1、【 精品教育资源文库 】 第 2 讲 原电池 化学电源 【 2019 备考】 最新考纲： 1.理解原电池和电解池的工作原理，能写出简单电极反应式和电池反应方程式。2.了解常见的化学电源，认识化学能与电能相互转化的重要应用。 最新考情：原电池、化学电源的考查，一是在选择题中单独设题，考查新型 电池的分析，涉及正负极判断、离子电子流向、两极反应，如 2015年碳酸盐燃料电池， 2013年 Mg H2O2电池等；二是在填空题中考查，主要涉及电极方程式的书写，如 2016 年 T20(1)、 2012 年T20(3)Al Ag2O 电池总反应等。预测 2019年高考延 续这一命题特点，一是在选择题考
2、查新型电池的分析，二是在填空题中考查电极反应方程式的书写，特别关注新型电池的分析。 考点一 原电池的工作原理 知识梳理 1.原电池的概念：将 化学能转化为电能 的装置。 2.原电池的构成条件 (1)能自发地发生氧化还原反应。 (2)两个 活泼性不同 的电极 (材料可以是金属或导电的非金属 )。 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。 (3)电极均插入电解质溶液中。 (4)构成 闭合回路 (两电极接触或用导线连接 )。 3.工作原理 示例：铜锌原电池 【 精品教育资源文库 】 电 极反应 负 极 (锌 )： Zn 2e =Zn2 (氧化 反应 ) 正 极 (铜 )：
3、 Cu2 2e =Cu(还原 反应 ) 总反 应式： Zn Cu2 =Cu Zn2 名师助学： 辨明三个移动方向：电子从负极流出沿导线流入正极；电流从正极沿导线流向负极；电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。 在原电池中活泼性强的金属不一定作负极，但负极一定发生氧化反应。如 Mg Al NaOH溶液组成的原电池， Al作负极。 盐桥的组成和作用：盐桥中装有饱和的 KCl、 KNO3等溶液和琼脂制成的胶冻。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。 4.原电池原理的三大应用 (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
4、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 首先将氧化还原反应分成两个半反应。 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： 题组诊断 原电池的工作原理 1.基础知识判断，正确的打 “” ，错误的打 “” 【 精品教育资源文库 】 (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
5、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)其他条件均相同，带有 “ 盐桥 ” 的原电池比不带 “ 盐桥 ” 的原电池电流持续时间长 () (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)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 () 2.如图所
6、示，在盛有稀 H2SO4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 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 XY 解析 外电路的电子流向为 X 外电路 Y ，电流方向与其相反， A项错误；若两电极分别为Fe和碳棒，则 Y 为碳棒， X为 Fe， B项错误； X极失电子，作负极， Y极上发生的是还原反应， X 极上发生的是氧化反应， C 项错误；电解质溶液为稀硫酸，两金属作
7、电极，谁活泼谁作负极， D项正确。 答案 D 3.分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A. 中 Mg 作负极， 中 Fe作负极 B. 中 Mg作正极，电极反应式为 6H2O 6e =6OH 3H2 C. 中 Fe作负极，电极反应式为 Fe 2e =Fe2 D. 中 Cu作正极，电极反应式为 2H 2e =H2 解析 中 Mg不与 NaOH溶液反应，而 Al能和 NaOH 溶液 反应失去电子作负极；中 Fe在浓 HNO3中钝化， Cu 和浓 HNO3反应失去电子作负极，则 Fe 作正极， A、 C 错误； 中电池总反应为 2Al 2NaOH 2H2
8、O=2NaAlO2 3H2 ，负极反应式为 2Al 8OH 6e =2AlO2 4H2O，二者相减得到正极反应式 为 6H2O 6e =6OH 3H2 ， B 正确； 中 Cu 作正极，电极反应式为 O2 2H2O 4e =4OH ， D错误。 答案 B 【归纳总结】 1.原电池正、负极判断方法 2.原电池正、负极判断的注意点 (1)原电池正、负极的判断基础是自发进行的氧化还原反应，如果给出一个化学反应方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断，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)判断电极时，不能简单地依据金属的活泼 性来判断，要看反应的具体情况，如题 3图 。
