届高考化学一轮复习第六单元+第2讲+原电池+化学电源学案精品版文档格式.docx

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⑩　　　　　　反应 

电子流向

由

　　　　片沿导线流向

　　　　片 

离子迁移方向

阴离子向

　　　　　　　　迁移 

阳离子向

电池总反应式

Zn+Cu2+

Cu+Zn2+

两类装置

的不同点

还原剂Zn与氧化剂Cu2+直接接触,既有化学能转化为电能,又有化学能转化为热能,造成能量损耗

Zn与氧化剂Cu2+不直接接触,仅有化学能转化为电能,避免了能量损耗,故电流稳定,持续时间长

1.在原电池中,活动性强的金属不一定作负极,但负极一定发生氧化反应。

如Mg-NaOH溶液-Al组成的原电池,Al作负极;

铁、铜相连浸在浓硝酸中,铜作负极（铁遇浓硝酸会钝化）。

2.盐桥的作用:

一是使整个装置构成闭合回路,代替两溶液直接接触;

二是平衡电荷。

如在Zn/ZnSO4-Cu/CuSO4原电池中,Zn失去电子变成Zn2+进入ZnSO4溶液,ZnSO4溶液中因Zn2+增多而带正电荷,同时,CuSO4溶液则由于Cu2+变成Cu,使得S

相对较多而带负电荷。

通过盐桥中阴、阳离子的定向移动,两极电解质溶液中的正负电荷守恒而保持电中性。

盐桥不能用一根导线连接,因为导线不能传递阴、阳离子。

　　二、化学电源的种类及其工作原理

1.一次电池（碱性锌锰电池）

碱性锌锰电池的工作原理如图所示:

负极（Zn）,电极反应式为

　　　　　　　。

正极（MnO2）,电极反应式为2MnO2+2H2O+2e-

2MnOOH+2OH-。

总反应式:

Zn+2MnO2+2H2O

Zn（OH）2+2MnOOH。

2.二次电池（以铅蓄电池为例）

（1）放电时的反应

a.负极反应:

　　　　　　　　　　　　　　　　。

b.正极反应:

PbO2+4H++S

+2e-

PbSO4+2H2O。

c.总反应:

Pb+PbO2+2H2SO4

2PbSO4+2H2O。

（2）充电时的反应

a.阴极反应:

　。

b.阳极反应:

2PbSO4+2H2O

Pb+PbO2+2H2SO4。

3.燃料电池（以氢氧燃料电池为例）

酸性

碱性

负极反应式

正极反应式

2H2+O2

2H2O

1.原电池反应中,两极材料自身不一定发生反应。

2.可充电电池的放电反应和充电反应不互为可逆反应。

3.书写燃料电池的电极反应式时,一定要注意溶液的酸碱性。

①化学能　②电能　③活泼性不同　④电解质溶液

⑤锌　⑥铜　⑦Zn-2e-

Zn2+　⑧Cu2++2e-

Cu　⑨氧化　⑩还原　

锌　

铜　

负极　

正极　

Zn+2OH--2e-

Zn（OH）2　

Pb+S

-2e-

PbSO4　

PbSO4+2e-

PbSO4+2H2O-2e-

2H2-4e-

4H+　

2H2+4OH--4e-

4H2O　

O2+4H++4e-

2H2O　

O2+2H2O+4e-

4OH-

　　1.原电池实质的2个方面

（1）能量转化:

化学能转化为电能。

（2）反应本质:

自发进行的氧化还原反应。

2.原电池中的4个“方向”

（1）外电路中电子移动方向:

负极→正极。

（2）外电路中电流方向:

正极→负极。

（3）电池内部离子移动方向:

阴离子→负极,阳离子→正极。

（4）盐桥中（含饱和KCl溶液）离子移动方向:

K+→正极,Cl一→负极。

3.判断原电池正负极的6种方法

电极材料、电极现象、电子移向、离子移向、得失电子、电解质溶液。

　　4.原电池电极反应式的书写方法

（1）列物质,标得失。

判断电极产物,标出电子得失数量。

（2）看环境,配守恒。

依据电解质环境和电荷守恒,添加合理的离子。

在水溶液中,若前面添加H+或OH-,则后面生成H2O,若在后面添加H+或OH-,则前面必添加H2O;

在非水环境中则应依据实际环境添加合理的离子或分子。

（3）两式相加,验总式。

见《自学听讲》P111

原电池的工作原理

1.判断正误（正确的打“√”,错误的打“×

”）。

（1）原电池工作时,正极表面一定有气泡产生。

（　　）

（2）Mg-Al形成的原电池,Mg一定作负极。

（3）在原电池中,正极材料本身一定不参与电极反应,负极材料本身一定要发生氧化反应。

（4）实验室制备H2时,用粗锌（含Cu、Fe等）代替纯锌与盐酸反应效果更佳。

（5）铁铜原电池中,负极反应式为Fe-3e-

Fe3+。

（6）原电池工作时,溶液中的阳离子向负极移动,盐桥中的阳离子向正极移动。

（7）锌铜原电池中,因为有电子通过电解质溶液,形成闭合回路,所以有电流产生。

答案　

（1）×

（2）×

　（3）×

　（4）√　（5）×

　（6）×

　（7）×

2.下列有关电化学知识的描述正确的是（　　）。

A.反应CaO+H2O

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Cu+2AgNO3

Cu（NO3）2+2Ag,装置中的盐桥中可以是含琼胶的饱和KCl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的

D.从理论上讲,任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池

解析　CaO+H2O

Ca（OH）2不是氧化还原反应,A项错误;

