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1、化学反应与能量化学反应与能量 第六章第六章第第17讲原电池化学电源讲原电池化学电源1原电池装置中的能量转化原电池装置中的能量转化_转化为转化为_。2原电池的电极原电池的电极原原电电池池的的负负极极_金金属属发发生生_反反应应向向外电路外电路_电子。电子。原原电电池池的的正正极极_金金属属(或或惰惰性性电电极极如如石石墨墨)发生发生_反应反应_外电路提供的电子。外电路提供的电子。原电池及工作原理原电池及工作原理化学能化学能电能电能 活泼活泼氧化氧化提供提供不活泼不活泼还原还原接受接受 3原电池的构成条件原电池的构成条件(1)能自发地发生能自发地发生 _。(2)电解质溶液电解质溶液(构成电路或参加
2、反应构成电路或参加反应)。(3)由由还还原原剂剂和和导导体体构构成成_极极系系统统，由由氧氧化化剂剂和和导导体体构构成成_极系统。极系统。(4)形成形成_(两电极接触或用导线连接两电极接触或用导线连接)。4工作原理工作原理(以铜锌原电池为例以铜锌原电池为例)氧化还原反应氧化还原反应 负负正正闭合回路闭合回路电极名称电极名称负极负极正极正极电极材料电极材料_电极反应电极反应_反应类型反应类型_反应反应_反应反应电子流向电子流向由由_沿导线流向沿导线流向_电流流向电流流向外电路：外电路：_沿导线流向沿导线流向_内电路：由内电路：由_流向流向_盐桥中盐桥中离子流向离子流向阴离子流向负极，阳离子流向正
3、极阴离子流向负极，阳离子流向正极电池反应电池反应ZnCu Zn2e=Zn2 Cu22e=Cu 氧化氧化 还原还原 负极负极正极正极 正极正极负极负极负极负极正极正极ZnCu2=Zn2Cu 1下下列列装装置置可可以以形形成成原原电电池池的的是是_(填填字字母母)，并并写写出出形形成成原原电电池池的的电电极极材材料料及及电电极极反反应应式式。正正极极：_ _；负极：；负极：_。【答答案案】B银银片片：2Ag2e=2Ag铜铜片片：Cu2e=Cu22分分析析下下图图所所示示的的4个个原原电电池池装装置置，其其中中结结论论正正确确的的是是()A中中Mg作负极，作负极，中中Fe作负极作负极B中中Mg作作正
4、正极极，电电极极反反应应式式为为6H2O6e=6OH3H2C中中Fe作负极，电极反应式为作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2D中中Cu作正极，电极反应式为作正极，电极反应式为2H2e=H2【答案】【答案】B1碱性锌锰干电池碱性锌锰干电池一次电池一次电池负极：负极：_；正极：正极：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH。电电池池反反应应：Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnOOH。化学电源化学电源Zn2e2OH=Zn(OH)23氢氧燃料电池氢氧燃料电池(碱性介质中碱性介质中)(1)构造构造负极：氢气；正极：氧气；电解质溶液：氢氧化钾溶液。负极：氢气；正极：氧气；电解质溶液：氢氧化钾溶
5、液。(2)电极反应电极反应负极：负极：_；正极：正极：_。电池反应：电池反应：_。(3)优优点点：_(写写一条一条)。2H24e4OH=4H2O O24e2H2O=4OH 2H2O2=2H2O能量的利用率高、无污染、原料来源广泛等能量的利用率高、无污染、原料来源广泛等(4)锌锌与与稀稀硫硫酸酸反反应应时时，要要加加大大反反应应速速率率可可滴滴加加少少量量硫硫酸酸铜铜()(2012海南卷海南卷5B)(5)锂锂碘碘电电池池的的反反应应为为2Li(s)I2(s)=2LiI(s)，则则碘碘电电极极作作该电池的负极该电池的负极()(2012广东卷广东卷31)【答案】【答案】(1)(2)(3)(4)(5)
6、小小48PbO2Pb对换对换一、原电池正、负极判断及电极反应式的书写一、原电池正、负极判断及电极反应式的书写1原电池工作原理图原电池工作原理图2原电池的判定方法原电池的判定方法(1)先先分分析析有有无无外外接接电电源源，有有外外接接电电源源者者为为电电解解池池，无无外外接接电电源源者者可可能能为为原原电电池池；再再依依据据原原电电池池的的构构成成条条件件分分析析判判定定，主主要思路是要思路是“四看四看”：一一看看电电极极，两两极极为为导导体体且且活活泼泼性性不不同同(燃燃料料电电池池的的电电极极一一般为惰性电极般为惰性电极)；二看溶液，两极插入电解质溶液中；二看溶液，两极插入电解质溶液中；三看
