文档文本内容
2-1 一次电池
题材集中:聚焦于常见一次电池(如锌锰干电池、锌银电池、锂海水电池等),结合构造示意图考察
工作原理。
图示结合:题目多配以电池结构图,要求学生从图中提取关键信息(如电极材料、电解质、隔膜
等)。
选项综合:选项覆盖电极判断、离子移动方向、电极反应式书写、氧化还原反应类型、电子转移计算
等。
基础性强:侧重于电化学基础知识,但需灵活应用,避免死记硬背。
高频考点:正负极判断、离子移动、电极反应式书写是核心考点,几乎每题必涉。
考查知识:
原电池基本原理:包括电极反应(氧化还原)、电子流向、离子移动方向。
常见电池体系:如酸性/碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等的工作机制。
电化学计算:如电子转移数与物质生成量的关系。
实际应用:电池构造(如隔膜、电极材料)对性能的影响。
考查能力:
信息提取能力:从文字和图示中快速识别电池类型、电极、电解质等关键信息。
分析推理能力:基于总反应或电极反应判断选项正误。
知识迁移能力:将通用原电池原理应用到具体电池模型中。
细节辨析能力:区分相似概念(如离子移动方向、氧化/还原反应)。
考查方式:
通过判断题形式,直接考查原理理解。
结合图示,隐含考查学生从实际构造中推导原理的能力。
选项设置具有迷惑性,常见混淆点如电极反应式在酸碱性环境中的差异。
第一步 识别电池类型:根据题目描述或图示,确定电池种类(如酸性锌锰干电池、碱性锌锰电池等)。
第二步 判断正负极:
负极:通常为较活泼金属(如Zn、Al、Li),发生氧化反应。
正极:通常为较不活泼材料(如石墨、MnO₂、Ag₂O),发生还原反应。
第三步 写出电极反应式:
根据总反应或电解质环境(酸性/碱性)推导。
注意:负极失电子,正极得电子;电荷守恒、原子守恒。
第四步 分析离子移动:
阳离子(如H⁺、K⁺)向正极移动。
阴离子(如OH⁻、Cl⁻)向负极移动。
第五步 检查选项:
逐项验证,排除与原理矛盾的选项。
特别注意氧化还原类型、电子转移数、构造细节。
原电池定义:将化学能转化为电能的装置,基于自发氧化还原反应。
电极与反应:
o
负极:发生氧化反应,失电子;材料通常较活泼(如Zn、Al)。
o
正极:发生还原反应,得电子;材料通常较稳定(如C、MnO₂)。
离子移动方向:
o
阳离子(正离子)向正极移动。
o
阴离子(负离子)向负极移动。
常见一次电池及反应:
o
酸性锌锰干电池:
负极:Zn → Zn²⁺ + 2e⁻
正极:2NH₄⁺ + 2MnO₂ + 2e⁻ → Mn₂O₃ + 2NH₃ + H₂O
o
碱性锌锰电池:
负极:Zn + 2OH⁻ → Zn(OH)₂ + 2e⁻
正极:2MnO₂ + 2H₂O + 2e⁻ → 2MnOOH + 2OH⁻
o
锌银纽扣电池:
负极:Zn + 2OH⁻ → Zn(OH)₂ + 2e⁻
正极:Ag₂O + H₂O + 2e⁻ → 2Ag + 2OH⁻
o
锂海水电池:
负极:Li → Li⁺ + e⁻
正极:O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻(或其它还原反应)
电解质作用:提供离子导电介质,参与电极反应。
隔膜作用:防止短路,允许离子通过,有时阻隔水或空气(如锂电池)。
电子转移计算:根据电极反应式,计算生成物与电子数的关系(如1 mol O₂ 还原转移4 mol e⁻)。
正负极混淆:误将正极材料当作负极(如石墨在锌锰电池中为正极)。
离子移动方向错误:记反阳离子/阴离子移动方向(阳离子向正极,阴离子向负极)。
电极反应式书写错误:
o
忽略电解质环境(酸性 vs 碱性),如OH⁻在碱性环境中出现。
o
电荷不守恒、原子不守恒。
氧化还原类型判断错误:误将还原反应当作氧化反应(如MnO₂ 得电子是还原)。
忽略构造细节:如隔膜作用(传导离子、防止副反应)、电极形状(网状增大接触面积)。
电子转移数计算错误:未根据电极反应式准确计算(如O₂ 还原为OH⁻转移4e⁻)。
温度影响忽视:低温降低反应速率,影响电池性能。
【典例】
【审题】
1.(2024·北京·高考真题)酸性锌锰干电池的构造示意图
如下。关于该电池及其工作原理,下列说法正确的是
A.石墨作电池的负极材料
B.电池工作时,
向负极方向移动
C.
