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1、最新教学资料高考化学第二节原电池化学电源高考导航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。了解常见化学电源的种类及其工作原理。考点一原电池及其工作原理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。3工作原理如图是两种CuZn原电池示意图，请填空：(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Zn2
2、e=Zn2Cu22e=Cu反应类型氧化反应还原反应 (2)原电池中的三个方向：电子方向：从负极流出沿导线流入正极；电流方向：从正极沿导线流向负极；离子的迁移方向：电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。(3)两种装置的比较装置中还原剂Zn与氧化剂Cu2直接接触，易造成能量损耗；装置盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区，能避免能量损耗。1盐桥有什么作用？提示：(1)连接内电路，形成闭合回路；(2)平衡电荷，使原电池不断产生电流。2在有盐桥的铜锌原电池中，电解质溶液的选择为什么要与电极材料的阳离子相同？如Zn极对应的是硫酸锌，能不能是氯化锌或者氯化钠？提示：可以。如果该溶液中溶
3、质的阳离子对应的金属单质比电极强，则可以，因为负极区发生的反应只是Zn的溶解；但是如果比电极弱，例如硫酸铜，锌就会置换出铜，在表面形成原电池，减少供电量。使用盐桥就是为了避免这种情况。命题角度一原电池原理的考查1在如图所示的8个装置中，属于原电池的是()ABC D解析：选D根据原电池的构成条件可知：中一个电极，中两电极材料相同，中酒精不是电解质，中两电极材料相同且无闭合回路，故均不能构成原电池。2有关电化学知识的描述正确的是()ACaOH2O=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某原电池反应为Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag，装置中的盐
4、桥中可以是装有含琼胶的KCl饱和溶液C原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成D理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池解析：选DCaOH2O=Ca(OH)2不是氧化还原反应；KCl和AgNO3反应生成AgCl沉淀易阻止原电池反应的发生；作电极的不一定是金属，如石墨棒也可作电极。总结提升原电池工作原理中四个常见失分点的规避(1)只有放热的氧化还原反应才能通过设计成原电池将化学能转化为电能。(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。(4)原电池的负极失去电子的总数等于正
5、极得到电子的总数。命题角度二原电池正负极的判断典例分析如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=6OH3H2C中Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2D中Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2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在浓硝酸中易钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，A、C错误；中电池总反应为2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，负极电极反应式为2Al8OH6e=2AlO4H2O，二者相减得到正极电极反应式为6H2O6e=6OH3H2，B正确；
6、中Cu是正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH，D错误。答案B3(2014泗洪模拟)如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是()A电极上发生还原反应，作原电池的负极B电极的电极反应式为：Cu22e=CuC该原电池的总反应为：2Fe3Cu=Cu22Fe2D盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子解析：选C该原电池的总反应为：2Fe3Cu=Cu22Fe2。电极上发生还原反应，作原电池的正极，反应式为2Fe32e=2Fe2，电极为原电池负极，发生氧化反应，电极反应式为：Cu2e=Cu2。盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递离子。原电池正负极的判断方法说明：原电池的正极与负极与电极材料
