《高中化学 1.2.1 原电池的工作原理课件 鲁科版选修4.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学 1.2.1 原电池的工作原理课件 鲁科版选修4.ppt（88页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二单元化学能与电能的转化第1课时原电池的工作原理化学电源学学习目目标1.1.了解原了解原电池的工作原理及构成条件。池的工作原理及构成条件。2.2.能正确判断原能正确判断原电池的正、池的正、负极。极。3.3.能写出原能写出原电池池电极反极反应式和式和电池反池反应方程式。方程式。4.4.了解化学了解化学电源的种源的种类及工作原理，及工作原理，认识化学能化学能转化化为电能的能的实际意意义。5.5.了解常了解常见的一次的一次电池、二次池、二次电池和燃料池和燃料电池。池。6.6.了解了解废旧旧电池池对环境的危害，境的危害，树立立环保意保意识。一、原一、原电池池1.1.原原电池的概念和构成条件：池的概念
2、和构成条件：(1)(1)概念：将概念：将_转化化为_的装置。的装置。(2)(2)构成条件。构成条件。化学能化学能电能能2.2.铜锌原电池：铜锌原电池：(1)(1)现象：象：锌片片_，铜片上有片上有_，电流流表指表指针发生偏生偏转。逐逐渐溶解溶解红色物色物质沉沉积(2)(2)原理分析。原理分析。电极极ZnZn电极极CuCu电极极电极名称极名称_得失得失电子子_电子子_电子子电子流向子流向_反反应类型型_电极反极反应式式_总反反应式式_负极极正极正极失失得得流出流出流入流入氧化反氧化反应还原反原反应Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+CuCu2+2+2e+2e- -=Cu=CuZn+Cu
3、Zn+Cu2+2+=Zn=Zn2+2+Cu+Cu3.3.原原电池的池的组成和工作原理：成和工作原理：(1)(1)组成：两个半成：两个半电池通池通过盐桥连接起来。接起来。两个半两个半电池：包括池：包括电极材料和极材料和电解解质溶液，其中相溶液，其中相对活活泼的金属作的金属作_，较不活不活泼的金属或的金属或导电的非金属作的非金属作_。盐桥。ZnSOZnSO4 4CuSOCuSO4 4通路通路负极极正极正极(2)(2)工作原理：工作原理：外外电路。路。负极极_电子，子，发生生_反反应；正极正极_电子，子，发生生_反反应。内内电路：阴离子向路：阴离子向_移移动，阳离子向，阳离子向_移移动。给出出氧化氧
4、化得到得到还原原负极极正极正极二、化学电源二、化学电源1.1.化学电源的分类和特点：化学电源的分类和特点：分分类特点特点实例例一次一次电池池发生氧化生氧化还原反原反应的物的物质消耗消耗完后，不能再使用完后，不能再使用锌锰电池、池、银锌纽扣扣电池池二次二次电池池可多次充放可多次充放电铅蓄蓄电池、池、锂电池等池等燃料燃料电池池氧化氧化剂和和还原原剂在工作在工作时不断不断从外界从外界输入，能入，能连续不断地提不断地提供供电能能氢氧燃料氧燃料电池、池、甲醇燃料甲醇燃料电池等池等2.2.常见化学电源：常见化学电源：(1)(1)银锌钮扣电池。银锌钮扣电池。ZnZnAgAg2 2O OKOHKOHZn+2O
5、HZn+2OH- -2e-2e- -=Zn(OH)Zn(OH)2 2(2)(2)普通锌锰干电池。普通锌锰干电池。锌筒锌筒石墨棒石墨棒氯化铵氯化铵Zn-2eZn-2e- -=ZnZn2+2+(3)(3)碱性锌锰干电池。碱性锌锰干电池。ZnZnMnOMnO2 2KOHKOHZn-2eZn-2e- -+2OH+2OH- -=Zn(OH)Zn(OH)2 22MnO2MnO2 2+Zn+2H+Zn+2H2 2O O=2MnOOH+2MnOOH+Zn(OH)Zn(OH)2 2(4)(4)铅蓄蓄电池。池。构造：构造：以两以两组平行的平行的栅状状铅合金极板合金极板为主架；主架；负极板覆盖极板覆盖_，正极板覆盖
6、，正极板覆盖_。原理：原理：a.a.放放电时。负极：极：_(_(_反反应) )；正极：正极：_(_(_反反应) )；总反反应：PbOPbO2 2+Pb+4H+Pb+4H+ +2 =2PbSO+2 =2PbSO4 4+2H+2H2 2O O。Pb+ -2ePb+ -2e- -=PbSO=PbSO4 4PbOPbO2 2+4H+4H+ + +2e+ +2e- -=PbSOPbSO4 4+2H+2H2 2O OPbPbPbOPbO2 2氧化氧化还原原b.b.充充电时：铅蓄蓄电池的充池的充电反反应是放是放电反反应的的_。阴极：阴极：_ (_ (_反反应) )；阳极：阳极：_(_(_反反应) )；总反反
7、应：2PbSO2PbSO4 4+2H+2H2 2O=Pb+PbOO=Pb+PbO2 2+4H+4H+ +2 +2 。c.c.充、放充、放电总化学方程式。化学方程式。_。PbSOPbSO4 4+2e+2e- -=Pb+=Pb+PbSOPbSO4 4+2H+2H2 2O-2eO-2e- -=PbO=PbO2 2+4H+4H+ + +逆逆过程程还原原氧化氧化Pb+PbOPb+PbO2 2+2H+2H2 2SOSO4 4 2PbSO 2PbSO4 4+2H+2H2 2O O特点。特点。优点：性能点：性能优良，价格低廉，安全可靠，可多次充放良，价格低廉，安全可靠，可多次充放电。缺点：比能量低，缺点：比能
