高考化学大一轮复习讲义—第二十三讲 原电池 化学电源
第二十三讲原电池化学电源
1、了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。
2、了解常见化学电源的种类及其工作原理。
一、原电池概念及原理
1、原电池
原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。
2、构成条件及判断
（1）具有两个活性不同的电极(金属和金属或金属和非金属)。
（2）具有电解质溶液。
（3）形成闭合电路(或在溶液中相互接触)。
（4）是否存在能自发进行的氧化还原反应
★☆判断
3．原电池工作原理示意图
以铜锌原电池为例
（1
（3
装置Ⅰ中还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，易造成能量损耗；装置Ⅱ盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区，能避免能量损耗。
（3）原电池的工作原理和电子流向可用下列图示表示：
【说明】
①在原电池装置中，电子由负极经导线流向正极，阳离子在正极上获得电子，通过电
路中的电子和溶液中的离子的移动而形成回路，传导电流，电子并不进入溶液也不
能在溶液中迁移。
②原电池将一个完整的氧化还原反应分为两个半反应，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，一般将两个电极反应中得失电子的数目写为相同，相加便得到总反应方
程式。.
③阴离子要移向负极，阳离子要移向正极。这是因为：负极失电子，生成大量阳离子
积聚在负极附近，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，该极附近的阳离子因得电子生成电中性的物质而使该极附近带负电荷，所以溶液中的阳离子要移向正极。
④不参与电极反应的离子从微观上讲发生移动，但从宏观上讲其在溶液中各区域的浓度基本不变。
【典型例题1】【安徽屯溪一中2020届第二次月考】锌铜原电池装置如图所示，其中阳离
子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是 （ ）
A.铜电极上发生氧化反应
B.电池工作一段时间后，甲池的c(SO 42－)减小
C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加
D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，
保持溶液中电荷平衡
【点评】在高中原电池部分主要考查的知识点涉及原电池工作原理，电极种类、电极反Zn Cu
A
乙
甲 阳离子 交换膜 1mol·L －
ZnSO 4(aq) 1mol·L － CuSO 4(aq)
应类型判断、电极反应方程式的书写等知识，本题主要考查原电池原理，关键是理解并掌握原电池相关概念，包括电极的判断、电极反应的判断、离子的移动等，特别需要注意的是交换膜和盐桥的作用，如本题中的阳离子交换膜，只允许阳离子和水分子通过，阴离子不能通过阳离子交换膜，需要理解并掌握。
【迁移训练1】【山东滕州一中2020届10月月考】依据氧化还原反应：Cu2+(aq)+Fe(s)= Fe2+(aq)+Cu(s)设计成如图所示的原电池，则关于该电池装置的说法中不正确的是（）
A．电极X的材料是Fe
B．电解质溶液Y是AgNO3溶液
C．原电池工作时，X电极反应为：O2+2H2O+4e- =4OH-
D．原电池工作时，盐桥中的阴离子不断移向左池的氯化钠溶
液中
二、原电池的应用
1、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。
2、比较金属活动性强弱
两种金属分别做原电池的两极时，一般做负极的金属比做正极的金属活泼。
3、用于金属的防护
使被保护的金属制品做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块相连，使锌做原电池的负极。
4、设计制作化学电源
设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是：
（1）首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应；
（2）根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正负极材料及电解质溶液。
①电极材料的选择
在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；氧化性较强的物质作为正极。并且，原电池的电极必须导电。电池中的负极必须能够与电解质溶液反应。
②电解质溶液的选择
电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如空气中的氧气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则左右两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子。如在铜——锌——硫酸构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2＋的电解质溶液中，而正极铜浸泡在
（3）按要求画出原电池装置图。
【特别提醒】
应用原电池原理可以设计任一自发的氧化还原反应的电池，但有的电流相当微弱。同时要注意电解质液不一定参与反应，如燃料电池，水中一般要加入NaOH、H2SO4或Na2SO4等。
【典型例题2】根据下列氧化还原反应设计一个原电池：2FeCl3＋Fe=3FeCl2
要求：（1）画出此原电池的装置图，装置可采用烧杯和盐桥。
（2）注明原电池的正、负极和外电路中电子的流向。
（3）写出两个电极上发生的电极反应。
【点评】设计原电池装置的易错点:(1)能设计成原电池的反应一定是放热的氧化还原反应，吸热反应不可能将化学能转化为电能。(2)利用原电池原理可加快制氢气的速率，但可能影响生成氢气的量。需注意生成氢气的总量是取决于金属的量还是取决于酸的量。(3)设计原电池时，负极材料确定之后，正极材料的选择范围较广，只要合理都可以。
【迁移训练2】有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极；①C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C；①A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡；①B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应；①用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出。据此，判断五种金属的活动性顺序是（）
A．A>B>C>D>E B．A>C>D>B>E
C．C>A>B>D>E D．B>D>C>A>E
三、化学电源
化学电源是能够实际应用的原电池。作为化学电源的电池有一次电池、二次电池和燃料电池等。
1、碱性锌锰干电池——一次电池
总反应式：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。
正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－；
负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2。
2、锌银电池——一次电池
负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；
总反应式：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
3、二次电池(可充电电池)
铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是Pb，正极材料是PbO2。
（1）放电时的反应
①负极反应：Pb＋SO2－4－2e－===PbSO4；
②正极反应：PbO2＋4H＋＋SO2－4＋2e－===PbSO4＋2H2O；
③总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。.
