备战2020年高考化学一轮复习第六章第二节原电池 化学电源-讲义

考点(一) 原电池的工作原理 【点多面广精细研】1．原电池(1)概念：原电池是把化学能转化为电能的装置。

(2)构成条件①能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活动性强的金属与电解质溶液反应)。

②活动性不同的两电极(金属或石墨)。

③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中。

2．原电池的工作原理 (1)两种装置图甲和图乙是铜锌原电池装置示意图。

[说明] ①图乙盐桥中通常装有含琼脂的KCl 饱和溶液。

②盐桥的作用：使整个装置构成闭合回路，代替两溶液直接接触；平衡电荷；提高电池效率。

(2)反应原理3.电子流向(外电路)：负极→导线→正极(电流方向与电子流向相反)。

离子流向(内电路)：阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。

4．原电池正、负极的判断[小题练微点]判断下列说法的正误(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)由于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()(3)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()(4)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()(5)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()(6)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高()答案：(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×(6)√[学霸微提醒](1)不论在原电池中还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。

(2)金属的活动性受所处环境的影响。

如Mg、Al的活动性：在中性或酸性溶液中活动性：Mg>Al；而在碱性溶液中，Al可以与OH－反应，而Mg不反应，所以Mg与Al用导线连接后放入NaOH溶液中，Al是负极，Mg是正极。

(3)Fe、Cu相连，浸入稀HNO3中，Fe作负极；浸在浓HNO3中，Cu作负极(Fe发生钝化)。

错误的是()A．负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋B．正极反应式为Ag＋＋e－===AgC．电池放电时Cl－由正极向负极迁移D．负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑解析：选B Mg—AgCl电池的电极反应：负极Mg－2e－===Mg2＋，正极2AgCl＋2e－===2Ag＋2Cl－，A项正确，B项错误；在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极，C项正确；Mg是活泼金属，能和H2O发生反应生成Mg(OH)2和H2，D项正确。

2．(2015·全国卷Ⅰ)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。

下列有关微生物电池的说法错误的是()A．正极反应中有CO2生成B．微生物促进了反应中电子的转移C．质子通过交换膜从负极区移向正极区D．电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O解析：选A图示所给出的是原电池装置。

有氧气反应的一极为正极，发生还原反应，因为有质子通过，故正极电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，C6H12O6在微生物的作用下发生氧化反应，电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，负极上有CO2产生，故A错误；微生物电池是指在微生物作用下将化学能转化为电能的装置，所以微生物促进了反应中电子的转移，故B正确；质子是阳离子，阳离子由负极区移向正极区，故C正确；正极的电极反应式为6O2＋24e－＋24H＋12H2O，负极的电极反应式为C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，两式相加得电池总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，故D正确。

方法规律原电池电极反应式的书写(1)一般电极反应式的书写①书写步骤②常见介质①书写三步骤②书写技巧若某电极反应式较难写出时，可先写出较易写的电极反应式，然后根据得失电子守恒，用总反应式减去较易写的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。

3.M、N、P、E NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。

则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是() A．P＞M＞N＞E B．E＞N＞M＞PC．P＞N＞M＞E D．E＞P＞M＞N解析：选A由①知，金属活动性：M＞N；M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡逸出，说明M作原电池的正极，故金属活动性：P＞M；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属活动性：N＞E。

4．(2013·广东高考节选)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。

(1)完成原电池甲的装置示意图(见右图)，并作相应标注。

要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同的金属元素。

(2)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_______________________________________________。

(3)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________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。

解析：(3)以Zn和Cu作电极为例分析，如果不用盐桥，则除了发生电化学反应外还发生Zn和Cu2＋的置换反应，反应放热，会使部分化学能以热能形式散失，使其不能完全转化为电能，而盐桥的使用，可以避免Zn和Cu2＋的直接接触，从而避免能量损失，提供稳定电流。

答案：(1)如图所示(2)电极逐渐溶解，表面有红色固体析出(3)甲电池乙的负极可与CuSO4溶液直接发生反应，导致部分化学能转化为热能；电池甲的负极不与所接触的电解质溶液反应，化学能在转化为电能时损耗较小[归纳拓展]原电池原理的四大应用(1)加快化学反应速率一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率加快。

如在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液构成原电池，反应速率加快。

(2)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。

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，使锌作原电池的负极。

(3)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。

(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根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。

如根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2设计的原电池为1．有关如图所示原电池的叙述不正确的是()A．电子沿导线由Cu片流向Ag片B．正极的电极反应式是Ag＋＋e－===AgC．Cu片上发生氧化反应，Ag片上发生还原反应D．反应时盐桥中的阳离子移向Cu(NO3)2溶液[做一当十]点拨：原电池工作时，电解质溶液以及盐桥中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。

解析：选D A项，该装置是原电池，铜作负极，银作正极，电子从铜片沿导线流向银片，正确；B项，正极电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，正确；C项，铜片上失电子发生氧化反应，银片上得电子发生还原反应，正确；D项，原电池工作时，电解质溶液以及盐桥中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以反应时盐桥中的阳离子移向AgNO3溶液，错误。

2．原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。

下列说法中正确的是()A.①②中Mg作负极，③④中Fe作负极B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑[做一当十]点拨：原电池正、负极的活泼与否是参照电解质溶液确定的。

如稀硫酸作电解质溶液，Mg作负极，NaOH溶液作电解质溶液，Al与NaOH反应，而Mg不反应，Al作负极。

解析：选B①中Mg作负极；②中Al作负极；③中铜作负极；④是铁的吸氧腐蚀，Cu作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。

3．一定量的稀盐酸跟过量锌粉反应时，为了加快反应速率又不影响生成H2的总量，可采取的措施是()A．加入少量稀NaOH溶液B．加入少量CH3COONa固体C．加入少量NH4HSO4固体D．加入少量CuSO4溶液解析：选D A中加入NaOH溶液，消耗盐酸，H2的生成量会减少，错误；B中加入CH3COONa固体，在溶液中CH3COO－会结合H＋生成醋酸，减慢反应速率，错误；C中加入NH4HSO4固体，增加了H＋的量，生成的H2会增多，错误；D中加入少量CuSO4溶液，Zn置换出少量Cu附着在锌表面，形成原电池可以加快反应速率，并且不影响H2的生成量，正确。

4．(2019·海淀区模拟)Mg—AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池的总反应如下：2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－，有关该电池的说法正确的是() A．该电池可用于海上应急照明供电B.负极反应式为AgCl＋e－===Ag＋Cl－C．该电池不能被KCl 溶液激活D．电池工作时，每消耗1.2 g Mg，溶液中的Cl－增多0.2 mol[做一当十]点拨：①负极上失电子发生氧化反应，电极反应式为Mg－2e－===Mg2＋；②正极上得电子发生还原反应，电极反应式为AgCl＋e－===Ag＋Cl－。

解析：选A电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池工作时将化学能转化为电能，电能的产生可用于海上应急照明供电，故A正确；AgCl是正极，正极上得电子发生还原反应，电极反应式为AgCl＋e－===Ag＋Cl－，故B错误；电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，所以KCl溶液也可以激活电池，故C错误；电池工作时，每消耗1.2 g Mg即0.05 mol，溶液中的Cl－增多0.1 mol，故D错误。

5．(1)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO－3)已成为环境修复研究的热点之一。