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第二单元原电池化学电源1原电池的工作原理2原电池原理的四大应用3化学电源4课时达标检测课堂真题集训——明考向目录CONTENTS考点1原电池的工作原理教材基础—自热身1．原电池(1)概念：原电池是把能转化为___能的装置。(2)构成条件①能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活动性强的金属与电解质溶液反应)。②活动性不同的两电极(金属或石墨)。③形成闭合回路。形成闭合回路需三个条件：溶液；两电极直接或间接接触；两电极插入溶液中。化学电解质电解质电2．原电池的工作原理图甲和图乙是铜锌原电池装置示意图。[说明](1)图乙盐桥中通常装有含琼脂的KCl饱和溶液。(2)盐桥的作用：使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触；平衡电荷；提高电池效率。电极名称负极正极电极材料Zn片Cu片电极反应Zn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu反应类型氧化反应还原反应电子流向由Zn片沿导线流向Cu片3．原电池工作时导电粒子流向(如图)电子流向(外电路)：负极→导线→正极(电流方向与电子流向相反)。离子流向(内电路)：阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。无论在原电池中还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。注意知能深化—扫盲点提能点一原电池正、负极的判断方法1．一般情况下，常采用以下方法判断原电池的正极和负极判断方法负极正极①电极材料较活泼金属较不活泼金属或石墨②通入物通入还原剂的电极通入氧化剂的电极③两极反应类型发生氧化反应的电极发生还原反应的电极④电子流向(或电流方向)电子流出的电极(或电流流入的电极)电子流入的电极(或电流流出的电极)⑤离子流向阴离子流向的电极阳离子流向的电极⑥电极质量变化质量减小的电极质量增加的电极⑦有无气泡—有气泡产生的电极2．特殊情况(1)金属的活动性受所处环境的影响。如Mg、Al的活动性：在中性或酸性溶液中活动性：MgAl；而在碱性溶液中，Al可以与OH－反应，而Mg不反应，所以Mg与Al用导线连接后放入NaOH溶液中，Al是负极，Mg是正极。(2)Fe、Cu相连，浸入稀HNO3中，Fe作负极；浸在浓HNO3中，Cu作负极(Fe发生钝化)。对点练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↑1．分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是()提能点二原电池电极反应式的书写1．一般电极反应式的书写(1)书写步骤(2)常见介质常见介质注意事项中性溶液反应物若是H＋得电子或OH－失电子，则H＋或OH－均来自于水的电离酸性溶液反应物或生成物中均没有OH－碱性溶液反应物或生成物中均没有H＋水溶液不能出现O2－2．用总反应式书写电极反应式(1)书写三步骤步骤一：写出电池总反应式，标出电子转移的方向和数目(ne－)。步骤二：找出正、负极，失电子的电极为负极；确定溶液的酸碱性。步骤三：写电极反应式。负极反应：还原剂－ne－===氧化产物正极反应：氧化剂＋ne－===还原产物(2)书写技巧若某电极反应式较难写出时，可先写出较易的电极反应式，然后根据得失电子守恒，用总反应式减去较易的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。对点练2．(1)有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂作电极，在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧的反应，则负极、正极的电极反应式为_______________________________________________________________________。(2)CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中：总反应式：CH3OCH3＋3O2===2CO2＋3H2O，则正极、负极的电极反应式为________________________________________________________________________________。负极：CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－正极：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O负极：CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋题点全练—过高考题点一原电池的工作原理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－===AgC．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1．有关下图所示原电池的叙述不正确的是()解析：A项，该装置是原电池，铜作负极，银作正极，电子从铜片沿导线流向银片，正确；B项，正极电极反应式为Ag＋＋e－===Ag，正确；C项，铜片上失电子发生氧化反应，银片上得电子发生还原反应，正确；D项，原电池工作时，电解质溶液以及盐桥中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以反应时盐桥中的阳离子移向AgNO3溶液，错误。A．铜电极上发生氧化反应B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO2－4)减小C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡2．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是()解析：A项，Cu作正极，电极上发生还原反应，错误；B项，电池工作过程中，SO2－4不参加电极反应，故甲池的c(SO2－4)基本不变，错误；C项，电池工作时，甲池反应为Zn－2e－===Zn2＋，乙池反应为Cu2＋＋2e－===Cu，甲池中Zn2＋会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有64gCu析出，则进入乙池的Zn2＋为65g，溶液总质量略有增加，正确；D项，由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜。题点二原电池电极反应式的书写3.乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在200℃左右时供电，电池总反应为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，电池示意图如右所示。