（2）充电时的反应
①阴极反应：PbSO4＋2e－===Pb＋SO2－4；
②阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO2－4；
③总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。
4、燃料电池
【典型例题3】【百强校·2020届衡阳八中一模】载人空间站的生态系统中，要求分离人呼出的二氧化碳，同时需要提供氧气．某电化学装置利用太阳能转化的电能可以实现上述要求，同时还有燃料一氧化碳生成，该电化学装置中得电子的电极发生的反应是2CO2+4e﹣+2H2O═2CO+4OH﹣。下列判断错误的是
（）
A．上述电化学装置相当于电解池
B．上述装置进行的总反应为2CO2═2CO+O2
C．反应结束后该电化学装置中的电解质溶液碱性增强
D．失电子的电极发生的反应是4OH﹣﹣4e﹣═2H2O+O2↑
【点评】本题考查化学电源新型电池，为高频考点，明确各个电极上发生的反应是解本题关键，难点是电极反应式的书写。该电池中，阴极上电极反应式为2CO2+4e-+2H2O=2CO+4OH-，阳极上氢氧根离子失电子生成氧气，相同条件下将两个电极反应式相加即得电池反应式。
【迁移训练3】【百强校·2020届贵阳市第六元月月考】C-NaMO2电池是科学家正在研发的钠离子电池，据悉该电池可以将传统锂电池的续航能力提升7倍。该电池的电池反应式为：NaMO 2 + nC Na(1-x)MO2 + Na x C n，下列有关该电池的说法正确的是（）
A．电池放电时，溶液中钠离子向负极移动
B．该电池负极的电极反应为NaMO 2-xe-Na(1-x)MO2+xNa+
C．消耗相同质量金属时，用锂作负极产生电子的物质的量比用钠时少
D．电池充电时的阳极反应式为：nC+xNa+-xe-NaxCn
考点一：原电池的两极判断及电极方程式的书写
1、思维导图
原电池正、负极判断方法
【方法总结】原电池正负极判断
原电池的正极与负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。
（1）根据电极材料判断
负极——活泼性较强的金属
正极——活泼性较弱的金属或能导电的非金属
注：活泼金属不一定做负极，如Mg、Al在NaOH溶液中，Al做负极。
（2）根据电子流动方向或电流方向或电解质溶液内离子的定向移动方向判断负极——电子流出极，电流流入极或阴离子定向移向极
正极——电子流入极，电流流出极或阳离子定向移向极
（3）根据两极发生的变化判断
负极——失去电子，化合价升高，发生氧化反应
正极——得到电子，化合价降低，发生还原反应
（4）根据反应现象判断
负极——会逐渐溶解，质量减小
正极———有气泡逸出或质量增加
【特别提示】原电池正负极判断的基础是氧化还原反应。如果给出一个方程式让判断正、负极，可以直接根据化合价的升降变化来判断，发生氧化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极。
2、电极反应式书写
原电池反应的基础是氧化还原反应，正极发生还原反应，负极发生氧化反应，据此书写电极反应式的步骤如下：
（1）确定原电池的正、负极，以及两电极上发生反应的物质。在原电池中，负极是还原性材料失去电子被氧化，发生氧化反应。正极反应要分析电极材料的性质：若电极材料是强氧化性材料，则是电极材料得电子被还原，发生还原反应；若电极材料是惰性的，再考虑电解质溶液中的阳离子是否能与负极材料反应。能发生反应则是溶液中的阳离子得电子，发生还原反应；若不能与负极材料反应，则考虑空气中的氧气，氧气得电子，发生还原反应。
（2）弱电解质、气体或难溶解物均以化学式表示，其余以离子符号表示，保证电荷守恒，
质量守恒及正、负极得失电子数相等的规律，一般用“=”而不用“―→”。
（3）正负极反应式相加得到原电池总反应式，通常将总反应式减去较易写出的电极反应式，从而得到较难写出的电极反应式。
【典型例题4】【百强校·2020届会宁县一中第四次月考】一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有
关该电池的说法正确的是（）
A．反应CH4＋H2O3H2＋CO,每消耗1molCH4转移12mol电子
B．电极A上H2参与的电极反应为：H2＋2OH－－2e－=2H2O
C．电池工作时，CO32－向电极B移动
D．电极B上发生的电极反应为：O2＋2CO2＋4e－=2CO32－
【点评】书写电极反应时，正负极的判断是关键，看两极与电解质溶液得、失电子而快速推断出正、负极，同时还应充分注意介质与电极生成物的反应：（1）负极生成的金属离子在碱性溶液中能与OH－反应生成难溶性碱，如在碱性条件下，钢铁腐蚀中负极生成的Fe2＋与溶液中的OH－结合生成Fe（OH）2；（2）在碱性条件下电极析出的CO2能与OH－反应生成CO2－3等。
【迁移训练4】【百强校·2020届上高县第二5月月考】在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2O﹣CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示．下列说法不正确的是（）
A．X是电源的负极
B．阴极的反应式是：H2O+2e﹣═H2+O2﹣，CO2+2e﹣═CO+O2﹣
通电
C．总反应可表示为：H2O+CO2H2+CO+O2
D．阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是1：1
考点二：燃料电池
1、化学电源中电极反应式书写的一般程序——“加减法”书写电极反应式
（1）先确定原电池的正负极，列出正负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失。（2）注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则该电解质溶液中的阴离应写入负极反应式；若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，则水必须写入正极反应式中，且O2生成OH－，若电解质溶液为酸性，则H＋必须写入正极反应式中，O2生成水。
（3）正负极反应式相加得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。
2、燃料电池电极反应式的书写
根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：
（1）酸性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O
（2）碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
（3）固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反应式：O2＋4e－===2O2－
（4）熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下电极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3。
根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式
电池的总反应和正、负极反应之间有如下关系：电池的总反应式＝电池正极反应式＋电池负极反应式
电池的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。
【典型例题5】【百强校·2020届大庆实验考前训练二】液体燃料电池相比于气体燃料电
池
具
有
体
积
小
，无需气体存储
装置
等优点。一种
以
A ．电子从右侧电极经过负载后流向左侧电极
B ．负极发生的电极反应式为：N 2H 4 - 4e -=N 2+4H +
C ．该燃料电池的电极材料应采用多孔导电材料，以提高电极反应物质在电极表面的吸附量，并使它们与电解质溶液充分接触
D ．该燃料电池持续放电时．K +从负极向正极迁移，因而离子交换膜需选用阳离子交换膜 【点评】该题侧重考查燃料电池的工作原理和电极判断，电极反应，注意电解质环境不同，电极反应式不同，注意总结燃料电池电极反应式的书写方法：（1）写出电池总
反应：燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加合后的反应。（2）写出电池的正极反应：①酸性电解质溶液环境下：O 2+4H ＋+4e
－=2H 2O ；②碱性电解质溶液环境下：O 2+4e －+2H 2O =4OH －；③固体电解质（高温下能传
导O 2－）环境下：O 2+4e －=2O 2－；（3）根据电池总反应和正极反应写出电池的负极反应：电池总反应=电池正极反应+电池负极反应。
【迁移训练5】【百强校·2020届六安一中适应性考试】将甲烷设计成燃料电池，其利用率更高，如图所示(A ， B 为多孔性碳棒)。持续通入甲烷，在标准状况下，消耗甲烷体积VL ，则下列说法错误的是 （ ）
A．通入CH4的一端为原电池的负极，溶液中OH-向负极区移动
