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20原电池和化学电源一、考纲要求1．了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．了解常见化学电源的种类及其工作原理。
3．理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。
二、原电池的工作原理1. 原电池的基本概念（1）概念：原电池就是将转变成的装置。
（2）本质：通过自发进行的氧化还原反应，使反应中电子转移而产生电流，反应中的氧化反应和还原反应分别在两个电极上发生，这便形成了带电粒子按一定方向流动的闭合回路。
（3）形成条件：① 活动性不同的两电极（连接）：较活泼的金属作为负极，发生氧化反应，电子流出；较不活泼的金属或能导电的非金属(如石墨等)做正极，发生还原反应，电子流入，电极本身不发生改变；② 电解质溶液（插入其中并与电极自发反应）；③ 电极形成闭合电路；④ 能自发的发生氧化还原反应（有明显电流时需要此条件）。
★【注意】① 不能形成“活泼金属一定做负极”的思维定势，原电池中判断电极时的利用的是两电极的相对活泼性；② 原电池中，电池材料可能与电解质发生反应，也可能与电解质不反应；③ 形成闭合回路的方式有很多，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极直接接触；④ 有的原电池产生的电流比较大，可以对外做功；而有的原电池电极上发生的反应很慢，产生的电流极其微弱，不能对外做功。
2. 原电池的反应原理（1）电极反应：负极：金属电子，化合价，发生。
正极：溶液中离子电子或氧气得电子（吸氧腐蚀），化合价，发生。
正负极共同反应为发生氧化还原反应。
（2）电荷流向：外电路——电子由沿流向，电流则由沿流向负极。
内电路——阳离子向电极的移动，阴离子向电极移动，从而实现电荷的移动。
（3）原电池的判定：先分析有无外接电源，有外接电源者为电解池，无外接电源者可能为原电池；再依据原电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看”：一看电极，两极为导体且活泼性不同；二看溶液，两极插入电解质溶液中；三看回路，形成闭合回路或两极接触。
2020-2021 年新高三化学一轮复习讲解《原电池与化学电源》【知识梳理】一、原电池负极正极2原理的应用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。
如在 Zn 与稀硫酸反应时 加入少量CuSO 4 溶液能使产生H 2 的反应速率加快两种金属分别作原电池的两极，一般作负极的金属比作正极的金属活泼使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。
如要保护一个铁制的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极设计制作化学电源，设计原电池时，负极材料确定之后，正极材料的选择范围较广，只要合理都可以，电解质溶液一般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(如空气中的氧气)例题1、下列说法正确的是。
①电池工作时，负极失去的电子均通过溶液转移到正极上 ②在原电池中失去电子的一极是阴极，发生的是还原反应③原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成④铝比铁活泼，但铝制品比铁制品在空气中耐腐蚀⑤将铝片和镁片用导线连接后，插入盛有 NaOH 溶液，铝作负极 ⑥电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极 ⑦原电池工作时，正极和负极上发生的都是氧化还原反应⑧锌、铜和盐酸构成的原电池工作时，锌片上有 6.5 g 锌溶解，正极上就有 0.1 g 氢气生成 ⑨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⑩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，电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加⑪盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子⑫原电池装置 中，电极Ⅰ上发生还原反应作原电池的负极[指点迷津]原电池基础知识的易错点：(1) 负极本身不一定都参加反应，如燃料电池中，作为负极的材料本身并不参加反应。
(2) 忽视电极材料与电解质溶液的反应关系，容易误写电极反应式，如Al 负极，在酸性溶液中生成Al 3＋，在碱性溶液中生成 AlO －。
(3) 电子从负极经外电路流向正极，但电子不能通过电解液，是通过阴阳离子的移动形成闭合回路。
(4)用总电池反应式减去一极的电极反应式时，须在两式电子转移数相等的前提下进行。
二、化学电源1.化学电源的类型PbO2＋Pb＋2H2SO4 2PbSO4↓＋2H2O2.电极反应式书写72 7写电极反应式负极反应式：CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋正极反应式：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O书写技巧若某电极反应式较难写时，可先写出较易的电极反应式，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例题2、写出下列反应的电极反应式。
（1）铁炭混合物在水溶液中可形成许多微电池。
将含有Cr O 2－的酸性废水通过铁炭混合物，在微电池正极上Cr2 O 2－转化为Cr3+，其电极反应式为。
(2)下图为绿色电源“二甲醚燃料电池”的工作原理示意图(a、b 均为多孔性Pt 电极)。
b 电极是(填“正”或“负”)极, a 电极上的电极反应式为。
