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返回导航第二节原电池新型化学电源[考纲展示]1．理解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2.了解常见的化学电源的种类及其工作原理。返回导航考点一原电池及工作原理一、原电池的概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。返回导航二、原电池的构成条件1．一看反应看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。2．二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。返回导航3．三看是否形成闭合回路形成闭合回路需三个条件：(1)电解质溶液；(2)两电极直接或间接接触；(3)两电极插入电解质溶液。返回导航三、原电池的工作原理如图是两种锌铜原电池示意图，请填空：返回导航反应原理电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应Zn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu反应类型氧化反应还原反应电子流向由锌片沿导线流向铜片返回导航电流方向由铜片沿导线流向锌片电解质溶液中离子流向电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移盐桥中离子流向盐桥中含有饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极电池反应方程式Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu返回导航原电池工作原理中四个常见失分点的规避(1)只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池将化学能转化为电能。(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)无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。(4)原电池的负极失去电子的总数等于正极得到电子的总数。返回导航题组一原电池的形成条件及正、负极的判断1．有关电化学知识的描述正确的是()A．CaO＋H2O===Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能B．某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的KCl饱和溶液返回导航C．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成D．从理论上讲，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池解析：选D。CaO＋H2O===Ca(OH)2不是氧化还原反应；KCl和AgNO3反应生成AgCl沉淀易阻止原电池反应的发生；作电极的不一定是金属，如石墨棒也可作电极。返回导航2．Mg—AgCl电池是一种用海水激活的一次电池，在军事上用作电动鱼雷的电池，电池的总反应可表示为Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag。下列关于该电池的说法错误的是()A．该电池工作时，正极反应为2AgCl＋2e－===2Cl－＋2AgB．该电池的负极材料可以用金属铝代替C．有24gMg被氧化时，可还原得到108gAgD．装有该电池的鱼雷在水中进行时，海水作为电解质溶液返回导航解析：选C。A项，由电池反应方程式看出，Mg是还原剂、AgCl是氧化剂，故金属Mg作负极，正极反应为2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag，故A正确；B项，该电池的负极材料可以用金属铝代替，故B正确；C项，电极反应式：Mg－2e－===Mg2＋，24gMg即1mol被氧化时，转移电子是2mol，正极反应为2AgCl＋2e－===2Cl－＋2Ag，可还原得到216gAg，故C错误；D项，因为该电池能被海水激活，海水可以作为电解质溶液，故D正确。故答案选C。答案：C返回导航题组二有关盐桥电池原理的考查3．根据下图，下列判断中正确的是()返回导航A．烧杯a中的溶液pH降低B．烧杯b中发生氧化反应C．烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑解析：选B。由题给原电池装置可知，电子经过导线，由Zn电极流向Fe电极，则O2在Fe电极发生还原反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，烧杯a中c(OH－)增大，溶液的pH升高；烧杯b中，Zn发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2＋。返回导航4．某合作学习小组的同学利用下列氧化还原反应设计原电池：2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O，盐桥中装有饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是()返回导航A．乙烧杯中发生还原反应B．甲烧杯中溶液的pH逐渐减小C．电池工作时，盐桥中的SO2－4移向甲烧杯D．外电路的电流方向是从a到b返回导航解析：选D。由2KMnO4＋10FeSO4＋8H2SO4===2MnSO4＋5Fe2(SO4)3＋K2SO4＋8H2O可知，Mn元素的化合价降低，得到电子，Fe元素的化合价升高，失去电子，则b为负极，a为正极。A项，b为负极，则乙烧杯中发生氧化反应，故A错误；B项，甲烧杯中发生还原反应，Mn元素的化合价降低，电极反应为MnO－4＋8H＋＋5e－===Mn2＋＋4H2O，则pH逐渐增大，故B错误；C项，阴离子向负极移动，则盐桥中的SO2－4移向乙烧杯中，故C错误；D项，由上述分析可知，a为正极，外电路中电流由正极流向负极，即从a流向b，故D正确。返回导航题组三平衡移动与“盐桥”作用5．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是()返回导航A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原C．电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态D．电流表读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极返回导航解析：选D。