原电池知识点总结.docx
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原电池知识点总结
原电池的知识梳理
3、只有氧化还原反应才有电子的得失，只有氧化还原反应才可能被设计成原电池（复分解反应永远不可能被设计成原电池）。
5、无论什么样电极材料、电解质溶液（或熔融态的电解质）构成原电池，只要是原电池永远遵守电极的规定：
电子流出的电极是负极，电子流入的电极是正极。
6、在化学反应中，失去电子的反应（电子流出的反应）是氧化反应，得到电子的反应（电子流入的反应）是还原反应，所以在原电池中：
负极永远发生氧化反应，正极永远发生还原反应。
（1）在外电路：
①电流的流向是从电源的正极出发经用电器流向电源的负极。
②电子的流向是从电源的负极出发经用电器流向电源的正极。
（2）在内电路：
①电解质溶液中的阳离子向正极移动，因为：
正极是电子流入的电极，正极聚集了大量的电子，而电子带负电，吸引阳离子向正极移动。
②电解质溶液中的阴离子向负极移动，因为：
负极溶解失去电子变成阳离子，阳离子大量聚集在负极，吸引阴离子向负极移动。
（硝酸做电解质溶液时，在H+帮助下，NO3-向正极移动得电子放出NO2或NO）
10、如果负极产生的阳离子和电解质溶液中的阴离子不能共存，二者将发生反应使得各自的离子浓度减少，并可能伴有沉淀或气体的产生。
11、在特定的电解质溶液的条件下：
能单独反应的金属做负极，不能单独反应的金属做正极。
例1：
两极材料分别是铜片和铝片，电解质溶液是浓硝酸，虽然金属活动性铝比铜活泼，但是由于铝与浓硝酸发生钝化，不再继续反应，而铜与浓硝酸发生氧化反应，在电池中，铜作原电池的负极，铝作原电池的正极。
例2：
两极材料分别是镁片和铝片，电解质溶液是氢氧化钠溶液，虽然金属活动性镁比铝活泼，但是由于铝与氢氧化钠溶液发生氧化反应产生氢气，而镁与氢氧化钠溶液不反应，在电池中，铝作原电池的负极，镁作原电池的正极。
12、在非氧化性酸的酸性条件下或中性条件下，金属活动性强的金属做负极。
二、应该对比掌握几种原电池
原电池电极反应式的书写格式：
电极名称（电极材料）：
氧化还原反应的半反应（氧化还原类型）
1、铜锌非氧化性强酸溶液的原电池（伏打电池）（电极材料：
铜片和锌片，电解质溶液：
稀硫酸）
（1）氧化还原反应的离子方程式：
Zn+2H+=Zn2++H2↑
（2）电极反应式及其意义
正极（Cu）：
2H++2e-=H2↑（还原反应）；负极（Zn）：
Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）。
（3）微粒移动方向：
①在外电路：
电流由铜片经用电器流向锌片，电子由锌片经用电器流向铜片。
②在内电路：
SO
（运载电荷）向锌片移动，H+（参与电极反应）向铜片移动的电子放出氢气。
2、铜锌强碱溶液的原电池（电极材料：
铜片和锌片，电解质溶液：
氢氧化钠溶液）
（1）氧化还原反应的离子方程式：
Zn+2OH-=ZnO
+H2↑
（2）电极反应式及其意义
①正极（Cu）：
2H++2e-=H2↑（还原反应）；修正为：
2H2O+2e-=H2↑+2OH-
②负极（Zn）：
Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）；修正为：
Zn+4OH--2e-=ZnO
+2H2O
3、铝铜非氧化性强酸溶液的原电池（电极材料：
铜和铝；电解质溶液：
稀硫酸。
）
（1）氧化还原反应的离子方程式：
2Al+6H+=2Al3++3H2↑
（2）电极反应式及其意义
正极（Cu）：
6H++6e-=3H2↑（还原反应）；
负极（Al）：
2Al-6e-=2Al3+（氧化反应）。
4、铜铝强碱溶液的原电池（电极材料：
铜片和铝片，电解质溶液：
氢氧化钠溶液）
（1）氧化还原反应的离子方程式：
2Al+2OH-+2H2O=2AlO
+3H2↑
（2）电极反应式及其意义
①正极（Cu）：
6H++6e-=3H2↑（还原反应）；修正为：
6H2O+6e-=3H2↑+6OH-
②负极（Al）：
2Al-6e-=2Al3+（氧化反应）；修正为：
2Al+8OH--6e-=2AlO
+4H2O
5、铝铜电池浓硝酸原电池（电极材料：
铜片和铝片，电解质溶液：
浓硝酸）
（1）氧化还原反应的离子方程式：
Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O
（2）电极反应式及其意义
①正极（Al）：
4H++2NO3-+2e-=2NO2↑+2H2O（还原反应）；
②负极（Cu）：
Cu-2e-=Cu2+（氧化反应）；
6、镁铝非氧化性强酸溶液的原电池（电极材料：
镁和铝；电解质溶液：
