届一轮复习人教版 第18讲 原电池 化学电源 学案.docx

1、届一轮复习人教版 第18讲 原电池 化学电源 学案第18讲原电池化学电源考纲要求学法点拨1.理解原电池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。2了解常见化学电源的种类及其工作原理。本讲内容属于化学理论部分的重难点内容之一。初学这部分内容可能会感到内容庞杂、概念混乱，一时难以掌握。复习本讲知识，要注意：(1)以铜锌原电池为模板掌握电子流向、溶液中离子移动方向、电极反应等知识；以铜锌原电池为基础，逐步学会分析新型电池的工作原理。(2)规范燃料电池电极反应式的书写，注意电解质溶液性质对电极反应的影响。考点一原电池及其工作原理Z 1定义和反应本质原电池是把_化学能_转化为_电能_的装置，

2、其反应本质是_氧化还原反应_。2构成条件一看反应能发生_自发进行_的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)二看两电极一般是活泼性不同的两电极(金属或_石墨_)三看是否形成闭合回路形成需三个条件：_电解质溶液_；两电极直接或间接接触；两电极插入_电解质溶液_中3.工作原理(以铜锌原电池为例)(1)原理分析。电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应Zn2e=Zn2Cu22e=Cu反应类型_氧化_反应_还原_反应电子流向由_锌片_沿_导线_流向_铜片_盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl溶液，K移向_正极_，Cl移向_负极_电池反应方程式ZuCu2=Zn2Cu(2)两种装置比较。盐桥的作用：

3、a.连接内电路形成闭合回路。b.维持两电极电势差(中和电荷)，使电池能持续提供电流。装置中有部分Zn与Cu2直接反应，使电池效率降低；装置中使Zn与Cu2隔离，电池效率提高，电流稳定。4三个移动方向电子方向从_负_极流出沿导线流入_正_极电流方向从_正_极沿导线流向_负_极离子迁移方向电解质溶液中，阴离子向_负_极迁移，阳离子向_正_极迁移特别提醒：(1)只有氧化还原反应才能设计成原电池。(2)活泼性强的金属不一定作负极，但负极一定发生氧化反应。(原电池中“负极氧化，正极还原”)。(3)电子不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥。(电子不下水，离子不上岸或电子走旱路，离子走水路。)(4)

4、负极失去电子总数一定等于正极得到电子总数。(5)对于同一反应，原电池反应速率一定比直接发生的氧化还原反应快。X 1判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)原电池可将化学能转化为电能，原电池需外接电源才能工作()(2)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强()(3)NaOH溶液与稀硫酸反应是放热反应，此反应可以设计成原电池()(4)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()(5)在铜锌原电池中，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()(6)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应()(7)MgAl稀H2SO4组成的原电

5、池中，Mg作负极，MgAlNaOH溶液组成的原电池中，Mg作正极。()(8)氧化还原反应2H2O2H2O2可以设计成原电池()(9)同种条件下，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长()(10)某原电池反应为Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag，装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的KCl饱和溶液()2在双液原电池中，盐桥的作用是什么？答案：形成闭合回路，使两溶液保持电中性。3在如图所示的8个装置中，属于原电池的是_题组一原电池工作原理1(2018浙江嘉兴模拟)下列说法正确的是(D)A构成原电池的两个电极必须是活泼性不同的两种金属B如图原电池中，电流由锌棒经外电路流向铜棒C通过

6、构成原电池，能将反应的化学能全部转化为电能D银锌纽扣电池的放电反应：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag，其中Ag2O作正极，发生还原反应解析构成原电池的两个电极不一定都是金属，可以是一极为较活泼金属，另一极为石墨棒，故A错误；该原电池中，锌为负极，铜为正极，电流由铜棒经外电路流向锌棒，故B错误；通过原电池，能将反应的化学能转化为电能，由于存在能量损失，则不可能将化学能全部转化为电能，故C错误；由电池总反应可知该纽扣电池的反应中Zn为还原剂，Ag2O为氧化剂，故Zn为负极被氧化，Ag2O为正极被还原，故D正确。2(2018天津高三检测)分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是(B)A

7、中Mg作负极，中Fe作负极B中Mg作正极，电极反应式为6H2O6e=6OH3H2C中Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2D中Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2解析中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al是负极；中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓硝酸反应失去电子作负极，A、C错；中电池总反应为2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2，负极反应式为2Al8OH6e=2AlO4H2O，则正极反应式为6H2O6e=6OH3H2，B正确；中Cu是正极，电极反应式为O22H2O4e=4OH，D错。3(2018福建省漳州市八校联考)“软电池”采用一个薄层纸片作为传导体