8、量低，废弃物弃物污染染环境。境。(5)(5)燃料燃料电池池( (以以氢氧燃料氧燃料电池池为例例) )。原理：原理：a.a.碱性碱性电解解质：负极：极：_；正极：正极：_；总电池反池反应：H H2 2+ O+ O2 2=H=H2 2O O。H H2 2-2e-2e- -+2OH+2OH- -=2H=2H2 2O Ob.b.酸性酸性电解解质：负极：极：_；正极：正极：_；总电池反池反应：H H2 2+ O+ O2 2=H=H2 2O O。特点：能量特点：能量转换效率高，排放效率高，排放废弃物少。弃物少。H H2 2-2e-2e- -=2H=2H+ +1.1.辨析下列辨析下列说法的正法的正误。(1)
9、(1)原原电池池电解解质溶液中，阳离子移向正极。溶液中，阳离子移向正极。( () )(2)(2)锌铜原原电池中，池中，铜片得片得电子。子。( () )(3)(3)二次二次电池的充、放池的充、放电反反应是可逆反是可逆反应。( () )(4)(4)锌与稀硫酸反与稀硫酸反应时，加几滴硫酸，加几滴硫酸铜溶液，可加快反溶液，可加快反应速率。速率。( () )(5)(5)所有化学反所有化学反应的化学能均可的化学能均可转化化为电能。能。( () )【答案解析答案解析】(1)(1)。分析：分析：原电池电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离原电池电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。子移向负极。(2)(2)
10、。分析：分析：锌铜原电池中，铜为正极，但得电子的是溶液锌铜原电池中，铜为正极，但得电子的是溶液中的阳离子，而不是铜片。中的阳离子，而不是铜片。(3)(3)。分析：分析：二次电池的充、放电反应是相反的过程，但反二次电池的充、放电反应是相反的过程，但反应条件不同，因此不是可逆反应。应条件不同，因此不是可逆反应。(4)(4)。分析：分析：锌与硫酸铜反应置换出的铜附着在锌片上，构锌与硫酸铜反应置换出的铜附着在锌片上，构成锌铜原电池，加快了反应速率。成锌铜原电池，加快了反应速率。(5)(5)。分析：分析：只有放热的氧化还原反应的化学能才能转化为只有放热的氧化还原反应的化学能才能转化为电能，非氧化还原反应
11、的化学能不能转化为电能。电能，非氧化还原反应的化学能不能转化为电能。2.2.下列有关化学下列有关化学电源的叙述源的叙述错误的是的是( () )A.A.干干电池根据池根据电池内的池内的电解解质分分为酸性酸性电池和碱性池和碱性电池池B.B.干干电池中碳棒池中碳棒为正极正极C.C.铅蓄蓄电池是可充池是可充电电池池D.D.铅蓄蓄电池中的池中的PbOPbO2 2为负极极【解析解析】选选D D。干电池中碳棒为正极，电解质可为酸性，也可。干电池中碳棒为正极，电解质可为酸性，也可为碱性，为碱性，A A、B B正确；铅蓄电池是可充电电池，正确；铅蓄电池是可充电电池，C C正确；铅蓄电正确；铅蓄电池中池中PbOP
12、bO2 2的电极反应为的电极反应为PbOPbO2 2+4H+4H+ + +2e+ +2e- -=PbSO=PbSO4 4+2H+2H2 2O O，故该电极发生还原反应，为正极，故该电极发生还原反应，为正极，D D错。错。3.3.关于下关于下图所示的原所示的原电池，下列池，下列说法正确的是法正确的是( () )A.A.锌是是电池的池的负极，极，发生生还原反原反应B.B.盐桥中的阳离子向硫酸中的阳离子向硫酸铜溶液中迁移溶液中迁移C.C.电流从流从锌电极通极通过电流流计流向流向铜电极极D.D.铜电极上极上发生的生的电极反极反应是是2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2【解析解析】选选B B。锌
13、是负极，发生氧化反应，。锌是负极，发生氧化反应，A A错；错；CuCu为正极，盐为正极，盐桥中的阳离子移向正极，桥中的阳离子移向正极，B B正确；电子由锌极流向铜极，电流正确；电子由锌极流向铜极，电流由铜极流向锌极，由铜极流向锌极，C C错；铜电极上发生的反应为错；铜电极上发生的反应为CuCu2+2+2e+2e- -=Cu=Cu，D D错。错。4.4.关于原电池的说法正确的是关于原电池的说法正确的是( () )A.A.在正极上发生氧化反应在正极上发生氧化反应B.B.某电极上有氢气产生，则此电极为正极某电极上有氢气产生，则此电极为正极C.C.在外电路电子流出的为正极在外电路电子流出的为正极D.D
14、.在负极上发生还原反应在负极上发生还原反应【解析解析】选选B B。正极发生还原反应，。正极发生还原反应，A A错；产生错；产生H H2 2的电极上得电的电极上得电子，发生还原反应，是正极，子，发生还原反应，是正极，B B正确；外电路中电子由负极流正确；外电路中电子由负极流向正极，向正极，C C错；负极发生氧化反应，错；负极发生氧化反应，D D错。错。5.5.微型微型钮扣扣电池在池在现代生活中有广泛代生活中有广泛应用。有一种用。有一种银锌电池，池，其其电极分极分别是是AgAg2 2O O和和ZnZn，电解解质溶液溶液为KOHKOH，电极反极反应为Zn+2OHZn+2OH- -2e-2e- -=Z
15、n(OH)=Zn(OH)2 2；AgAg2 2O+HO+H2 2O+2eO+2e- -=2Ag+2OH=2Ag+2OH- -，根据上述，根据上述反反应式，判断下列叙述正确的是式，判断下列叙述正确的是( () )A.A.在使用在使用过程中，程中，电池池负极区溶液的极区溶液的c(OHc(OH- -) )增大增大B.B.使用使用过程中，程中，电子由子由AgAg2 2O O极极经外外电路流向路流向ZnZn极极C.ZnC.Zn是是负极，极，AgAg2 2O O是正极是正极D.ZnD.Zn电极极发生生还原反原反应，AgAg2 2O O电极极发生氧化反生氧化反应【解析解析】选选C C。根据电极反应式，锌失电
