、6:3:1D.6:3:212右图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的是13将Al片和Cu片用导线相连，一组插入浓HNO3溶液中，一组插入稀NaOH溶液中，分别形成了原电池，那么在这两个原电池中，正极分别为A Al片、Cu片B Cu片、Al片C Al片、Al片D Cu片、Cu片14盐溶液电解时，在相同时间作用下，析出金属物质的量取决于A 电极的性质 B 电流强度 C 所加电压 D 金属离子的价数15A、B、C三个电解槽，A槽是CuCl2水溶液，纯铜片做阴极，B、C都是AgNO3水溶液，纯银丝做阴极，先将A、B槽并联，再与C槽串联进行电

15、解，当B槽中银丝质量增加0.108g，C槽银丝质量增加0.216g时，A槽中铜片质量增加为A 0.216g B 0.108g C 0.064g D 0.032g16锂电池是新型高能电池，它以质轻、容量大而受到普遍重视，目前已经制成多种功能的锂电池，某种锂电池的总反响可表示为LiMnO2LiMnO2，假设该电池提供0.5C电量，那么消耗正极材料的质量约为其他损耗忽略不计A 3.5g B 7g C 4.52104g D 43.5g二、综合题共86分1717分工业上为了除去含Cr2O72-离子的酸性废水，采用以下处理方法：往工业废水中参加适量的食盐水12g/L；以铁作为电极进行电解：鼓入空气，经过一

16、段时间后，使废水中的含铬有毒量降到可排放的标准。其原理是：将Cr2O72-离子复原为可溶性三价铬离子；在电解除铬过程中，溶液的pH不断升高，使工业废水由酸性变为碱性，再把三价铬离子变成不溶性氢氧化物除去。根据上述原理答复以下问题：(1)用铁作为电极电解时，电极反响式为：阳极，阴极；参加食盐的目的是。(2)在水溶液中将Cr2O72-离子复原成Cr3+离子的复原剂为溶液中的离子，此氧化复原反响的离子方程式是。(3)在处理废水的过程中，溶液的pH不断升高，由酸性变为碱性是通过和途径来实现的。(4)将Cr3+转变成不溶性氢氧化物的离子方程式为，同时还有沉淀生成。1830分人们应用原电池原理制作了多种电

17、池，以满足不同的需要。在现代生活、生产和科学技术的开展中，电池发挥着越来越重要的作用，大至宇宙火箭、人造卫星、空间电视转播站、飞机、轮船，小至电脑、收音机、照相机、 、助听器、电子手表、心脏起搏器等，都离不开各式各样的电池。以下每题中的电池即为广泛使用于日常生活、生产和科学技术等方面的实用电池，请根据题中提供的信息，填写空格。1电子表和电子计算器中所用的是钮扣式的微型银锌电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解液为KOH溶液。工作时电池总反响为：Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2。工作时电流从极流向极两空均选填“Ag2O或“Zn。电极反响式为：正极，负极。工作时电池正极区的pH选填“

18、增大“减小或“不变。2蓄电池在放电时起原电池作用，在充电时起电解池的作用。爱迪生蓄电池放电充电分别在充电和放电时发生的反响为：Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2。放电时，正极为。正极的电极反响式为。充电时，阴极的电极反响式为。该蓄电池中的电解质溶液应为选填“酸性或“碱性溶液。31991年我国首创以铝空气海水电池为能源的新型海水标志灯已经研制成功。这种灯以海水为电解质溶液，靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流。只要把灯放入海水数分钟就发出耀眼的闪光，其能量比干电池高2050倍。试写出这种新型电池的电极反响式：正极，负极。4熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。可用Li2

19、CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，制得在650下工作的燃料电池。负极反响式为：2CO+2CO32-=4CO2+4e。那么正极反响式为，总电池反响式为。5氢镍电池是新型的二次电池，它的突出优点是循环寿命长，1987年起在地球同步轨道条件下工作寿命超过10年。其正极为氧化镍，负极为氢电极。电解质溶液为密度1.3g/cm3左右的氢氧化钾水溶液。电池总反响为：H2+2NiOOH2Ni(OH)2。那么放电时的电极反响式为：正极，负极。196分银制器皿日久外表因生成硫化银而变黑色。有人设计用原电池原理加以除去，其具体做法是：将一定浓度的食盐水放入