下列说法中正确的是()A．电池工作时，质子向电池的负极迁移B．电池工作时，电子由b极沿导线流向a极C．a极上发生的电极反应是C2H5OH＋3H2O＋12e－===2CO2＋12H＋D．b极上发生的电极反应是4H＋＋O2＋4e－===2H2O4．(1)用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO－3)已成为环境修复研究的热点之一。Fe还原水体中NO－3的反应原理如图所示。①作负极的物质是________。②正极的电极反应式是___________________________________。铁NO－3＋8e－＋10H＋===NH＋4＋3H2O(2)通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如图所示：①Pt电极上发生的是________反应(填“氧化”或“还原”)。②写出NiO电极的电极反应式：______________________。还原NO＋O2－－2e－===NO2考点2原电池原理的四大应用应用1比较金属的活动性强弱原电池中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或可导电的非金属)作正极。如有两种金属A和B，用导线将A和B连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A溶解，而B上有气体放出，则说明A作负极，B作正极，即可以断定金属活动性：A＞B。对点练1．M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是()A．P＞M＞N＞EB．E＞N＞M＞PC．P＞N＞M＞ED．E＞P＞M＞N解析：由①知，金属活动性：M＞N；M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡逸出，说明M作原电池的正极，故金属活动性：P＞M；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属活动性：N＞E。应用2加快化学反应速率由于形成原电池，而使氧化还原反应速率加快。如Zn与稀硫酸反应制氢气时，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成CuZn原电池，加快化学反应速率。对点练2．一定量的稀盐酸跟过量锌粉反应时，为了加快反应速率又不影响生成H2的总量，可采取的措施是()A．加入少量稀NaOH溶液B．加入少量CH3COONa固体C．加入少量NH4HSO4固体D．加入少量CuSO4溶液解析：A中加入NaOH溶液，消耗盐酸，H2的生成量会减少，错误；B中加入CH3COONa固体，在溶液中电离出CH3COO－会结合H＋，生成醋酸，减慢反应速率，错误；C中加入NH4HSO4固体，增加了H＋的量，生成的H2会增多，错误；D中加入少量CuSO4溶液，Zn置换出少量Cu附着在锌表面，形成原电池可以加快反应速率，并且不影响H2的生成量，正确。应用3用于金属的防护使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。例如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。对点练3.利用如图装置，可以模拟铁的电化学防护。(1)若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于______处。(2)若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_______________________。解析：铁被保护，可以是作原电池的正极，或者电解池的阴极。故若X为碳棒，开关K应置于N处，Fe作阴极受到保护；若X为锌，开关K置于M处，铁作正极，锌作负极，称为牺牲阳极的阴极保护法。N牺牲阳极的阴极保护法应用4设计原电池实例：根据Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag设计电池：对点练4．某校化学兴趣小组进行探究性活动，将氧化还原反应：2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2，设计成盐桥原电池。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)请画出设计的原电池装置图，并标出电极材料、电极名称及电解质溶液。(2)发生氧化反应的电极反应式为_____________________。(3)反应达到平衡时，外电路导线中_____(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______(填“正”或“负”)极。2I－－2e－===I2无负考点3化学电源教材基础—自热身1．一次电池(1)碱性锌锰干电池正极反应：；负极反应：；总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2(2)锌银电池负极反应：；正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；总反应：。Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag2．二次电池(可充电电池)铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是____，正极材料是________。(1)放电时的反应①负极：。②正极：_______________________________________________________________。③总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)。PbO2Pb(s)＋SO2－4(aq)－2e－===PbSO4(s)(氧化反应)PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)(还原反应)Pb(2)充电时的反应①阴极：。②阳极：_____________________________________________________________。③总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)===Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)。PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO2－4(aq)(还原反应)PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq)(氧化反应)3．燃料电