16、子为负极，负极消耗。根据电极反应式，锌失电子为负极，负极消耗氢氧根，故负极区溶液的氢氧根，故负极区溶液的c(OHc(OH- -) )减小，减小，A A错；电子在外电路中由错；电子在外电路中由负极流向正极，应由锌极流向氧化银极，负极流向正极，应由锌极流向氧化银极，B B错；锌为负极，发错；锌为负极，发生氧化反应，氧化银为正极，发生还原反应，生氧化反应，氧化银为正极，发生还原反应，D D错。错。一、原电池的工作原理和正、负极的判断一、原电池的工作原理和正、负极的判断1.1.原电池的工作原理：原电池的工作原理：(1)(1)反反应类型：型：负极极发生氧化反生氧化反应，正极，正极发生生还原反原反应。(2
17、)(2)电子的移子的移动方向：方向：电子从子从负极流出，极流出，经导线流向正极。流向正极。(3)(3)离子的移离子的移动方向：阳离子向正极移方向：阳离子向正极移动，阴离子向，阴离子向负极移极移动。2.2.原电池正负极的判断：原电池正负极的判断：【点拨点拨】燃料电池正、负极的判断燃料电池正、负极的判断对于燃料电池来说，因为一般情况下电极不参与反应，故判断对于燃料电池来说，因为一般情况下电极不参与反应，故判断时可依据电极的通入物：通入燃料的一极是负极，通入氧气或时可依据电极的通入物：通入燃料的一极是负极，通入氧气或空气的一极是正极。空气的一极是正极。【微思考微思考】(1)(1)原原电池的池的负极材
18、料一定会失去极材料一定会失去电子子吗？提示：提示：不一定。根据原电池原理，一般负极失电子发生氧化反不一定。根据原电池原理，一般负极失电子发生氧化反应，但失去电子的不一定是电极材料，如燃料电池中，电极材应，但失去电子的不一定是电极材料，如燃料电池中，电极材料只起导体的作用，不失去电子。料只起导体的作用，不失去电子。(2)(2)原原电池中池中较活活泼的金属的金属电极一定是极一定是负极极吗？提示：提示：不一定。根据原电池原理，负极是失去电子发生氧化反不一定。根据原电池原理，负极是失去电子发生氧化反应的一极，但负极的活泼性不一定比正极强，哪个电极作负极应的一极，但负极的活泼性不一定比正极强，哪个电极作
19、负极要根据原电池的工作原理来判断。若要根据原电池的工作原理来判断。若FeFe、CuCu和浓硝酸构成原电和浓硝酸构成原电池，因池，因FeFe遇浓硝酸发生钝化，此时电池工作原理是遇浓硝酸发生钝化，此时电池工作原理是CuCu与浓硝酸与浓硝酸反应，故负极是反应，故负极是CuCu，而，而FeFe作正极。作正极。【过关题组过关题组】1.(20141.(2014重重庆高二高二检测) )镁条和条和铝片片为电极，并用极，并用导线连接同接同时插入插入NaOHNaOH溶液中，下列溶液中，下列说法正确的是法正确的是( () )A.A.镁条作条作负极，极，电极反极反应：Mg-2eMg-2e- -=Mg=Mg2+2+B.
20、B.铝片作片作负极，极，电极反极反应：Al+4OHAl+4OH- -3e-3e- -= +2H= +2H2 2O OC.C.电流从流从AlAl电极沿极沿导线流向流向MgMg电极极D.D.铝片上有气泡片上有气泡产生生【解解题探究探究】(1)(1)判断原判断原电池正、池正、负极的根本依据是什么？极的根本依据是什么？提示：提示：负极失去电子，正极得到电子。负极失去电子，正极得到电子。(2)(2)电解解质溶液会影响原溶液会影响原电池正、池正、负极的判断极的判断吗？提示：提示：会。电解质溶液不同，有时原电池的正、负极会发生变会。电解质溶液不同，有时原电池的正、负极会发生变化，如化，如MgMg、AlAl作
21、电极，若电解质是强酸，则作电极，若电解质是强酸，则MgMg为负极，若电解为负极，若电解质是强碱，则质是强碱，则AlAl为负极。为负极。【解析解析】选选B B。该原电池的反应原理是。该原电池的反应原理是2Al+2NaOH+2H2Al+2NaOH+2H2 2O= O= 2NaAlO2NaAlO2 2+3H+3H2 2，因此，因此AlAl为负极，失电子，为负极，失电子，A A错，错，B B正确；正确；AlAl为负为负极，外电路电流由极，外电路电流由MgMg电极流向电极流向AlAl电极，电极，C C错；错；MgMg为正极，镁片为正极，镁片上有气泡产生，上有气泡产生，D D错。错。2.(20142.(2
22、014杭州高二杭州高二检测) )如如图所示装置，所示装置，电流流计的指的指针发生偏生偏转，正极，正极变粗，粗，负极极变细，符合，符合这种情况的是种情况的是( () )A.A.正极正极CuCu，负极极ZnZn，S S为稀硫酸稀硫酸B.B.正极正极ZnZn，负极极CuCu，S S为CuSOCuSO4 4溶液溶液C.C.正极正极AgAg，负极极ZnZn，S S为AgNOAgNO3 3溶液溶液D.D.正极正极FeFe，负极极CuCu，S S为AgNOAgNO3 3溶液溶液【解析解析】选选C C。A A项负极项负极ZnZn会因消耗而变细，但正极氢离子得电会因消耗而变细，但正极氢离子得电子产生氢气，正极不
23、会变粗，子产生氢气，正极不会变粗，A A错；错；B B项组成的原电池项组成的原电池ZnZn应为负应为负极，极，CuCu为正极，为正极，B B错；错；C C项负极项负极ZnZn会因消耗而变细，正极会因消耗而变细，正极AgAg+ +得电得电子产生子产生AgAg，附着在，附着在AgAg电极上而使正极变粗，电极上而使正极变粗，C C正确；正确；D D项组成的项组成的原电池原电池FeFe应为负极，应为负极，CuCu为正极，为正极，D D错。错。【互互动探究探究】(1)(1)题1 1中，将中，将电解解质改改为稀硫酸，哪一极是稀硫酸，哪一极是负极？极？提示：提示：此时电池原理是此时电池原理是MgMg和稀硫酸