B．当0 C．当22.4L＜V≤44.8L时，负极电极反应为CH4-8e-+9CO32-+3H2O=10HCO3- D．当V=33.6L时，溶液中阴离子浓度大小关系为c(CO32-)＞c(HCO3-)＞c(OH-) 考点三：可充电电池 1、对可充电电池充电和放电两过程认识：放电是原电池反应，充电是电解池反应 2、对可充电电池电极极性和材料的判断： 判断电池放电时电极极性和材料，可先标出放电（原电池）总反应式电子转移的方向和数目，失去电子的一极为负极，该物质即为负极材料；得到电子的一极为正极，该物质即为正极材料。 若判断电池充电时电极极性和材料，方法同前，失去电子的一极为阳极，该物质即为阳极材料；得到电子的一极为阴极，该物质即为阴极材料。 3、对溶液中离子的移动方向判断： 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。 4、可充电电池充电时与电源的连接： 可充电电池用完后充电时，原电池的负极与外电源的负极相连，原电池的正极与外电源的正极相连。 5、对可充电电池某电极是发生氧化还是还原反应及某元素被氧化还是被还原的判断： 可根据电极反应式进行分析， 放电（原电池）的负极及充电（电解池）的阳极均失去电子，发生了氧化反应，其变价元素被氧化； 放电（原电池）的正极及充电（电解池）的阴极均得到电子，发生了还原反应，其变价元素被还原。 6、可充电电池电极反应式的书写方法： 书写可充电电池电极反应式，一般都是先书写放电的电极反应式。 书写放电的电极反应式时，一般要遵守三步： 第一，先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，指出参与负极和正极反应的物质； 第二，写出一个比较容易书写的电极反应式（书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存）； 第三，在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。 充电的电极反应与放电的电极反应过程相反，充电的阳极反应为放电正极反应的逆过程，充电的阴极反应为放电负极反应的逆过程。 【典型例题6】【百强校·2020届厦门一中12月月考】浙江大学成功研制出能在数分钟之内将电量充满的锂电池，其成本只有传统锂电池的一半。若电解液为LiAlCl4-SOCl2， 4LiCl+S+SO2。下列说法正确的是：电池的总反应为：4Li+2SOCl2放电 充电 （） A．充电时阳极反应式为：4Cl－+S+SO2－4ｅ－＝2SOCl2 B．电池的电解液可用LiCl水溶液代替 C．放电时电子从负极经电解液流向正极 D．该电池放电时，负极发生还原反应 【点评】明确原电池、电解池判断方法以及电极名称的判断等是解本题关键，难点是电极反应式的书写，要结合电池反应式、电解质溶液的性质以及元素化合价变化书写，易错选项是B，注意Li的活泼性。 【迁移训练6】【百强校·2020届台州上学期第三次统考】随着各地“限牌”政策的推出，电动汽车成为汽车届的“新宠”。特斯拉全电动汽车使用的是钴酸锂（LiCoO2）电池，其工作原理如图，A极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li+的高分子材料，隔膜只允许特定的离子通过，电池反应式Li x C6+Li1﹣x CoO C6+LiCoO2。下列说法不正确的是（） A．据题意分析可知该隔膜只允许Li+通过，放电时Li+从左边流向右边 B．充电时，A为阴极，发生还原反应 C．放电时，B为正极，电极反应式为：Li1﹣x CoO2+xLi++xe﹣=LiCoO2 D．废旧钴酸锂（LiCoO2）电池进行“放电处理”让Li+进入石墨中而有利于回收 2018——2019学年高三化学一轮复习原电池和化学电源专题复习 1银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn（OH）2＋2Ag，其工作 示意图如下。下列说法不正确的是（） A.K＋向正极移动 B.Ag2O 电极发生还原反应 C.Zn 电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn（OH）2 D.放电前后电解质溶液的碱性保持不变 答案 D 2.某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是（） A.Zn为电池的负极 B.正极反应式为：2FeO2－4＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O C.该电池放电过程中电解质溶液浓度不变 D.电池工作时OH－向正极迁移 答案 A 3.如图是某同学学习原电池后整理的学习笔记，错误的是（） A.①电子流动方向 B.②电流方向 C.③电极反应 D.④溶液中离子移动方向 答案 B 4.某兴趣小组同学利用氧化还原反应：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2（SO4） ＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，盐桥中装有用饱和Na2SO4溶液浸泡过的琼脂。下列说法正3 确的是（） A.b电极上发生的反应：Fe2＋－e－===Fe3＋ B.a电极上发生氧化反应：MnO－4＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O C.外电路电子的流向是从a到b D.电池工作时，盐桥中的SO2－4移向甲烧杯 答案 A 5.一种光化学电池的结构如图，当光照在表面涂有氯化银的银片上时，AgCl（s）===Ag（s）＋Cl（AgCl）[Cl（AgCl）表示生成的氯原子吸附在氯化银表面]，接着Cl（AgCl）＋e－―→Cl －（aq），若将光源移除，电池会立即恢复至初始状态。下列说法正确的是（） A.光照时，电流由铂流向银 B.光照时，Pt 电极发生的反应为2Cl－＋2e－===Cl2 C.光照时，Cl－向Ag电极移动 D.光照时，电池总反应：AgCl （s）＋Cu＋（aq）===Ag（s）＋Cu2＋（aq）＋Cl－（aq） 6.一种锂铜可充电电池，工作原理如下图。在该电池中，非水系电解液和水系电解液被锂离子固体电解质陶瓷片（Li＋交换膜）隔开。下列说法不正确的是（） A.陶瓷片允许Li＋通过，不允许水分子通过 B.放电时，N极为电池的正极 C.充电时，阳极反应为：Cu－2e－===Cu2＋ D.充电时，接线柱A应与外接电源的正极相连 第20讲原电池化学电源 【考情分析】 1.理解原电池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。 2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。 【核心素养分析】 变化观念与平衡思想：认识原电池反应的本质是自发的氧化还原反应；能多角度、动态地分析原电池中物质的变化及能量的转换。 证据推理与模型认知：能利用典型的原电池装置，分析原电池原理，建立解答原电池问题的思维模型，并利用模型揭示其本质及规律。 科学态度与社会责任：具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与原电池有关的社会热点问题做出正确的价值判断与分析。 【重点知识梳理】 知识点一原电池的工作原理及应用 1.概念和反应本质 原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。 2.构成条件 (1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。 (2)二看两电极：一般是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： ①电解质溶液； ②两电极直接或间接接触； ③两电极插入电解质溶液中。 3.工作原理 以锌铜原电池为例 (1)反应原理电极名称 负极正极电极材料 锌片铜片电极反应 Zn －2e －===Zn 2＋Cu 2＋＋2e －===Cu 反应类型 氧化反应还原反应电子流向 由Zn 片沿导线流向 Cu 片 盐桥中离子移向 盐桥含饱和KCl 溶液，K ＋移向正极，Cl － 移向负极(2)盐桥的组成和作用 ①盐桥中装有饱和的KCl 、KNO 3等溶液和琼胶制成的胶冻。 ②盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。 （3）单液原电池(无盐桥)和双液原电池(有盐桥)对比 名称单液原电池双液原电池装置 相同点正、负极电极反应，总反应式，电极现象 不同点还原剂Zn 与氧化剂Cu 2＋直接接触，既有化学能转化为电能，又有化学能转化为热能，造成能量损耗 Zn 与氧化剂Cu 2＋不直接接触，仅 有化学能转化为电能，避免了能量损耗， 故电流稳定，持续时间长4.原电池原理的应用 (1)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。 (2)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。 (3)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。 (4)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根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质溶液。 知识点二常见化学电源及工作原理 原电池、化学电源跟踪测试 一、选择题 1．下列关于原电池的叙述正确的是 A. 构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属 B. 原电池是化学能转变为电能的装置 C. 在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原 D. 原电池放电时，电流的方向是从负极到正极 2．镍镉（Ni —Cd ）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行： Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Cd+2NiO(OH)+2H 2O 由此可知，该电池放电时的负极材料是 A ．Cd(OH)2 B ．Ni(OH)2 C ．Cd D ．NiO(OH) 3．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 ．两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B ．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 C ．两烧杯中溶液的pH 均增大 D ．产生气泡的速度甲比乙慢 4．下列各变化中属于原电池反应的是 A ．在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层 B ．镀锌铁表面有划损时，也能阻止铁被氧化 C ．红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层 D ．浓硝酸比稀硝酸更能氧化金属铜 5．已知蓄电池在充电时作电解池，放电时作原电池。铅蓄电池上有两个接线柱，一个接线柱旁标有“+”，另一个接线柱旁标有“—”。关于标有“+”的接线柱，下列说法中正确．． 的是 A ．充电时作阳极，放电时作负极 B ．充电时作阳极，放电时作正极 C ．充电时作阴极，放电时作负极 D ．充电时作阴极，放电时作正极 6．下列事实能说明Al 的金属活动性比Cu 强的是 A ． 常温下将铝和铜用导线连接组成原电池放入到氢氧化钠溶液中 B ． 常温下将铝和铜用导线连接组成原电池放入到稀盐酸溶液中 C ． 与氯气反应时，铝失去3个电子，而铜失去2个电子 D ． 常温下，铝在浓硝酸中钝化而铜不发生钝化 充电 放电 高考总复习原电池和化学电源 【考纲要求】 1．了解原电池的工作原理。 2．能写出原电池的电极反应式和反应的总方程式。 3．能根据氧化还原反应方程式设计简单的原电池。 4．能根据原电池原理进行简单计算。 5．熟悉常见的化学电源（一次电池、二次电池和燃料电池），能分析常见化学电池工作原理，了解废旧电池回收的意义。 【考点梳理】 考点一、原电池的概念 1．能量的转化 原电池：将化学能转变为电能的装置。 电能是现代社会应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称电力。2．工作原理 设计一种装置，使氧化还原反应所释放的能量直接转变为电能，即将氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行，并使电子转移经过导线，在一定条件下形成电流。 电子从负极（较活泼金属）流向正极（较不活泼金属或碳棒），负极发生氧化反应，正极发生还原反应。 电极电极材料反应类型电子流动方向 负极还原性较强的金属氧化反应负极向外电路提供电子 正极还原性较弱的金属还原反应正极从外电路得到电子 以下是锌铜原电池装置示意图： 要点诠释：盐桥的作用 a．组成：将热的饱和KCl或NH4NO3琼胶溶液倒入U形管中(不能产生裂隙)，即可得到盐桥。将冷却后的U形管浸泡在KCl饱和溶液或NH4NO3饱和溶液中备用。 b．作用：（1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。（2）平衡电荷。 在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是靠离子迁移完成的。Zn失去电子形成的Zn2+进入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2+增多而带正电荷。同时，CuSO4则由于Cu2+变为Cu，使得SO42-相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性，这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断。 由于盐桥（如KCl）的存在，其中阴离子Cl-向ZnSO4溶液扩散和迁移，阳离子K+则向CuSO4溶液扩散和迁移，分别中和过剩的电荷，保持溶液的电中性，因而放电作用不间断地进行，一直到锌片全部溶解或CuSO4溶液中的Cu2+几乎完全沉淀下来。若电解质溶液与KCl溶液反应产生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作盐桥。 第二讲原电池化学电源 1．理解原电池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。2．了解常见化学电源的种类及其工作原理。 原电池及其工作原理 [知识梳理] 1．定义 原电池是把化学能转化为电能的装置。 2．工作原理 以锌铜原电池为例： 构成条件可概括为“两极一液一线一反应”。 4．盐桥原电池的组成和作用 (1)盐桥原电池中半电池的构成条件：电极金属和其对应的盐溶液。一般不要任意替换成其他阳离子盐溶液，否则可能影响效果。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 ①连接内电路，形成闭合回路； ②平衡电荷，使原电池不断产生电流。 5．三个方向 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)活泼性强的金属一定为负极。() (2)电解质溶液中的离子通过盐桥移向两极。() (3)由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池中，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。() (4)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应。() (5)在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生。() (6)反应CaO＋H2O===Ca(OH)2可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能。() (7)在内电路中，电子由正极流向负极。() (8)某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的KCl饱和溶液。() 答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×(7)×(8)× 2．(教材改编题)如图所示是一位同学在测试水果电池，下列有关说法错误的是() A．若金属片A是正极，则该金属片上会产生H2 B．水果电池的化学能转化为电能 第18讲电化学 考点要义 ⑴理解原电池原理，初步了解化学电源，了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀的方法。 ⑵理解电解原理，了解铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业的反应原理。 知识梳理 （2）惰性电极上离子放电顺序： 阳离子放电顺序： 阴离子放电顺序： (3)电化学原理应用 原电池原理应用于制作化学电源 ①干电池 用锌制成筒型外壳作负极，石墨处于柱体中央作正极，在石墨周围填充ZnCl2、NH4Cl 及其其它填加物做电解质，MnO2吸收正极产生H2。 负极： 正极：2NH4++2e-=2NH3↑+H2↑ （H2+2MnO2=Mn2O3+H2O、4NH3+Zn2+=[Zn(NH3)4]2+） ②铅蓄电池 蓄电池可充、放电，它用于汽车、摩托车等供电，外壳一般用硬塑制成，正极是PbO2，负极是Pb，两极浸入硫酸溶液中。 负极： 正极： 总反应： ③燃料电池 氢氧燃烧电池是一种高效低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般是具有很强催化活性的Pt电极、活性炭电极等。电解液为40%的KOH溶液 负极： 正极： 总反应： 电解原理的应用 ①氯碱工业 电解饱和食盐水制氯气和烧碱。用金属钛网作阳极（上涂有钛钌等氧化 物）；阴极由碳钢网制成（上涂有镍涂层）；阳离子交换膜把电解槽隔成阴极室和阳极室。 