原电池.docx

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原电池

高三化学一轮复习教案——原电池的原理及应用

 【考纲要求】

一.掌握原电池的形成条件，理解原电池的工作原理；

二.能够正确地判断原电池的两极，能够正确地书写电极反应及总反应; 

三.了解常见化学电源的种类及特点，能够认识和书写几种新型电池

的电极及电极反应。

四.了解金属的腐蚀及防护的方法。

 【知识梳理】

一、

1、概念：

将化学能转化成电能的装置叫做原电池。

从理论上说，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池。

二、

2、正负极判断：

相对活泼的电极为负极，相对不活泼的电极为正极。

3、电极反应：

负极：

失电子的氧化反应升价。

正极：

得电子的还原反应降价。

4、定向移动方向

电子：

负极流向正极（外导线）。

离子：

阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。

 5、 原电池的形成条件：

（1）两物质发生氧化还原反应

①金属活动性不同（或一种金属和一种非金属导体）；

②两不活泼的导体－石墨或Pt等（燃料电池电极）；

③金属和金属氧化物（锌锰电池，铅蓄电池，银锌电池）。

（2）形成闭合回路（电极，电解质溶液，盐桥，导线。

）

【考点一】

（1）原电池的设计

例1-1. 一个两电极分别为Zn和Cu，电解质为稀硫酸的原电池，正确的是（D） 

A．铜是阳极，铜片上有气泡产生

B．铜片质量逐渐减少

C．电流从锌片经导线流向铜片 

D．氢离子在铜片表面被还原 

变式1、Mg-H2O2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，示意图如下。

该电池工作时，下列说法正确的是（）

A．Mg 电极是该电池的正极

B．H2O2 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

答案：

D

变式1-2、（2005年全国）关于电解NaCl 水溶液，下列叙述正确的是C

A、电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠

B、若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色

C、若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈红色

D、电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后，溶液呈中性

（2）酸碱电解液对产物的影响

例1-2．镁/H2O2酸性燃料电池采用海水作电解质（加入一定量的酸），下列说法正确的是（B）。

A．电池总反应为Mg＋H2O2===Mg（OH）2

B．正极发生的电极反应为H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O 

C．工作时，正极周围海水的pH减小 

D．电池工作时，溶液中的H＋向负极移动

变式1-2．氢氧燃料电池以KOH溶液为电解质溶液，下列不正确的是

A．正极反应式为：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

B．工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量浓度不变

C．该燃料电池的总反应方程式为：

2H2＋O2===2H2O 

D．用其电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2（标况），有0.2 mol电子转移

答案B 

【考点二】电极的判断及电极反应式的书写

（1）电极方程式的书写：

仅有一个电极材料参与反应的原电池：

负极：

M-xe-=Mx+ 

正极：

析氢或吸氧或析出不活泼金属

（2）电极的判断方法：

 方法一：

根据电极材料的性质确定。

1.对于金属—金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极；

 2.对于金属—非金属电极，金属是负极，非金属是正极，如干电池等；

3.对于金属—化合物电极，金属是负极，化合物是正极。

 方法二：

根据电极反应的本身确定。

 失电子的反应→氧化反应→负极；

 得电子的反应→还原反应→正极。

例2

（1）Fe-C/稀硫酸Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑

（2）Zn-Cu/硫酸铜溶液Zn+CuSO4===ZnSO4+Cu

变式2（2005年天津卷）金属镍有广泛的用途。

粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（已知：

氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋）C

A  阳极发生还原反应，其电极反应式：

Ni2＋＋2e－＝Ni 

B  电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等

C  电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋

D  电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt 

三、

典型及新型电池

【考点三】

几种常见的电池和新型电池分类及反应原理简介化学电池分类:

  一次电池（如锌锰干电池、碱性锌锰电池） 二次电池（又叫充电电池或蓄电池）（如铅蓄电池） 电池（如氢氧燃料电池） 

（1）一次电池

①碱性锌锰电池构成:

负极是锌,正极是MnO2,正极是KOH 工作原理:

负极Zn+2OH—－2e－=Zn（OH）2；正极:

2MnO2+2H2O+2e－

=2MnOOH+2OH－总反应式:

Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn（OH）2

特点:

比能量较高,储存时间较长,可适用于大电流和连续放电。

②钮扣式电池（银锌电池） 锌银电池的负极是Zn，正极是Ag20，电解质是KOH，总反应方程式：

Zn+Ag20=2Ag+ZnO 特点：

此种电池比能量大，电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电。

③锂电池

锂电池用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝锂（LiAlCl4）溶解在亚硫酰氯（SOC12）中组成。