稀硫酸。
）
（1）氧化还原反应的离子方程式：
Mg+2H+=Mg2++H2↑
（2）电极反应式及其意义
正极（Al）：
2H++2e-=H2↑（还原反应）；
负极（Mg）：
Mg-2e-=Mg2+（氧化反应）。
7、镁铝强碱溶液的原电池（电极材料：
镁片和铝片，电解质溶液：
氢氧化钠溶液）
（1）氧化还原反应的离子方程式：
2Al+2OH-+2H2O=2AlO
+3H2↑
（2）电极反应式及其意义
①正极（Mg）：
6H++6e-=3H2↑（还原反应）；修正为：
6H2O+6e-=3H2↑+6OH-
②负极（Al）：
2Al-6e-=2Al3+（氧化反应）；修正为：
2Al+8OH--6e-=2AlO
+4H2O
8.氢氧燃料电池（酸性介质）
正极：
O2+4H++4e-→2H2O负极：
2H2-4e-→4H+
总反应式：
2H2+O2==2H2O
9.氢氧燃料电池（碱性介质）
正极：
O2+2H2O+4e-→4OH-负极：
2H2-4e-+4OH-→4H2O
总反应式：
2H2+O2==2H2O
10.铅蓄电池（放电）
正极（PbO2）：
PbO2+2e-+SO42-+4H+→PbSO4+2H2O
负极（Pb）：
Pb-2e-+（SO4）2-→PbSO4
总反应式：
Pb+PbO2+4H++2（SO4）2-==2PbSO4+2H2O
11、甲烷和氧气燃料电池（电解质溶液是氢氧化钾溶液）
（1）电极反应式及其意义
①正极（惰性材料）：
2O2+8e-=4O2-（还原反应）；在强碱性条件下修正为：
2O2+4H2O+8e-=8OH-
②负极（惰性材料）：
CH4-8e-→CO2（氧化反应）；修正为：
CH4–8e-+10OH-=CO32-+7H2O
总反应式：
CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O
12．吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别
电化腐蚀类型
吸氧腐蚀
析氢腐蚀
条件
水膜酸性很弱或呈中性
水膜酸性较强
正极反应
O2+4e-+2H2O==4OH-
2H++2e-==H2↑
负极反应
Fe－2e-==Fe2+
Fe－2e-==Fe2+
腐蚀作用
是主要的腐蚀类型，具有广泛性
发生在某些局部区域内
强调几点：
①书写电极反应式要注意酸碱性环境对产物存在形式的影响。
②在酸性环境中，氢元素的存在形式有：
H+ 、H2O、H2三种形式，不会出现OH-形式。
③在碱性环境中，氢元素的存在形式为：
OH-、H2O、H2三种形式，不会出现H+形式。
④在酸性环境中，氧元素的存在形式有：
H2O一种形式，不会出现OH-、O2-两种形式。
⑤在碱性环境中，氧元素的存在形式为：
OH-、H2O两种形式，不会出现O2-形式。
⑥检验电极反应式的三个标准：
正负极得失电子数相等，原子个数守恒，微粒存在形式符合酸碱环境。
三、2007年高考原电池部分试题及其详细解答
例1．（1993年上海高考化学题）有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线联结起来，浸入电解质溶液中，B不易被腐蚀；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。
据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为（）
A．D＞C＞A＞BB．D＞A＞B＞C
C．D＞B＞A＞CD．B＞A＞D＞C
解析：
根据原电池原理，较活泼金属作负极，较不活泼金属作正极，B不易被腐蚀，说明B为正极，金属活动性A＞B。
另可比较出金属活动性D＞A，B＞C。
故答案为B项。
2．比较反应速率
例2．（2000年北京春季高考化学题）100mL浓度为2mol·L-1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是（）
A．加入适量的6mol·L-1的盐酸
B．加入数滴氯化铜溶液
C．加入适量蒸馏水
D．加入适量的氯化钠溶液
解析：
向溶液中再加入盐酸，H+的物质的量增加，生成H2的总量也增加，A错。
加入氯化铜后，锌置换出的少量铜附在锌片上，形成了原电池反应，反应速率加快，又锌是过量的，生成H2的总量决定于盐酸的量，故B正确。
向原溶液中加入水或氯化钠溶液都引起溶液中H+浓度的下降，反应速率变慢，故C、D都不正确。
本题答案为B项。
3．书写电极反应式、总反应式
例3．（2000年全国高考理综题）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：
阳极反应式：
