第四章 第四节 原电池原理及其应用典型例题例1:（海水电池）1991年我国首创以铝－空气－海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光，则电源负极材料为:___________，正极材料为:___________正、负极反应分别为:_______________________、_______________________ 选题角度:考察对原电池原理相关知识的理解 思路分析: 根据原电池构成的条件，活泼金属作负极（失去电子），发生氧化反应；惰性材料作正极（得到电子），发生还原反应 答案: 负极材料为:Al；正极材料为:石墨等能导电的惰性材料或活泼性比铝弱的金属材料 负极反应:3Al－12e-＝3Al3+ 正极反应:3O2＋6H2O＋12e-＝12OH- 点评:本题只要对原电池工作原理有准确的理解就能解答此题 例2: (燃料电池)宇宙飞船上的氢氧燃料电池，其电池反应为:2H2＋O2＝2H2O，试写出电解质溶液为盐酸时的电极反应式，并指出各电极和介质溶液的pH的变化，若电解质溶液为KOH时又如何？ 选题角度:考察对原电池相关知识的理解。
思路分析:在负极氢气失去电子，发生氧化反应；在正极氧气得到电子，发生还原反应若消耗H+，则pH增大；若消耗OH-，则pH减小；若生成OH-，则pH增大；若生成H+，则pH减小若稀释酸溶液，则pH增大；若稀释碱溶液，则pH减小 答案 若电解质为盐酸时: 负极:2H2－4e—＝4H＋pH变小 正极:O2＋4H＋＋4e—＝2H2O pH变大 结论:溶液被稀释，pH变大 若电解质为KOH时: 负极:2H2－4e—＋4OH－＝4H2O pH变小 正极:O2＋2H2O＋4e＝4OH－ pH变大 结论:溶液被稀释，pH变小 启示:本题只要对原电池相关知识有清楚的理解就能准确解答 例3:（铅蓄电池）铅蓄电池其电极分别是Pb、PbO2，电解质是一定浓度的硫酸，工作时的反应方程式为:PbO2＋Pb＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O试分别写出其电极反应式请写出放电时的电极反应 选题角度:考察对铅蓄电池相关知识的理解 思路分析:在负极Pb失去电子，发生氧化反应；在正极PbO2得到电子，发生还原反应 答案 放电时是原电池 负极:Pb＋SO42－－2e—＝PbSO4 正极:PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e—＝PbSO4＋2H2O 启示:本题只要对原电池相关知识有清楚的理解，能够灵活使用就能准确解答此题。
例4:根据下图所示的装置回答下列问题: （1）铁片与铜片不用导线连接，有何现象发生？写出反应的化学方程式 （2）用导线把金属片连接起来，现象有什么不同？用最恰当的化学方程式表示发生的反应 选题角度:考察对原电池相关概念的理解 思路分析:第（1）种情况，铜片不起作用，铁与H+反应，但速率较小，铁片越纯，表面越光滑，反应速率越小第（2）种情况，用导线连接后构成了原电池，正极产生氢气，所以气泡从铜片表面逸出原电池的形成使电子得以顺利转移且H+在 Cu表面得到电子并以 H2逸出，这比铁表面容易得多，所以反应速率增大，氢气逸出速率增大，铁的溶解速率也增大． 答案 : （1）铁片与钢片不用导线连接，则铁片表面有气泡产生，但速率较慢， ． （2）用导线连接后现象不同:①气泡不从铁片表面而是从铜片表面逸出．②产生氢气的速率显著增大，电极反应式: 负极: ；正极： 启示（点评）：从这里可以得到启发，若要加快铁片和酸的反应速率，可用铜片与之接触或加少量CuSO4溶液使铁从局部置换出铜形成原电池实验中，为加速锌与酸反应制取氢气的速率，也在酸中加少量CuSO4溶液，以使锌与局部置换出的Cu形成原电池．例5：选择适宜的材料和试剂设计一个原电池，以便完成下列反应： 。
画出原电池的示意图并写出电极反应 选题角度：考察对原电池相关概念的认识 思路分析：根据形成原电池的三个条件可知，必须选择两个电极的材料和电解质溶液．在反应 中，Cu是被氧化的，应该是原电池负极上发生的反应，Cu作负极材料最适宜，而正极只须活泼性比Cu弱的金属或非金属电极即可，可选择石墨电极．Fe3+在正极上被还原，所以选择 FeCl3的溶液作电解液，如下图． 答案： 负极： 正极： 总反应： 启示（点评）：原电池的装置是该装置必须能自发地发生氧化还原反应所以对装置的正、负极材料选择必须要注意该材料在装置中做什么电极，这样才能做出正确的选择 例6：把锌片和铁片放在盛有稀食盐和酚酞混合液的U型管中，如下图所示，最终可在A极观察到酚酞变红问A是原电池正极还是负极？代表锌还是代表铁？写出电极上的反应和总反应式 选题角度：考察对原电池相关概念的认识 思路分析：这个装置是原电池，Zn应作原电池的负极，Fe作正极在负极上发生氧化反应： ，正极上发生还原反应： ，所以正极附近OH-浓度变大，使酚酞变红． 答案：A是正极，Fe作正极材料． 负极： 正极： 总反应： 启示（点评）：此题之所以有电流通过，是因为发生了氧化还原反应，而不是材料与电解质之间发生了氧化还原反应，这样只能判断是发生了腐蚀——吸氧腐蚀，此题亦深层次解释了牺牲活泼金属来保护负极。
例7：下列叙述中正确的是（） A．构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属 B．由Cu、Zn作电极与CuSO4溶液组成的原电池中Cu是负极 C．马口铁（镀锡铁）破损时与电解质溶液接触锡先被腐蚀 D．铜锌原电池工作时，若有13 g锌被溶解，电路中就有0.4mol电子通过 选题角度：考察对原电池相关概念的认识 思路分析：两种活动性不同的金属与电解质溶液能够组成原电池，但不能因此说构成原电池的材料一定都是金属，例如锌与石墨电极也能在电解液组成原电池在原电池中，活动金属中的电子流向不活动的电极，因此活动金属是负极镀锡铁表皮破损后与电解质溶液组成原电池，铁较锡活泼，铁先失电子被腐蚀铜锌原电池工作，锌负极失电子，电极反应为 ， 1 mol Zn失去2 mol电子，则 0.2 mol Zn（质量为 13 g）被溶解时电路中有0.4 mol 电子通过． 答案：D 启示（点评）：本题只要对原电池的相关反应有正确的认识就能正确解答。