7、回路，形成闭合回路或两极接触；三看回路，形成闭合回路或两极接触；四看本质，有无能自发进行的氧化还原反应发生。四看本质，有无能自发进行的氧化还原反应发生。(2)多多池池相相连连。无无外外接接电电源源时时，两两极极活活泼泼性性差差异异最最大大的的一一池池为原电池，其他各池可看作是电解池。为原电池，其他各池可看作是电解池。3原电池正、负极的判断原电池正、负极的判断(1)根根据据电电极极材材料料判判断断：相相对对活活泼泼的的电电极极作作负负极极，相相对对不不活活泼的电极作正极。泼的电极作正极。(2)根根据据电电子子和和电电流流流流向向判判断断：电电子子由由负负极极经经外外电电路路流流向向正正极极(注意
8、溶液中无电子移动注意溶液中无电子移动)，电流由正极经外电路流向负极。，电流由正极经外电路流向负极。(3)根根据据电电解解质质溶溶液液中中的的阴阴、阳阳离离子子迁迁移移方方向向判判断断：阳阳离离子子移向正极，阴离子移向负极。移向正极，阴离子移向负极。(4)根根据据电电极极反反应应类类型型判判断断：负负极极发发生生氧氧化化反反应应，正正极极发发生生还原反应。还原反应。(5)根根据据现现象象判判断断：负负极极一一般般质质量量减减少少，变变细细；正正极极一一般般质质量增加或有气泡产生。量增加或有气泡产生。(6)燃燃料料电电池池中中通通入入燃燃料料的的一一极极为为负负极极，通通入入氧氧气气的的一一极极为
9、为正极。正极。易错提醒：易错提醒：电极反应式正误判断电极反应式正误判断(1)一一看看反反应应类类型型是是否否正正确确，负负极极发发生生氧氧化化反反应应，正正极极发发生生还原反应。还原反应。(2)二二看看得得失失电电子子数数目目是是否否正正确确，一一般般要要求求正正负负极极得得失失电电子子数守恒。数守恒。(3)三三看看电电极极产产物物是是否否与与电电解解质质发发生生反反应应：酸酸性性环环境境，方方程程式式中中无无OH；碱碱性性环环境境，方方程程式式中中H、CO2；电电解解质质溶溶液液环环境，方程式中无境，方程式中无O2等。等。微微型型银银锌锌电电池池是是电电子子表表和和电电子子计计算算器器的的常
10、常用用电电源源，其其电电极极分分别别是是Ag2O和和Zn，电电解解质质溶溶液液是是氢氢氧氧化化钾钾溶溶液液，电电极极反反应应式式分分别别是是Zn2OH2e=ZnOH2O，Ag2OH2O2e=2Ag2OH。由由此此判判断断，下下列列说说法错误的是法错误的是()A锌是负极，氧化银是正极锌是负极，氧化银是正极B在外电路中电流由氧化银流向锌极在外电路中电流由氧化银流向锌极C原电池工作过程中，电解质溶液的原电池工作过程中，电解质溶液的pH减小减小D原电池反应的化学方程式是原电池反应的化学方程式是Ag2OZn=2AgZnO【解解析析】根根据据原原电电池池原原理理，负负极极失失电电子子，正正极极得得电电子子
11、，A选选项项正正确确；外外电电路路中中电电流流由由正正极极流流向向负负极极，即即由由氧氧化化银银流流向向锌锌极极，B选选项项正正确确；原原电电池池总总反反应应为为ZnAg2O=ZnO2Ag，因此原电池工作过程中，溶液的因此原电池工作过程中，溶液的pH不变。不变。【答案】【答案】C (2013江江苏苏卷卷)MgH2O2电电池池可可用用于于驱驱动动无无人人驾驾驶驶的的潜潜航航器器。该该电电池池以以海海水水为为电电解解质质溶溶液液，示示意图如下图。该电池工作时，下列说法正确的是意图如下图。该电池工作时，下列说法正确的是()AMg 电极是该电池的正极电极是该电池的正极BH2O2 在石墨电极上发生氧化反
12、应在石墨电极上发生氧化反应C石墨电极附近溶液的石墨电极附近溶液的pH增大增大D溶液中溶液中Cl向正极移动向正极移动【答案】【答案】C【答案】【答案】D二、原电池原理的应用二、原电池原理的应用1加快氧化还原反应的速率加快氧化还原反应的速率一一个个自自发发进进行行的的氧氧化化还还原原反反应应，设设计计成成原原电电池池时时反反应应速速率率加加快快。例例如如，在在Zn与与稀稀硫硫酸酸反反应应时时，加加入入少少量量CuSO4溶溶液液能能使使产生产生H2的速率加快。的速率加快。2比较金属活动性强弱比较金属活动性强弱两两种种金金属属分分别别作作原原电电池池的的两两极极，一一般般作作负负极极的的金金属属比比作
