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第二讲原电池化学电源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。
原电池及其工作原理[知识梳理]1．定义原电池是把化学能转化为电能的装置。
2．工作原理以锌铜原电池为例：构成条件可概括为“两极一液一线一反应”。
4．盐桥原电池的组成和作用(1)盐桥原电池中半电池的构成条件：电极金属和其对应的盐溶液。
一般不要任意替换成其他阳离子盐溶液，否则可能影响效果。
盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。
(2)盐桥的作用①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，使原电池不断产生电流。
5．三个方向1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)活泼性强的金属一定为负极。
()(2)电解质溶液中的离子通过盐桥移向两极。
()(3)由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池中，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。
()(4)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。
()(5)在锌铜原电池中，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)反应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。
()(7)在内电路中，电子由正极流向负极。
()(8)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。
()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×(7)×(8)×2．(教材改编题)如图所示是一位同学在测试水果电池，下列有关说法错误的是()A．若金属片A是正极，则该金属片上会产生H2B．水果电池的化学能转化为电能C．此水果发电的原理是电磁感应D．金属片A、B可以一个是铜片，另一个是铁片答案：C规避原电池基础中的五个失分点(1)原电池电解质溶液中阴、阳离子的定向移动与导线中电子的定向移动共同组成一个完整的闭合回路，电子由负极沿导线移向正极，电解质溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极。
第2讲原电池化学电源复习目标知识建构1.理解原电池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应式和总反应方程式。
2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。
一、原电池1.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。
2.形成条件(1)能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反应。
(2)电极，一般是活泼性不同的两电极。
(3)电解质溶液或熔融电解质。
(4)形成闭合回路。
3.工作原理(以铜锌原电池为例)。
(1)两种装置①装置Ⅰ中Zn与Cu2＋直接接触，会有部分Zn与Cu2＋直接反应，部分化学能转化为热能；②装置Ⅱ中不存在Zn与Cu2＋的直接反应而造成能量损耗，电流稳定，且持续时间长。
(2)反应原理电极名称负极正极电极材料锌片铜片Cu2＋＋2e－电极反应Zn－2e－===Zn2＋===Cu 反应类型氧化反应还原反应盐桥中离盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极子移向(3)带电粒子移动方向及闭合回路的形成(4)盐桥的组成和作用①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。
②盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。
③盐桥中离子移向与电解液中离子流向保持一致。
4.原电池原理的应用(1)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属导体)。
(2)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。
(3)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。
(4)设计制作化学电源。
【判一判】判断下列说法是否正确，正确的打“√”，错误的打“×”。