8、，在其一边镀锌，而在其另一边镀二氧化锰，在纸内的带电离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。电池总反应为：Zn2MnO2H2O=2MnO(OH)ZnO。下列说法正确的是(C)A该电池的正极为锌B该电池反应中二氧化锰起催化作用C电池正极反应式：2MnO22e2H2O=2MnO(OH)2OHD当0.1 mol Zn完全溶解时，流经电解液的电子的物质的量为0.2 mol解析该原电池中，锌元素化合价由0价变为2价。锌失电子作负极，故A错误；该原电池中，锰元素化合价由4价变为3价，所以二氧化锰作正极，故B错误；电子从负极沿导线流向正极，不经过电解质溶液，故D错误。萃取精华：1图解原电池工作原理2规避原电池工

9、作原理的3个易失分点(1)原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是用导线连接两个电极，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)电子不能通过电解质溶液。3原电池中正、负极的判断判断原电池的正负极需抓住闭合回路和氧化还原反应进行分析，如图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，不要形成活泼金属一定作负极的思维定式。如Al、Mg和NaOH溶液构成的原电池中，Al为负极，Mg为正极。题组二盐桥原电池4(2018山东滨州检测)用铜片、银片设计成如图所示的原电池。以下有关该原电池的叙述中正确的是(D)A电子通

10、过盐桥从乙池流向甲池B铜导线替换盐桥，原电池将能继续工作C开始时，银片上发生的反应是：Age=AgD将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池总反应相同解析电子不经过电解质溶液，故A错误；铜导线代替盐桥，乙池是原电池，甲池是电解池，故B错误；银片是原电池的正极，电极反应是Age=Ag，故C错误；铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池总反应都是Cu2Ag=2AgCu2，故D正确。5(2018河南郑州检测)控制适合的条件，将反应Fe3AgFe2Ag设计成如图所示的原电池(盐桥装有琼脂硝酸钾溶液；灵敏电流计的0刻度居中，左右均有刻度)。已知接通后观察到电流计指针向右偏转。下列判断中

11、正确的是(D)A盐桥中的K移向乙烧杯B一段时间后，电流计指针反向偏转，越过0刻度，向左边偏转C在外电路中，电子从石墨电极流向银电极D电流计指针居中后，往甲烧杯中加入一定量的铁粉，电流计指针将向左偏转解析该原电池中，Ag失电子作负极，石墨作正极，盐桥中K移向正极(甲烧杯)；一段时间后，原电池反应结束，电流计指针指向0；原电池外电路电子由负极流向正极，所以电子从银电极流向石墨电极；电流计指针居中后，往甲烧杯中加入一定量的铁粉，由2Fe3Fe=3Fe2，c(Fe3)降低，c(Fe2)增大，平衡Fe3AgFe2Ag向左移动，故电流计指针向左偏转。6(2018山东省实验中学第二次月考)图、分别是甲、乙两

12、组同学根据反应“AsO2I2HAsOI2H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2、C3、C4均为碳棒。甲组向图烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图的B烧杯中逐滴加入适量40% NaOH溶液。下列叙述中正确的是(D)A甲组操作时，电流表(A)指针发生偏转B甲组操作时，溶液颜色变浅C乙组操作时，C4作正极D乙组操作时，C3上发生的电极反应为I22e=2I解析装置中发生反应，AsO2I2HAsOI2H2O，当加入适量浓盐酸时，平衡向右移动，有电子转移，但电子不会沿导线转移，所以甲组操作中，电流表(A)指针不会发生偏转，但由于I2浓度增大，所以溶液颜色变深，故A、B错误；向装置的B烧杯中加入NaOH溶

13、液，AsO2e2OH=AsOH2O，电子沿导线由C4移向C3棒，C3上发生的电极反应为I22e=2I，所以C4为负极，C3为正极，C错误，D正确。萃取精华：1溶液pH变化判断：(1)当负极产生的金属离子结合溶液中的OH时，电极附近的溶液pH降低。当正极O2得电子时结合溶液中的水时，生成OH使溶液中的pH增大。(2)电池工作时整个溶液pH的变化必须从总反应式来分析。当电解质溶液中酸被消耗时，溶液pH增大，当电解质溶液中碱被消耗时，溶液pH减小。2原电池的判断方法(1)先分析有无外接电源，有外接电源的为电解池，无外接电源的可能为原电池。(2)然后依据原电池的形成条件分析判断，主要是“四看”：(3)

14、多池相连，但无外接电源时，两极活泼性差异最大的一池为原电池，其他各池可看做电解池。考点二原电池原理的四大应用Z 原电池在化工、农业生产及科学研究中的四大应用1加快氧化还原反应速率一个自发的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率_增大_，例如Zn与稀硫酸反应时加入少量的CuSO4溶液能使产生氢气的速率加快。2比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属活动比正极的_活泼_。3用作金属的防护被保护的金属制品作原电池的_正_极而得到保护。例如，保护铁制输水管或钢铁桥梁，可用导线将其和一块锌块相连，使Zn作原电池的_负_极。4设计制作化学电源特别提醒：原电池的设计方法设计原电池时要紧