20、一铝制容器中，再将外表变黑的银器沉入其中，放置一段时间后，不仅能褪去黑色，而且还不损失银。试答复：1该原电池的负极反响式是；2该原电池的总反响式是。2013分取Pt和Zn为电极材料埋入人体内作为心脏起搏器的能源，它跟人体的体液中含有一定浓度的溶解O2、H+和Zn2+进行作用。1其正极的反响式为负极的反响式为2该电池在0.8V、40uw条件下进行工作，那么工作电流为A。3将5g锌埋入人体内，那么可维持多少年才需要第二次手术进行更换取二位有效数字4心脏起搏器是一种人造心脏鼓励器。它向心脏发送小的电脉冲，以使心脏有规那么地跳动。大多数起搏器是由锂电池或银锌电池驱动。有一种心脏起搏器中使用的新型LiI

21、2电池使用寿命可超过10年，其反响可简化为：2Li+I2=2LiI。那么工作时负极的电极反响为，根据你所学的碱金属的有关知识判断：该新型锂电池中能否用LiI水溶液作电解液选填“能或“不能原因是。2110分如右图所示是某位同学设计的一个进行电解硫酸铜溶液实验的电路。电源由10个电压为1.5V的电池串联组成电池组，测得其总内阻为0.5，电解质溶液为500mL，1.0mol/L的硫酸铜溶液，以铂做电极。20min后a极增重1.6g设电解过程中溶液体积保持不变，且不考虑电解池的反电动势。1M是极，b是极；2电解池的平均电阻是；3假设要使电解池中溶液恢复至电解前的状态，可参加A CuSO4固体 B 水

22、C CuO D Cu(OH)2 4电解后溶液的pH值为。2210分如右图所示，一金属杆ab在两水平平行的导轨间向右做匀速直线运动，其速度为v1m/s，导轨电阻不计。导轨间的宽度为l1m，其间有一竖直向下的匀强磁场，磁感强度B1T，现用导线与插入电解槽中两惰性电极CD相连，回路的总电阻为1，电解液为CuSO4，问：l哪一个电极为负极，析出何种物质2写出电解CuSO4水溶液的离子方程式。3析出的物质质量为多少克参考答案一、选择题1.C 2.D 3.D 4.C 5.B 6.B 7.B 8.CD 9.C 10.C 11.D 12.A 13.A 14.BD 15.D 16.C二、综合题17(1) 阳极：

23、Fe-2e=Fe2+，阴极：2H+2e=H2，参加食盐的目的是增大溶液的导电性。(2) Fe2+，Cr2O72-+6 Fe2+14H+=2 Cr3+6 Fe3+7H2O。(3)上述离子反响消耗H+和阴极H+放电生成氢气(4) Cr3+3 OH-=Cr(OH)3，Fe(OH)3。181电子从Zn流向Ag2O，电流流向那么相反；正极：Ag2O+2e+H2O=2Ag+2OH-,负极：Zn-2e+2 OH-= Zn(OH)2；增大2正极为NiO2， NiO2+2e+2H2O=Ni(OH)2+2OH-；Fe(OH)2+2e=Fe+2OH-；碱性3正极：3O2+12e+6H2O=12OH-，负极：4Al-

24、12e=4Al3+。4正极：O2+2CO2+4e=2CO32-，总反响：2CO+O2=2CO2。5正极：2NiOOH+2e+ 2H2O = 2Ni(OH)2+2OH-,负极：H2-2e+2OH-=2H2O。191Al-3e=Al3+2Al+3Ag2S+6H2O=2Al(OH)3+6Ag+3H2S201正极反响式为：O24H+4e=2H2O；负极反响式为：2Zn4e=2Zn2+2工作电流：5.0105A3在Zn反响完毕之前要进行第二次手术更换Zn，反响完毕所需要的时间为t2.96108s9.386年。考虑实际情况，答案应取9.3年。4负极：2Li-2e=2Li+，不能，原因是：Li在常温时能跟水剧烈反响。211负阳23.243C41221由右手定那么判断金属杆的a为正极，故电解槽中D为负极，析出铜。电解2离子方程式：2Cu2+2H2O 2Cu+O2+4H+3感生电动势1V；电流I1A；通过电解槽的电量：Q5C；可析出的铜的物质的量为：n2.6105mol；其质量为：1.66103g。