大,单元五,化学反应与能量变化,第,18,讲,原电池,及其应用,复习目标,1.,知道原电池工作原理，能写出常见电池的总反应式和电极反应式2.,了解常见的化学电源，认识化学能与电能相互转化的实际意义及应用3.,认识金属腐蚀的危害，了解电化学腐蚀的原因，能利用原电池知识防止金属腐蚀熟记网络,课前自测,1.,判断正误,(,正确的打,“”,，错误的打,“”,),1),原电池是化学能转化为电能的装置，其反应是自发的,(,),(2)Cu-,硫酸,-Zn,原电池中，电子由,Zn,出发经溶液移动到,Cu(,),(3),右图是锌铜原电池，盐桥中的,K,向,Zn,电极移动,(,),(,4)(2019,江苏卷,),常温常压下，氢氧燃料电池放电,过程中,消耗,11.2 L H,2,，转移电子的数目约为,6.02,10,23,(,),(5),钢铁水闸可用牺牲阳极法防止其腐蚀,(,),课前自测,2.,完成下列填空6)(,2019,江苏卷,),碱性氢氧燃料电池的负极反应式：,_,7),碱性电解质中，苯,-,氧气燃料电池的负极反应式：,_,8)(,2022,江苏卷,),铅酸蓄电池放电时的负极反应式：,_,_,_,_,。
H,2,2e,2OH,=2H,2,O,考点研析,考点,1,原电池工作原理,1,原电池定义和反应实质,原电池是,将,_,转变为,_,的,装置，其反应实质是自发进行的氧化还原反应化学能,电能,2,原电池工作原理,(,以锌铜原电池为例,),装置,图,构成,条件,两种不同活性的电极,(,燃料电池两极都为石墨电极,),；,电解质溶液或熔融电解质；,形成闭合回路,工作,原理,1.,电极反应式,(,图,2,装置,),负极,(,氧化反应,),：,_,_,_,；,正极,(,还原反应,),：,_,总反应：,_,_,_,2.,盐桥,(,装有琼脂凝胶，内含,KCl),作用及离子移向,(1),连接内电路形成闭合回路2),平衡电荷，盐桥中,K,向,_,极移动，,Cl,向,_,极移动3),减少能量损耗Zn,2e,=,=Zn,2,Cu,2,2e,=,=Cu,Zn,Cu,2,=,=Cu,Zn,2,正,负,工作,原理,3.,三个流向,(1),外电路电子的流向：电子由负极出发经导线流向正极,(,电子不入水,),2),溶液中离子的流向,(,正正负负,),：阳离子向正极迁移；阴离子向负极迁移3),电流流向：电流由正极出发经导线流向负极，再由负极出发经溶液流向正极，形成闭合回路,及时巩固,(1),下列装置能将化学能转化为电能的是,_,(,填序号,),。
2),写出装置,对应的电极反应式和三个流向负极：,_,，,正极：,_,，,总反应：,Fe,2H,=,=H,2,Fe,2,电子流向：,_,电流流向：,_,_,H,迁移方向：,_,Fe,2e,=,=Fe,2,2H,2e,=,=H,2,由,Fe,电极经外电路流向,C,电极,由,C,电极出发经导线流向,Fe,电极，再由,Fe,电极出发经溶液流向正,极，形成闭合回路,H,向,C,电极,(,正极,),迁移,(3)(,2024,江苏卷,),在,AgCl,沉淀中埋入铁圈并压实，加入足量,0.5 mol/L,盐酸后静置，充分反应得到,Ag,不与铁圈直接接触的,AgCl,也能转化为,Ag,的原因是,_,_,形成了,以,Fe,为负极，,AgCl,为正极，盐酸为电解质溶液的原电池，正极,AgCl,得到电子，电,极反应式为,AgCl,e,=,=Ag,Cl,，生成,Ag,25,原电池正、负极的判断,1.,依据电子流向：电子由负极出发经导线流向正极,(,溶液中无电子流动,),2.,依据电流流向：电流由正极出发经导线流向负极，正极的电势高，负极的电势低3.,依据离子迁移方向,(,正正负负,),：阳离子向正极迁移；阴离子向负极迁移,。
