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第六章化学反应与能量变化第19讲原电池化学电源微考点•大突破微充电•提素养微真题•大揭秘考纲微解读考向微预测1.掌握原电池的形成条件、了解原电池的工作原理2．正确判断原电池的两极，正确书写电极反应及总反应式3．了解常见的化学电源，能够认识和书写几种新型电池的电极及电极反应式4．利用原电池的知识判断金属活动性的强弱纵观近几年的高考试题发现，高考主要围绕着原电池工作原理及应用进行命题。考查原电池工作原理往往以新型能源电池或燃料电池为载体，考查原电池正负极的判断、电极反应的书写、电子或电流的方向及溶液pH的变化等；原电池的应用主要考查原电池的设计、电化学腐蚀及解释某些化学现象等，主要以选择题、填空题形式出现。微考点•大突破A基础篇微考点1原电池1．概念把转化为的装置。2．构成条件(1)有两个的电极(常见为金属或石墨)。(2)将电极插入中。(3)两电极间构成闭合回路。化学能电能活泼性不同电解质溶液3．工作原理(可用简图表示如下)总反应离子方程式为Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑(1)电极①负极：电子，发生反应。②正极：电子，发生反应。失去氧化得到还原(2)电子定向移动方向和电流方向①电子从流出经外电路流入。②电流从流出经外电路流入。故电子定向移动方向与电流方向正好相反。(3)离子移动方向阴离子向移动(如SO2－4)，阳离子向移动(如Zn2＋和H＋，溶液中H＋在正极上得电子形成氢气在铜片上冒出)。负极正极正极负极负极正极4．单液原电池(无盐桥)和双液原电池(有盐桥)对比5.原电池正、负极的判断注意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势。微助学一个作用盐桥的作用1．使整个装置构成闭合回路，代替两溶液直接接触。2．平衡电荷。如在Zn/ZnSO4－Cu/CuSO4原电池中Zn失去电子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SO2－4相对较多而带负电荷。通过盐桥中阴阳离子定向移动而使两极电解质溶液中正负电荷守恒而保持电中性。四个规律金属腐蚀的四个规律1．电解池原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。2．对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液弱电解质溶液非电解质溶液。3．活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。4．对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。微诊断判断正误，正确的画“√”，错误的画“×”。1．NaOH溶液与稀硫酸的反应是自发进行的放热反应，此反应可以设计成原电池。()2．在Cu/CuSO4/Zn原电池中，正电荷定向移动的方向就是电流的方向，所以Cu2＋向负极移动。()提示只有自发进行、放热的氧化还原反应才能设计成原电池。××提示原电池闭合回路的意义，在外电路(导线)中电流由正极流向负极，而在(内电路)电解质溶液中，阳离子却由负极流向正极，这样才能形成闭合回路，所以Cu2＋向正极移动。3．在Cu/CuSO4/Zn原电池中，电子由负极(Zn)→外电路→正极(Cu)→溶液→负极(Zn)。()4．在Mg/NaOH/Al原电池中，Mg作负极、Al作正极。()5．原电池工作时，正极表面一定有气泡产生。()提示电解质溶液导电的原因是自由离子的定向移动，电子不能通过溶液。××提示Mg不与氢氧化钠溶液反应，Al与氢氧化钠溶液反应，所以Mg作正极、Al作负极。×提示若是由锌、铜、硫酸铜溶液构成的原电池，则正极表面析出铜，没有气泡产生。微练一原电池的工作原理1．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()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解析原电池反应为Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu。Cu电极作正极，Cu2＋在正极得电子，发生还原反应，A项错误；由于两半池中的阴离子SO2－4不能通过交换膜，故c(SO2－4)都不变，B项错误；甲池中由于生成Zn2＋，而乙池中Cu2＋＋2e－===Cu，则乙池中的CuSO4部分变为ZnSO4，导致乙池中溶液总质量变大，C项正确；阴离子不能通过交换膜，D项错误。答案C微练二原电池正、负极的判断2．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是负极；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两项错误；②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlO－2＋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B3．(1)Fe－Cu－稀H2SO4组成的原电池中，负极反应为_______________________，正极反应为________________________，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_____________________________________________________。