1、原电池 化学电源地球与地图栏目索引请点击相关栏目213考点梯级落实真题重组集训名师增分策略结束放映返回导航页考点一 原电池及其工作原理【知识梳理】1概念把化学能转化为电能的装置。2形成条件(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生。(2)二看两电极：一般是金属活泼性不同的两电极。(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：电解质溶液；两电极直接或间接接触；两电极插入电解质溶液。结束放映返回导航页3工作原理(以下图铜锌原电池为例)电极材料锌铜电极名称负极正极电极反应Zn2e=Zn2Cu22e=Cu反应类型氧化反应还原反应电子流向电子从负极流出经外电路流入正极离子流向阳离子流向正
2、极，阴离子流向负极结束放映返回导航页【思考与探究】(1)原电池内部阴、阳离子如何移动？为什么？(2)两个半电池构成的原电池中，盐桥的作用是什么？阴离子移向负极、阳离子移向正极，这是因为负极失电子，生成大量阳离子聚集在负极附近，致使该极附近有大量正电荷，所以溶液中的阴离子要移向负极；正极得电子，而使该极附近带负电荷，所以溶液中阳离子要移向正极。使两个烧杯中的溶液形成一个导电通路。使溶液保持电中性，氧化还原反应能顺利进行产生持续的电流。结束放映返回导航页【题型建模】题型一 对原电池构成条件的考查1下列示意图中能构成原电池的是()解析：Cu与稀硫酸不反应，A装置不能构成原电池；Al与氢氧化钠溶液发生
3、氧化还原反应，B装置能构成原电池；C装置中的“导线”不是盐桥，不能构成原电池；D装置中缺少盐桥。BA结束放映返回导航页题型二 对原电池工作原理的考查卡片：No.10Date：2014311实验记录：导线中电流方向：锌铜。铜极上有气泡产生。锌片变薄。实验结论：Zn为正极，Cu为负极。铜比锌活泼。H向铜片移动3如下图是Zn和Cu组成的原电池示意图，某小组做完该实验后，在读书卡片上作了如下记录，其中合理的是()AB C D解析：由图知该电池反应为：ZnH2SO4=ZnSO4H2，活泼金属Zn作负极，Cu作正极；外电路中电流由正极流向负极，、错误；Zn失电子被氧化成Zn2，失去的电子经外电路流向正极，
4、溶液中的H在正极上得到电子析出H2，、正确。D结束放映返回导航页4.如右图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡，小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是()A铁圈和银圈左右摇摆不定B保持平衡C铁圈向下倾斜D银圈向下倾斜解析：铁圈和银圈两种活动性不同的金属相互连接组成闭合回路，放入CuSO4溶液中，构成了原电池，活泼金属铁作负极，失电子生成Fe2进入溶液中质量减轻：Fe2e=Fe2，电子传给了银圈，溶液中的Cu2在银圈上得电子生成铜单质而增重，Cu22e=Cu，所以铁圈向上倾斜，银圈向下倾斜。D【名师归纳】原电池中的三个方向(1)电子方向
5、：电子从负极流出经外电路流入正极；(2)电流方向：电流从正极流出经外电路流入负极；(3)离子的迁移方向：电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。结束放映返回导航页题型三 对原电池正负极判断的考查5如图所示装置中，观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是()MNPAZnCu稀H2SO4BCuFe稀HClCAgZnAgNO3溶液DZnFeFe(NO3)3溶液解析：在装置中电流计指针发生偏转，说明该装置构成了原电池，根据正负极的判断方法，溶解的一极为负极，增重的一极为正极，所以M棒为正极，N棒为负极，且电解质溶液能析出固体，则只有C项正确。
6、C6分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是()A中Mg作负极，中Fe作负极B中Mg作正极，电极反应式为6H2O6e=6OH3H2C中Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2D中Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2结束放映返回导航页解析：中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al是负极；中Fe在浓硝酸中易钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，A错，C错。中电池总反应为2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，负极电极反应式为2Al8OH6e=2AlO2-4H2O，二者相减得到正极电极反应式为6H2O6e=6OH3H2，B正确。中Cu是正极，电极反应
7、式为O22H2O4e=4OH，D错。B结束放映返回导航页考点二 原电池工作原理的四大应用【知识梳理】1设计制作化学电源(1)首先将氧化还原反应分成两个半反应。(2)根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。2比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。3加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。4用于金属的防护使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌
8、块相连，使锌作原电池的负极。结束放映返回导航页【思考与探究】(1)X、Y两种金属用导线连接置于稀H2SO4中，发现X极溶解，Y极上有气泡产生，则X、Y的活动性谁强？(2)为了保护海水中的钢铁闸门，需要连接某种金属，你认为该金属的活动性应比铁的活动性强还是弱？(3)依据原电池原理将反应Fe2FeCl3=3FeCl2设计成一个原电池。X金属的活动性强比铁的活动性强结束放映返回导航页【题型建模】D2电工经常说的一句口头禅：“铜接铝，瞎糊弄”，所以电工操作上规定不能把铜导线与铝导线连接在一起使用，说明原因：_ 铜、铝接触在潮湿的环境中形成原电池，加快了铝的腐蚀，易造成电路断路结束放映返回导航页3把适合
