2012高考化学一轮复习课件：专题6第2单元 原电池的工作原理化学电源 知识研习(苏教版)

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①电解质溶液的选择 电解质是使负极放电的物质。因此电解质 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，而正极铜浸泡在含 有Cu2＋的电解质溶液中。 立体设计· 走进新课堂
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2．二次电池(可充电、可多次重复使用) 铅蓄电池：H2SO4作电解质溶液 (1)放电时 Pb＋SO2－4－2e－===PbSO4 负极： . PbO2＋SO2－4＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O 正极： . 电池反应： Pb ＋ PbO2 ＋ 4H ＋ ＋ 2SO42 － ===2PbSO4 ＋ 2H2O
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4.原电池电极反应式的书写 书写电极反应式时，按照负极发生氧化反 应，正极发生还原反应，首先正确判断出 电极反应产物，然后结合反应物及转移电 子数量写出反应式，再结合质量守恒、电 荷守恒配平各电极反应式。两电极反应式 相加则得总反应式。 (1)根据两个电极反应式写出总反应式。使 两个电极反应式得失电子数相等后，将两 式相加，消去相同的化学式。
【解析】 Cu作负极，Ag作正极。负极： Cu － 2e － ===Cu2 ＋ ； 正 极 ： Ag ＋ ＋ e － ===Ag。在外电路中，电子由Cu电极流向 Ag电极，而电流方向与电子流向相反，所 以①错。没有盐桥，原电池不能继续工作， ③错。无论是否为原电池，反应实质相同， 均为氧化还原反应，④对。 【答案】 C
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【解析】 本题考查原电池，意在考查考 生对原电池工作原理的分析能力。该电池 中 Zn 为 负 极 ， 电 极 反 应 为 ： Zn － 2e － ===Zn2＋，Cu为正极，电极反应为：Cu2＋ ＋2e － ===Cu，①错误；电池总反应为： Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，②正确；原电池 工作时，外电路中电子由负极流出经导线 流向正极，③正确；负极上由于Zn放电， ZnSO4 溶液中Zn2＋ 的浓度增大，故盐桥中 的Cl－移向ZnSO4溶液，④错误。 【答案】 B 立体设计· 走进新课堂
2．加快化学反应速率 由于原电池将氧化还原反应拆成两个半反 应且有电流产生，因而反应速率加快。 如Zn与稀H2SO4 反应制氢气时，可向溶液 中滴加少量CuSO4 溶液，形成Cu—Zn原电 池，加快反应进行。
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3．设计制作化学电源 设计原电池时要紧扣原电池的三个条件。 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(负极就是失电子的 物质，正极用比负极活泼性差的金属即可， 也可以用石墨)及电解质溶液。
[想一想]用活泼性不同的两种金属作为电 极形成原电池时，较活泼的金属一定是原 电池的负极吗？ 提示：不一定。如将镁、铝插入氢氧化钠 溶液中形成原电池，镁较活泼，但因为镁 不与氢氧化钠溶液反应，而铝 与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应，铝被 氧化是负极，则镁条为正极。
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二、化学电源 1．一次电池(不能充电，不能反复使用) (1)银锌纽扣电池：电极材料分别为Ag2O 和Zn，电解质溶液为KOH溶液。 Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O 负极(Zn)： . Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－ 正极(Ag2O)：
一、原电池的工作原理 1．定义 电能 原电池是将 化学能 转化为 的装置。 2．形成条件 不同 直接接触 (1)两个活泼性 的电极，二者 电解质溶液 用导线相连 或 ，插入 中。 (2)形成 闭合 回路。 氧化还原 (3)总反应为能自发发生的 反应。 立体设计· 走进新课堂

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【案例2】 (2009·福建理综)控制适合的 条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设 计成如下图所示的原电池。下列判断不正 确的是( )
酸性
碱性
负极 2H2－4e－＋4OH－ 反 2H2－4e－===4H === ＋ 应 4H2O 式 正极 O2＋4H＋＋4e－ O2＋2H2O＋4e－ 反 === 立体设计· 走进新课堂===
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原电池工作原理、正负极的判断及电极反 应式的书写 1．原理图示
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3．原电池正负极的判断 判断依据 电极材料 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 电子流入极 阳离子移向的 极 还原反应
电子流动方向 电子流出极 电解质溶液中 阴离子移向 离子 的极 定向流动方向 发生的反应 氧化反应 立体设计· 走进新课堂
灵犀一点： 原电池反应的实质是负极发生氧化反应， 失去电子，正极发生还原反应，得到电子。 对于具体问题要具体分析，不能想当然， 不然就会落入出题者的陷阱当中，如：① 铁、铜和浓硝酸组成的电池，虽然铁的活 泼性比较强，但Fe与浓HNO3发生钝化， 而铜不可以，因此铜做负极，铁做正极。 ②镁、铝和NaOH溶液组成原电池，做负 极的应该是铝，而不是镁。