(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)在原电池中，发生氧化反应的是正极()(3)Mg—Al形成的原电池，Mg一定作负极()(4)原电池工作时，电子从负极流出经导线流入正极，再通过电解质溶液流回负极()(5)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()(6)带有“盐桥”的原电池一般比不带“盐桥”的原电池效率高()答案(1)×(2)×(3)×(4) ×(5)×(6)√二、化学电源1.一次电池碱性锌锰电负极材料：Zn。
第2讲原电池化学电源【2021·备考】2017版课程标准素养落地1.了解原电池的构成，了解电极材料、电子导体、离子导体等电化学体系基本要素。
2．能分析、解释原电池的工作原理及应用，能设计简单原电池，能正确书写电极反应和总反应方程式。
3．能列举常见化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。
4．了解新型电池的开发在解决能源、能源危机、环境保护中的作用。
通过带盐桥的原电池的装置模型，认识原电池装置特点，认识两电极之间的联系，形成模型认知素养；通过参与有关化学问题的社会实践，形成科学态度与社会责任素养。
考点一原电池的工作原理及其应用『知识梳理』1.原电池的工作原理(1)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。
(2)原电池的构成条件一看反应：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)。
二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。
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中。
(3)工作原理以锌铜原电池为例：①反应原理：电子流向由Zn片沿导线流向Cu片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②原电池中的三个方向电子流动方向：从负极流出沿导线流入正极；电流流动方向：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。
名师提示你1.原电池仍然体现的是反应过程中的能量守恒，是化学能与热能的知识延伸，是化学能与电能的转化。
2.原电池反应必须是氧化还原反应，但自行发生的氧化还原反应并不一定是电极与电解质溶液反应，也可能是电极与溶解的氧气等发生反应，如将铁与石墨相连插入食盐水中。
2.原电池原理的应用(1)加快氧化还原反应的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增大。
第二节 原电池 化学电源1．了解原电池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。
2．了解常见化学电源的种类及其工作原理。
基础自查(理一理)1．原电池装置能量转化特点转化为 。
2．原电池的电极原电池的负极—— 金属——发生 反应——向外电路 电子原电池的正极—— 金属(或惰性电极如石墨)——发生 —— 外电路提供的电子 3．原电池的构成条件(1)能自发地发生 。
(2)电解质溶液(构成电路或参加反应)。
(3)由还原剂和导体构成负极系统，由氧化剂和导体构成 极系统。
(4)形成 (两电极接触或用导线连接)。
4．原电池工作原理以稀H2SO4作为电解质溶液的Cu —Zn 原电池为例： (1)电极： 为负极， 为正极 (2)电极反应：Zn 为负极：发生 反应： ； Cu 为正极，发生 反应： 。
(3)电子和电流方向：电子从 流出经 流入 ；电流从 流出经外电路流入 。
(4)离子的迁移方向电解质溶液中，阴离子向 迁移，阳离子向 迁移。
原电池的工作原理和电子流向可用下列图示表示：联动思考(想一想)1．如何判定原电池装置？原电池原理联动思考(想一想)2．燃料电池在工作时燃烧吗？3．燃料电池与普通化学电池有何不同？(2010·潍坊预测)镁/H2O2酸性燃料电池采用海水作电解质(加入一定量的酸)，下列说法不正确的是() A．此燃料电池的总反应为：Mg＋H2O2===Mg(OH)2B．正极发生的电极反应为：H2O2＋2H＋＋2e－―→2H2OC．工作时，正极周围海水的pH增大D．电池工作时，溶液中的H＋向正极移动有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。
电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是()①每消耗1 mol CH4可以向外电路提供8 mol e－②负极上CH4失去电子，电极反应式：CH4＋10OH－－8e－―→CO2－3＋7H2O ③负极上是O2获得电子，电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－―→4OH－④电池放电后，溶液pH不断升高A．①② B．①③ C．①④ D．③④化学电源(2009·江苏单科，12)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。
第二讲 原电池 化学电源【真题速递】1.（2019.全国Ⅲ卷）为提升电池循环效率和稳定性，科学家近期利用三维多孔海绵状Zn （3D −Zn ）可以高效沉积ZnO 的特点，设计了采用强碱性电解质的3D −Zn —NiOOH 二次电池，结构如下图所示。