发生氧化反应
D.锌筒发生的电极反应为
读题与识图:题目指
出是“酸性锌锰干电池”,图示显示锌筒
和石墨电极。关键信息:电解质为酸性。
判断正负极:锌较活
泼,应为负极;石墨为正极。选项A 涉及
负极材料,直接判断。
分析离子移动:原电
池中阳离子(如H⁺)向正极移动。选项B
提到“向负极方向移动”,与原理不符。
电极反应分析:正极
MnO₂ 得电子发生还原反应,选项C 说“发
生氧化反应”错误。
验证电极反应式:锌
【答案】D
【解析】A.酸性锌锰干电池,锌筒为负极,石墨电极为
正极,故A 错误;
B.原电池工作时,阳离子向正极(石墨电极)方向移动,故
B 错误;
C.
发生得电子的还原反应,故C 错误;
D.锌筒为负极,负极发生失电子的氧化反应
,故D 正确;
故选D。
为负极,反应应为Zn → Zn²⁺ + 2e⁻,选项
D 正确。
总结:通过逐步分
析,排除A、B、C,确认D 为答案。审题
核心:紧扣酸性环境、电极角色和离子移
动原理。
1.(2024·江苏·高考真题)碱性锌锰电池的总反应为
,电池构造示意
图如图所示。下列有关说法正确的是
A.电池工作时,
发生氧化反应
B.电池工作时,
通过隔膜向正极移动
C.环境温度过低,不利于电池放电
D.反应中每生成
,转移电子数为
【答案】C
【解析】Zn 为负极,电极反应式为:
,MnO2为正极,电极反应式为:
。A.电池工作时,
为正极,得到电子,发生还原反应,故A
错误;B.电池工作时,
通过隔膜向负极移动,故B 错误;C.环境温度过低,化学反应速率下
降,不利于电池放电,故C 正确;D.由电极反应式
可知,反应中每
生成
,转移电子数为
,故D 错误;故选C。
2.(2024 高三·全国·专题练习)锌银纽扣电池是生活中常见的一次电池,其构造示意图如下。下列说法不
正确的是
A.
作电池的负极
B.电池工作时,
向正极移动
C.正极的电极反应:
D.金属外壳需具有良好的导电性和耐腐蚀性
【答案】B
【解析】锌银纽扣电池中,锌作负极,发生氧化反应:
,
作正极,发生
还原反应:
,总反应为:
;A.由分析可知,
锌作电池的负极,
作电池正极,A 正确;B.原电池工作时,阴离子向负极移动,阳离子向正极
移动,则
向负极移动,B 错误;C.由分析可知,正极的电极反应为:
,C 正确;D.金属外壳需具有良好的导电性和耐腐蚀性,以保证电
池正常工作,D 正确;故选B。
3.(25-26 高二上·海南儋州·开学考试)一种锂-海水电池结构如图(Li 为负极,N 为正极,隔膜为玻璃陶
瓷),下列说法错误的是
A.海水可作为电解质溶液
B.正极反应仅为O2+2H2O+4e-=4OH-
C.玻璃陶瓷可传导Li+且防止海水与Li 直接反应
D.该电池属于一次电池
【答案】B
【解析】如图所示,Li 为负极,电极反应式为
,N 为正极,海水中的
或者海水中溶解的
等物质在N 极得电子,电极反应为:
,若水中溶解氧不足,可能会发生反应
,为了防止水与Li 直接反应,隔膜和玻璃陶瓷起到防水作用,同时兼具传导离
子功能;A.海水中含有氯化钠等电解质,可以起电解质溶液的作用,A 正确;B.根据分析可知,N
为正极,电极反应为:
或
,B 错误;C.锂为活泼金属,
易与水反应,玻璃陶瓷能起到防止水和锂反应并能传导Li+的作用,C 正确;D.锂-海水电池不可充
电,属于一次电池,D 正确;故选B。
4.(24-25 高二上·江苏盐城·阶段练习)我国首创的海洋电池是以铝板为负极、铂网为正极,如图所示。
电池总反应为4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3.下列说法错误的是
A.海水为电解质溶液
B.电池工作时铝板逐渐被消耗
C.电池工作时氧气失去电子
D.铂电极成网状,增大与O2的接触面积
【答案】C
【解析】电池总反应为4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3,根据图示,Al 失电子发生氧化反应,Al 是负极;氧气
得电子生成氢氧根离子,铂网是正极;海水为电解质溶液。A.根据以上分析,海水为电解质溶液,
故A 正确;B.Al 是负极,电池工作时,发生的电极反应式为
,铝板自身放
电被消耗,故B 正确;C.电池工作时氧气得电子生成氢氧根离子,电极反应式为
,故C 错误;D.氧气在铂网上得电子生成氢氧根离子,铂电极成网状,增大
与O2的接触面积,故D 正确;选C。