9、题意的图像填在横线上(用A、B、C、D表示)(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是_。(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是_。(3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图像是_。解析：加入CuSO4溶液，Zn置换出Cu，形成原电池，加快反应速率，(1)a中Zn减少，H2体积减小；(2)中由于H2SO4定量，产生H2的体积一样多。AB(3)当把CuSO4溶液改成CH3CO
10、ONa溶液时，由于CH3COOHCH3COOH，a中c(H)减少，反应速率减小，但产生H2的体积不变，所以C项正确。C【名师归纳】改变Zn与H反应速率的方法(1)加入Cu或CuSO4，形成原电池，加快反应速率，加入Cu不影响Zn的量，但加入CuSO4，Zn的量减少，是否影响产生H2的量，应根据Zn、H的相对量多少判断。(2)加入强碱弱酸盐，由于弱酸根与H反应，使c(H)减小，反应速率减小，但不影响产生H2的量。结束放映返回导航页考点三 化学电源【知识梳理】1一次电池(碱性锌锰干电池)碱性锌锰干电池的工作原理如图：结束放映返回导航页2二次电池(以铅蓄电池为例)结束放映返回导航页3燃料电池氢氧燃料
11、电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。酸性碱性负极反应式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正极反应式O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OH电池总反应式2H2O2=2H2O结束放映返回导航页【思考与探究】可充电电池充电时的电极接法为：结束放映返回导航页【题型建模】题型一 原电池电极反应式的书写D结束放映返回导航页2.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LiClKCl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：PbSO42LiClCa=CaCl2Li2SO4Pb。下列有关说法正确的是()A正极反应式：C
12、a2Cl2e=CaCl2B放电过程中，Li向负极移动C每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g PbD常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转解析：正极上发生还原反应，A项错误；放电过程中Li向正极移动，B项错误；由电池总反应式可知，每转移0.1 mol电子，理论上生成0.05 mol Pb，质量为10.35 g，C项错误；常温下，电解质不是熔融态，离子不能移动，不能产生电流，因此连接电流表或检流计，指针不偏转。D3(1)以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法：酸性条件燃料电池总反应式：CH42O2=CO22H2O燃料电池正极反应式：O24H4e=2H2O负
13、极反应式为_。碱性条件燃料电池总反应式：CH42O22NaOH=Na2CO33H2O燃料电池正极反应式：O22H2O4e=4OH负极反应式为_。(2)固体电解质(高温下能传导O2)燃料电池总反应式：CH42O2=CO22H2O燃料电池正极反应式：O24e=2O2负极反应式为_。酸性条件：2即得负极反应式结束放映返回导航页题型二 不同介质对燃料电池电极反应式书写的影响2得负极反应式CH44O28e=CO22H2OCH48e2H2O=CO28H碱性条件：2即得负极反应式CH410OH8e=CO32-7H2O结束放映返回导航页【名师归纳】书写原电池电极反应式的思维模型(1)一般电极反应式书写的“三步
14、骤”(2)复杂电极反应式的书写结束放映返回导航页题组一原电池工作原理A电池反应中有NaCl生成B电池的总反应是金属钠还原三价铝离子C正极反应为：NiCl22e=Ni2ClD钠离子通过钠离子导体在两电极间移动1(2013新课标全国卷11)“ZEBRA”蓄电池的结构如下图所示，电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是()解析：该电池总反应为：2NaNiCl2=2NaClNi，因此有NaCl生成，A项正确；电池总反应为Na还原Ni2，B项错误；正极为NiCl2发生还原反应：NiCl22e=Ni2Cl，C项正确；钠离子通过钠离子导体由负极移向正
15、极，D项正确。B结束放映返回导航页2(2013江苏高考9)MgH2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如图。该电池工作时，下列说法正确的是()AMg电极是该电池的正极BH2O2在石墨电极上发生氧化反应C石墨电极附近溶液的pH增大D溶液中Cl向正极移动解析：根据题意可知石墨电极为惰性电极，只能作正极，Mg电极是该电池的负极，A错误。H2O2在正极发生还原反应，B错误。石墨电极的电极反应式为：H2O22e=2OH，由于生成OH，所以该电极附近溶液的pH增大，C正确。在原电池中，阴离子向负极移动，D错误。C结束放映返回导航页题组二 原电池电极反应式的书写解析：A项，检