电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H 2O(l)−−−→←−−−放充电电ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。
A. 三维多孔海绵状Zn 具有较高的表面积，所沉积的ZnO 分散度高B. 充电时阳极反应为Ni(OH)2(s)+OH −(aq)−e −NiOOH(s)+H 2O(l)C. 放电时负极反应为Zn(s)+2OH −(aq)−2e−ZnO(s)+H 2O(l)D. 放电过程中OH −通过隔膜从负极区移向正极区 【答案】D 【解析】A 、三维多孔海绵状Zn 具有较高的表面积，吸附能力强，所沉积的ZnO 分散度高，A 正确；B 、充电相当于是电解池，阳极发生失去电子的氧化反应，根据总反应式可知阳极是Ni(OH)2失去电子转化为NiOOH ，电极反应式为Ni(OH)2(s)＋OH －(aq)－e －＝NiOOH(s)＋H 2O(l)，B 正确；C 、放电时相当于是原电池，负极发生失去电子的氧化反应，根据总反应式可知负极反应式为Zn(s)＋2OH －(aq)－2e －＝ZnO(s)＋H 2O(l)，C 正确；D 、原电池中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，则放电过程中OH －通过隔膜从正极区移向负极区，D 错误。
2.（2019.全国1卷）利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV 2+/MV +在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。
下列说法错误的是A. 相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能B. 阴极区，氢化酶作用下发生反应H 2+2MV 2+2H ++2MV +C. 正极区，固氮酶催化剂，N 2发生还原反应生成NH 3D. 电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 【答案】B 【解析】由生物燃料电池的示意图可知，左室电极为燃料电池的负极，MV +在负极失电子发生氧化反应生成MV 2+，电极反应式为MV +—e —= MV 2+，放电生成的MV 2+在氢化酶的作用下与H 2反应生成H +和MV +，反应的方程式为H 2+2MV 2+=2H ++2MV +；右室电极为燃料电池的正极，MV 2+在正极得电子发生还原反应生成MV +，电极反应式为MV 2++e —= MV +，放电生成的MV +与N 2在固氮酶的作用下反应生成NH 3和MV 2+，反应的方程式为N 2+6H ++6MV +=6MV 2++NH 3，电池工作时，氢离子通过交换膜由负极向正极移动。
高考总复习原电池和化学电源【考点梳理】考点一、原电池的概念1．能量的转化原电池：将化学能转变为电能的装置。
电能是现代社会应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称电力。
2．工作原理设计一种装置，使氧化还原反应所释放的能量直接转变为电能，即将氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行，并使电子转移经过导线，在一定条件下形成电流。
电子从负极（较活泼金属）流向正极（较不活泼金属或碳棒），负极发生氧化反应，正极发生还原反应。
电极电极材料反应类型电子流动方向负极还原性较强的金属氧化反应负极向外电路提供电子正极还原性较弱的金属还原反应正极从外电路得到电子以下是锌铜原电池装置示意图：3．原电池的组成条件(1)两个活泼性不同的电极(材料可以是金属或导电的非金属)，分别发生氧化和还原反应。
原电池中两极活泼性相差越大，电池电动势就越高。
(2)电解质溶液，电解质中阴离子向负极方向移动，阳离子向正极方向移动，阴阳离子定向移动成内电路。
(3)导线将两电极连接，形成闭合回路。
（4）有能自发进行的氧化还原反应。
4．原电池的判断方法（1）先分析有无外接电池，有外接电源的为电解池，无外接电源的可能为原电池。
（2）多池相连，但无外电源时，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。
5判断依据负极正极电极材料活泼性较强的金属活泼性较弱的金属或能导电的非金属电子流动方向电子流出极电子流入极电解质溶液中离子定阴离子移向的负极阳离子移向的正极向移动方向发生的反应氧化反应还原反应反应现象溶解的极增重或有气泡放出的极6在原电池构成的闭合电路中，有带电粒子的定向移动。
在外电路上电子从负极经导线上流入正极；在内电路上即在电解质溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极。
具体情况见图：考点二、原电池原理的应用1．加快氧化还原反应的速率例如：在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率加快。
2．比较金属活动性强弱例如：有两种金属a和b，用导线连接后插入到稀H2SO4中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。