24、反应，镁条失电子，故负极和稀硫酸反应，镁条失电子，故负极是镁条。是镁条。(2)(2)题2 2中，中，D D项构成的原构成的原电池中，池中，电流表指流表指针发生偏生偏转，哪一，哪一极极变粗？粗？提示：提示：D D项构成原电池的原理是项构成原电池的原理是FeFe和和AgNOAgNO3 3溶液，溶液，AgAg+ +在正极析出，在正极析出，故故CuCu极变粗。极变粗。【变式式训练】(2014(2014天津高二天津高二检测) )铜锌原原电池如池如图工作工作时，下列叙述正确的是下列叙述正确的是( () )A.A.正极反正极反应为Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+B.B.电池反池反应为Zn+Cu
25、Zn+Cu2+2+=Zn=Zn2+2+Cu+CuC.C.在外在外电路中，路中，电流从流从负极流向正极极流向正极D.D.盐桥中的中的K K+ +移向移向ZnSOZnSO4 4溶液溶液【解析解析】选选B B。该原电池的总反应为。该原电池的总反应为Zn+CuZn+Cu2+2+=Zn=Zn2+2+Cu+Cu，故，故ZnZn为负极，为负极，A A错，错，B B正确；外电路中，电流由正极流向负极，正确；外电路中，电流由正极流向负极，C C错；错；盐桥中，阳离子移向正极，故盐桥中，阳离子移向正极，故K K+ +应移向应移向CuSOCuSO4 4溶液，溶液，D D错。错。二、原二、原电池池电极反极反应式的式的
26、书写写1.1.书写写电极反极反应的原的原则：电极反极反应是氧化是氧化还原反原反应，要遵循，要遵循质量守恒、量守恒、电子守恒及子守恒及电荷守恒。另外荷守恒。另外还遵循：遵循：(1)(1)加和性原加和性原则：两：两电极反极反应相加，消去相加，消去电子后得子后得电池池总反反应式。利用此原式。利用此原则，电池池总反反应式减去已知的一式减去已知的一电极反极反应得另一得另一电极反极反应。(2)(2)共存原共存原则：碱性溶液中，：碱性溶液中，COCO2 2不可能生成，也不会有不可能生成，也不会有H H+ +参加参加反反应或生成；同或生成；同样酸性溶液中，不会有酸性溶液中，不会有OHOH- -参加反参加反应或
27、生成。根或生成。根据此原据此原则，物，物质得失得失电子后在不同的子后在不同的电解解质环境中所存在的形境中所存在的形式不同。式不同。2.2.根据装置根据装置书写写电极反极反应式：首先根据式：首先根据题目目给定的定的图示装置特示装置特点，点，结合原合原电池正池正负极的判断方法，确定原极的判断方法，确定原电池的正池的正负极及放极及放电的物的物质。(1)(1)负极反极反应：活：活泼金属或金属或H H2 2( (或其他或其他还原原剂) )失去失去电子生成金属子生成金属阳离子或阳离子或H H+ +( (或其他氧化或其他氧化产物物) )。若若电解解质溶液中的阴离子与生成的金属阳离子或溶液中的阴离子与生成的金
28、属阳离子或H H+ +能反能反应，则该阴离子阴离子应写入写入电极反极反应式，如式，如铅蓄蓄电池的池的负极反极反应是是Pb+ -2ePb+ -2e- -=PbSO=PbSO4 4。H H2 2参加反参加反应的原的原电池池( (碳或碳或PtPt为电极极) )，通入，通入H H2 2的一极的一极为负极，有三种写法：极，有三种写法：若若为中性或酸性中性或酸性电解解质溶液：溶液：H H2 2-2e-2e- -=2H=2H+ +；若若为碱性碱性电解解质溶液：溶液：H H2 2+2OH+2OH- -2e-2e- -=2H=2H2 2O O；若若为熔融状熔融状态下的氧化物：下的氧化物：H H2 2+O+O2-
29、2-2e-2e- -=H=H2 2O O。(2)(2)正极反正极反应：阳离子得：阳离子得电子生成子生成单质或氧气得或氧气得电子。子。若是氧气得若是氧气得电子，要考子，要考虑电解解质溶液的情况。溶液的情况。若若为中性或碱性中性或碱性电解解质溶液：溶液：O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -=4OH=4OH- -；若若为酸性酸性电解解质溶液：溶液：O O2 2+4H+4H+ +4e+4e- -=2H=2H2 2O O；若若为熔融状熔融状态下的氧化物：下的氧化物：O O2 2+4e+4e- -=2O=2O2-2-。(3)(3)电池池总反反应方程式：方程式：结合合电子守恒，将正、子守恒，
30、将正、负极极电极反极反应式相加即得到式相加即得到电池池总反反应方程式。方程式。3.3.根据根据电池池总反反应式式书写各写各电极反极反应式：式：(1)(1)一般一般书写步写步骤。列物列物质，标得失：根据得失：根据总反反应方程式列出方程式列出总式两式两边化合价化合价变化的物化的物质，并根据化合价，并根据化合价变化确定化确定转移移电子数。子数。选离子，配离子，配电荷：根据荷：根据电解解质溶液的酸碱性，用溶液的酸碱性，用H H+ +或或OHOH- -或其或其他离子配平，使两他离子配平，使两边电荷荷总数相等。数相等。配个数，巧用水：利用配个数，巧用水：利用H H2 2O O使两使两边的元素守恒。的元素守