锂电池的主要反应为：

负极：

8Li－8e—＝8Li+；正极：

3SOC12+8e—＝SO32－+2S+6Cl—总反式为：

8Li+3SOC12=6LiCl+Li2SO3+2S 特点：

锂电池是一种高能电池，质量轻、电压稳定、工作效率高和贮存寿命长的优点。

（2）燃料电池

①氢氧燃料电池当用碱性电解质时，电极反应为：

负极：

2H2+40H—－4e—＝4H20； 正极：

02+2H20+4e—＝40H—

例3-1．铅蓄电池的充、放电反应方程式为：

Pb＋PbO2＋2H2SO4放电充电2PbSO4＋2H2O。

关于铅蓄电池的说法正确的是（  B） 

A．在放电时，正极发生的反应是：

Pb＋SO2－4－2e－===PbSO4

B．在放电时，该电池的负极材料是铅板

C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小

D．在充电时，阳极发生的反应是：

PbSO4＋2e－===Pb＋SO2－4

例3-2．某航空站安装了一台燃料电池，该电池可同时提供电和水蒸气。

所用燃料为氢气，电解质为熔融的碳酸钾。

已知该电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，正极反应为O2＋2CO2＋4e－===2CO32-，则下列推断正确的是（D）。

A．负极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2O 

B．该电池可在常温或高温时进行工作，对环境具有较强的适应性

C．该电池供应2 mol水蒸气，同时转移2 mol电子

D．放电时负极有CO2生成

变式3-2．一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率而倍受重视。

现有Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，一极通CO气体，另一极通O2和CO2的混合气体，制作650 ℃时工作的燃料电池，其电池总反应是2CO＋O2===2CO2。

则下列说法中正确的是（） 

A．负极电极反应是：

O2＋2CO2＋4e－===2CO32－ 

B．通CO的一极是电池的正极

C．熔融盐中CO32-的物质的量在工作时保持不变

D．正极发生氧化反应

【答案】C 

四、金属腐蚀及防护

【考点四】析氢腐蚀及吸氧腐蚀

例4、在钢铁腐蚀过程中，下列五种变化可能发生的是（C） 

①Fe2＋转化为Fe3＋ ②O2被还原 ③产生H2 ④Fe（OH）3失水形成Fe2O3·xH2O ⑤杂质碳被氧化

A．只①② 

B．只②③④

C．①②③④

D．①②③④⑤

课后习题

1、一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为

CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。

下列有关说法正确的是   （  ） 

A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动 

B．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气 

C．电池反应的化学方程式为CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O 

D．正极上发生的反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－

 2．一个原电池的反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该反应的原电池的正确组成是（ ） 

ABCD

正极ZnCuZnFe

负极CuZnAgZn

电解质溶液CuCl2H2SO4CuSO4CuCl2

3用铜片、银片、Cu （NO3）2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）构成一个原电池。

以下有关该原电池的叙述正确的是（）

 ①在外电路中，电流由铜电极流向银电极 

②正极反应为：

Ag++e-=Ag 

③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作

④将铜片浸入AgNO3

溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同

A．①②

B．②③

C．②④

D．③④

4．研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别

进行发电，在海水中电池总反应可表示为：

5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl 下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是（ ） 

A．正极反应式：

Ag＋Cl－－e－===AgCl 

B．每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子

C．Na＋不断向“水”电池的负极移动

D．AgCl是还原产物 

1、解答本题时审题是关键，反应是在酸性电解质溶液中进行的。

在原电池中，阳离子要往正极移动，故A错；因电解质溶液是酸性的，不可能存在OH－，故正极的反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O

，转移4 mol电子时消耗1 mol O2，则转移0.4 mol电子时消耗2.24 L O2

，故B、D错；电池反应式即正负极反应式之和，将两极的反应式相加可知C正确。

2、 从Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu看，该电池负极反应为Zn－2e－===Zn2＋，故负极一定为Zn，正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu电解质溶液含Cu2＋，正极活泼性比Zn弱即可。

故选D 

3、原电池中，较活泼的金属铜作负极，负极上金属铜失去电子发生氧化反应，较不活泼的金属银作正极，正极上银离子得电子发生还原反应，外电路上，电子从负极沿导线流向正极，①在外电路中，电流由银电极流向铜电极，故错误；②正极上得电子发生还原反应，所以反应为：

Ag++e-=Ag，故正确；③实验过程中取出盐桥，不能构成闭合回路，所以原电池不能继续工作，故错误；④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同，故正确．故选C．

4、由电池总反应式可知，Ag在负极失去电子，生成氧化产物AgCl

，每生成2 mol AgCl，即生成1 mol Na2Mn5O10时，转移2 mol电子，故A、D错误，B正确；Na＋应向电池的正极移动，C错误。

故选B