第二讲 原电池 化学电源(时间：45分钟 满分：100分)一、选择题题意)1．下列装置中，都伴随有能量变化，其中是由化学能转变为电能的是( )。
解析 A 项是将电能转化成化学能；B 项是将水的势能转化成电能；C 项是将太阳能转化成热能。
答案 D2.(2012·北京理综，12)人工光合作用能够借助太阳能，用CO 2和H 2O 制备化学原料。
如图是通过人工光合作用制备HCOOH 的原理示意图，下列说法不正确的是 ( )。
A ．该过程是将太阳能转化为化学能的过程 B ．催化剂a 表面发生氧化反应，有O 2产生 C ．催化剂a 附近酸性减弱，催化剂b 附近酸性增强 D ．催化剂b 表面的反应是CO 2＋2H ＋＋2e －===HCOOH 解析 电池总反应式为：2CO 2＋2H 2O =====光能催化剂2HCOOH ＋O 2。
负极：2H 2O －4e －===O 2↑＋4H ＋，正极：CO 2＋2H ＋＋2e －===HCOOH 。
A 项，能量转换过程是太阳能先转化为电能，再转化为化学能；C 项，催化剂a 附近生成H ＋，酸性增强，催化剂b 附近消耗H ＋，酸性减弱，故C 项错误。
答案 C3．(2013·惠州模拟)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()。
A．电池总反应为Mg＋H2O2===Mg(OH)2B．正极发生的电极反应为H2O2＋2H＋＋2e－===2H2OC．工作时，正极周围海水的pH减小D．电池工作时，溶液中的H＋向负极移动解析根据镁与H2O2两种物质的性质，容易知道负极发生镁失电子的反应，正极发生H2O2得电子的反应，电解质呈酸性，故电池总反应为Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O；正极消耗H＋，pH增大；原电池中阳离子向正极移动，故溶液中的H＋向正极移动。
答案 B4．如图甲是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡上的记录如图乙所示，则卡片上的描述合理的是()。
A．①②③B．②④C．④⑤⑥D．③④⑤解析①中Cu为正极，Zn为负极，③中SO2－4向负极移动，⑤中电子的流向是：Zn→导线→Cu，⑥中正极反应式：2H＋＋2e－===H2↑，故①③⑤⑥错。
答案 B5．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－===2CO2－3，则下列推断正确的是()。
A．负极反应为H2＋2OH－－2e－===2H2OB．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生成解析由总反应式减去正极反应式得到负极反应式：2H2＋2CO2－3－4e－===2H2O＋2CO2，则可判断负极有CO2生成，A项错误，D项正确。
该电池使用的电解质是熔融的碳酸钾，在常温下无法工作，B错误。
该电池供应2 mol 水蒸气时，转移的电子为4 mol，C错误。
答案 D6．(2013·石家庄调研)某新型电池，以NaBH4(B的化合价为＋3价)和H2O2作原料，该电池可用作深水勘探等无空气环境电源，其工作原理如图所示。
下列说法正确的是()。
A．电池工作时Na＋从b极区移向a极区B．每消耗3 mol H2O2，转移3 mol e－C ．b 极上的电极反应式为：H 2O 2＋2e －＋2H ＋===2H 2OD ．a 极上的电极反应式为：BH －4＋8OH －－8e －===BO －2＋6H 2O解析 该电池工作时，a 电极反应式为BH －4＋8OH －－8e －===BO －2＋6H 2O ；b电极反应式为4H 2O 2＋8e －===8OH －；随着不断放电，a 极负电荷减少，b 极负电荷增多，故Na ＋从a 极区移向b 极区；每消耗3 mol H 2O 2转移6 mol e －，故A 、B 、C 错误，D 正确。
答案 D7．(2013·天津六校联考)如图装置Ⅰ是一种可充电电池，装置Ⅱ为电解池。
装置Ⅰ的离子交换膜只允许Na ＋通过，已知电池充放电的化学方程式为：2Na 2S 2＋NaBr 3 放电充电Na 2S 4＋3NaBr ，当闭合开关K 时，X 电极附近溶液变红。
下列说法正确的是( )。
A ．闭合开关K 时，钠离子从右到左通过离子交换膜B ．闭合开关K 时，负极反应式为：3NaBr －2e －===NaBr 3＋2Na ＋C ．闭合开关K 时，X 电极反应式为：2Cl －－2e －===Cl 2↑D ．闭合开关K 时，当有0.1 mol Na ＋通过离子交换膜时，X 电极上放出标准 状况下气体1.12 L解析 “当闭合开关K 时，X 电极附近溶液变红”说明X 是阴极，Y 为阳极，则电池的左侧是负极。
在原电池中阳离子向正极移动，故A 错；NaBr 3―→3NaBr ，溴元素的化合价降低，是得到电子而不是失去，故B 错；X 极是阴极，发生的电极反应式为：2H ＋＋2e －===H 2↑，故C 错；“当有0.1 mol Na ＋通过离子交换膜时”说明转移了0.1 mol 电子，则X 电极生成0.05 mol H 2，在标准状况下体积为1.12 L ，故D 正确。