阳极： 阴极： （在阴极由于H +放电生成氢气，促使水的电离平 衡向正向移动，结果导致阴极区OH -浓度增大，因而碱生成在阴极） 总反应： ②电解法精炼铜 以粗铜（含有Fe 、Zn 、Ni 、Ag 、Au 等杂质）为 极、精铜为 极， 以 溶液为电解质溶液。 阳极： 阴极： 比铜弱的金属Ag 、Au 等不会在阳极放电，成为阳极泥沉积在阳极区。 ③电镀铜 以铜（镀层金属）作 极，镀件（被镀金属）作 极，以 溶液 （含有镀层金属离子的溶液）为电解液（又称电镀液）。 阳极： 阴极： 电镀过程中电镀液的浓度 。 考题剖析及训练 一、工作原理 例1．把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合 溶液的玻璃皿中（如右图），经过一段时间后，首先观 察到溶液变红的区域是（ ） A Ⅰ和Ⅲ 附近 B.Ⅰ和Ⅳ附近 C.Ⅱ和Ⅲ附近 D.Ⅱ和Ⅳ附近. 练习1-1(05上海)关于如图所示装置的叙述，正确的是 （ ） A 、铜是阳极，铜片上有气泡产生 B 、铜片质量逐渐减少 C 、电流从锌片经导线流向铜片 D 、氢离子在铜片表面被还原 1-2（2004年上海市高考化学试题）下图中能验证氯化钠溶液（含酚酞） 电解产物的装置是 ( ) （ ） 1-3、（2007全国高考上海卷）某学生设计了一个"黑笔写红字" 的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后 Ⅰ Ⅱ Zn Fe Ⅲ Ⅳ Fe Zn 第二讲 原电池 化学电源 (时间：45分钟 满分：100分) 一、选择题题意) 1．下列装置中，都伴随有能量变化，其中是由化学能转变为电能的是( )。 解析 A 项是将电能转化成化学能；B 项是将水的势能转化成电能；C 项是将太阳能转化成热能。 答案 D 2.(2012·北京理综，12)人工光合作用能够借助太阳 能，用CO 2和H 2O 制备化学原料。如图是通 过人工光合作用制备HCOOH 的原理示意图， 下列说法不正确的是 ( )。 A ．该过程是将太阳能转化为化学能的过程 B ．催化剂a 表面发生氧化反应，有O 2产生 C ．催化剂a 附近酸性减弱，催化剂b 附近酸性增强 D ．催化剂b 表面的反应是CO 2＋2H ＋＋2e －===HCOOH 解析 电池总反应式为：2CO 2＋2H 2O =====光能催化剂2HCOOH ＋O 2。 负极：2H 2O －4e －===O 2↑＋4H ＋，正极：CO 2＋2H ＋＋2e －===HCOOH 。A 项，能量转换过程是太阳能先转化为电能，再转化为化学能；C 项，催化剂a 附近生成H ＋，酸性增强，催化剂b 附近消耗H ＋，酸性减弱，故C 项错误。 答案 C 3．(2013·惠州模拟)镁/H2O2酸性燃料电池采用海水作电解质(加入一定量的酸)，下列说法正确的是()。 A．电池总反应为Mg＋H2O2===Mg(OH)2 B．正极发生的电极反应为H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O C．工作时，正极周围海水的pH减小 D．电池工作时，溶液中的H＋向负极移动 解析根据镁与H2O2两种物质的性质，容易知道负极发生镁失电子的反应，正极发生H2O2得电子的反应，电解质呈酸性，故电池总反应为Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O；正极消耗H＋，pH增大；原电池中阳离子向正极移动，故溶液中的H＋向正极移动。 答案 B 4．如图甲是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡上的记录如图乙所示，则卡片上的描述合理的是()。 2018——2019学年高二化学期末复习原电池和化学电源专题复习 1银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn（OH）2＋2Ag，其工作 示意图如下。下列说法不正确的是（） A.K＋向正极移动 B.Ag2O 电极发生还原反应 C.Zn 电极的电极反应式：Zn－2e－＋2OH－===Zn（OH）2 D.放电前后电解质溶液的碱性保持不变 答案 D 2.某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是（） A.Zn为电池的负极 B.正极反应式为：2FeO2－4＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O C.该电池放电过程中电解质溶液浓度不变 D.电池工作时OH－向正极迁移 答案 A 3.如图是某同学学习原电池后整理的学习笔记，错误的是（） A.①电子流动方向 B.②电流方向 C.③电极反应 D.④溶液中离子移动方向 答案 B 4.某兴趣小组同学利用氧化还原反应：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2（SO4） ＋K2SO4＋8H2O设计如下原电池，盐桥中装有用饱和Na2SO4溶液浸泡过的琼脂。下列说法正3 确的是（） A.b电极上发生的反应：Fe2＋－e－===Fe3＋ B.a电极上发生氧化反应：MnO－4＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O C.外电路电子的流向是从a到b D.电池工作时，盐桥中的SO2－4移向甲烧杯 答案 A 5.一种光化学电池的结构如图，当光照在表面涂有氯化银的银片上时，AgCl（s）===Ag（s）＋Cl（AgCl）[Cl（AgCl）表示生成的氯原子吸附在氯化银表面]，接着Cl（AgCl）＋e－―→Cl －（aq），若将光源移除，电池会立即恢复至初始状态。下列说法正确的是（） A.光照时，电流由铂流向银 B.光照时，Pt 电极发生的反应为2Cl－＋2e－===Cl2 C.光照时，Cl－向Ag电极移动 D.光照时，电池总反应：AgCl （s）＋Cu＋（aq）===Ag（s）＋Cu2＋（aq）＋Cl－（aq） 6.一种锂铜可充电电池，工作原理如下图。在该电池中，非水系电解液和水系电解液被锂离子固体电解质陶瓷片（Li＋交换膜）隔开。下列说法不正确的是（） A.陶瓷片允许Li＋通过，不允许水分子通过 B.放电时，N极为电池的正极 C.充电时，阳极反应为：Cu－2e－===Cu2＋ D.充电时，接线柱A应与外接电源的正极相连 《原电池+化学电源》练习题 《原电池+化学电源》练习题 一、选择题 1. 下列关于原电池的叙述正确的是（） A．原电池将化学能转化为电能B．原电池负极发生的反应是还原反应 C．原电池在工作时其正极不断产生电子并经过外电路流向负极 D．原电池的电极只能由两种不同的金属构成2．下列对碱性锌锰电池的叙述不正确的是() A．锌是正极，MnO2是负极B．电解质是KOH溶液 C．锌发生氧化反应，MnO2发生还原反应D．它的能量和储存时间比普通锌锰电池高 3. 如图，在盛有稀H 2SO 4 的烧杯中放入 用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是( ) A．外电路的电流方向为：X→外电路→Y B．若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y 为Fe 第 - 2 - 页共 20 页 C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应 D．若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为X>Y 4. 发生原电池的反应通常是放热反应，在理论上可设计成原电池的化学反应的是（） A．C(s)+H2O(g)=CO(g)+ H2(g) ；△H＞0 B．Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)= BaCl2(aq)+ 2NH3·H2O(l)+ 8H2O(l) ；△H＞0 C.CaC2(s)+2H2O(l)→Ca(OH)2(s)+C2H2(g) ； △H＜0 D．CH4(g)+2O2→CO2(g)+2H2O(l) ；△H＜0 5.下列各装置能够构成原电池的是（） 6.分析如图所示 的四个原电池装 置,其中结论正确 的是( ) A.①②中Mg 作为 第 - 3 - 页共 20 页 原电池化学电源专题训练及答案 一、选择题(本题包括6小题,每题7分,共42分) 1.如图为氢氧燃料电池驱动LED发光的一种装置示意图。下列有关叙述正确的是( ) A.b处通入H2 B.该装置将化学能最终转化为电能 C.通入H2的电极发生反应:2H2-4e-4H+ D.a处为电池负极,发生氧化反应 【解析】选D。由电子流向可知a为负极通入H2, b为正极通入O2,发生还原反应,A错误、D正确;该装置将化学能最终转化为光能,B错误;电解质为KOH溶液,电极反应式中不能含有H+,C错误。 【加固训练】 各式各样电池的迅速发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的 叙述正确的是( ) A.手机上用的锂离子电池可以用KOH溶液作电解液 B.锌锰干电池中,锌电极是负极 C.氢氧燃料电池工作时氢气在负极上被还原 D.太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅 【解析】选B。