13、作正正极的金属活泼。极的金属活泼。3用于金属的防护用于金属的防护将将金金属属制制品品作作原原电电池池的的正正极极而而得得到到保保护护。例例如如，在在轮轮船船底底部镶上锌块，用于防护船体在海水中发生腐蚀。部镶上锌块，用于防护船体在海水中发生腐蚀。4设计电池，制造化学电源设计电池，制造化学电源理理论论上上能能自自发发进进行行的的氧氧化化还还原原反反应应都都可可以以设设计计成成原原电电池池，设计原电池要紧扣构成原电池的四个条件：设计原电池要紧扣构成原电池的四个条件：(1)首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应。首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应。(2)根根据据原原电电池池的的电电极极反反应应特特
14、点点，结结合合两两个个半半反反应应找找出出相相应应的正、负极材料及电解质溶液。的正、负极材料及电解质溶液。电极材料的选择。电极材料的选择。在在原原电电池池中中，选选择择活活泼泼性性较较强强的的金金属属作作负负极极；活活泼泼性性较较弱弱的的金金属属或或石石墨墨作作正正极极，并并且且原原电电池池的的电电极极必必须须导导电电。一一般般来来说说，负极应该跟电解质溶液发生反应。负极应该跟电解质溶液发生反应。电解质溶液的选择。电解质溶液的选择。电电解解质质溶溶液液一一般般要要能能够够与与负负极极发发生生反反应应或或电电解解质质溶溶液液中中溶溶解解的的其其他他物物质质能能与与负负极极发发生生反反应应(如如溶
15、溶解解在在溶溶液液中中的的空空气气)。但但如如果果两两个个半半反反应应分分别别在在两两个个容容器器中中进进行行(中中间间应应连连接接盐盐桥桥)，则则左左右右两两个个容容器器中中的的电电解解质质溶溶液液选选择择与与电电极极材材料料相相同同的的阳阳离离子子。如如在在CuZn硫硫酸酸铜铜全全同同构构成成的的原原电电池池中中，负负极极Zn浸浸泡泡在在含含有有Zn2的的电电解解质质溶溶液液中中，而而正正极极Cu浸浸泡泡在在含含有有Cu2的的电电解解质质溶液中。溶液中。铁铁及及铁铁的的化化合合物物应应用用广广泛泛，如如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀
16、剂和外伤止血剂等。(1)写写出出FeCl3溶溶液液腐腐蚀蚀印印刷刷电电路路铜铜板板的的离离子子方方程程式式：_。(2)若若将将(1)中中的的反反应应设设计计成成原原电电池池，请请画画出出原原电电池池的的装装置置图，标出正、负极，并写出电极反应式。图，标出正、负极，并写出电极反应式。负极反应：负极反应：_正极反应：正极反应：_(4)某某科科研研人人员员发发现现劣劣质质不不锈锈钢钢在在酸酸中中腐腐蚀蚀缓缓慢慢，但但在在某某些些盐盐溶溶液液中中腐腐蚀蚀现现象象明明显显。请请从从上上表表提提供供的的药药品品中中选选择择两两种种(水水可可任选任选)，设计最佳实验，验证劣质不锈钢易被腐蚀。，设计最佳实验，
17、验证劣质不锈钢易被腐蚀。有有关关反反应应的的化化学学方方程程式式：_ _。劣劣质质不不锈锈钢钢腐腐蚀蚀的的实实验验现现象象_。思思路路指指导导：根根据据自自发发进进行行的的氧氧化化还还原原反反应应式式，设设计计原原电电池池，画画出出装装置置图图；除除去去Fe2杂杂质质时时常常先先把把它它氧氧化化成成Fe3，再再调调节节pH至至3.24.7，除掉，除掉Fe3同时不会沉淀同时不会沉淀Cu2。(4)不不锈锈钢钢在在某某些些盐盐溶溶液液中中比比在在酸酸溶溶液液中中腐腐蚀蚀明明显显，说说明明这这些些盐盐溶溶液液中中的的金金属属阳阳离离子子的的氧氧化化性性比比H的的氧氧化化性性强强，即即这这些些金金属属在
18、在金金属属活活动动性性顺顺序序中中位位于于氢氢的的后后面面。要要设设计计实实验验验验证证劣劣质质不锈钢易被腐蚀，需要有容易与铁反应的盐。不锈钢易被腐蚀，需要有容易与铁反应的盐。【答案】【答案】(1)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(2)Cu2e=Cu22Fe32e=2Fe2(3)通通入入足足量量氯氯气气将将Fe2氧氧化化成成Fe3；加加入入CuO调调节节溶液的溶液的pH至至3.24.7；过滤过滤除去除去Fe(OH)3(4)CuOH2SO4=CuSO4H2O，CuSO4Fe=FeSO4Cu不锈钢表面有紫红色物质生成不锈钢表面有紫红色物质生成(2015广广州州调调研研)下下列列叙叙述述正正确确的的是是