2CO+2CO32--4e-==4CO2
阴极反应式：
_________________，
电池总反应式：
_______________。
解析：
作为燃料电池，总的效果就是把燃料进行燃烧。
本题中CO为还原剂，空气中O2为氧化剂，电池总反应式为：
2CO+O2==2CO2。
用总反应式减去电池负极（即题目指的阳极）反应式，就可得到电池正极（即题目指的阴极）反应式：
O2+2CO2+4e-==2CO32-。
4．分析电极反应
例4．（1999年全国高考化学题）氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。
氢镍电池的总反应式是：
（1/2）H2+NiO（OH）Ni（OH）2
根据此反应式判断下列叙述中正确的是（）
A．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大
B．电池放电时，镍元素被氧化
C．电池充电时，氢元素被还原
D．电池放电时，H2是负极
解析：
电池的充、放电互为相反的过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。
根据氢镍电池放电时的总反应式可知，电解质溶液只能是强碱性溶液，不能是强酸性溶液，因为在强酸性溶液中NiO（OH）和Ni（OH）2都会溶解。
这样可写出负极反应式：
H2+2OH--2e-==2H2O，H2为负极，附近的pH应下降。
放电时镍元素由+3价变为+2价，被还原，充电时氢元素由+1价变为0价，被还原。
故答案为C、D项。
例5．（2000年全国高考理综题）钢铁发生电化学腐蚀时,负极发生的反应（）
A．2H++2e-==H2B．2H2O+O2+4e-==4OH-
C．Fe-2e-==Fe2+D．4OH-+4e-==2H2O+O2
解析：
钢铁在潮湿的空气中发生电化学腐蚀时，负极为铁，正极为碳，电解质溶液为溶有O2或CO2等气体的水膜。
当水膜呈弱酸性或中性时发生吸氧腐蚀，负极反应为：
Fe-2e-==Fe2+，正极反应为：
2H2O+O2+4e-==4OH-；当水膜呈酸性时发生析氢腐蚀，负极反应为：
Fe-2e-==Fe2+，正极反应为：
2H++2e-==H2。
钢铁的电化学腐蚀以吸氧腐蚀为主。
故答案为C项。
5．判断原电池的电极
例6．（2001年广东高考化学题）镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：
由此可知，该电池放电时的负极材料是（）
A．Cd（OH）2B．Ni（OH）2
C．CdD．NiO（OH）
解析：
此电池放电时为原电池反应，所列反应由右向左进行，Cd元素由0价变为+2价，失去电子，被氧化，故Cd是电池的负极反应材料。
本题答案为C项。
例7．（2001年上海高考化学题）铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中，锌片是（）
A．阴极B．正极C．阳极D．负极
解析：
铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中形成了原电池，由于金属活动性Zn＞Cu，故Zn为负极。
答案为D项。
6．原电池原理的综合应用
例8．（2004年天津高考理综题）下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是（）
A．a电极是负极
B．b电极的电极反应为：
4OH--4e-==2H2O+O2↑
C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置
解析：
分析氢氧燃料电池原理示意图，可知a极为负极，其电极反应为：
2H2-4e-==4H+，b极为正极，其电极反应为：
O2+2H2O+4e-==4OH-，电池总反应式为：
2H2+O2==2H2O。
H2为还原剂，O2为氧化剂，H2、O2不需全部储藏在电池内。
故答案为B项。
例9．（2004年江苏高考化学题）碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。
锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：
Zn（s）+2MnO2（s）+H2O（l）==
Zn（OH）2（s）+Mn2O3（s）
下列说法错误的是（）
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为：
2MnO2（s）+H2O
（1）+2e-==Mn2O3（s）+2OH-（aq）