由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子变成Fe2＋被还原，I－失去电子变成I2被氧化，所以A、B正确；电流表读数为零时，Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率，反应达到平衡状态，C正确；D项在甲中溶入FeCl2固体，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向左移动，I2被还原为I－，乙中石墨为正极，D不正确。返回导航6．下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO3－4＋2I－＋2H＋AsO3－3＋I2＋H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40%NaOH溶液。返回导航下列叙述中正确的是()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，C2作正极D．乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2＋2e－===2I－返回导航解析：选D。装置Ⅰ中的反应，AsO3－4＋2I－＋2H＋AsO3－3＋I2＋H2O，当加入适量浓盐酸时，平衡向右移动，有电子转移，但电子不会沿导线通过，所以甲组操作时，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；向装置ⅡB烧杯中加入NaOH溶液中，C2上发生：AsO3－3－2e－＋2OH－===AsO3－4＋H2O，电子沿导线到C1棒，I2＋2e－===2I－，所以C2为负极，C1为正极。返回导航原电池正、负极判断的七种方法(1)根据组成原电池的两极材料判断一般相对较活泼的金属为负极，相对不活泼的金属或能导电的非金属为正极。(2)根据电流方向或电子流动方向判断在外电路，电流由正极流向负极；电子由负极流向正极。(3)根据原电池的电解质溶液中离子的定向移动方向判断在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。返回导航(4)根据原电池两极发生的反应类型判断原电池的负极发生氧化反应，正极发生还原反应。(5)根据X极质量变化判断工作后，X极质量增加，说明X极有物质析出，X极为正极；反之，X极质量减少，说明X极金属溶解，X极为负极。(6)根据X极有无气体产生判断工作后，X极上有气体产生，一般是发生了析出H2的电极反应，说明X极为正极。返回导航(7)根据X极附近pH的变化判断析氢或吸氧的电极反应发生后，均能使该电极附近电解质溶液的pH增大，因而工作后，X极附近pH增大了，说明X为正极。返回导航考点二原电池原理的应用一、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(或非金属)作正极。二、加快化学反应速率一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快，如Zn与稀硫酸反应制氢气时，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成锌铜原电池，加快反应进行。返回导航三、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。返回导航四、设计制作化学电源1．首先将氧化还原反应分成两个半反应。2．根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。返回导航电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解于溶液中的空气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。例如：在锌铜原电池中，负极Zn浸泡在含有Zn2＋的电解质溶液中，而正极Cu浸泡在含有Cu2＋的电解质溶液中。返回导航比较金属活泼性的三种方法(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。返回导航题组一金属活动性及电极的判断1．X、Y、Z、M、N代表五种金属，有以下反应：①Y与M用导线连接放入稀硫酸中，M上冒气泡；②M、N为电极，与N的盐溶液组成原电池，电子从M极流出，经过外电路，流入N极；返回导航③Z＋2H2O(冷水)===Z(OH)2＋H2↑；④水溶液中，X＋Y2＋===X2＋＋Y。则这五种金属的活动性由强到弱的顺序为()A．ZXYMNB．ZYXMNC．ZXYNMD．XYMNZ返回导航解析：选A。①Y与M用导线连接放入稀硫酸中，M上冒气泡，证明M为原电池的正极，所以活动性：YM；②在原电池反应中，电子流出的电极为负极，电子流入的电极为正极，由于电子从M极流出，经过外电路，流入N极，所以活动性：MN；③Z＋2H2O(冷水)===Z(OH)2＋H2↑，证明Z的活动性很强，是题目提供的所有的元素中最强的；④水溶液中，X＋Y2＋===X2＋＋Y，则证明活动性：XY。所以这五种金属的活动性由强到弱的顺序为ZXYMN。返回导航2．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返回导航解析：选C。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，说明金属活动性：DA；③根据置换反应规律，Cu不能置换出B，说明金属活动性：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。返回导航3．有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：(1)A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极，活动性________；(2)C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C，活动性________；(3)A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡，活动性________；返回导航(4)B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应，活动性________；(5)用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出，活动性________。综上所述，这五种金属的活动性从强到弱的顺序为________。答案：(1)AB(2)CD(3)AC(4)DB(5)BEACDBE返回导航题组二原电池设计问题4．(1)能量之间可相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电返回导航池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率