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1、第20讲化学能转化为电能电池考纲要求1.理解原电池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。考点一原电池的工作原理及应用1概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。2构成条件(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。(2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。(3)三看是否形成闭合回路，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。3工作原理以锌铜原电池为例(1)反应原理电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应Zn2e=Zn
2、2Cu22e=Cu反应类型氧化反应还原反应电子流向由Zn片沿导线流向Cu片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(2)盐桥的组成和作用盐桥中装有饱和的KCl、NH4NO3等溶液和琼胶制成的胶冻。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原电池原理的应用(1)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。(2)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。(3)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。(4)设计制作化学电源首先将氧化还原反应分成两个半
3、反应。根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质溶液。(1)理论上，任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池()(2)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极()(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，活泼金属一定做负极()(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()1在如图所示的4个装置中，不能形成原电池的是_(填序号)，并指出原因_。答案中酒精是非电解质；中未形成闭合回路。2设计原电池装置证
4、明Fe3的氧化性比Cu2强。(1)写出能说明氧化性Fe3大于Cu2的离子方程式：_。(2)若要将上述反应设计成原电池，电极反应式分别是：负极：_。正极：_。(3)在框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：不含盐桥含盐桥答案(1)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(2)Cu2e=Cu22Fe32e=2Fe2(3)不含盐桥含盐桥题组一原电池的工作原理1(2018成都模拟)课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、检流计、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。下列结论错误的是()A原电池是将化学能转化成电能的装置B原电池由电极、电解质溶液和导线等组成C图中a极为铝条、b极为锌片时，导线中会产生电流D图中
5、a极为锌片、b极为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片答案D解析D项，a极为负极，电子由负极(锌片)流出。2(2015天津理综，4)锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是()A铜电极上发生氧化反应B电池工作一段时间后，甲池的c(SO)减小C电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡答案C解析A项，由锌的活泼性大于铜，可知铜电极为正极，在正极上Cu2得电子发生还原反应生成Cu，错误；B项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池的c(SO)不变，错误；C项，在乙池中Cu22e=Cu，
6、同时甲池中的Zn2通过阳离子交换膜进入乙池中，由于M(Zn2)M(Cu2)，故乙池溶液的总质量增加，正确；D项，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中Zn2通过阳离子交换膜移向正极保持溶液中电荷平衡，阴离子是不能通过交换膜的，错误。3分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是()A中Mg做负极，中Fe做负极B中Mg做正极，电极反应式为6H2O6e=6OH3H2C中Fe做负极，电极反应式为Fe2e=Fe2D中Cu做正极，电极反应式为2H2e=H2答案B解析中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al是负极；中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子
7、做负极，A、C错；中电池总反应为2Al2NaOH6H2O=2NaAl(OH)43H2，负极反应式为2Al8OH6e=2Al(OH)4，二者相减得到正极反应式为6H2O6e=6OH3H2，B正确；中Cu是正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH，D错。原电池的工作原理简图注意电子移动方向：从负极流出沿导线流入正极，电子不能通过电解质溶液。若有盐桥，盐桥中的阴离子移向负极区，阳离子移向正极区。若有交换膜，离子可选择性通过交换膜，如阳离子交换膜，阳离子可通过交换膜移向正极。题组二原电池原理的应用4(加快化学反应速率)等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4中，同时向a中滴入少量的CuSO
8、4溶液，如图表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系，其中正确的是()答案D解析a中Zn与CuSO4溶液反应置换出Cu，Zn的量减少，产生H2的量减少，但Zn、Cu和稀H2SO4形成原电池，加快反应速率，D项图示符合要求。5(比较金属活动性)有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：实验装置部分实验现象a极质量减少；b极质量增加b极有气体产生；c极无变化d极溶解；c极有气体产生电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动顺序是()Aabcd BbcdaCdabc Dabdc答案C解析把四个实验从左到右分别编号为、，则由实验可知，a做原电池负极，b做原电池正极，金属活动性
9、：ab；由实验可知，b极有气体产生，c极无变化，则活动性：bc；由实验可知，d极溶解，则d做原电池负极，c做正极，活动性：dc；由实验可知，电流从a极流向d极，则d极为原电池负极，a极为原电池正极，活动性：da。综上所述可知活动性：dabc。6(金属的防护)为保护地下钢管不受腐蚀，可采取的措施有()A与石墨棒相连B与铜板相连C埋在潮湿、疏松的土壤中D与锌板相连答案D解析A项，石墨棒与铁构成原电池，铁活泼，失电子做负极，被腐蚀；B项，铜板与铁构成原电池，铁比铜活泼，失电子做负极，被腐蚀；C项，在潮湿、疏松的土壤中，铁与土壤中的碳、水、空气构成原电池，铁失电子做负极，被腐蚀；D项，锌板与铁构成原电
10、池，锌比铁活泼，锌失电子做负极，锌被腐蚀，铁被保护。题组三聚焦“盐桥”原电池7(2018河北高三模拟)根据下图，下列判断中正确的是()A烧杯a中的溶液pH降低B烧杯b中发生氧化反应C烧杯a中发生的反应为2H2e=H2D烧杯b中发生的反应为2Cl2e=Cl2答案B解析由题给原电池装置可知，电子经过导线，由Zn电极流向Fe电极，则O2在Fe电极发生还原反应：O22H2O4e=4OH，烧杯a中c(OH)增大，溶液的pH升高；烧杯b中，Zn发生氧化反应：Zn2e=Zn2。8控制适合的条件，将反应2Fe32I2Fe2I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是()A反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化
11、反应B反应开始时，甲中石墨电极上Fe3被还原C检流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D检流计读数为零后，在甲中加入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极答案D解析由图示结合原电池原理分析可知，Fe3得电子变成Fe2被还原，I失去电子变成I2被氧化，所以A、B正确；电流表读数为零时，Fe3得电子速率等于Fe2失电子速率，反应达到平衡状态，C正确；在甲中加入FeCl2固体，平衡2Fe32I2Fe2I2向左移动，I2被还原为I，乙中石墨为正极，D不正确。9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(盐桥为盛有KNO3琼脂的U形管)。请回答下列问题：(1)
12、电极X的材料是_；电解质溶液Y是_(填化学式)。(2)银电极为电池的_极，其电极反应为_。(3)盐桥中的NO移向_溶液。答案(1)CuAgNO3(2)正Age=Ag(3)Cu(NO3)2考点二化学电源一、一次电池：只能使用一次，不能充电复原继续使用1碱性锌锰干电池总反应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。负极材料：Zn。电极反应：Zn2OH2e=Zn(OH)2。正极材料：碳棒。电极反应：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH。2纽扣式锌银电池总反应：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。电解质是KOH。负极材料：Zn。电极反应：Zn2OH2e=Zn(OH)2。正极材料：Ag2O。电极反应：Ag2OH2O2e=2Ag2OH。3锂电池LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为8Li3SOCl2=6LiClLi2SO32S。(1)负极材料为_，电极反应为_。(2)正极的电极反应为_。答案(1)锂8Li8e=8Li(2)3SOCl28e=2SSO6Cl二、二次电池：放电后能充电复原继续使用