锂能与水反应,不能用水溶液作电解液,A错误;锌锰干电池中锌失去电子生成Zn2+为负极,B正确;氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化,C错误;太阳能电池的主要材料为硅,D错误。 2.(2018·哈尔滨模拟)“便携式乙醇测量仪”运用燃料电池的工作原理。在酸性环境中,理论上乙醇可以被完全氧化为CO2,但实际乙醇被氧化为X,其中一个电极的反应式为CH3CH2OH-2e-X+2H+。下列说法中正确的是( ) A.另一极的电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH- B.电池内部H+向负极移动 C.电池总反应为2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O D.乙醇在正极发生反应,电子经过外电路流向负极 【解析】选C。在酸性环境中,正极反应式为O2+4e-+4H+2H2O,A错误;氢离子为阳离子,应由负极向正极移动,B错误;根据元素守恒,可确定X为CH3CHO,电池总反应为2CH3CH2OH+O22CH3CHO+2H2O,C正确;乙醇被氧化,应在负极发生氧化反应,D错误。 3.某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性:Cr2错误！未找到引用源。>Fe3+,设计了盐桥式的原电池,如图,盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是( ) A.甲烧杯的溶液中发生还原反应 B.乙烧杯中发生的电极反应为2Cr3++7H2O-6e-Cr2错误！未找到引用源。+14H+ C.外电路的电流方向是从b到a D.电池工作时,盐桥中的S错误！未找到引用源。移向乙烧杯 【解析】选C。因为氧化性:Cr2错误！未找到引用源。>Fe3+,所以该原电池反应是Cr2错误！未找到引用源。将Fe2+氧化为Fe3+,所以甲烧杯发生氧化反应,A错误;乙烧杯发生还原反应,电极反应为Cr2错误！未找到引用源。 +6e-+14H+2Cr3++7H2O,B错误;根据以上分析,a是负极,b是正极,则电流方向是从正极向负极流动,C正确;原电池中的阴离子向负极移动,所以S错误！未找到引用源。向甲烧杯移动,D错误。 4.大功率的镍氢电池使用在油电混合动力车辆中。镍氢电池(NiMH电池)正极板材料为NiOOH,负极板材料为吸氢合金,下列关于该电池的说法中正确的是( ) 化学原电池和化学电源教案 要点一原电池原理 1．原电池概念：利用________反应原理将________能转化为________能的装置。 2 ______ ，铜片上有② ______ 电极Cu ______ ⑤ 电子⑦____ 3.原电池形成的条件 (1)两个活泼性不同的电极： 相对活泼的金属作________， 较不活泼的金属或能导电的非金属作________； (2)________溶液； (3)形成________回路； (4)能自发发生氧化还原反应。 盐桥的作用是什么？ 1．(双选题)下列装置不可以组成原电池的是() 2．(2014·潮州市高二期末考)用铜片、银片设计成如图所示的原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是() A．电子通过盐桥从乙池流向甲池 B．铜导线替换盐桥，原电池将不能继续工作 C．开始时，银片上发生的反应是：Ag－e－===Ag＋ D．将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池总反应相同 3．下列反应可用于设计原电池的是() A．H2SO4＋2NaOH===Na2SO4＋2H2O B．2FeCl3＋Fe===3FeCl2 C．Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑ D．NaCl＋AgNO3===NaNO3＋AgCl↓ 例2如右图装置，电流表G发生偏转，同时a极逐渐变粗，b极逐渐变细，c为电解质溶液，则a、b、c可以是下列各组中的() A．a是Zn，b是Cu，c为稀H2SO4 B．a是Cu，b是Zn，c为稀H2SO4 C．a是Fe，b是Ag，c为AgNO3溶液 D．a是Ag，b是Fe，c为AgNO3溶液 4．将Al片和Cu片用导线连接，一组插入浓硝酸中，一组插入稀氢氧化钠溶液中，分别形成原电池。在这两个原电池中，负极分别为() A．Al片、Cu片B．Cu片、Al片 C．Al片、Al片D．Cu片、Cu片 例3利用反应Zn＋2FeCl3===ZnCl2＋2FeCl2设计一个原电池。在下图方格内画出实验装置图，并指出正极材料为________，电极反应式为____________________；负极材料为________，电极反应式为________________________________________________________________________。 5．选择适宜的材料和试剂设计一个原电池，以便完成下列反应：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2。画出原电池的示意图并写出电极反应。 要点一化学电池 化学电池是将________能变成________能的装置。 1．化学电池的分类 化学电池 2．优点 (1)化学电池的______________较高，供能稳定可靠。 (2)可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池及电池组。 例1碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因此得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)。下列说法错误的是() A．电池工作时，锌失去电子 B．电池负极的电极反应式为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g 1．(2013·海南卷)Mg—AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为：2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－。有关该电池的说法正确的是() A．Mg为电池的正极 B．负极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－ C．不能被KCl溶液激活 D．可用于海上应急照明供电 要点二一次电池 一次电池的电解质溶液制成________，不流动，也叫做干电池。 1．特点 一次电池不能充电，不能反复使用。 2020届高三化学二轮复习原电池化学电源（综合训练） 一、选择题 1、控制适当的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I 2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是() A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原 C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流计读数为零后，在甲中加入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极 答案 D 2、一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH ＋4H＋。下列有关说法正确的是() A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动 B．若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气 C．电池反应的化学方程式为 CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O D．正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 答案 C 3、课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。下列结论错误的是() A．原电池是将化学能转化成电能的装置 B．原电池由电极、电解质溶液和导线等组成 C．图中a极为铝条、b极为锌片时，导线中会产生电流 D ．图中a 极为锌片、b 极为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片 答案 D 4、(2019·湖州高三质检)根据下图，下列判断中正确的是( ) A ．烧杯a 中的溶液pH 降低 B ．烧杯b 中发生氧化反应 C ．烧杯a 中发生的反应为2H ＋ ＋2e － ===H 2↑ D ．烧杯b 中发生的反应为2Cl － －2e － ===Cl 2↑ 答案 B 5、一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。