31、恒。两式加，两式加，验总式：将正、式：将正、负极反极反应式相加，若得到式相加，若得到总反反应式，式，说明写法正确。明写法正确。(2)(2)实例。例。以以2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O为例，当例，当电解解质溶液溶液为KOHKOH溶液溶液时的的电极反极反应式的式的书写步写步骤如下：如下：负极反极反应。根据根据总反反应方程式列出方程式列出总式两式两边化合价升高的物化合价升高的物质为H H2 2，转移移电子数子数为4e4e- -，可表示，可表示为2H2H2 2-4e-4e- -=4H=4H+ +。因。因电解解质溶液呈碱性，溶液呈碱性，生成的生成的H H+ +与与OHOH- -反反
32、应生成生成H H2 2O O，所以，所以应书写写为2H2H2 2+4OH+4OH- -4e-4e- -=4H=4H2 2O O。正极反正极反应。同理，正极反同理，正极反应式的式的书写如下：写如下：O O2 2+4e+4e- -=2O=2O2-2-，在碱性溶液中，在碱性溶液中，H H2 2O O提供提供H H+ +使使O O2-2-变为OHOH- -，所以，所以应书写写为O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -=4OH=4OH- -。将正、将正、负极反极反应式相加，可以得到式相加，可以得到总反反应式式2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O，说明写法正确。明写法正确。【微
33、思考微思考】(1)(1)怎怎样计算算电极反极反应式的式的电荷守恒？荷守恒？提示：提示：电极反应式中，等号左边失去电子显正价，得到电子显电极反应式中，等号左边失去电子显正价，得到电子显负价，即减去负价，即减去2 2个电子则为个电子则为+2+2价，然后判断等号两边离子所带价，然后判断等号两边离子所带电荷是否相等。电荷是否相等。(2)(2)原原电池的正极反池的正极反应一定是一定是电解解质电离出的阳离子得离出的阳离子得电子子吗？提示：提示：不一定，如氢氧燃料电池的正极就是通入的氧气得电子。不一定，如氢氧燃料电池的正极就是通入的氧气得电子。【过关题组】【过关题组】1.(20141.(2014漳州高二漳州
34、高二检测) )科学家近年来研制出一种新型科学家近年来研制出一种新型细菌燃菌燃料料电池，利用池，利用细菌将有机物菌将有机物转化化为氢气，气，氢气气进入以磷酸入以磷酸为电解解质的燃料的燃料电池池发电。电池池负极反极反应为( () )A.HA.H2 2-2e-2e- -+2OH+2OH- -=2H=2H2 2O OB.OB.O2 2+4H+4H+ +4e+4e- -=2H=2H2 2O OC.HC.H2 2-2e-2e- -=2H=2H+ +D.OD.O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -=4OH=4OH- -【解题指南解题指南】解答本题应注意以下两点：解答本题应注意以下两点：(1)(1)
35、电解质不同，燃料电池的电极反应式可能不同。电解质不同，燃料电池的电极反应式可能不同。(2)(2)原电池负极失电子，正极得电子。原电池负极失电子，正极得电子。【解析解析】选选C C。原电池的负极失电子，酸性电解质中氢气失电。原电池的负极失电子，酸性电解质中氢气失电子生成氢离子。子生成氢离子。2.(20142.(2014洛阳高二洛阳高二检测)(1)(1)有人有人设想用下想用下图所示装置做直流所示装置做直流电源，并将气体源，并将气体SOSO2 2转化化为重要化工原料。重要化工原料。该设想中想中负极的极的电极极反反应式式为 。(2)(2)通通过NONOx x传感器可感器可监测NONOx x的含量，其工
36、作原理示意的含量，其工作原理示意图如下：如下：PtPt为( (填填“正极正极”或或“负极极”) )，发生的是生的是反反应( (填填“氧化氧化”或或“还原原”) )。NiONiO为( (填填“正极正极”或或“负极极”) )，电极反极反应式式为。【解析解析】(1)(1)结合题意和示意图，可知该原电池是结合题意和示意图，可知该原电池是SOSO2 2和和O O2 2反应反应生成生成H H2 2SOSO4 4，根据化合价变化可知，根据化合价变化可知SOSO2 2作负极失电子。负极反应作负极失电子。负极反应式为式为SOSO2 2+2H+2H2 2O-2eO-2e- -= +4H= +4H+ +，正极反应式
37、为，正极反应式为O O2 2+4H+4H+ +4e+4e- -=2H=2H2 2O O。(2)(2)从示意图上可以看出，从示意图上可以看出，NONO结合结合O O2-2-转化为转化为NONO2 2，氮元素化合价，氮元素化合价升高，失去电子，故升高，失去电子，故NiONiO为负极，电极反应式为为负极，电极反应式为NO + ONO + O2-2-2e-2e- -=NO=NO2 2；O O2 2转化为转化为O O2-2-，氧元素化合价降低，得到电子，故，氧元素化合价降低，得到电子，故PtPt为正极，发生还原反应。为正极，发生还原反应。答案答案：(1)SO(1)SO2 2+2H+2H2 2O-2eO-
38、2e- -= +4H= +4H+ +(2)(2)正极还原正极还原负极负极NO+ONO+O2-2-2e-2e- -=NONO2 2【变式式训练】(2014(2014济宁高二宁高二检测) )研究人研究人员最近最近发明了一种明了一种“水水”电池，池，这种种电池能利用淡水与海水之池能利用淡水与海水之间含含盐量差量差别进行行发电，在海水中，在海水中电池池总反反应可表示可表示为5MnO5MnO2 2+2Ag+2NaCl=+2Ag+2NaCl=NaNa2 2MnMn5 5O O1010+2AgCl+2AgCl。下列。下列“水水”电池在海水中放池在海水中放电时的有关的有关说法正法正确的是确的是( () )A.
