【重点推荐】人教版高中化学选修四第一讲 原电池 化学电源

高中化学学习材料 （精心收集**整理制作）

第四章 化学能与电能 第一讲 原电池 化学电源 [考纲解读] 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。 考点一 原电池 1．概念：把________能转化为________能的装置。 2．工作原理：以锌铜原电池为例

电极名称 负极 正极 电极材料 电极反应 反应类型 电子流向 由Zn沿导线流向Cu

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 3．原电池构成条件 (1)两个______________的电极。 (2)将电极插入________________中。 (3)用导线连接电极构成__________。 (4)能自发进行的____________。 4．正、负极判断

考点二 化学电源 1．碱性锌锰干电池——一次电池 总反应式：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。 正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－； 负极反应：_______________________________________________________________。 2．锌银电池——一次电池 负极反应：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O； 正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 总反应式：________________________________________________________________。 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________，正极材料是________。 (1)放电时的反应 ①负极反应：________________________________________________________________ ②正极反应：________________________________________________________________ ③总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O (2)充电时的反应 ①阴极反应：________________________________________________________________ ②阳极反应：________________________________________________________________ ③总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4 (3)可充电电池原理示意图

4．燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。 酸性 碱性 负极反应式 2H2－4e－===4H＋ 2H2＋4OH－－4e－===4H2O

正极反应式 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 电池总 反应式 2H2＋O2===2H2O

考点三 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．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块相连，使锌作原电池的负极。 原电池电极反应式的书写程序 1．“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子应写入负极反应式；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。 盐桥原电池的专题突破 1．盐桥的组成和作用 (1)盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼脂制成的胶冻。 (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。 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、总反应、反应现象。 负极：Zn－2e－===Zn2＋ 正极：Cu2＋＋2e－===Cu 总反应：Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋ 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。

课时规范训练

1．(必修2P45－4)下列各组材料中，不能组成原电池的是 ( ) A B C D 两极材料 Zn片、石墨 Cu片、Ag片 Zn片、Cu片 Fe片、Cu片 插入溶液 H2SO4溶液 AgNO3溶液 蔗糖溶液 稀盐酸 2.(必修2P45－5)氢氧燃料电池已用于航天飞机。以30% KOH溶液为电解质溶液的这种电池在使用时的电极反应如下：2H2＋4OH－－4e－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 据此作出判断，下列说法中错误的是 ( ) A．H2在负极发生氧化反应 B．供电时的总反应为2H2＋O2===2H2O C．产物为无污染的水，属于环境友好电池 D．燃料电池的能量转化率可达100% 3．(选修4P78－1)碱性锌锰电池获得了广泛的应用，根据电池的电极反应，下列判断正确的是 ( ) A．Zn为负极，MnO2为正极 B．Zn为正极，MnO2为负极 C．工作时电子由MnO2经外电路流向Zn极 D．Zn电极发生还原反应，MnO2电极发生氧化反应 4．(选修4P78－2)铅蓄电池充电时，PbSO4 ( ) A．在阳极生成 B．在阴极生成 C．在两个电极上生成 D．在两个电极上除去 5．(选修4P78－3)镉镍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＋2NiO(OH)＋2H2O放电充电Cd(OH)2＋2Ni(OH)2 由此可知，该电池放电时的负极是 ( ) A．Cd(OH)2 B．Ni(OH)2 C．Cd D．NiO(OH) 能力提升训练 1．下图中能组成原电池产生电流的是 ( ) 2．如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中滴入浓CuSO4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是 ( ) A．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端高B端低 B．杠杆为导体或绝缘体时，均为A端低B端高 C．当杠杆为导体时，A端低B端高；杠杆为绝缘体时，A端高B端低 D．当杠杆为导体时，A端高B端低；杠杆为绝缘体时，A端低B端高 3．某学生欲完成Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋反应，设计了下列四个实验，可行的是 ( ) 4．查处酒后驾驶采用的“便携式乙醇测量仪”以燃料电池为工作原理，在酸性环境中，理论上乙醇可以被完全氧化为CO2，但实际上乙醇被氧化为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．电池内部H＋由正极向负极移动 B．另一极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－ C．乙醇在正极发生反应，电子经过外电路流向负极 D．电池总反应式为2CH3CH2OH＋O2===2CH3CHO＋2H2O 5．下列叙述正确的是 ( ) A．铜、锌、稀硫酸形成的原电池放电时，溶液中阳离子向铜电极移动 B．充电时，把铅蓄电池的负极接在外电源的正极 C．镀锌铁镀层破损后铁更易被腐蚀 D．碱性氢氧燃料电池工作时，负极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 6．一种燃料电池中发生的化学反应为在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳。该电池正极发生的反应是 ( ) A．CH3OH(g)＋O2(g)===H2O(l)＋CO2(g)＋2H＋(aq)＋2e－ B．O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－===2H2O(l) C．CH3OH(g)＋H2O(l)===CO2(g)＋6H＋(aq)＋6e－ D．O2(g)＋2H2O(l)＋4e－===4OH－(aq) 7．某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。下列有关该电池的叙述不正确的是 ( ) A．正极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．工作一段时间后，电解液中的KOH的物质的量不变 C．该燃料电池的总反应方程式：2H2＋O2===2H2O D．用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2(标准状况)时，有0.1 mol电子转移 8. 高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为 3Zn＋2K2FeO4＋8H2O放电充电3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，下列叙述不正确( )

A．放电时负极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 B．充电时阳极反应为Fe(OH)3－3e－＋5OH－===FeO2－4＋4H2O C．放电时每转移3 mol 电子，正极有1 mol K2FeO4被氧化 D．放电时正极附近溶液的碱性增强 9．Harbermann等设计出利用Desulfovibrio desulfurcan菌种生成的硫化物作为介体的微生物燃