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高考必考题型突破

2017-04-10侯明飞徐志英

课程教育研究·新教师教学 2016年24期
关键词:原电池

侯明飞+徐志英

摘要:电化学基础是高考中的重要知识,自从新课程改革以来,该部分知识经常以选择题和填空题的形式出现,同时,又因为原电池知识具有灵活多变的特点,所以在历次高考试题中,尤其是选择题中,出现的频率极高。但由于这些原电池都是与科技发展密切联系,很多是学生不了解的,甚至都没有听说过的原电池,所以,学生在解决此类问题时,往往会不知所措,不知道该从何处下手,其实,此类题目经常是起点高,落点低,只要我们能够充分结合学过的电化学原理知识,就可以很好的处理这些问题。

关键词:原电池;电解池;化学电源;电极反应式

G633.8

随着全球能源逐渐枯竭,研发、推广新型能源迫在眉睫,因此,化学中的新型电源,成为科学家研究的重点方向之一,也成为了高考的必考考点。由于该类试题题材广、信息新、陌生度大,所以,大多数考生会感到试题难度大;而实际上,这类试题一般落点较低,主要考查新型电池“充放电”时电极的判断,电极反应式的书写及离子移动的方向等内容。其核心是原电池和电解池工作原理。因此,只要熟悉此类试题的考查角度,细心分析,就能顺利得分。

一、必备知识:原电池和电解池工作原理

新型化学电源放电时为原电池,充电时为电解池。充电时电池正极连接电源正极,电池负极连接电源负极。

二、常考题型:

1.新型电池的正负极判断

该类电池一般会告诉相应的反应物、生成物或反应方程式,只要根据元素的常规价态去判断即可:

例如:

铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反应为:Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2

电池的电解液为____碱__性溶液,正极为__ Ni2O3__、负极为___Fe ___。

解析:铁化合价由0升高到+3,为负极;镍化合价由+3降低到0,为正极;Fe(OH)2、Ni(OH)2存在

于碱性环境中。

2.书写新型电池的电极反应式

第一步:分析物质得失电子情况,据此确定电极上发生反应的物质。

第二步:分析电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应。

第三步:写出比较容易书写的电极反应式。

第四步:若有总反应式,可用总反应式减去第三步中的电极反应式,即得另一极的电极反应式。

例如: 肼?空气燃料电池是一种环保的碱性电池,该电池放电时,负极的反应式为:

N2H4+4OH--4e-= 4H2O + N2

解析:肼和氧气反应生成氮气和水,氮化合价由-2升高到0,碱性环境用水和氢氧根调平。

3.新型电池充电时的判断

电池充电的实质是把放电时发生的变化再复原的过程,即放电是原电池、充电是电解池的过程。充电时电池负极接电源负极变成阴极,电池正极接电源正极变成阳极。阳极失电子,被氧化;阴极得电子被还原。

例如:一种充电电池放电时的电极反应为: H2+2OH--2e-=2H2O

NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-

充电时的阳极为 __Ni(OH)2被_氧化___.

解析:已知放电时H2失电子为负极,则充电时变成阴极;放电时NiO(OH)得电子为正极,则充电时为阳极。

4.新型电池中离子的移动方向

放电时阴离子移向负极、阳离子移向正极;充电时阴离子移向阳极、阳离子移向阴极

例如:某固体酸燃料电池以CsHSO4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

电子通过外电路从_a_极流向_b_极

H+由_a_极通过固体酸电解质传递到_b_极

解析:

由图可知该装置为原电池,氢气失电子在负极区反应

氧气得电子在正极区反应。阳离子移向正极。电子由负极经导线流入正极。

三、试练真题

(2016课标III,11,6分)锌--空气燃料电池可用作电动车动力电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,反应为2Zn + O2 +4OH- +2H2O ==== 2Zn(OH)42-。下列说法正确的是( )

A.充电时,电解质溶液中K+向阳极移动

B.充电时,电解质溶液中c(OH-)逐渐减小

C.放电时,负极反应式为:2Zn +4OH- - 2e- ==== 2Zn(OH)42-

D.放电时,电路中通过2mol电子,消耗氧气22.4L(标準状况)

答案 C

充电时为电解池,溶液中的阳离子向阴极移动,发生的反应为

2Zn(OH)42-====2Zn + O2 +4OH- +2H2O,电解质溶液中c(OH-)增大,故A、B均错误;

放电时负极反应为2Zn +4OH- - 2e- ==== 2Zn(OH)42- ,故C正确;

每消耗1molO2电路中通过4mol电子,故D项错误

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