2.2.2 原电池 化学电源

B．取出盐桥后，检流计的指针仍发生偏转 负极 e C．外电路中每通过0.1 mol电子，铜的质量
理论上减小6.4 g D．原电池的总反应式为 Cu＋2AgNO3===2Ag＋Cu(NO3)2 依据电极反应式或电子守恒计算 解析 Cu作负极，Ag作正极，电极反应式分别为
正极
解析显/隐
负极：Cu－2e－===Cu2＋ 正极：2Ag＋＋2e－===2Ag
第1章 化学反应与能量转化
第3节 化学能转化为电能—电池
一 、原电池及其工作原理
原电池的工作原理 请点击图片放大/缩小 (以锌—铜原电池为例，如图所示) 电极名称 负极 正极 Zn Cu ____ ____ 电极材料 Zn－2e－===Zn2＋ ________________ Cu2＋＋2e－===Cu 电极反应 _________________ 反应类型 氧化反应 还原反应 负极 沿导线流向_______ 正极 由_____ 电子流向 盐桥中 离子流向 负极 ，阳离子流向_____ 正极 阴离子流向_____ Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu _______________________________
【示例】FeCl3溶液腐蚀印刷电路 铜板的离子方程式为 2Fe3+＋Cu＝2Fe2+ ＋Cu2+ 将上述反应设计成原电池，请画出 原电池的装置图，并标出正、负极。
请点击图片放大/缩小
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 率加快。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 让被保护的金属制品作原电池的正极而得到保护。 如在船只的水下船体上镶嵌活泼金属锌。 5.探究金属腐蚀的快慢规律 不同类型的腐蚀规律：电解原理引起的腐蚀＞原电池原 理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀
③总反应：Pb+PbO2+2H2SO4====2PbSO4+2H2O。 (2)充电时的反应： 2 PbSO 2e Pb SO 4 4 ①阴极反应：_________________________ ；
2 PbSO 2H O 2e PbO 4H SO 4 2 2 4 ； ②阳极反应：___________________________________
连接电极 ①② ① ①③ ① ②④ ④ ③④ ③
负极
1.如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速度由 快到慢的顺序为________。
答案
⑤④②①③⑥
2.下列与金属腐蚀有关的说法正确的是(
)。
B
A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重 B ．图 b 中，开关由 M 改置于 N 时， CuZn 合金的腐蚀速率 减小
电池反应 方程式
1．在原电池中是否较活泼金属一定作负极？ 不一定，例如将Cu和Al用导线连接插入浓硝酸(常 温下）中，Cu作负极，Al作正极。
2．怎样判断原电池的正负极？
电极反应 正极：还原反应 负极：氧化反应 负极
电子流向 电极材料： 一般活泼性 强的为负极
正极
电解质溶液中离子 流向：阳离子→正 极；阴离子→负极
2H2+4OH-－4e- ==4H2O ___________________
O2+2H2O+4e- ==4OH__________________
电池总 反应
2H2+O2====2H2O
氢氧燃料电池工作原理
奔驰燃料电池汽车
二、电极反应式的书写
1．一般电极反应式的书写 列物质 标得失 负极: 还原剂 － ne－ == 氧化产物， 正极：氧化剂 + ne－ == 还原产物 电极产物在电解质溶液的环境中，应能 稳定存在，如碱性介质中生成的 H+ 应让 其结合 OH- 生成水。电极反应式要遵守 电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等， 并加以配平。
看环境 配守恒
两式加 验总式
两电极反应式相加，与总反应式对照验证
2.复杂电极反应式的书写 复杂电极 反应式 == 总反应式 － 较简单一极电极反应式
如CH4 酸性燃料电池中
CH4 + 2O2===CO2 +2H2O …… 总反应式 2O2+8H+ +8e－===4H2O …… 正极反应式 ① ②
①－②得： CH4 + 2H2O－8e－===CO2 +8H＋ …… 负极反应式
【典例2】
①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都
可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①；① ③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③ ④相连时，③的质量减少。据此判断这四种金属活动性由 大到小的顺序是 ( B) B．①③④② D．③①②④
A．①③②④
C．③④②①
【思维点拨】负极的活动性比正极强，要准确判断负极。
_____________。 (2)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的 原因是_______________________________。 (3)利用右图装置，可以模拟铁的
电化学防护。