4.,依据两极材料：一般活泼金属作负极，活动性较弱的金属或惰性电极作正极特例：,Al-NaOH,溶液,-Mg,原电池中，虽然,Mg,比,Al,活泼，但是,Mg,不与,NaOH,溶液反应，故,Al,作负极，,Mg,作正极Fe(Al)-,浓硝酸,-Cu,原电池中，虽然,Fe,、,Al,比,Cu,活泼，但是,Fe,、,Al,会在浓硝酸中钝化，故钝化后，,Cu,作负极，,Fe,或,Al,作正极5.,依据电极现象：一般，电极逐渐溶解的为负极，电极增重或有气体放出的为正极6.,依据电极反应：失去电子发生氧化反应的一极是负极，得到电子发生还原反应的一极是正极7.,依据电解质溶液：能与电解质溶液反应的一极作负极，不能与电解质溶液反应的一极作正极1,1,原电池工作原理,A,2,原电池原理的应用,有,a,、,b,、,c,、,d,四种金属，当,a,、,b,组成原电池时，电子流动方向,a,b,；当,a,、,d,组成原电池时，,a,为正极；,b,与,c,构成原电池时，电极反应式为,c,2,2e,=,=c,、,b,2e,=,=b,2,，则,a,、,b,、,c,、,d,的金属性由强到弱的顺序为,(,),A.a,b,c,d B.a,b,d,c,C.d,c,a,b D.d,a,b,c,D,2,【,解析,】,当,a,、,b,组成原电池时，电子流动方向,a,b,，则金属性：,ab,；当,a,、,d,组成原电池时，,a,为正极，则金属性：,da,；,b,与,c,构成原电池时，电极反应式：,c,2,2e,=,=c,、,b,2e,=,=b,2,，,b,失去电子，则金属性：,bc,；综上所述，金属性：,d,a,b,c,，,D,正确。
2024,南京二模,),为探究铜离子浓度对,Cr(,),去除率的影响，向,1 000 mL,某浓度酸性废水中加入,2.0 g,铁粉，随着,Cu,2,浓度由,0,升高至,15 mg/L,，测得废水中,Cr(,),的去除率增大，其可能原因为,_,_,_,_,3,铁粉置换出铜形成,Fe-Cu,原电池，增加了,c,(Fe,2,),，,Cr(,),去除率增大,原电池的应用与设计,1.,原电池原理的应用,(1),比较金属活动性强弱,原电池的两极为两种金属时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼,(,注意电解质溶液的种类,),2),加快化学反应速率,有原电池的反应比没有原电池的反应速率快如,Zn,与稀硫酸反应制氢气时，可向溶液中滴加几滴,_,溶液，形成,_,，产生氢气的速率,_(,填,“,加快,”,或,“,减慢,”,),CuSO,4,铜锌原电池,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如在轮船船体四周镶嵌锌块，保护船体不受腐蚀2.,设计化学电源,(1),首先将氧化还原反应分成两个半反应2),根据原电池反应的特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液3),如氧化还原反应：,2FeCl,3,Fe,=,=3FeCl,2,可以设计成原电池。
考点,2,燃料电池,1,氢氧燃料电池,H,2,2e,=,=2H,H,2,2OH,2e,=,=2H,2,O,O,2,4e,4H,=,=2H,2,O,O,2,4e,2H,2,O,=,=4OH,酸性电池中，用,H,平衡电荷，不允许出现,OH,碱性电池中，用,OH,平衡电荷，不允许出现,H,2,常见燃料电池电极反应式的书写,1.,几种燃料电池分别在酸性、碱性溶液中电极反应式的比较2.,电解质为熔融碳酸盐或熔融氧化物的电极反应式的书写1)CH,4,熔融碳酸盐燃料电池,负极反应式：,_,_,_,2)CH,4,熔融氧化物燃料电池,负极反应式：,_,CH,4,8e,4O,2,=,=CO,2,2H,2,O,一,种肼燃料电池的工作原理如图所示，电池工作过程中会有少量,N,2,H,4,在电极表面发生自分解反应生成,NH,3,、,N,2,、,H,2,逸出下列说法正确的是,(,),A,.,电池工作时，化学能完全转化为电能,B.,放电过程中，负极区溶液