39、A.正极反正极反应式：式：Ag+ClAg+Cl- -e-e- -=AgCl=AgClB.B.每生成每生成1 mol Na1 mol Na2 2MnMn5 5O O1010转移移2 mol2 mol电子子C.NaC.Na+ +不断向不断向“水水”电池的池的负极移极移动D.AgClD.AgCl是是还原原产物物【解析解析】选选B B。根据电池总反应可知。根据电池总反应可知AgAg失电子化合价升高，故失电子化合价升高，故AgAg为负极，为负极，A A错；根据电池总反应，每生成错；根据电池总反应，每生成1 mol Na1 mol Na2 2MnMn5 5O O1010转移转移2 mol2 mol电子，电
40、子，B B正确；原电池中阳离子移向正极，正确；原电池中阳离子移向正极，C C错；错；AgAg失电失电子被氧化，故子被氧化，故AgClAgCl是氧化产物，是氧化产物，D D错。错。【备选要点要点】常常见的几种燃料的几种燃料电池池(1)(1)丁丁烷燃料燃料电池及池及电极反极反应：一个：一个电极通入丁极通入丁烷，一个，一个电极极通入氧气，用通入氧气，用掺杂了了Y Y2 2O O3 3( (三氧化二三氧化二钇) )、ZrOZrO2 2( (二氧化二氧化锆) )的晶的晶体作体作电解解质，晶体高温，晶体高温时能能传导O O2-2-。负极：极：2C2C4 4H H1010-52e-52e- -+26O+26
41、O2-2-=8CO=8CO2 2+10H+10H2 2O O。正极：正极：13O13O2 2+52e+52e- -=26O=26O2-2-总反反应式：式：2C2C4 4H H1010+13O+13O2 2=8CO=8CO2 2+10H+10H2 2O O。(2)(2)乙醇燃料乙醇燃料电池：用池：用导线连接的两个接的两个铂电极插入极插入电解解质溶液中，分溶液中，分别向两极通入乙醇和氧气。向两极通入乙醇和氧气。KOHKOH作作电解解质。负极：极：C C2 2H H5 5OH+16OHOH+16OH- -12e-12e- -=2 +11H=2 +11H2 2O O正极：正极：3O3O2 2+12e+
42、12e- -+6H+6H2 2O=12OHO=12OH- -总反反应式：式：C C2 2H H5 5OH+3OOH+3O2 2+4OH+4OH- -=2 +5H=2 +5H2 2O O。酸作酸作电解解质。负极：极：C C2 2H H5 5OH+3HOH+3H2 2O-12eO-12e- -=2CO=2CO2 2+12H+12H+ +正极：正极：3O3O2 2+12H+12H+ +12e+12e- -=6H=6H2 2O O总反反应式：式：C C2 2H H5 5OH+3OOH+3O2 2=2CO=2CO2 2+3H+3H2 2O O。(3)(3)熔融熔融盐燃料燃料电池：一极通入池：一极通入CO
43、CO，一极通入空气和，一极通入空气和COCO2 2混合气混合气体，以体，以LiLi2 2COCO3 3和和NaNa2 2COCO3 3的熔融的熔融盐作作电解解质，电极反极反应为负极：极：2CO+2 -4e2CO+2 -4e- -=4CO=4CO2 2正极：正极：O O2 2+2CO+2CO2 2+4e+4e- -=2 =2 总反反应：2CO+O2CO+O2 2=2CO=2CO2 2。(4)(4)海水海水电池。池。以以铝空气空气海水海水为材料材料组成的新型成的新型电池，用海水池，用海水为电解解质，靠空气中的氧气使靠空气中的氧气使铝不断氧化而不断氧化而产生生电流。流。负极：极：4Al-12e4Al
44、-12e- -=4Al=4Al3+3+正极：正极：3O3O2 2+6H+6H2 2O+12eO+12e- -=12OH=12OH- -总反反应式：式：4Al+3O4Al+3O2 2+6H+6H2 2O=4Al(OH)O=4Al(OH)3 3【微思考微思考】(1)(1)燃料燃料电池都是在常温下工作的池都是在常温下工作的吗？提示：提示：不一定。有些燃料电池工作时需要一定的温度，如某些不一定。有些燃料电池工作时需要一定的温度，如某些熔融盐为电解质的燃料电池就需要在高温下工作，被称为高温熔融盐为电解质的燃料电池就需要在高温下工作，被称为高温燃料电池。燃料电池。(2)CH(2)CH3 3OHOH作燃料、
45、作燃料、NaOHNaOH作作电解解质溶液溶液时，电池的池的总反反应式和式和电极反极反应式如何式如何书写？写？提示：提示：负极反应：负极反应：2CH2CH3 3OH+16OHOH+16OH- -12e-12e- -=2 +12H=2 +12H2 2O O正极反应：正极反应：3O3O2 2+6H+6H2 2O+12eO+12e- -=12OH=12OH- -总反应式：总反应式：2CH2CH3 3OH+3OOH+3O2 2+4OH+4OH- -=2 +6H=2 +6H2 2O O。【过关题组过关题组】1.(20141.(2014泉州高二泉州高二检测) )某某氢氧燃料氧燃料电池的池的电解液是解液是热的
46、的KOHKOH溶液，在正极上氧气被溶液，在正极上氧气被还原，在原，在负极上极上氢气被氧化，下列有关气被氧化，下列有关该电池的叙述正确的是池的叙述正确的是( () )A.A.负极反极反应式式为H H2 2+2OH+2OH- -2e-2e- -=2H=2H2 2O OB.B.正极反正极反应式式为O O2 2+4H+4H+ +4e+4e- -=2H=2H2 2O OC.C.工作一段工作一段时间后，后，KOHKOH溶液的溶液的浓度不度不变D.D.电池工作池工作时，电子由正极通子由正极通过外外电路流向路流向负极极【解析解析】选选A A。电解质是。电解质是KOHKOH溶液，则负极氢气失电子，结合溶液，则负