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过O.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g
解析：
该电池的电解液为KOH溶液，结合总反应式可写出负极反应式：
Zn（s）+2OH-（aq）-2e-==Zn（OH）2（s），用总反应式减去负极反应式，可得到正极反应式：
2MnO2（s）+H2O
（1）+2e-==Mn2O3（s）+2OH-（aq）。
Zn为负极，失去电子，电子由负极通过外电路流向正极。
1molZn失去2mol电子，外电路中每通过O.2mol电子，Zn的质量理论上减小6.5g。
故答案为C项。
1、（2007年高考广东理基）钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为：
2Fe＋2H2O＋O2=2Fe2＋＋4OH－。
以下说法正确的是（）
（A）负极发生的反应为：
Fe－2e－=Fe2＋
（B）正极发生的反应为：
2H2O＋O2＋2e－=4OH－
（C）原电池是将电能转变为化学能的装置
（D）钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀
2、（2007年高考广东化学卷）科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。
电池负极反应为（）
（A）H2＋2OH－＝2H2O＋2e－（B）O2＋4H＋＋4e－＝2H2O
（C）H2＝2H＋＋2e－（D）O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
3、（2007年高考广东化学卷）为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是（）
（A）将青铜器放在银质托盘上（B）将青铜器保存在干燥的环境中
（C）将青铜器保存在潮湿的空气中（D）在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜
4、（2007年高考全国理综卷
）在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是（）
（A）正极附近的SO42－离子浓度逐渐增大（B）电子通过导线由铜片流向锌片
（C）正极有O2逸出（D）铜片上有H2逸出
5、（2007年高考理综天津卷，6分）天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。
锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴（LiCoO2），充电时LiCoO2中Li被氧化，Li＋迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳（C6）中，以LiC6表示。
电池反应为LiCoO2＋C6
CoO2＋LiC6，下列说法正确的是（）
（A）充电时，电池的负极反应为LiC6－e－=Li＋＋C6
（B）放电时，电池的正极反应为CoO2＋Li＋＋e－=LiCoO2
（C）羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质
（D）锂离子电池的比能量（单位质量释放的能量）低
6、（2007年高考海南化学卷）（9分）依据氧化还原反应：
2Ag＋（aq）＋Cu（s）=Cu2＋（aq）＋2Ag（s）设计的原电池如图所示。
请回答下列问题：
（1）电极X的材料是________；电解质溶液Y是___________；
（2）银电极为电池的________极，发生的电极反应为______________________________；
X电极上发生的电极反应为____________________________；
（3）外电路中的电子是从_______电极流向________电极。
7、（2007年高考理综宁夏卷）（14分）
（1）将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。
锌片上发生的电极反应：
_____________________________________；
银片上发生的电极反应：
______________________________________。
（2）若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47g，试计算：
产生氢气的体积（标准状况）；
通过导线的电量。
（已知NA=6.02×1023/mol，电子电荷为1.60×10－19C）