16、测时电解质溶液中的H移向正极；B项，若反应中有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗的O2体积为2.24 L；D项，电解质溶液呈酸性，正极上发生的反应为O24e4H=2H2O。C 结束放映返回导航页解析：A项，由电池反应知Ni2O3Ni(OH)2，Ni的化合价由3 2化合价降低，发生还原反应，Ni2O3为正极；Fe Fe(OH)2，Fe的化合价由02化合价升高，发生氧化反应，Fe为负极。B项，负极发生氧化反应Fe2OH2e=Fe(OH)2。C项，阴极发生还原反应，Fe(OH)22e=Fe2OH，c(OH)增大，溶液的pH增大，故错误；D项，阳极发生氧化反应，电极反应为2Ni(OH)22OH
17、2e=Ni2O33H2O。C结束放映返回导航页5(1)2012海南13(4)肼空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为_。(2)2012新课标全国卷26(4)节选与MnO2Zn电池类似，K2FeO4Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应为_，该电池总反应的离子方程式为_。(3)2012江苏20(3)铝电池性能优越，AlAgO电池可用作水下动力电源，其原理如图所示。该电池反应的化学方程式为_。解析：(1)该燃料电池中N2H4在负极发生氧化反应，其电极反应式为N2H44OH4e=4H2ON2。N2H44OH4e=4H2ON2(2)正极发生还原反应，K2
18、FeO4被还原为Fe3，由于是碱性环境，故生成Fe(OH)3，电极反应式为2FeO42-6e8H2O=2Fe(OH)310OH；负极发生氧化反应，由于是碱性环境，Zn被氧化生成Zn(OH)2，电极反应式为3Zn6e6OH=3Zn(OH)2，两电极反应式相加得2FeO42-3Zn8H2O=2Fe(OH)33Zn(OH)24OH。FeO42-3e4H2O=Fe(OH)35OH3Zn2FeO42-8H2O=3Zn(OH)22Fe(OH)34OH-(3)由铝电池原理图可知，Al作负极，AgO/Ag作正极，电池反应式为2Al3AgO2NaOH=2NaAlO23AgH2O。2Al3AgO2NaOH=2Na
19、AlO23AgH2O结束放映返回导航页题组三 原电池工作原理的应用6(2013新课标全国卷10)银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了 Ag2S的缘故。根据电化学原理可进行如下处理：在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是()A处理过程中银器一直保持恒重B银器为正极，Ag2S被还原生成单质银C该过程中总反应为2Al3Ag2S=6AgAl2S3D黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl解析：根据信息知在银器处理过程中运用了原电池原理，铝质容器作负极，电极反应为2Al6e=2Al3；银器作正极，电极反应为3Ag2S6e=6Ag3S2；继
20、而Al3和S2发生互相促进的水解反应：2Al33S26H2O=2Al(OH)33H2S，故原电池的总反应为3Ag2S2Al6H2O=6Ag2Al(OH)33H2S，故C错误。黑色褪去的原因是Ag2S被还原为Ag，此过程中银器质量逐渐减小，故A、D错误，B正确。B结束放映返回导航页72013广东理综33(2)能量之间可相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。完成原电池甲的装置示意图(见右图)，并作相应标注。要求：在同一烧
21、杯中，电极与溶液含相同的金属元素。以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极_。甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是_，其原因是_电极逐渐溶解变细甲 Zn和Cu2不直接接触，避免两种物质直接发生反应，从而避免了化学能转化为热能，提高电池效率结束放映返回导航页学科素养培优-盐桥在电化学中的应用1盐桥的组成和作用(1)盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。(2)盐桥的作用：连接内电路，形成闭合回路；平衡电荷，使原电池不断产生电流。2单池原电池和盐桥原电池的对比图1和图2两装置的相同点：正负极、电极反应、总
22、反应、反应现象。负极：Zn2e=Zn2；正极：Cu22e=Cu总反应：ZnCu2=CuZn2结束放映返回导航页不同点：图1中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2，会有一部分Zn与Cu2直接反应，该装置中既有化学能和电能的转化，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高。图2中Zn和CuSO4溶液在两个池子中，Zn与Cu2不直接接触，不存在Zn与Cu2直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长。关键点：盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。结束放映返回导航页【典例】已知在酸性条件下发生的反应为AsO43-2I2H=AsO33-I2H2O，在碱性条件下发生的反
23、应为AsO33-I22OH=AsO43-H2O2I。设计如图装置(C1、C2均为石墨电极)，分别进行下述操作：.向B烧杯中逐滴加入浓盐酸.向B烧杯中逐滴加入40%NaOH溶液结果发现电流表指针均发生偏转。(1)两次操作中指针为什么发生偏转？(2)两次操作过程中指针偏转方向为什么相反？试用化学平衡移动原理解释之。(3)操作过程中C1棒上发生的反应为_；(4)操作过程中C2棒上发生的反应为_，盐桥中的K移向_烧杯溶液(填“A”或“B”)。两次操作中均能形成原电池，化学能转变成电能()加酸c(H)增大，AsO43-得电子，I失电子，C1极是负极，C2极是正极。()加碱c(OH)增大，AsO33-失电子，I2得电子，C1极是正极，C2 极是负极。故发生不同方向的反应，电子转移方向不同，即电流表指针偏转方向不同。2I2e=I2AsO33-2OH2e=AsO43-H2OA