Fe－2e－===Fe2＋2H＋＋2e－===H2↑Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑Fe3＋＋e－===Fe2＋Pb－2e－===Pb2＋Cu－2e－===Cu2＋FeO2－4＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－2FeO2－4＋8H2O＋3Zn===2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH－解析(1)Fe作负极，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋；Cu作正极，电极反应为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－===Fe2＋；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在电池中作为正极材料，FeO2－4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FeO2－4＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－；书写总反应的离子方程式时，关键是抓住Fe和Zn的存在形式分别是Fe(OH)3和Zn(OH)2。原电池电极反应式书写(1)负失氧、正得还。(2)注意溶液的酸碱性，适当在电极反应方程式两边添加H＋、OH－、H2O等，以遵循电荷守恒和质量守恒。(3)注意电极反应产物是否与电解质溶液反应。(4)活泼金属不一定为负极，如镁、铝、氢氧化钠电池中，不活泼的铝为负极。微练三带盐桥的原电池的考查4．如图为锌铜原电池装置图，下列说法不正确的是()A．电子经导线由Zn极流向Cu极B．该装置的总反应Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋CuC．一段时间后，A池带正电荷，B池带负电荷D．取出盐桥，电流计指针不再偏转解析盐桥中阳离子移向B池，阴离子移向A池，起到平衡电荷的作用，故A池和B池中溶液仍然保持电中性。答案C微练四根据原电池原理判断金属的活泼性5．有A、B、C、D四种金属，做如下实验：①将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易腐蚀；②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；③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是()A．ABCDB．CDABC．DABCD．ABDC解析①A与B用导线连接后浸入电解质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；②A、D与等物质的量浓度的盐酸反应，D比A反应剧烈，说明金属活泼性：DA；③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。答案C微练五加快化学反应速率6．选择合适的图象填空：(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸中，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________(填选项字母，下同)。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________。(3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图象是____________。解析(1)a中加入CuSO4，消耗一部分Zn，Cu、Zn形成原电池，反应速率加快，所以a放出H2的量减少，但速率加快。(2)a中Zn过量，H2SO4完全反应，加入CuSO4，虽然消耗Zn，但不影响产生H2的量，形成原电池速率加快。(3)CH3COONa与H2SO4反应后生成弱酸CH3COOH，c(H＋)减小，从而减慢反应速率，但n(H＋)不变，所以产生H2的量没发生变化。BC微练六用于金属的防护7.研究电化学腐蚀及防护的装置如图所示。下列有关说法错误的是()A．d为石墨，铁片腐蚀加快B．d为石墨，石墨上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．d为锌块，铁片不易被腐蚀D．d为锌块，铁片上电极反应为2H＋＋2e－===H2↑解析由于活动性：Fe石墨，所以铁、石墨及海水构成原电池，Fe为负极，失去电子被氧化，变为Fe2＋进入溶液，溶解在海水中的氧气，在正极石墨上得到电子被还原，比没有形成原电池时的速率快，A项正确；d为石墨，由于是中性电解质，所以发生的是吸氧腐蚀，石墨上氧气得到电子，发生还原反应，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B项正确；若d为锌块，则由于金属活动性：ZnFe，Zn为原电池的负极，Fe为正极，首先被腐蚀的是Zn，铁得到保护，铁片不易被腐蚀，C项正确；d为锌块，由于电解质为中性环境，发生的是吸氧腐蚀，在铁片上电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D项错误。答案D8.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__________________________________。N牺牲阳极的阴极保护法解析铁被保护，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。微练七设计原电池，画出装置图9．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)请在下列虚框中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