1、［答案］A。
解析：
金属的电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，析氢腐蚀主要发生在酸性环境中，而大多数环境是中性环境，金属的大多数腐蚀是吸氧腐蚀。
钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的是吸氧腐蚀，负极材料是铁，正极材料是碳，其原电池反应为：
2Fe＋2H2O＋O2=2Fe2＋＋4OH－，继续发生的反应为4Fe（OH）2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，2Fe（OH）3=Fe2O3·3H2O（铁锈成分）。
（A）负极发生的反应为：
Fe－2e－=Fe2＋，（B）正极发生的反应为：
2H2O＋O2＋4e－=4OH－；（C）原电池是将化学能转变为电能的装置；（D）钢柱在水下部分比在空气与水交界处不易腐蚀，因为水下氧气少。
2、［答案］C。
解析：
这种新型细菌燃料电池，燃料是氢气，电解质溶液是磷酸，氢气失电子氧化后以H+形式存在，氧气的电子还原后，以H2O形式存在；电池负极反应为：
2H2-4e－＝4H＋；电池正极反应为：
O2＋4H＋＋4e－＝2H2O。
3、［答案］BD。
解析：
青铜器分为两种：
锡青铜和铅青铜，锡和铅的金属活泼性都比铜强；形成原电池腐蚀时，铜被保护起来，被腐蚀的是锡或铅。
为了防止产生铜绿，应该避免青铜器与那些金属活泼性不如铜的金属接触，以防止在形成原电池时因为铜比较活泼而成为电池的负极被腐蚀，将青铜器放在银质托盘上或在潮湿的空气中会产生铜绿。
青铜器保存在潮湿的空气中，铜会发生化学腐蚀：
2Cu+O2+CO2+H2O=Cu2（OH）2CO3，为了避免青铜器生成铜绿，将青铜器保存在干燥的环境中或在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜。
4、［答案］D。
解析：
在该原电池中，锌比铜活泼，锌与稀硫酸反应：
Zn+2H+=Zn2++H2↑，锌失去电子变成锌离子，电子由锌片经导线流向铜片，铜片聚集大量的电子，吸引溶液中的阳离子（Zn2+、H+）向铜片移动，H+的氧化性比Zn2+强，H+优先得电子变成H原子，H原子再变成H2。
电子流出的一极规定为电池的负极，所以锌片为负极；电子流入的一极为正极，所以铜片为正极。
锌失去电子变成锌离子，在负极源源不断的产生阳离子（Zn2+），阳离子吸引阴离子向电源的负极移动，负极附近的SO42－离子浓度逐渐增大。
5、［答案］B。
解析：
分析原电池反应：
CoO2＋LiC6
LiCoO2＋C6；电池负极反应：
C
-e-=C6，推导电池的正极反应式为：
CoO2＋Li＋＋e－=LiCoO2；分析电解池反应：
LiCoO2＋C6
CoO2＋LiC6，充电时LiCoO2中Li被氧化，Li＋迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳（C6）中，以LiC6表示，说明整个反应中钴元素和氧元素的化合价都没有发生变化，电解池的阳极发生氧化反应：
LiCoO2–e-=CoO2＋Li＋，电解池的阴极发生还原反应：
C6+e-=C
；醇类不是电解质，不可以做锂电池的电解质；锂离子电池的比能量（单位质量释放的能量）高，否则不可能作为新型电池推广。
6、［答案］
（1）铜（或Cu）；AgNO3溶液。
（2）正，Ag＋＋e－=Ag；Cu－2e－=Cu2＋。
（3）负（Cu）；正（Ag）。
解析：
将氧化还原反应拆成两个半反应：
一个是在负极发生的氧化反应，一个是在正极发生的还原反应；在氧化还原反应：
2Ag＋（aq）＋Cu（s）=Cu2＋（aq）＋2Ag中，氧化反应为：
Cu（s）-2e-=Cu2＋（aq）；还原反应为：
2Ag＋（aq）＋2e-=2Ag；铜片失去电子被氧化，而失去电子即流出电子的一极为负极，所以铜片为负极，发生的反应为：
Cu（s）-2e-=Cu2＋（aq）；电极X的材料是铜，电解质溶液是可溶性的银盐，可熔性的银盐只有硝酸银溶液；电子流入的一极为正极，银电极为电池的正极，发生的反应为：
Ag＋＋e－=Ag，外电路中的电子是从X（铜片、负极）电极流向Ag（正极）电极。
7、［答案］
（1）Zn－2e－=Zn2＋；2H＋＋2e－=H2↑。
（2）①锌片与银片减轻，是因与酸反应：
Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑～转移2e－
=
=
得V（H2）=4.5L；Q=3.8×104C。
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