若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀， 开关K应置于________处。若X为锌， 开关K置于M处，该电化学防护法称为________________。
素养——盐桥在原电池中的作用
盐桥的组成和作用是什么？ (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：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。
【典例4】某原电池构造如下图所示。下列有关叙述正确的是 ( D ) A．在外电路中，电子由银电极流向铜电极
负极反应：
Zn＋2OH－－2e－===ZnO+H2O
请点击图片放大/缩小
2．二次电池(以铅蓄电池为例) (1)放电时的反应： 2 Pb SO 2e PbSO 4 ； 4 ①负极反应：___________________________ ②正极反应：
2 PbO 4H SO 2e PbSO 4 2H 2O ； _________________________________________ 2 4
C．图 c中，接通开关时 Zn腐蚀速率增大， Zn上放出气体的
速率也增大 D．图 d中， ZnMnO2 干电池自放电腐蚀主要是由 MnO2 的 氧化作用引起的
3．(1)以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化 膜，阳极电极反应式为 ________ 。取少量废电解液，加入
NaHCO3 溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是
2．下列关于如图实验装置的说法正确的是(
)。
C
A．该装置电流表中没有电流通过 B．铝箔是正极 C．总反应为：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3 D．电子从铝箔流出，经电流表、活性炭、滤纸回到铝箔
二、原电池原理的应用
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。
正极反应 还原反应：2Fe3＋＋2e－＝2Fe2＋ 负极反应 氧化反应：Cu－2e－＝ Cu2+ (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。
【典例3】Mg-H2O2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，示意图如下。该电池工作时，下
列说法正是该电池的正极
B．H2O2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
【思维点拨】1.准确判断正负极，结合装置写出电极反应式 及电池反应。 2.根据原电池的工作原理判断电极反应类型
1．下列有关原电池的判断中正确的是 A．工作中原电池的负极发生还原反应 B．原电池的正、负极材料不一定都参与反应 C．原电池的正极在放电后质量一定增加
(
)。
D．原电池的正极是电子流出的一极
解析 原电池的负极发生氧化反应， A 错误；原电池的
正、负极材料不一定都参与反应， B 正确；原电池的正 极在放电后质量不一定增加， C 错误；原电池的负极是 电子流出的一极，D错误。 答案 B
电极现象
正极：质量增加 或放出气体 负极：不断溶解
•原电池正、负极判断的“五个角度”
【 典 例 1】 实 验 发 现 ， 298 K 时 ， 在请点击图片放大/缩小 FeCl3 酸性 溶液 中加 入少量 锌 粒后 ， Fe3 ＋ 立即被还原成 Fe2 ＋ 。某化学兴趣 小组根据该实验事实设计了如下图所 示的原电池装置。下列有关说法中正 确的是( B )。 据此可写出原电池的电池反应 A．该原电池的正极反应是：Zn—2e－===Zn2＋ B．左烧杯中溶液的红色逐渐褪去 C．该电池铂电极上有气泡出现 D．该电池总反应为：3Zn＋2Fe3＋===2Fe＋3Zn2＋ 【思维启迪】根据题意，判断原电池的正负极 (负极: ____; Zn ＋2Fe3＋===2Fe2＋＋Zn2＋ 电 正极： ____ ________________________, Pt 。电池反应为：Zn 极反应为：负极______________, Zn—2e－=Zn2＋ 正极_________________ 2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋。
总反应式：Cu＋2AgNO3===2Ag＋Cu(NO3)2，D正确。
理论上能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池 1.将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，
分别作原电池的负极反应和正极反应。 2.确定电极材料 如发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作 负极；如为气体（如 H2 ）或溶液中的还原性离子，可用 惰性电极（如 Pt 、碳棒）作负极。注意发生还原反应的 电极材料活泼性小于负极材料。 3.确定电解质溶液 一般选用反应物中的电解质溶液即可。 4.构成闭合回路