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1、第2节 原电池 化学电源 高考导航1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。2了解常见化学电源的种类及其工作原理。 1概念把化学能转化为电能的装置。2构成条件(1)有两个活泼性不同的电极(常见为金属或石墨)。(2)将电极插入电解质溶液中。(3)两电极间构成闭合回路(两电极接触或用导线连接)。(4)能自发发生氧化还原反应。3工作原理如图是CuZn原电池，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Zn2e=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：
2、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；装置能避免能量损耗；装置中盐桥的作用是提供离子迁移通路，导电。 问题 原电池正负极的判断方法 判断下列说法的正误(1)在原电池中，发生氧化反应的电极一定是负极。( )(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。( )(4)其他条件均相同，带有”盐桥”的原电池比不带”盐桥”的原电池电流持续时间长。 ( )(5)Mg比Al活泼，二者形成原电池时，一定是Mg做负极。( )(6)电子流出
3、的极是原电池的正极。( )(7)原电池中，阳离子向负极移动。( )(8)Al比Cu活泼，二者形成原电池时，一定是Al做负极。( )答案：(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) 角度一 原电池工作原理1在如图所示的8个装置中，属于原电池的是( )A BC D解析：选D 根据原电池的构成条件可知：中只有一个电极，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，故不符合形成原电池的条件，均不能构成原电池。2.如图，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是( ) A外电路的电流方向为：X外电路
4、YB若两电极分别为铁和碳棒，则X为碳棒，Y为铁CX极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应D若两电极都是金属，则它们的活动性强弱为XY解析：选D 外电路电子流向为X外电路Y，电流方向与其相反；X极失电子，作负极，Y极发生的是还原反应，X极发生的是氧化反应；若两电极分别为铁和碳棒，则Y为碳棒，X为铁。3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
5、应，作原电池的正极，电极反应式为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。角度二 原电池正、负极的判断4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=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：选B 中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子作负极；中Fe在浓HNO3中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，则Fe作正极，A、C错误；中电池总反应为2
6、Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，负极反应式为2Al8OH6e=2AlO2()4H2O，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错误。5(2013江苏高考)MgH2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如图所示。该电池工作时，下列说法正确的是( )AMg电极是该电池的正极BH2O2在石墨电极上发生氧化反应C石墨电极附近溶液的pH增大D溶液中Cl向正极移动解析：选C 根据题意可知电池的总反应为：MgH2O22H=Mg22H2O。Mg电极是该电池的负极，A错误；H2O2在正极发生还原
7、反应，B错误；石墨电极的电极反应式为H2O22H2e=2H2O，由于水电离出的H不断被消耗，所以该电极附近溶液的pH增大，C正确；在原电池中，阴离子向负极移动，D错误。 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(或可导电的非金属)作正极。如有两种金属A和B，用导线将A和B连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A溶解，而B上有气体放出，则说明A作负极，B作正极，即可以断定金属活动性AB。对点练1有A、B、C、D、E五块金属片，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
8、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 ( )AABCDE BACDBECCABDE DBDCAE解析：选B 金属与稀H2SO4溶液组成原电池，活泼金属失去电子发生氧化反应，作负极，较不活泼的金属作正极。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，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
9、动性：ACDBE。2M、N、P、E四种金属，已知：MN2=NM2；M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡逸出；N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E22e=E，N2e=N2。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是( )APMNE BENMPCPNME DEPMN解析：选A 由知，金属活动性：MN；M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡逸出，说明M作原电池的正极，故金属活动性：PM；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属活动性：NE。应用2 加快化学反应速率由于形成原电池，而使氧化还原反应速率加快。如Zn与稀硫酸反应制氢气时，可向溶液中滴加少量CuS
10、O4溶液，形成CuZn原电池，加快化学反应速率。对点练3一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D A中加入NaOH溶液，消耗盐酸，氢气的生成量会减少，错误；B中加入CH3COO会结合H，生成醋酸，减慢反应速率，错误；C中加入NH4HSO4固体，增加了H的量，生成的氢气会增多，错误；D中加入少量CuSO4溶液，Zn置换出少量Cu附着在锌表面，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，正确。4选择合适的图像：(1)将等
11、质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸中，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积 V(L)与时间 t (min)的关系是_。(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间 t(min)的关系是_。(3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图像是_。解析：(1)a中加入CuSO4，消耗一部分Zn，Cu、Zn形成原电池，反应速率加快，所以a放出H2的量减少，但速率加快。(2)a中加入CuSO4消耗Zn，但不影响产生H2的量，速率也加快。(3)CH3COONa 与H2SO4反应后生成弱酸
12、CH3COOH，从而减慢反应速率，但产生H2的量没发生变化。答案：(1)A (2)B (3)C应用3 用于金属的防护使需要保护的金属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。对点练5下列关于电化学的叙述错误的是( )A生铁中含有碳，抗腐蚀能力比纯铁弱B用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈C在铁制品上镀铜时，镀件为阳极，铜盐为电镀液D铁管上镶嵌锌块，铁管不易被腐蚀解析：选C A、B项都是原电池原理，更易腐蚀；铁制品上镀铜，阳极应为铜，C错误；D项是牺牲阳极的阴极保护法。 6. 利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。(1)若X为
13、碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_处。(2)若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_。解析：铁被保护，可以是做原电池的正极，或者电解池的阴极。故若X为碳棒，开关K应置于N处，Fe做阴极受到保护；若X为锌，开关K置于M处，铁作正极，锌作负极，称为牺牲阳极的阴极保护法。答案：(1)N (2)牺牲阳极的阴极保护法应用4 设计原电池(1)必须是能自发进行且放热的氧化还原反应。(2)正、负极材料的选择：根据氧化还原关系找出正、负极材料，一般选择活泼性较强的金属作为负极；活泼性较弱的金属或可导电的非金属(如石墨等)作为正极。(3)电解质溶液的选择：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)。但如果氧化反应和还原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，这样可减少离子极化作用，便于电子和离子的移动，如在CuZn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。实例：根据Cu2Ag=Cu22Ag设计电池：对点练7某原电池总反应为：Cu2Fe3=Cu22Fe2，下列能实现该反应的原电池是( )选项ABCD电极材料Cu、ZnCu、CFe、ZnCu、Ag电解液
