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1、第二节 原电池 化学电源,考纲展示 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。,体验高考,解析：选D。本题考查电化学，意在考查考生对原电池、电解池的电极反应、现象和电极反应式的书写等的掌握情况。a、b不连接，未形成原电池，Cu2与Fe在接触面上直接反应，A项正确；a、b用导线连接，铜片作正极，Cu2在该电极上得电子，B项正确；a、b连接与否，溶液中的Cu2均得电子发生还原反应生成Cu，Fe均失电子发生氧化反应生成Fe2，故溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色，C项正确；a与电源正极相连时，Cu片作阳极，Cu2向Fe电极移动，D项错误。,1原电池原
2、理 (1)装置特点：化学能转化为_,构建双基,电能,氧化,正极,得到,O22H2O4e,1原理图示,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。,(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，其他各池可看作电解池。 特别提醒：原电池工作原理是将氧化还原反应拆分在两个电极上，分别发生氧化反应(负极反应)和还原反应(正极反应)，电子经外电路由负极流向正极(产生电流)。,即时应用,1正、负极的判断,即时应用,原电池工作原理的应用 1比较金属的活动性强弱 原电池中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱
3、的金属(或非金属)作正极。 如有两种金属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A作负极，B作正极，则可以断定金属活动性AB。,2加快化学反应速率 由于形成了原电池，导致反应速率加快。如Zn与稀硫酸反应制氢气时，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成CuZn原电池，加快反应进行。 3用于金属的防护 使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。例如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。,4设计制作化学电源 设计原电池要紧扣构成原电池的三个条件： (1)首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应
4、。 (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。 电极材料的选择 在原电池中，选择活泼性较强的金属作为负极；活泼性较弱的金属或非金属作为正极，并且原电池的电极必须导电。一般来说，负极应该跟电解质溶液发生反应。,某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性，他们提出了以下两种方案。请你帮助他们完成有关实验项目： 方案：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为_。 方案：有人利用Fe、Cu作电极设计
5、成原电池，以确定它们的活动性。试在下面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应式。 正极：_； 负极：_。,方案：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案(与方案、不能雷同)： _， 用离子方程式表示其反应原理： _。,【解析】 方案：铁可以和稀硫酸(或稀盐酸)反应生成H2，而Cu在金属活动性顺序表中位于H的后面，不能置换出酸中的氢。 方案：利用原电池原理证明金属活动性FeCu，可以把铁片作为原电池的负极，铜片作为原电池的正极，稀硫酸作电解质溶液，按要求组成闭合回路，画出装置图，并写出相应的电极反应式。也可以设计盐桥组成原电池。
6、方案：可以利用金属与盐溶液的置换反应验证金属的活动性。把铁片插入CuSO4溶液中观察现象。,【解题感悟】 (1)能设计成原电池的反应一定是放热的氧化还原反应，吸热反应不可能将化学能转化为电能。 (2)利用原电池原理可加快制氢气的速率，但可能影响生成氢气的量。需注意生成氢气的总量是取决于金属的量还是取决于酸的量。 (3)设计原电池时，负极材料确定之后，正极材料的选择范围较广，只要合理都可以。,跟踪训练,2原电池原理广泛应用于科技、生产和生活中，请回答以 下问题： (1)肼(N2H4)又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。肼空气燃料电池是一种碱性燃料电池，产物无污染，电解质溶液是20%30
7、%的KOH溶液。肼空气燃料电池放电时，正极的电极反应式是_； 负极的电极反应式是_。 (2)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HClNH4Cl溶液为电解质溶液制造新型燃料电池。试写出该电池的正极反应式：_。 (3)请运用原电池原理设计实验，验证Cu2、Fe3氧化性的强弱。请画出实验装置图并写出电极反应式。,解析：(1)氧气在正极上发生还原反应生成氢氧根离子，肼在负极上被氧化为无污染的氮气。 (2)相当于氮气和氢气先合成氨，然后结合盐酸生成氯化铵。 (3)三价铁离子能够氧化铜生成铜离子，从而设计成原电池证明该结论。,解析：选B。解答本题时应特别注意：未说明状况无法由
8、物质的量计算气体的体积，这是选择题常出现的陷阱之一。化学反应的过程中既有物质变化又有能量变化，A项错误；NaHCO3、HCOONa属于离子化合物，含有离子键，另外酸根中含有共价键，B项正确；储氢过程中，H2中的H元素由0价升到1价，化合价升高，被氧化，NaHCO3中的碳元素由4价降到2价，化合价降低，被还原，C项错误；由化学方程式可知，释氢过程中，每消耗0.1 mol H2O会生成0.1 mol H2，若为标准状况，则H2的体积为2.24 L，未说明状况，则体积数值不能确定，D项错误。,解析：选C。本题考查原电池工作原理及考生解决新情境中实际问题的能力。该电池的负极是锂，氧化剂水在正极上得到电
9、子生成氢气，又电解质是LiOH，故A、B、D项正确；原电池中正极周围聚集大量OH，因此溶液中的阳离子Li向正极移动，负极周围聚集大量的Li，因此溶液中的阴离子OH向负极移动，C项错误。,3(2012高考大纲全国卷)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：选A。形成原电池时活泼金属作负极，正极均被保护，A正确；中负极为活泼金属Zn，B错误；中是酸性溶液，电极反应式中不能有OH生成，C错误；中无Fe2生成，所以无蓝色沉淀生成，D错误。,5(2011高考新课标全国卷节选)已知甲醇的燃烧热H为726.5 kJ/mol，则在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为_、正极的反应式为_。 理想状态下，该燃料电池消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ，则该燃料电池的理论效率为_(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。,