,pH,增大,C.,负极的电极反应式为,N,2,H,4,4e,=,=N,2,4H,D.,电池工作时，负极区消耗的,NaOH,与正极区生成的,NaOH,物质的量,相等,1,电解质溶液燃料电池,D,4,【,解析,】,任何实用电池都不可能将化学能完全转化为电能，,A,错误；通入,N,2,H,4,的一极是负极，由图可知，放电时负极反应消耗,OH,，,pH,减小，,B,错误；负极反应式为,N,2,H,4,4e,4OH,=,=N,2,4H,2,O,，,C,错误；总反应为,N,2,H,4,O,2,=,=N,2,2H,2,O,，反应前后,NaOH,的物质的量不变，即负极消耗的,NaOH,与正极生成的,NaOH,的物质的量相等，,D,正确。
5,2,熔融碳酸盐燃料电池,B,(,2024,海安中学,),微生物电池具有高效、清洁、环保等优点某微生物电池工作原理如图所示下列说法正确的是,(,),A.,电极,a,为该电池的正极,B.,放电过程中电极,a,附近溶液,pH,增大,C.,电极,b,的电极反应式为,Fe(CN),6,4,e,=,=Fe(CN),6,3,D.,每消耗,23 g CH,3,CH,2,OH,，理论上会有,6 mol H,通过质子交换膜移向电极,b,2,微生物燃料电池,D,6,【,解析,】,该微生物电池中乙醇转化为,CO,2,，电极,a,为该电池的负极，,A,错误；电极,a,的电极反应式为,CH,3,CH,2,OH,12e,3H,2,O,=,=2CO,2,12H,，其附近,pH,降,低,，,B,错误；电极,b,的电极反应式为,Fe(CN),6,3,e,=,=Fe(CN),6,4,，,C,错误；每消耗,23 g CH,3,CH,2,OH(,即,0.5 mol),，根据电极,a,的电极反应式，产生,6 mol H,，,6 mol H,通过质子交换膜移向,b,极即移向正极，,D,正确考点,3,常见的化学电源,常见的化学电源,名称,装置图,电极材料及电极反应式,(1),普通锌锰,干电池,负极材料：,Zn,；正极材料：,MnO,2,负极反应式：,_,正极反应式：,_,总反应：,Zn,2MnO,2,2NH,4,Cl,=,=Zn(NH,3,),2,Cl,2,2MnO(OH),Zn,2e,2NH,3,=,=Zn(NH,3,),2,2,名称,装置图,电极材料及电极反应式,(2),碱性锌锰干电池,负极材料：,Zn,；正极材料：,MnO,2,负极反应式：,_,正极反应式：,_,总反应：,Zn,2MnO,2,2H,2,O,=,=2MnO(OH),Zn(OH),2,Zn,2OH,2e,=,=Zn(OH),2,MnO,2,H,2,O,e,=,=MnO(OH),OH,名称,装置图,电极材料及电极反应式,(3),纽扣式,锌银电池,负极材料：,_,；正极材料：,_,负极反应式：,_,_,正极反应式：,_,总反应：,Zn,Ag,2,O,=,=ZnO,2Ag,Zn,Ag,2,O,Zn,2OH,2e,=,=ZnO,H,2,O,Ag,2,O,H,2,O,2e,=,=2Ag,2OH,Pb,PbO,2,下列,装置不属于原电池装置的是,(,),7,1,如何判断装置是原电池,【,解析,】,D,项装置中含有外接电源，属于电解池，,D,符合题意。
D,(,2024,江苏卷,),碱性锌锰电池的总反应为,Zn,2MnO,2,H,2,O,=,=2MnOOH,ZnO,，电池构造示意图如图所示下列有关说法正确的是,(,),A.,电池工作时，,MnO,2,发生氧化反应,B.,电池工作时，,OH,通过隔膜向正极移动,C.,环境温度过低，不利于电池放电,D.,反应中每生成,1 mol MnOOH,，转移电子数约为,2,6.02,10,23,8,21,常见的化学电池,C,【,解析,】,碱性锌锰电池的总反应为,Zn,2MnO,2,H,2,O,=,=ZnO,2MnO(OH),，负极为锌，正极为,MnO,2,电池工作时，正极,MnO,2,发生。