19、()A氢氧燃料电池中氢氧燃料电池中O2通入负极通入负极B铅铅蓄蓄电电池池在在放放电电时时，其其负负极极的的电电极极反反应应为为Pb2e=Pb2 C碱性锌锰电池在工作时，电解质中的碱性锌锰电池在工作时，电解质中的OH移向正极移向正极D在在海海轮轮外外壳壳镶镶嵌嵌锌锌块块保保护护外外壳壳不不受受腐腐蚀蚀是是采采用用了了牺牺牲牲阳极的阴极保护法阳极的阴极保护法【答案】【答案】D判判断断下下列列说说法法是是否否正正确确(对对的的画画“”，错的画，错的画“”)。(1)如如在在Zn与与稀稀H2SO4反反应应时时加加入入少少量量CuSO4溶溶液液能能使使产产生生H2的反应速率加快的反应速率加快()(2)两两
20、种种金金属属分分别别作作原原电电池池的的两两极极时时，一一般般作作负负极极的的金金属属比比作正极的金属活泼作正极的金属活泼()(3)有有两两种种金金属属a、b，用用导导线线连连接接后后插插入入到到稀稀H2SO4中中，观观察察到到a溶溶解解，b极极上上有有气气泡泡产产生生，则则金金属属a作作负负极极，比比金金属属b活活泼泼()(4)如如要要保保护护一一个个铁铁质质的的输输水水管管道道或或钢钢铁铁桥桥梁梁等等，可可用用导导线线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极()【答案】【答案】(1)(2)(3)(4)原电池、化学电源的考查原电池、化学电源的考查高高考考对
21、对原原电电池池及及化化学学电电源源能能力力的的考考查查以以接接受受、吸吸收收、整整合合化化学学信信息息的的能能力力为为主主，试试题题难难度度中中等等偏偏上上。从从近近年年来来的的高高考考命命题题来来看看，对对于于原原电电池池的的考考查查往往往往结结合合实实用用电电池池进进行行。解解答答这这类类题题目目，首首先先要要抓抓住住原原电电池池的的根根本本原原理理氧氧化化还还原原反反应应，然然后后从这个角度分析题目已知条件及问题。从这个角度分析题目已知条件及问题。常常见见的的考考点点：原原电电池池的的工工作作原原理理及及应应用用；原原电电池池的的电电极判断与材料选择；极判断与材料选择；实用化学电源特别是
22、燃料电池的分析。实用化学电源特别是燃料电池的分析。氢氢氧氧燃燃料料电电池池是是符符合合绿绿色色化化学学理理念念的的新新型型发发电电装装置置。下下图图为为电电池池示示意意图图，该该电电池池电电极极表表面面镀镀一一层层细细小小的的铂铂粉粉，铂铂吸吸附附气气体的能力强，性质稳定。请回答：体的能力强，性质稳定。请回答：【解解析析】(2)负负极极H2被被氧氧化化，写写电电极极反反应应式式时时要要注注意意电电解解质质溶液的组成。溶液的组成。(3)本本题题考考查查读读题题能能力力，铂铂粉粉作作用用在在题题设设中中有有说说明明，在在学学习习中要注意自学能力的培养。中要注意自学能力的培养。(4)反反应应中中Li
23、从从0价价升升至至1价价，作作还还原原剂剂；H2O中中的的H从从1价降至价降至H2中中0价，作氧化剂。价，作氧化剂。【答案】【答案】(1)由化学能转化为电能由由化学能转化为电能由a到到b(2)2H24OH4e=4H2O(3)增增大大电电极极单单位位面面积积吸吸附附H2、O2分分子子数数，加加快快电电极极反反应应速率速率(4)LiH2O(2012四四川川卷卷)一一种种基基于于酸酸性性燃燃料料电电池池原原理理设设计计的的酒酒精精检检测测仪仪，负负极极上上的的反反应应为为CH3CH2OH4eH2O =CH3COOH4H。下列有关说法正确的是。下列有关说法正确的是()A检测时，电解质溶液中的检测时，电解质溶液中的H向负极移动向负极移动B若若有有0.4 mol电电子子转转移移，则则在在标标准准状状况况下下消消耗耗 4.48 L 氧氧气气C 电电 池池 反反 应应 的的 化化 学学 方方 程程 式式 为为 CH3CH2OH O2= CH3COOHH2OD正极上发生的反应为正极上发生的反应为O24e2H2O=4OH【答案】【答案】C