9、 原电池工作原理的应用 【 精品教育资源文库 】 4. 四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池， 相连时，外电路电流从 流向 ； 相连时， 为正极； 相连时， 上有气泡逸出； 相连时， 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 ( ) A. B. C. D. 解析 相连，电流从 流出，金属活动性： ； 相连， 为正极，金属活动性： ； 相连， 上有气泡逸出，则 上为 H 放电， 为正极，金属活动性： ； 相连， 的质量减少，则 为负极，金属活动性： 。故金属活动性 ： ， B项正确。 答案 B 5.把适合题意的图像填在横线上 (用 A、 B、 C、 D表示 )。 (1)将等
10、质量的 两份锌粉 a、 b分别加入过量的稀硫酸，同时向 a中加入少量的 CuSO4溶液，产生 H2的体积 V(L)与时间 t(min)的关系是 。 (2)将过量的两份锌粉 a、 b分别加入定量的稀硫酸，同时向 a中加入少量的 CuSO4溶液，产生 H2的体积 V(L)与时间 t(min)的关系是 。 (3)将 (1)中的 CuSO4溶液改成 CH3COONa溶液，其他条件不变，则图像是 。 解析 加入 CuSO4溶液， Zn 置换出 Cu，形成原电池，加快反应速率。 (1)a 中 Zn 减少， H2体积减小； (2)中由于 H2SO4定量，产生 H2的体积一样多； (3)当把 CuSO4溶液改
11、成 CH3COONa溶液时，由于 CH3COO H CH3COOH， a中 c(H )减少，反应速率减小，但产生 H2的体积不变，所以 C项正确。 答案 (1)A (2)B (3)C 6.依据氧化还原反应： 2Ag (aq) Cu(s)=Cu2 (aq) 2Ag(s)设计的原电池如图所示。 【 精品教育资源文库 】 请回答下列问题： (1)电极 X的材料是 ；电解质溶液 Y是 ； (2)银电极为电池的 极，发生的电极反 ； X电极上发生的电极反应为 ； (3)外电路中的电子是从 电极流向 电极。 解析 原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，盐桥起到平衡电荷的作用。由总反应方程 式可知电
12、极 X的材料是铜，发生氧化反应，电解质溶液 Y是可溶性银盐，常用硝酸银。电极反应 式表示为，负极： Cu 2e =Cu2 ，正极 Ag e =Ag，电子由负极流出，经外电路流向正极。 答案 (1)铜 (或 Cu) AgNO3溶液 (2)正 2Ag 2e =2Ag Cu 2e =Cu2 (3)负 (Cu) 正 (Ag) 考点二 化学电源 知识梳理 1.一次电池 碱性锌锰干电池 负极材料： Zn 电极反应： Zn 2OH 2e =Zn(OH)2 正极材料：碳棒 电极反应： 2MnO2 2H2O 2e =2MnOOH 2OH 总反应： Zn 2MnO2 2H2O=2MnOOH Zn(OH)2 【
13、精品教育资源文库 】 锌银电池 负极材料： Zn 电极反应： Zn 2OH 2e =Zn(OH)2 正极材料： Ag2O 电极反应： Ag2O H2O 2e =2Ag 2OH 总反应： Zn Ag2O H2O=Zn(OH)2 2Ag 2.二次电池 铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为 Pb(s) PbO2(s) 2H2SO4(aq) 2PbSO4(s) 2H2O(l) 3.燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池： 总反应式： 2H2 O2=2H2O (1)酸性介质 负极： 2H2 4e =4H 正极： O2 4H 4e =2H2O (2)碱性介质 负极： 2H2 4OH 4e =4H2O
14、 正极： O2 2H2O 4e =4OH (3)熔融的金属氧化物作介质 负极： 2H2 4e 2O2 =2H2O 正极： O2 4e =2O2 (4)碳酸盐作介质 负极： 2H2 4e 2CO23 =2H2O 2CO2 【 精品教育资源文库 】 正极 ： O2 4e 2CO2=2CO23 提醒： 原电池反应中，两极材料本身不一定发生反应。 燃料电池燃料一般在负极发生氧化反应， O2在正极发生还原反应。 书写燃料电池的电极反应式时，一定要注意介质的影响 (溶液的酸碱性、传导离子 )。传导离子一般在一极生成，另一极消耗。 题组诊断 “ 常考不衰 ” 的燃料电池 1.如图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是 ( ) A.电子由 O2所在的铂电极流出 B.O2所在的铂电极处发生还原反
