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1、第21讲 原电池 化学电源,第六章 化学反应与能量,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,微专题21 新型电源及电极反应式的书写,考点二 化学电源,内容索引,考能提升 探究高考 明确考向,课时作业,考点一 原电池的工作原理,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 。 2.原电池的构成条件 (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
2、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。,知识梳理,氧化还原反应,3.工作原理 以锌铜原电池为例,(1)反应原理,Zn2e=Zn2,Cu22e=Cu,氧化反应,还原反应,正,负,(2)盐桥的组成和作用 盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。 盐桥的作用：连接内电路，形成闭合回路；平衡电荷，使原电池不断产生电流。,正误判断，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)在原电池中，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( )
3、 (4)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( ),(5)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( ) (6)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( ),解题探究,题组一 原电池的形成条件及正负极的判断 1.有关电化学知识的描述正确的是 A.CaOH2O=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 B.原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成 C.从理论上讲，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池 D.原电池工作时，正极表面一定有气泡产生,答案,2.在如图所示的8个
4、装置中，属于原电池的是 。,答案,3.(2017信阳质检)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作负极，中Fe作负极 B.中Mg作正极，电极反应式为6H2O6e=6OH3H2 C.中Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2 D.中Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2,答案,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反应失去电子作负极，A、C错； 中电池总反应为2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，负极反应式为2Al8OH6e=2AlO 4H2O，二者相减得到正极反应式为6H2O6e=
5、6OH3H2，B正确； 中Cu是正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH，D错。,1.规避原电池工作原理的3个失分点 (1)原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。 (2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。 (3)无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。,2.判断原电池正、负极的5种方法,说明 原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。,题组二 应用原电池原理比较金属活动性强弱 4.有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验： (1
6、)A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极，活动性 ； (2)C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D导线C，活动性 ； (3)A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡，活动性 ；,AB,CD,AC,答案,答案,答案,(4)B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应，活动性 ； (5)用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出，活动性 。 综上所述，这五种金属的活动性从强到弱的顺序为 。,答案,答案,DB,BE,ACDBE,5.(2016襄阳一模)有A、B、C、D四种金属，做如下实验：将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液
7、中，B不易腐蚀；将A、D分别投入等物质的量浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化，如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是 A.ABCD B.CDAB C.DABC D.ABDC,答案,解析,A与B用导线连接后浸入电解质溶液中会构成原电池，B不易腐蚀，说明B为原电池的正极，说明金属活动性：AB； A、D与等物质的量浓度的盐酸反应，D比A反应剧烈，说明金属活动性：DA； 根据置换反应规律，Cu不能置换出B，说明金属活动性：BCu，Cu能置换出C，说明金属活动性：CuC。则四种金属活动性的排列顺序是DABC。,题组三 聚焦“盐桥”原电池
8、6.根据右图，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=H2 D.烧杯b中发生的反应为2Cl2e=Cl2,答案,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。,7.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反应 B.反应开始时，甲中石墨电极上Fe3被还原 C.电流表读数为零时，反应达
9、到化学平衡状态 D.电流表读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极,答案,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； D项，在甲中溶入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。,8.下图、分别是甲、乙两组同学将反应“AsO 2I2HAsOI2H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图B烧杯中逐滴加入适量40% NaOH溶液。
10、,下列叙述中正确的是 A.甲组操作时，电流表(A)指针发生偏转 B.甲组操作时，溶液颜色变浅 C.乙组操作时，C2作正极 D.乙组操作时，C1上发生的电极反应为I22e=2I,答案,解析,装置中的反应，AsO 2I2HAsO I2H2O，当加入适量浓盐酸时，平衡向右移动，有电子转移，但电子不会沿导线通过，所以甲组操作时，电流表(A)指针不会发生偏转，但由于I2浓度增大，所以溶液颜色变深；向装置B烧杯中加入NaOH溶液中，C2上发生：AsO 2e2OH=AsO H2O，电子沿导线到C1棒，I22e=2I，所以C2为负极，C1为正极。,当氧化剂得电子速率与还原剂失电子速率相等时，可逆反应达到化学平
11、衡状态，电流表指针示数为零；当电流表指针往相反方向偏转，暗示电路中电子流向相反，说明化学平衡移动方向相反。,考点二 化学电源,1.日常生活中的三种电池 (1)碱性锌锰干电池一次电池 正极反应：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH； 负极反应： ； 总反应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。 (2)锌银电池一次电池 负极反应：Zn2OH2e=Zn(OH)2； 正极反应：Ag2OH2O2e=2Ag2OH； 总反应： 。,知识梳理,Zn2OH2e=Zn(OH)2,ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag,(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 ，
12、正极材料是 。 放电时的反应 a.负极反应： ； b.正极反应： ； c.总反应：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。 充电时的反应 a.阴极反应： ； b.阳极反应： ； c.总反应：2PbSO42H2O=PbPbO22H2SO4。 注 可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。,Pb,PbO2,2.“高效、环境友好”的燃料电池 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。,2H24OH4e=4H2O,O24e4H=2H2O,1.可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极如何连接？,答案,2.(1)氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将
13、(填“减小”、“增大”或“不变”，下同)，溶液的pH 。 (2)氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将 (填“减小”、“增大”或“不变”，下同)，溶液的pH 。,减小,减小,减小,增大,答案,答案,解题探究,1.镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd2NiOOH2H2OCd(OH)22Ni(OH)2，有关该电池的说法正确的是A.充电时阳极反应：Ni(OH)2OHe=NiOOHH2O B.充电过程是化学能转化为电能的过程 C.放电时负极附近溶液的碱性不变 D.放电时电解质溶液中的
14、OH向正极移动,答案,解析,放电时Cd的化合价升高，Cd作负极，Ni的化合价降低，NiOOH作正极，则充电时Cd(OH)2作阴极，Ni(OH)2作阳极，电极反应式为Ni(OH)2OHe=NiOOHH2O，A项正确； 充电过程是电能转化为化学能的过程，B项错误； 放电时负极电极反应式为Cd2OH2e=Cd(OH)2，Cd电极周围OH的浓度减小，C项错误； 放电时OH向负极移动，D项错误。,2.有一种MCFC型燃料电池，该电池所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3。电池的总反应为2H2O2=2H2O，负极反应：H2CO 2e=H2OCO2。下列说法正确的是 A.电路中的电子经正极、熔融的K2CO
15、3、负极后再到正极，形成闭合回路 B.电池放电时，电池中CO 的物质的量将逐渐减少 C.正极反应为：2H2OO24e=4OH D.放电时CO 向负极移动,答案,解析,电子不能通过熔融的K2CO3，故A项错误； 该电池的正极反应为O24e2CO2=2CO ，根据电子守恒，放电时负极消耗CO 与正极生成CO 的物质的量相等，电池中CO 的物质的量不变，故B、C错误； 放电时阴离子向负极移动，D项正确。,3.铅蓄电池是典型的可充电电池，它的正、负极板是惰性材料，电池总反应式为,请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原)： (1)放电时：正极的电极反应式是 ；电解液中H2SO4的浓度将变 ；当外电路通过1 mol电子时，理论上负极板的质量增加 g。,