47、极氢气失电子，结合OHOH- -生成生成H H2 2O O，正极氧气得电子，结合，正极氧气得电子，结合H H2 2O O生成生成OHOH- -，故，故A A正确，正确，B B错；错；原电池反应的原理是氢气和氧气反应，生成的水会稀释电解质原电池反应的原理是氢气和氧气反应，生成的水会稀释电解质溶液，故溶液，故KOHKOH浓度变小，浓度变小，C C错；在外电路，电子由负极流向正极，错；在外电路，电子由负极流向正极，D D错。错。2.(20142.(2014邯邯郸高二高二检测) )氢氧燃料氧燃料电池是符合池是符合绿色化学理念的色化学理念的新型新型发电装置。下装置。下图为电池示意池示意图，该电池池电极表
48、面极表面镀一一层细小的小的铂粉，粉，铂吸附气体的能力吸附气体的能力强强，性，性质稳定，定，请回答：回答：(1)(1)氢氧燃料氧燃料电池的能量池的能量转化主要形式是化主要形式是，在，在导线中中电子流子流动方向方向为( (用用a a、b b表示表示) )。(2)(2)负极反极反应式式为 。(3)(3)电极表面极表面镀铂粉的原因粉的原因为 。【解析解析】(1)(1)燃料电池，一般通入燃料的一极为负极，通入空燃料电池，一般通入燃料的一极为负极，通入空气或氧气的一极为正极，故该电池中气或氧气的一极为正极，故该电池中a a为负极，为负极，b b为正极。为正极。(2)(2)碱性条件下，负极氢气失电子，与氢氧
49、根结合生成水。碱性条件下，负极氢气失电子，与氢氧根结合生成水。(3)(3)根据题意，铂吸附气体的能力强，性质稳定，故电极表面根据题意，铂吸附气体的能力强，性质稳定，故电极表面镀铂粉是为了增大电极单位面积吸附镀铂粉是为了增大电极单位面积吸附H H2 2、O O2 2的分子数，加快电的分子数，加快电极反应速率极反应速率答案：答案：(1)(1)化学能转化为电能由化学能转化为电能由a a到到b b(2)H(2)H2 2+2OH+2OH- -2e-2e- -=2H=2H2 2O O(3)(3)增大电极单位面积吸附增大电极单位面积吸附H H2 2、O O2 2的分子数，加快电极反应速率的分子数，加快电极反
50、应速率【提分必备关键点提分必备关键点】1.1.原原电池原理：池原理：负极失极失电子，子，发生氧化反生氧化反应；正极得；正极得电子，子，发生生还原反原反应。外。外电路中路中电子由子由负极流向正极，内极流向正极，内电路中阳离子路中阳离子移向正极，阴离子移向移向正极，阴离子移向负极。极。2.2.原原电池正、池正、负极判断要点：极判断要点：负极一般是活极一般是活泼性性较强强的金属、的金属、流出流出电子、子、发生氧化反生氧化反应、阴离子流向的极、阴离子流向的极、电极不断溶解极不断溶解( (质量减少量减少) )的一极。的一极。3.3.电极反极反应式的式的书写思路。写思路。电池池总反反应：还原原剂+ +氧化
51、氧化剂+ +介介质=氧化氧化产物物+ +还原原产物物+ +其其他；他；负极：极：还原原剂+ +介介质-ne-ne- -=氧化氧化产物；物；正极：氧化正极：氧化剂+ +介介质+ne+ne- -=还原原产物。物。含含盐桥的原的原电池构成与分析池构成与分析【真题判断真题判断】( (在括号内打在括号内打“”“”或或“”)”)(1)(2013(1)(2013江江苏高考高考)Mg-H)Mg-H2 2O O2 2电池以池以海水海水为电解解质溶液，示意溶液，示意图如右。如右。该电池工作池工作时，MgMg电极是极是该电池的池的正极。正极。( )( )分析：分析：该原电池原理是该原电池原理是MgMg和和H H2
52、2O O2 2反应，故反应，故MgMg是负极，失电子，是负极，失电子，石墨为正极。石墨为正极。(2)(2013(2)(2013海南高考海南高考)Mg-AgCl)Mg-AgCl电池是一种能被海水激活的一次池是一种能被海水激活的一次性性贮备电池，池，电池反池反应方程式方程式为2AgCl+Mg=Mg2AgCl+Mg=Mg2+2+2Ag+2Cl+2Ag+2Cl- -，则负极反极反应式式为AgCl+eAgCl+e- -=Ag+Cl=Ag+Cl- -。( )( )分析：分析：根据电池总反应，根据电池总反应，MgMg失电子，失电子，MgMg为负极，负极反应式为为负极，负极反应式为Mg-2eMg-2e- -=
53、Mg=Mg2+2+。(3)(2013(3)(2013安徽高考安徽高考) )热激活激活电池的池的电解解质是是LiCl-KClLiCl-KCl混合混合物，物，该电池池总反反应为PbSOPbSO4 4+2LiCl+Ca=CaCl+2LiCl+Ca=CaCl2 2+Li+Li2 2SOSO4 4+Pb+Pb，放放电过程中，程中，LiLi+ +向向负极移极移动。( )( )分析：分析：原电池电解质中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。原电池电解质中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。(4)(2012(4)(2012福建高考福建高考) )将下将下图所示所示实验装置的装置的K K闭合，合，CuCu电极极上上发生