15、扣原电池的构成条件。具体方法是：(1)首先判断出氧化还原反应中的还原剂和氧化剂，将还原剂(一般为比较活泼金属)作负极，活动性比负极弱的金属或非金属作正极，含氧化剂的溶液作电解质溶液。(2)如果两个半反应分别在要求的两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的金属的阳离子。(3)设计实例：根据反应2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2设计的原电池为：(4)装置如下图所示：X 1判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)电工操作中规定不能把铜导线与铝导线连接在一起使用，是因为铜、铝在潮湿的环境中形成原电池，加快了铝的腐蚀，易造成断路。()(2)镀锌铁皮与镀锡铁

16、皮的镀层破损后，前者腐蚀速率大于后者。()(3)生铁比纯铁更耐腐蚀。()(4)铁与HCl反应时加入少量CuSO4溶液，产生H2的速率加快。()(5)CH2O=COH2可设计成原电池。()(6)将氧化还原反应设计成原电池，可以把物质内部的能量全部转化为电能。()(7)太阳能电池不属于原电池。()2有A、B、C、D四种金属，做如下实验：将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易腐蚀；将A、D分别投入等物质的量浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化，如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序_DABC_。解析：A与B用导线连接后浸入电解质

17、溶液中会构成原电池，B不易腐蚀，说明B为原电池的正极，说明金属活动性：AB；A、D与等物质的量浓度的盐酸反应，D比A反应剧列，说明金属活泼性：DA；根据置换反应规律，Cu不能置换出B，说明金属活泼性：BCu；Cu能置换出C，说明金属活动性：CuC。则四种金属活动性的排列顺序是DABC。题组一判断金属的活泼性及反应速率1(2018试题调研)有A，B，C，D，E五块金属片，进行如下实验：A，B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极；C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D导线C；A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡；B、D相连后，同时浸入稀H2S

18、O4溶液中，D极发生氧化反应；用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出。据此，判断五种金属的活动性顺序是(B)AABCDE BACDBECCABDE DBDCAE2(2018晋城模拟)有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：实验装置部分实验现象a极质量减小，b极质量增加b极有气体产生，c极无变化d极溶解，c极有气体产生电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是(C)Aabcd BbcdaCdabc Dabdc3把适合题意的图象填在横线上(用A、B、C、D表示) (1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H

19、2的体积V(L)与时间t(min)的关系是_A_。(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是_B_。(3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图象是_C_。解析加入CuSO4溶液，Zn置换出Cu，形成原电池，加快应速率，(1)a中Zn减少，H2体积减小；(2)中由于H2SO4定量，产生H2的体积一样多；(3)当把CuSO4溶液改成CH3COONa溶液时，由于CH3COOHCH3COOH，a中c(H)减少，反应速率减小，但产生H2的体积不变，所以C项正确。萃取精华：比较金属

20、活泼性的三种方法(1)根据原电池：一般情况下，负极大于正极。(2)根据电解池：易得电子的金属阳离子，相应金属的活动性较弱。(3)根据金属活动性顺序表。题组二设计原电池4(2018山东济南高三检测)将镉(Cd)浸在氯化钴(CoCl2)溶液中，发生反应的离子方程为Co2(aq)Cd(s)=Co(s)Cd2(aq)(aq表示溶液)。若将该反应设计为如图的原电池，则下列说法一定错误的是(C)ACd作负极，Co作正极B原电池工作时，电子从负极沿导线流向正极C根据阴阳相吸原理，盐桥中的阳离子向负极(甲池)移动D甲池中盛放的是CdCl2溶液，乙池中盛放的是CoCl2溶液解析在电池反应中，Co2得电子发生还原

21、反应，则Co作正极、Cd作负极，A正确；放电时，电子从负极Cd沿导线流向正极Co，B正确；盐桥中阳离子向正极区域乙池移动、阴离子向负极区域甲池移动，C错误；甲池中的电极为Cd，故甲池中，电解质溶液为CdCl2溶液，乙池中盛放的是CoCl2溶液，D正确。5(2018四川成都模拟)某校化学兴趣小组进行探究性活动：将氧化还原反应：2Fe32I2Fe2I2，设计成带盐桥的原电池。提供的试剂：FeCl3溶液、KI溶液；其他用品任选。请回答下列问题：(1)请补充下面原电池的装置图，在括号内填上正负极的材料、电解质溶液。(2)发生氧化反应的电极反应式为_2I2e=I2_。(3)反应达到平衡时，外电路导线中_