答案 D二、非选择题(本题共4个小题，共58分)8．(10分)某研究性学习小组欲探究原电池的形成条件，按如图所示装置进行实验并得到下表实验结果：分析上述实验，回答下列问题：(1)实验2中电流由________极流向________极(填“A”或“B”)。
(2)实验6中电子由B极流向A极，表明负极是________(填“镁”或“铝”)电极。
(3)实验5表明________。
A．铜在潮湿空气中不会被腐蚀B．铜的腐蚀是自发进行的(4)分析上表有关信息，下列说法不正确的是________。
A．相对活泼的金属一定作负极B．失去电子的电极是负极C．烧杯中的液体必须是电解质溶液D．原电池中，浸入同一电解质溶液中的两个电极，是活泼性不同的两种金属(或其中一种非金属)解析 (1)电流是由正极流向负极，实验2中，Cu 为正极，Zn 为负极；(2)电子由负极流向正极，实验6中电子由B 极流向A 极，表明负极是B(Al)；(3)实验5是铜的吸氧腐蚀，说明铜的腐蚀是自发进行的；(4)判断原电池负极时，不能简单地比较金属的活动性，要看反应的具体情况，如Al 在强碱性溶液中比Mg 更易失电子，Al 作负极，Mg 作正极；在原电池中负极失去电子，发生氧化反应；必须有电解质溶液，形成闭合回路；活泼性不同的两种金属，或一种金属和一种能导电的非金属都可以作电极。
答案 (1)B A (2)铝 (3)B (4)A9．(16分)如图是一个化学过程的示意图。
已知甲池的总反应式为2CH 3OH ＋3O 2＋4KOH===2K 2CO 3＋6H 2O请回答：(1)甲池是________池，通入O 2的电极作为________极，电极反应式为_______________________________________________________________。
(2)乙池是________池，A 电极名称为________极，电极反应式为_______________________________________________________________。
乙池中的总反应离子方程式为______________________________________________________________， 溶液的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)当乙池中B(Ag)极的质量增加 5.40 g 时，甲池中理论上消耗O 2________mL(标准状况下)。
解析 (3)利用电子守恒找出关系式：4Ag ～O 2，V (O 2)＝14n (Ag)×22.4 L·mol －1＝14× 5.40 g 108 g·mol－1×22.4 L·mol －1＝0.28 L ，即280 mL 。
答案 (1)原电 正 O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH －(2)电解 阳 4OH －－4e －===O 2↑＋2H 2O 4Ag ＋＋2H 2O=====电解4Ag ＋O 2↑＋4H ＋ 减小 (3)28010．(16分)(2012·长春高中毕业班调研)碘被称为“智力元素”，科学合理地补充碘可防止碘缺乏病。
碘酸钾(KIO 3)是国家规定的食盐加碘剂，它的晶体为白色，可溶于水。
碘酸钾在酸性介质中与过氧化氢或碘化物作用均生成单质碘。
以碘为原料，通过电解制备碘酸钾的实验装置如图所示。
1.惰性电极2.直流电源3.离子交换膜4.冷却水(1)碘是________(填颜色)固体物质，实验室常用________的方法来分离提纯含有少量杂质的固体碘。
(2)电解前，先将一定量的精制碘溶于过量氢氧化钾溶液，溶解时发生反应：3I 2＋6KOH===5KI ＋KIO 3＋3H 2O ，将该溶液加入阳极区。
另将氢氧化钾溶液加入阴极区，电解槽用水冷却。
电解时，阳极上发生反应的电极反应式为_____________________________________________________________； 每生成1 mol KIO 3，电路中通过的电子的物质的量为________。
(3)电解过程中，为确定电解是否完成，需检验电解液中是否有I －。
请设计一个检验电解液中是否有I －的实验方案，并按要求填写下表。
要求：所需药品只能从下列试剂中选择，实验仪器及相关用品自选。
试剂：淀粉溶液、淀粉-KI 试纸、过氧化氢溶液、稀硫酸。
(4)阳极电解液―→①蒸发浓缩―→②―→③过滤―→④洗涤―→⑤―→碘酸钾晶体步骤②的操作名称是________，步骤⑤的操作名称是________。
步骤④洗涤晶体的目的是______________________________________________________________________________________________________________。
解析(1)碘是紫黑色固体，实验室常利用碘易升华的特性来分离提纯含有少量杂质的固体碘。
(2)电解时，溶液中的阴离子(I－、IO－3、OH－)向阳极移动，因为I－的还原性最强，所以I－在阳极失电子被氧化为单质碘：2I－－2e－===I2。
生成的I2再与KOH溶液反应生成KIO3：3I2＋6KOH===5KI＋KIO3＋3H2O，如此循环，最终I－都转化为KIO3。