54、生还原反原反应。( )( )分析：分析：K闭合时，闭合时，ZnZn作负极、作负极、CuCu作正极构成原电池，故作正极构成原电池，故CuCu电电极上发生还原反应。极上发生还原反应。【案例探究案例探究】下图为锌铜原电池装置。请结合图示回答有关问题。下图为锌铜原电池装置。请结合图示回答有关问题。请思考回答下列思考回答下列问题：(1)(1)该装置中装置中电子移子移动方向如何？溶液中的方向如何？溶液中的 通通过盐桥移移向向锌极极吗？提示：提示：该原电池中负极是锌，正极是铜，电子由锌极流向铜该原电池中负极是锌，正极是铜，电子由锌极流向铜极，盐桥中的极，盐桥中的K K+ +向正极移动，向正极移动，ClCl-
55、 -向负极移动，从而平衡电向负极移动，从而平衡电荷，溶液中的荷，溶液中的 不会通过盐桥移向锌极。不会通过盐桥移向锌极。(2)(2)取出取出盐桥，检流流计指指针还会偏会偏转吗？提示：提示：取出盐桥，不能构成闭合回路，检流计指针不会偏转。取出盐桥，不能构成闭合回路，检流计指针不会偏转。(3)(3)将将盐桥改改为铜导线连接两种溶液，接两种溶液，检流流计指指针还能偏能偏转吗？提示：提示：将盐桥改为铜导线连接两种溶液，不能构成原电池，检将盐桥改为铜导线连接两种溶液，不能构成原电池，检流计指针不发生偏转。流计指针不发生偏转。(4)(4)根据以上根据以上现象分析，象分析，盐桥起了什么作用？原理是什么？起了什
56、么作用？原理是什么？提示：提示：分析上述现象可知，盐桥起到了使整个装置构成通路分析上述现象可知，盐桥起到了使整个装置构成通路的作用，同时能阻止反应物的直接接触。的作用，同时能阻止反应物的直接接触。ZnZn棒失去电子成为棒失去电子成为ZnZn2+2+进入溶液中，使进入溶液中，使ZnSOZnSO4 4溶液中溶液中ZnZn2+2+过多，过多，溶液带正电荷。溶液带正电荷。CuCu2+2+获得电子沉积为获得电子沉积为CuCu，溶液中，溶液中CuCu2+2+过少，过少， 过多，溶液带负电荷。当溶液不能保持电中性，将阻止放过多，溶液带负电荷。当溶液不能保持电中性，将阻止放电作用的继续进行。盐桥中的电作用的继
57、续进行。盐桥中的ClCl- -向向ZnSOZnSO4 4溶液迁移，溶液迁移，K K+ +向向CuSOCuSO4 4溶液迁移，分别中和过剩的电荷，使溶液保持电中性，反应可溶液迁移，分别中和过剩的电荷，使溶液保持电中性，反应可以继续进行。以继续进行。(5)(5)若将装置中若将装置中铜片片换为铁片，是否片，是否还能构成原能构成原电池？池？提示：提示：不能。此时电池中反应为不能。此时电池中反应为FeFe与与CuSOCuSO4 4反应，电子不能通过反应，电子不能通过外电路转移，故不能构成原电池。外电路转移，故不能构成原电池。【探究归纳探究归纳】原电池工作原理中的两对关系原电池工作原理中的两对关系【探究体
58、验探究体验】如如图所示所示为某原某原电池的池的结构示意构示意图，下列，下列说法不正确的是法不正确的是( (盐桥中装中装满用用饱和和KClKCl溶液和溶液和琼胶做成的胶做成的冻胶胶)()() )A.A.该原原电池的池的总反反应式式为2Fe2Fe3+3+Cu=2Fe+Cu=2Fe2+2+Cu+Cu2+2+B.B.该电池工作池工作时，CuCu2+2+在在电极上得极上得电子，子，发生生还原反原反应C.C.该电池工作池工作时，氯化化铜溶液中溶液中氯离子离子浓度增大度增大D.D.电池工作池工作过程中，程中，电子由子由铜电极极经过电流表流向石墨流表流向石墨电极极【解析解析】选选B B。从该原电池的示意图中可
59、知，。从该原电池的示意图中可知，CuCu为负极，失去为负极，失去电子，石墨为正极，正极发生的反应是电子，石墨为正极，正极发生的反应是FeFe3+3+得电子被还原为得电子被还原为FeFe2+2+，故电池总反应为，故电池总反应为2Fe2Fe3+3+Cu=2Fe+Cu=2Fe2+2+Cu+Cu2+2+，A A正确；电池工作正确；电池工作时，时，CuCu失去电子生成失去电子生成CuCu2+2+进入溶液，发生氧化反应，进入溶液，发生氧化反应，B B错；电池错；电池工作时，盐桥中的工作时，盐桥中的ClCl- -移向移向CuClCuCl2 2溶液，使溶液中氯离子浓度增溶液，使溶液中氯离子浓度增大，大，C C
60、正确；电池工作时，外电路中电子由负极流向正极，即正确；电池工作时，外电路中电子由负极流向正极，即由铜极流向石墨电极，由铜极流向石墨电极，D D正确。正确。【巩固巩固训练】有关如有关如图所示原所示原电池的叙述，正确的是池的叙述，正确的是( (盐桥中中装有含装有含KClKCl饱和溶液的和溶液的琼脂脂)()() )A.A.铜片上有气泡逸出片上有气泡逸出B.B.取出取出盐桥后，后，电流流计依然依然发生偏生偏转C.C.反反应中，中，盐桥中的中的K K+ +会移向会移向CuSOCuSO4 4溶液溶液D.D.反反应前后前后铜片片质量不改量不改变【解析解析】选选C C。左侧。左侧CuCu2+2+放电，不产生氢气，放电，不产生氢气，A A错；取出盐桥后，错；取出盐桥后，未形成闭合回路，无电流，未形成闭合回路，无电流，B B错；原电池中阳离子移向正极，错；原电池中阳离子移向正极，C C对；左池中有铜析出，铜片质量增加，对；左池中有铜析出，铜片质量增加，D D错。错。