22、无_(填“有”或“无”)电流通过。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，当固体全部溶解后，则此时该溶液中电极变为_负_(填“正”或“负”)极。解析(1)依据原电池原理分析，氧化还原反应中Fe3在正极得电子发生还原反应，I在负极失电子发生氧化反应，负极所在的电解质溶液为KI溶液，正极所在的电解质溶液为FeCl3溶液。电极材料可选取惰性电极，如石墨(碳棒)或其他不活泼性金属。(2)发生氧化反应的电极是负极，I失电子。(3)反应达到平衡时，从左到右和从右到左移动的电子数目相同，故无电流生产。(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，平衡逆向移动，此时Fe2失电子，电极变成

23、负极。6(2018经典习题选萃)理论上任何一个自发的氧化还原反应均可以设计成原电池。(1)根据氧化还原反应：Fe2Fe3=3Fe2设计的原电池如图所示，其中盐桥内装琼胶饱和KNO3溶液。请回答下列问题：电解质溶液X是_FeCl2(或FeSO4)_；电解质溶液Y是_FeCl3或Fe2(SO4)3_。写出两电极的电极反应式：铁电极：_Fe2e=Fe2_；碳电极：_2Fe32e=2Fe2_。外电路中的电子是从_Fe_电极流向_C_电极。(填“Fe”或“C”)盐桥中向X溶液中迁移的离子是_B_(填字母)。AK BNOCAg DSO(2)请将氧化还原反应3Cu8HNO3(稀)=3Cu(NO3)22NO4

24、H2O设计成原电池，在装置图中的横线上写出相应的电极及电解质溶液，并写出相应的电极反应式。电极反应式：正极：_2NO6e8H=2NO4H2O_负极：_3Cu6e=3Cu2_。解析(1)根据反应，Fe作负极，C作正极，负极电解液中应含有亚铁离子，正极反应为Fe3e=Fe2，因而Y为含Fe3的电解质溶液。电极反应：负极Fe2e=Fe2；正极2Fe32e=2Fe2。外电路电子由负极流向正极。Fe是负极，因而向X溶液中迁移的是阴离子即为NO。(2)由反应可知，Cu发生氧化反应，作负极，其电极反应式为3Cu6e=3Cu2，正极应选用碳棒或其他惰性电极，其电极反应式为2NO6e8H=2NO4H2O，参照其

25、装置图可知其正极、负极的电解质分别为HNO3、Cu(NO3)2。考点三化学电源的种类及其工作原理Z 1一次电池(碱性锌锰干电池)碱性锌锰干电池的工作原理如图：负极(Zn)，电极反应式：_Zn2OH2e=Zn(OH)2_正极(MnO2)，电极反应式：_2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH_总反应：Zn2MnO22H2O=_Zn(OH)22MnOOH_2二次电池(以铅蓄电池为例)(1)放电时的反应：负极反应：_Pb(s)SO (aq)2e=PbSO4(s)_正极反应：_PbO2(s)4H(aq)SO (aq)2e=PbSO4(s)2H2O(l)_总反应：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(

26、aq)=2PbSO4(s)2H2O(l)(2)充电时的反应阴极反应：_PbSO4(s)2e=Pb(s)SO (aq)_阳极反应：_PbSO4(s)2H2O(l)2e=PbO2(s)4H(aq)SO (aq)_总反应：2PbSO4(s)2H2O(l) Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)3燃料电池(1)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，也可分为酸性和碱性两种。酸性碱性负极反应式_2H24e=4H_2H24e4OH=4H2O_正极反应式_O24e4H=2H2O_O24e2H2O=4OH_总反应式2H2O2=2H2O(2)燃料电池的电极本身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由_外部_供给。对于

27、燃料电池要注意燃料在负极反应，O2在正极反应，要注意电解质溶液或传导介质的影响，如碱性条件下，CO2以CO形式存在。X 1判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)碘可用作锂碘电池的材料，该电池反应为2Li(s)I2(s)=2LiI(s)，则碘电极作该电池的负极()提示：碘在反应中的化合价降低，发生还原反应，碘作正极。(2)可充电电池中的放电反应和充电反应互为可逆反应()提示：可充电电池的充电与放电不是在相同条件下发生的，故不是可逆反应。(3)铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生氧化反应。()(4)铅蓄电池工作时，当电路中转移0.2 mol电子时，消耗的H2SO4为0.1 mol。()(5)铅蓄电池工作时，当电路中转移0.1 mol电子时，负极增加4.8 g。()(6)在化学电源中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应。()(7)二次电池充电时，充电器的正极接二次电源的正极。()(8)多孔碳可用作氢氧燃料电池的电极材料()(9)根据反应4LiFeS2=Fe2Li2S设计的可充电电池是一种应用广泛的锂电池，可用水溶液作电解质溶液()(10)原电池中的电解质溶液一定参与反应()(11)一种基本酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H，正极上发生的反应为O24e2H2O=4OH()