下列有关该电池的说法正确的是( ) A ．反应CH 4＋H 2O=====催化剂 △3H 2＋CO ，每消耗1molCH 4转移12mol 电子 B ．电极A 上H 2参与的电极反应为：H 2＋2OH － －2e － ===2H 2O C ．电池工作时，CO 2－ 3向电极B 移动 D ．电极B 上发生的电极反应为：O 2＋2CO 2＋4e － ===2CO 2－ 3 答案 D 6、锂(Li)—空气电池的工作原理如图所示，下列说法不正确的是( ) A ．金属锂作负极，发生氧化反应 B ．Li ＋ 通过有机电解质向水溶液处移动 第二十三讲原电池化学电源 1、了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。 2、了解常见化学电源的种类及其工作原理。 一、原电池概念及原理 1、原电池 原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。 2、构成条件及判断 （1）具有两个活性不同的电极(金属和金属或金属和非金属)。 （2）具有电解质溶液。 （3）形成闭合电路(或在溶液中相互接触)。 （4）是否存在能自发进行的氧化还原反应 ★☆判断 3．原电池工作原理示意图 以铜锌原电池为例 （1 （3 装置Ⅰ中还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，易造成能量损耗；装置Ⅱ盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区，能避免能量损耗。 （3）原电池的工作原理和电子流向可用下列图示表示： 【说明】 ①在原电池装置中，电子由负极经导线流向正极，阳离子在正极上获得电子，通过电 路中的电子和溶液中的离子的移动而形成回路，传导电流，电子并不进入溶液也不 能在溶液中迁移。 ②原电池将一个完整的氧化还原反应分为两个半反应，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，一般将两个电极反应中得失电子的数目写为相同，相加便得到总反应方 程式。. ③阴离子要移向负极，阳离子要移向正极。这是因为：负极失电子，生成大量阳离子 积聚在负极附近，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，该极附近的阳离子因得电子生成电中性的物质而使该极附近带负电荷，所以溶液中的阳离子要移向正极。 ④不参与电极反应的离子从微观上讲发生移动，但从宏观上讲其在溶液中各区域的浓度基本不变。 【典型例题1】【安徽屯溪一中2020届第二次月考】锌铜原电池装置如图所示，其中阳离 子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是 （ ） A.铜电极上发生氧化反应 B.电池工作一段时间后，甲池的c(SO 42－)减小 C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动， 保持溶液中电荷平衡 【点评】在高中原电池部分主要考查的知识点涉及原电池工作原理，电极种类、电极反Zn Cu A 乙 甲 阳离子 交换膜 1mol·L － ZnSO 4(aq) 1mol·L － CuSO 4(aq) 原电池及化学电源 一、原电池：把能转化为能的装置。 1、基本原电池： 电池总反应 电极反应式： 负极（电极）：反应 正极（电极）：反应 2、盐桥原电池：将反应Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+设计成一个盐桥原电池 电池总反应 负极（电极）：反应 正极（电极）：反应 盐桥的作用是什么 3.原电池中的基本关系 负极: 电子、反应 （1）电极 正极: 电子、反应 （2）三个流向 电子由极流向极电流由极流向极阳离子移动向 阴离子移动向 4. （1）（2） （3）（4） 练习：书写如下电池反应的电池方程式和电极方程式 Al----Mg和稀硫酸 负极：正极： 总式 Fe----Cu和浓硝酸 负极：正极： 总式 Al----Mg氢氧化钠溶液 负极：正极： 总式 二、化学电源 1.二次电池(铅蓄电池) 正极：负极：电解质溶液为： 电池反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 负极：正极： 铅蓄电池的充电过程（电解池）总反应： 阳极：阴极： 2. 燃料电池(氢氧燃料电池) 总反应： 酸性电解质正极：负极： 碱性电解质正极：负极： 3.甲烷燃料电池 酸性电解质总反应： 正极：负极： 碱性电解质总反应： 正极：负极： 1、有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线联结起来，浸入电解质溶液中，B不易被 腐蚀；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为（） A．D＞C＞A＞B B．D＞A＞B＞C C．D＞B＞A＞C D．B＞A＞D＞C 2、100mL浓度为2 mol·L-1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成 氢气的总量，可采用的方法是（） A、加入适量的6mol·L-1的盐酸B．加入数滴氯化铜溶液 C．加入适量蒸馏水D．加入适量的氯化钠溶液 3．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因此得到广泛应用。锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(l)＝Zn(OH)2(s)+2Mn2OOH (s)。下列说法错误的是（） A．电池负极的电极反应式为Zn－2e－+2 OH－＝Zn(OH)2 B．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 C．电池工作时，锌失去电子 D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g 4．镁/H2O2酸性燃料电池采用海水作电解质(加入一定量的酸)，下列说法正确的是()。 A．电池总反应为Mg＋H2O2===Mg(OH)2 B．正极发生的电极反应为H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O C．工作时，正极周围海水的pH减小 D．电池工作时，溶液中的H＋向负极移动 5．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I 2设计 成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是( ) A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原 C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极 原电池化学电源 考点1原电池原理 1．原电池的反应原理：自发的、放热的氧化还原反应 原电池的电路工作原理：(外电路)负极失去电子，电子经导线流向正极。(内电路)溶液中阴阳离子发生定向移动，向负极移动，向正极移动。 2．原电池的电极和电极反应： 正极：符号“+”，得到电子，发生 负极：符号“－”，失去电子，发生 以锌铜电池(电解液H2SO4溶液)为例： 电子经导线流向正极 氧化反应还原反应 失电子 Zn Cu 得电子 锌溶解 SO42－铜极不变 Zn－2e－=Zn2+阴离子向负极移动；阳离子向正极移动 2H++2e－=H2↑ 3．原电池形成的一般条件： (1)两极：的金属(或一种是金属，另一种是非金属导体)。 (2)电解质溶液：电极必与电解质溶液接触。 (3)形成闭合回路：电极相互接触或连接。 特别提醒：原电池形成还有一个隐蔽条件：能发生自发的氧化还原反应 [例1]在下图所示的装置中，能够发生原电池反应的是（） [解析] A两个电极相同，所以不能发生原电池反应；C中液体为非电解质乙醇，所以不能发生原电池反应；F不能形成闭合电路，所以不能发生原电池反应。 【答案】B、D、E。 [规律总结]掌握形成原电池的一般条件. 考点2常用的化学电源和新型化学电源 1．实用电池的特点 实用电池一般具有以下的特点： （1）能产生比较稳定而且较高电压的电流；（2）安全、耐用且便于携带,易于维护； （3）能够适用于各种环境；（4）便于回收处理,不污染环境或对环境的污染影响较小； （5）能量转换率。 2．几种常见的电池和新型电池分类及反应原理简介 化学电池分类: 电池(如锌锰干电池、碱性锌锰电池) A B C D E F 考纲要求 1.理解原电池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。 考点一原电池的工作原理 1．概念和反应本质 原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。 2．原电池的构成条件 (1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。 (2)二看两电极：一般是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：①电解质溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入电解质溶液中。 3．工作原理 以锌铜原电池为例 (1)反应原理 电极名称负极正极 电极材料锌片铜片 电极反应Zn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu 反应类型氧化反应还原反应 电子流向由Zn片沿导线流向Cu片 盐桥中 盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极 离子移向 (2) 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：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。深度思考 正误判断，正确的打“√”，错误的打“×” (1)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极( ) (2)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强( ) (3)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应( ) (4)在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生( ) (5)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动( ) (6)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极( ) 哈三中2009级高二化学选修4作业（十二） 第四章 原电池、化学电源 一、选择题（每小题有一个或二个．．．．． 选项正确，共13小题，每小题4分，共52分） 1.右图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。电池的一个电极由有机光敏燃料（S ）涂覆在2TiO 纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应为： 22TiO /S TiO /S h ν*??→（激发态） +-22TiO /S TiO /S +e *??→ 3I +2e 3I ---??→ 223 2TiO /S 3I 2TiO /S+I +-- +??→ 下列关于该电池叙述错误．． 的是： A ．电池工作时，是将太阳能转化为电能 B ．电池工作时，I - 离子在镀铂导电玻璃电极上放电 C ．电池中镀铂导电玻璃为正极 D ．电池的电解质溶液中I - 和I 3- 的浓度不会减少 2. Li-Al/FeS 电池是一种正在开发的车载电池，该电池中负极为铝, 正极的电极反应式为： 2Li ++FeS+2e -＝Li 2S+Fe 有关该电池的下列中，正确的是 A. Li +正在正极上被还原 B. 该电池的电池反应式为：2Li+FeS ＝Li 2S+Fe C. 负极的电极反应式为Al-3e -=Al 3+ D. 充电时，阴极发生的电极反应式为：2Li s+Fe-22e Li FeS -+ =+ 3.某固体酸燃料电池以CaHSO 4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：2H 2 ＋O 2＝2H 2O ，下列有关说法正确的是 A.电子通过外电路从b 极流向a 极 B.b 极上的电极反应式为：O 2＋2H 2O ＋4e － ＝4OH － C.每转移0.1 mol 电子，消耗1.12 L 的H 2 D.H ＋ 由a 极通过固体酸电解质传递到b 极 第二节原电池化学电源 情感态度与价值观： 1.立足于学生适应现代化生活和未来发展的需要，着眼提高学生的科学素养。 2.进一步领悟和掌握化学的基本原理与方法，形成科学的世界观。 电极：负极为Zn，正极为Cu。电极反应： 3e－===Fe3＋ 放电时的反应： SO2－4(aq)－2e－===PbSO4(s)。 (2)放电时，正极发生________(填“氧化”或“还原”) 反应；已知负极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，则正极反应为________________________________________________________________ ________。 (3)放电时，________(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。 解析：电池的负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应。由高铁电池放电时总反应方程式可知，负极材料应为作还原剂的Zn。由电池的总反应方程式－负极反应式＝正极反应式可知，正极反应式为FeO2－4＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－，正极生成了OH－，碱性增强。 答案：(1)Zn (2)还原FeO2－4＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－ (3)正 第二课时 考点一原电池电极反应式的书写 一、【学前提问】 1．从氧化还原反应的角度分析，原电池负极上的材料常作________剂，正极上的材料常作________剂，二者________数目相等。 答案：还原氧化得失电子 2．若电解质溶液呈酸性，电极反应中能否生成OH－？若电解质溶液呈碱性，电极反应中能否生成H＋、CO2? 答案：不能不能 Li2Mn2O4，你能写出3．锂离子电池的总反应为Li＋LiMn2O4放电 充电 该电池的正极反应吗？ 答案：LiMn2O4＋Li＋＋e－===Li2Mn2O4 4．你能写出碱性条件下甲烷燃料电池的电极反应式吗？ 答案：负极：CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O正极：2O2＋4H2O ＋8e－===8OH－ 第2讲原电池化学电源 【2019·备考】 最新考纲：1.理解原电池的构成、工作原理及应用。2.能书写电极反应和总反应方程式。3.了解常见化学电源的种类及其工作原理。 考点一原电池的工作原理及其应用 (频数：★★☆难度：★☆☆) 1．概念和反应本质 原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。 2．原电池的构成条件 (1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。 (2)二看两电极：一般是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：①电解质溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入电解质溶液中。 3．工作原理 以锌铜原电池为例 (1)反应原理 电极名称负极正极 电极材料锌片铜片 电极反应Zn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu 反应类型氧化反应还原反应 电子流向由Zn片沿导线流向Cu片 自发发生的氧化还原反应并不一定是电极与电解质溶液反应，也可能是电极与溶解的氧气等发生反应，如将铁与石墨相连插入食盐水中。 4．原电池原理的应用 (1)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。 (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)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。 1．(RJ必修2·P42“实践活动”改编)如图所示是一位同学在测试水果电池，下列有关说法错误的是( ) A．若金属片A是正极，则该金属片上会产生H2 B．水果电池的化学能转化为电能 C．此水果发电的原理是电磁感应 D．金属片A、B可以一个是铜片，另一个是铁片 答案C 2．(溯源题)(2016·上海化学，8)图1是铜锌原电池示意图。图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示________。原电池和化学电源专题复习
第20讲 原电池 化学电源
原电池化学电源
2021高考化学考点原电池和化学电源(提高)
2 第二讲 原电池 化学电源
第18讲---电化学
第二讲 原电池 化学电源
原电池和化学电源专题复习 (2)
《原电池+化学电源》练习题
原电池 化学电源 专题训练及答案
化学原电池和化学电源 教案
2020届高三化学二轮复习 原电池 化学电源(综合训练)
高考化学大一轮复习讲义—第二十三讲 原电池 化学电源
原电池和化学电源(实用)
高考化学知识点详解大全原电池化学电源
原电池化学电源
人教版选修4原电池、化学电源作业12
高三化学原电池化学电源一轮复习教案
(人教通用版)202x高考化学新一线大一轮复习 第六章 第2讲 原电池 化学电源讲义+精练(含解析)