7、的性质有关，也与电解质溶液有关，不要认为活泼电极一定作负极。1(2013新课标全国卷)银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘故，根据电化学原理可进行如下处理：在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去，下列说法正确的是()A处理过程中银器一直保持恒重B银器为正极，Ag2S被还原生成单质银C该过程中总反应为2Al3Ag2S=6AgAl2S3D黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl解析：选B处理过程Ag2S变为单质银，质量减轻，A错误；银器为正极，正极发生还原反应，B正确；Al2S3在溶液中不能稳定存在，发生水解相互促进的反应生成氢氧化铝沉淀
8、和硫化氢气体，C错误；黑色褪去的原因是Ag2S变为单质银，不能转化为氯化银沉淀。2(2012福建高考)将如图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是()ACu电极上发生还原反应B电子沿ZnabCu路径流动C片刻后甲池中c(SO)增大D片刻后可观察到滤纸b点变红色解析：选AA项，Zn作原电池的负极，Cu作原电池的正极，Cu电极发生还原反应；B项，电子流向是负极到正极，但ab这一环节是在溶液中导电，是离子导电，电子并没沿此路径流动；C项，硫酸根离子浓度基本保持不变；D项，滤纸a点是阴极，氢离子放电，溶液中氢氧根离子浓度大于氢离子浓度，显碱性，试纸变红色。3(2011北京高考改编)结合图示判断，下列叙
9、述正确的是()A和中正极均被保护B和中负极反应均是Fe2e= Fe2C和中正极反应均是O22H2O4e=4OHD、溶液pH均增大，原因相同解析：选A锌比铁活泼，装置中锌作负极，电极反应式为Zn2e=Zn2；铁作正极，但溶液显中性，所以发生锌的吸氧腐蚀，正极反应式为O22H2O4e= 4OH；铁比铜活泼，装置中铁作负极，负极反应为Fe2e= Fe2；铜作正极，但溶液显酸性，所以正极是溶液中的氢离子得电子，电极反应式为2H2e= H2；中pH增大是因为生成了OH，中pH增大是因为消耗了H。4(2011海南高考改编)根据图示，下列判断中正确的是()A烧杯a中的溶液pH升高B烧杯b中发生还原反应C烧杯
10、a中发生的反应为2H2e=H2D烧杯b中发生的反应为2Cl2e=Cl2解析：选A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。考点二原电池原理的应用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，而活动性弱的金属(或非金属)作正极。2加快化学反应速率一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。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
11、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(1)首先将氧化还原反应分成两个半反应。(2)根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。如在CuZn硫酸构成的原电池中，负极Zn浸泡在含有Zn2的电解质溶液中，而正极Cu浸泡在含有Cu2的电解质溶液中。1有A、B、C、D、E五块
12、金属片，进行如下实验：A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极；C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D导线C；A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡；B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应；用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出。据此，判断五种金属的活动性顺序是 ()AABCDEBACDBECCABDE DBDCAE解析：选B金属与稀H2SO4溶液组成原电池，活泼金属为负极，失去电子发生氧化反应，较不活泼的金属为正极，H在正极电极表面得到电子生成H2，电子运动方向由负极正极，电流方向则由正极负极。在题述原电池中
13、，AB原电池，A为负极；CD原电池，C为负极；AC原电池，A为负极；BD原电池，D为负极；E先析出，E不活泼。综上可知，金属活动性：ACDBE。2一定量的稀盐酸跟过量锌粉反应时，为了加快反应速率又不影响生成H2的总量，可采取的措施是()A加入少量稀NaOH溶液B加入少量CH3COONa固体C加入少量NH4HSO4固体 D加入少量CuSO4溶液解析：选DA中加入碱性溶液，消耗盐酸，氢气的生成量会减少，A错误；B中加入CH3COO会结合氢离子，生成醋酸，减慢反应速率，B错误；C中加入NH4HSO4固体，增加了H的量，生成的氢气会增多，C错误；加入少量CuSO4溶液，Zn置换出少量Cu附着在锌表面，
14、形成原电池可以加快反应速率，并且没有影响氢气的生成量，D正确。3(2014文登模拟)将镉(Cd)浸在氯化钴(CoCl2)溶液中，发生反应的离子方程式为：Co2(aq)Cd(s)=Co(s)Cd2(aq)(aq表示溶液)，如将该反应设计为如图的原电池，则下列说法一定错误的是()ACd作负极，Co作正极B原电池工作时，电子从负极沿导线流向正极C根据阴阳相吸原理，盐桥中的阳离子向负极(甲池)移动D甲池中盛放的是CdCl2溶液，乙池中盛放的是CoCl2溶液解析：选C将该反应设计为原电池时，Cd作负极，电极反应为Cd2e=Cd2；Co作正极，电极反应为Co22e=Co，盐桥中的阳离子向正极(乙池)移动。4电工经常说的一句口头禅：“铜接铝，瞎糊弄”，所以电工操作上规定不能把铜导线与铝导线