KCl和AgNO3反应生成AgCl沉淀易阻止原电池反应的发生,B项错误;

作电极的不一定是金属,如石墨棒也可作电极,C项错误。

答案　D

3.有关如图所示原电池的叙述不正确的是（　　）。

A.电子沿导线由Cu片流向Ag片

B.正极的电极反应式是Ag++e-

Ag

C.Cu片上发生氧化反应,Ag片上发生还原反应

D.反应时盐桥中的阳离子移向Cu（NO3）2溶液

解析　该装置是原电池装置,实质上发生的是Cu与硝酸银的反应,所以Cu失去电子,发生氧化反应,则Cu是负极,Ag是正极,电子从负极流向正极,A项正确;

正极是Ag+发生还原反应,得到电子生成Ag,B项正确;

根据以上分析,Cu片上发生氧化反应,Ag片上发生还原反应,C项正确;

原电池中,阳离子向正极移动,所以盐桥中的阳离子移向AgNO3溶液,D项错误。

4.分析下图所示的四个原电池装置,其中结论正确的是（　　）。

A.①②中Mg作负极,③④中Fe作负极

B.②中Mg作正极,电极反应式为6H2O+6e-

6OH-+3H2↑

C.③中Fe作负极,电极反应式为Fe-2e-

Fe2+

D.④中Cu作正极,电极反应式为2H++2e-

H2↑

解析　②中Mg不与NaOH溶液反应,而Al能和NaOH溶液反应失去电子,故Al作负极;

③中Fe在浓硝酸中钝化,Cu和浓HNO3反应失去电子作负极,A、C两项均错误;

②中电池的总反应为2Al+2NaOH+2H2O

2NaAlO2+3H2↑,负极反应式为2Al+8OH--6e-

2Al

+4H2O,二者相减得到正极反应式为6H2O+6e-

6OH-+3H2↑,B项正确;

④中Cu是正极,电极反应式为O2+2H2O+4e-

4OH-,D项错误。

答案　B

　　一、规避原电池工作原理的3个失分点

1.原电池闭合回路的形成有多种方式,可以是导线连接两个电极,也可以是两电极相接触。

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。

　　二、判断原电池正、负极的5种方法

原电池的正极和负极与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关,不要形成活泼电极一定作负极的思维定式。

　　三、“3步”完胜电极反应式的书写

　　1.某课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置如图所示。

下列说法错误的是（　　）。

A.铜片表面有气泡生成

B.装置中存在“化学能→电能→光能”的转换

C.如果将硫酸换成柠檬汁,导线中不会有电子流动

D.如果将锌片换成铁片,电路中的电流方向不变

解析　铜锌原电池中,Cu作正极,溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气,所以Cu上有气泡生成,故A项正确;

原电池中化学能转化为电能,LED灯发光时,电能转化为光能,故B项正确;

柠檬汁显酸性,也能作电解质溶液,所以将硫酸换成柠檬汁,仍然构成原电池,导线中有电子流动,故C项错误;

Cu的金属活动性比Zn、Fe都弱,Cu作正极,所以电路中的电流方向不变,仍然由Cu流向负极,故D项正确。

答案　C

2.（2018年湖南衡东一中月考）原电池（如图）工作时,下列叙述正确的是（　　）。

A.正极反应式为Zn-2e-

Zn2+

B.电流从Zn电极流向铁电极

C.盐桥中的Cl-移向FeSO4溶液

D.电池总反应为Zn+Fe2+

Zn2++Fe

解析　活泼电极锌作负极;

电流和电子的流动方向相反;

原电池中,阳离子移向正极,阴离子移向负极;

A、B、C三项错误。

3.

（1）Fe-Cu-稀H2SO4组成的原电池中,负极反应式为　　　　　　　　　　,正极反应式为　　　　　　　　,电池总反应为　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

（2）由Pb、Cu与氯化铁溶液组成的原电池,其正极反应式为　　　　　　　　,负极反应式为　　　　　　　　。

（3）由Al、Cu与浓硝酸组成的原电池,其负极反应式为　　　　　　　　。

（4）与MnO2—Zn电池类似,K2FeO4—Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,其电极反应式为　　　　　,该电池总反应的离子方程式为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。

解析　

（1）Fe作负极,电极反应式为Fe-2e-

Fe2+;

Cu作正极,电极反应式为2H++2e-

H2↑。

（2）由Pb、Cu与氯化铁溶液组成的原电池,正极为Cu,电极反应式为Fe3++e-

负极为Pb,电极反应式为Pb-2e-

Pb2+。

（3）由Al、Cu与浓硝酸组成的原电池,Al遇浓硝酸钝化,Cu作负极,电极反应式为Cu-2e-

Cu2+。

（4）K2FeO4-Zn组成碱性电池,K2FeO4在电池中作正极,Fe

中+6价铁元素被还原为Fe（OH）3中+3价铁元素,其电极反应式为Fe

+4H2O+3e-

Fe（OH）3+5OH-;

书写总反应的离子方程式时,关键是抓住生成物中Fe和Zn的存在形式分别是Fe（OH）3和Zn（OH）2。

答案　

（1）Fe-2e-

2H++2e-

H2↑;

Fe+2H+

Fe2++H2↑

（2）Fe3++e-

Pb-2e-

Pb2+

（3）Cu-2e-

Cu2+

（4）Fe

2Fe

+8H2O+3Zn

2Fe（OH）3+3Zn（OH）2+4OH-

原电池原理的应用

　　1.为保护地下钢管不受腐蚀,可采取的措施有（