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原电池原理的应用 1．比较不同金属的活动性强弱 根据原电池原理可知，在原电池反应过程 中，一般活动性强的金属作负极，而活动 性弱的金属(或碳棒)作正极。 若有两种金属A和B，用导线将A和B连接 后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观 察到A极溶解，而B极上有气体放出，则 说明在原电池工作过程中，A被氧化成阳 离子而失去电子作负极，B作正极，则可 以断定金属A的金属活动性比B的强。 立体设计· 走进新课堂
3．原电池的两极 强 氧化 负极：活泼性 的金属，发生 还原 反应。 弱 正极：活泼性 的金属或导体，发 生 反应。 4．电极反应式的书写和电荷移动方向
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(1)电极反应式的书写 Zn ，电极反应式为 Zn－2e－===Zn2＋ 负极： 。 Cu Cu2＋＋2e－===Cu Zn＋CuSO4===ZnSO 正极： ，电极反应式为 4＋Cu 。 外电路 电池反应为 。 正极 负极 阳离子 (2)电荷移动方向 阴离子 释放，经 还原 电子由 沿导线流 入 ，电解质溶液中的 移向正极， 在其表面得电子被 ； 或活泼负极失 电子，形成一个闭合回路。 立体设计· 走进新课堂
灵犀一点： ①应用原电池原理可以判断两种金属活泼 性的强弱，但同时要注意电解质溶液的选 择。 ②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。 同时要注意电解质溶液不一定参与反应， 如 燃 料 电 池 ， 水 中 一 般 要 加 入 NaOH 、 H2SO4或Na2SO4。
【案例1】 (2010·广东理综)铜锌原电池 (如图)工作时，下列叙述正确的是( )
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①正极反应为：Zn－2e－===Zn2＋ ②电池反应为：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu ③在外电路中，电子从负极流向正极 ④盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液 A．①② B．②③ C．③④ D．①④
原理
电极反应
负极：Cu－ 2e－ 2FeCl3＋ C(Fe3 ===Cu2＋ Cu=== Cu ＋) FeCl3 正极：2Fe3 2FeCl2＋ ＋＋2e－ 立体设计· CuCl2 走进新课堂
原理
电解 负 质 正极 极 溶 液
电极反应
负极：2H2＋ 4OH－－4e －===4H O Pt(H Pt(O 2H2＋O2 2 KOH 2H2O 正极：O2＋ 2) 2) 2H2O＋4e－ ===4OH－ 立体设计· 走进新课堂
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(2)根据总反应式写电极反应式一般分四个 步骤：①列物质，标得失；②选离子，配 电荷；③配个数，巧用水；④两式加，验 总式。
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灵犀一点： 原电池电极反应式的书写应注意以下几点： ①明确电池的负极反应物是电极本身还是 其他物质、反应产物及化合价的变化。 ②确定电池的正极反应物是电解质溶液中 的离子，还是其他物质(如溶有或通入的氧 气)。 ③判断是否存在特定的条件(如介质中的微 粒H ＋、OH －非放电物质参加反应)，进而 推断电解质溶液的酸碱性的变化。 ④总的反应式是否满足质量守恒、得失电 立体设计· 走进新课堂 子守恒、电荷守恒。
.
KOH Zn＋Ag2O=====ZnO＋2Ag
电池反应方程式：
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(2)碱性锌锰电池 Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 负极(Zn)： . 2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋ 正极(MnO2)：
2OH－
.
电池反应方程式： 2MnO2 ＋ Zn ＋ 2H2O===2MnOOH ＋ Zn(OH)2
2．原电池的判断方法 (1)先分析有无外接电源，有外接电源的为 电解池，无外接电源的可能为原电池，然 后依据原电池的形成条件分析判断，主要 是“四看”：看电极——两极为导体且存在 活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电 极)；看溶液——两极插入溶液中；看回路— —形成闭合回路或两极直接接触；看本质— —有无氧化还原反应发生。 (2)多池相连，但无外电源时，两极活泼性 差异最大的一池为原电池，其他各池可看 立体设计· 走进新课堂
【规律方法】 原电池是将化学能转化为 电能的装置，构成原电池的条件：①能自 发地发生氧化还原反应；②电解质溶液(构 成电路或参加反应)；③由还原剂和导体构 成负极系统，由氧化剂和导体构成正极系 统；④形成闭合回路(两电极接触或用导线 连接)。
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【即时巩固1】 (2008·广东化学)用铜片、 银片、Cu(NO3)2 溶液、AgNO3 溶液、导线 和盐桥(装有琼脂－KNO3的U型管)构成一 个原电池。以下有关该原电池的叙述正确 的是( ) ①在外电路中，电流由铜电极流向银电极 ②正极反应为Ag ＋＋e －===Ag ③实验过 程中取出盐桥，原电池仍继续工作 ④将 铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与 该原电池反应相同 A. ①② B．②③ C．②④ 立体设计· 走进新课堂