(3)开发新能源是解决大气污染的有效途径之一。
直接甲醇燃料电池(简称DMFC)由于结构简单、能量转化率高、对环境无污染,可作为常规能源的替代品而越来越受到关注。
DMFC 工作原理如下图所示,通入a 气体的电极是原电池的极(填“正”或“负”),其电极反应式为。
(4)以Al 和NiO(OH)为电极,NaOH 溶液为电解液组成一种新型电池,放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2,该电池反应的化学方程式是。
(5)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。
(6)Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。
该电池以海水为电解质溶液，示意图如下，H2O2在石墨电极上发生的电极反应式为。
(7)铝电池性能优越，Al-AgO 电池可用作水下动力电源，其原理如下图所示。
该电池反应的化学方程式为。
21-x 2(8)以NO 2、O 2、熔融NaNO 3组成的燃料电池装置如下图所示，在使用过程中石墨Ⅰ电极反应生成一种氧化物 Y ， 则 该 电 极 的 电 极 反 应 式 为 。
(9) 近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极,电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过。
其工作原理的示意图如下, Pt(a)电极是电池的 极,电极反应式为,Pt(b)电极发生 (填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为 ,电池的总反应式为。
(10) 下图是利用微生物燃料电池处理工业含酚废水的原理示意图, 电极a 附近发生的反应是。
【课时练习】1．2019 年诺贝尔化学奖授予了锂离子电池领域做出巨大贡献的三位科学家。
某锂离子电池C 6Li 为负极，Li MO 为正极，锂盐有机溶液作电解质溶液，电池反应为Li MO放电 LiMO +C Li则下列有1-x21-x2充电261-x关说法正确的是A ．金属锂的密度、熔点和硬度均比同族的碱金属低B ．该锂离子电池可用乙醇作有机溶剂C. 电池放电时，Li +从正极流向负极D. 电池充电时，阳极的电极反应式为LiMO -xe -=xLi + +Li MO2. 据报道，最近某手机公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现3 在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电。
其电池反应为：2CH 3OH + 3O 2 + 4OH -2CO 2- + 6H O ，则下列说法错误的是 （）32A. 放电时CH 3OH 参与反应的电极为正极B. 充电时电解质溶液的 pH 逐渐增大C. 放电时负极的电极反应为：CH 3OH －6e -＋8OH-=CO 2-+6H 2OD ．充电时每生成 1 mol CH 3OH 转移 6 mol 电子3. 某小组为研究电化学原理，设计如图装置。
下列叙述不正确的是A ．a 和 b 不连接时，铁片上会有金属铜析出B ．a 和b 用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu 2＋+2e -= CuC ．无论a 和b 是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色D ．a 和 b 分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu 2＋向铜电极移动4. 近年来电池研发领域涌现出的纸电池像纸一样轻薄柔软，在制作方法和应用范围上与传统电池相比均有很大的突破，下图为纸电池的结构示意图。
据此，现在用氯化钠、蒸馏水和滤纸制备了电解液和隔离膜， 用铜片分别与锌片和另一种银白色金属片，先后制作了两个简易电池。
在用电流表测试这两个电池时，发现电流表的指针都发生了偏转，但偏转方向相反。
则另一种银白色金属片可能是下列的哪种金属A ．AgB ．FeC ．AlD ．Mg5. 如图为一氧化碳气体传感器工作原理示意图。
图中电流方向已示。
电极A 、B 外覆盖一层聚四氟乙烯纳米纤维膜，可以让气体透过。
下列相关叙述，正确的是充电 放电3 23A ．该传感器运用了原电池原理，正极反应为 CO-2e -+H 2O=CO 2+2H+B ．当外电路中流过 0.002mol 电子时，电池正极消耗 0.00lmol 氧气C. 该传感器工作时，接触到的 CO 浓度增大，输出的电流强度也相应增大D. 给传感器充电时，传感器内部H +将由 B 极向A 极迁移6. 利用反应6NO 2 + 8NH 3 = 7N 2 +12H 2O 构成电池的装置如图所示。
此方法既能实现有效清除氮氧化物的排放，减轻环境污染，又能充分利用化学能。
下列说法正确的是( )A ．电流从左侧电极经过负载后流向右侧电极B ．电极A 极反应式为2NH - 6e - = N + 6H +C ．为使电池持续放电，离子交换膜需选用阴离子交换膜D ．当有4.48L NO 2 被处理时，转移电子数为0.8N A7. NO 2、O 2 和熔融 KNO 3 可作燃料电池，其原理如图所示。
该电池在放电过程中石墨Ⅰ电极上生成氧化物 Y ，Y 可循环使用。
下列说法正确的是A. 放电时，NO -向石墨Ⅱ电极迁移3B. 电池总反应式为 4NO 2＋O 2===2N 2O 5C. 石墨Ⅱ附近发生的反应为 NO ＋O 2＋e - ===NO -D. 当外电路通过 4 mol e -，负极上共产生 2 mol N2O 58. 可充电钠-CO 2 电池示意图如下，放电时电池总反应为： 4Na+3CO 2=2Na 2CO 3+C ．下列说法正确的是A. 该电池也可用水作溶剂B. 放电时，正极的电极反应为：4Na ++ 3CO 2+ 4e- = 2Na 2CO 3+C C ．充电时，钠箔与外接电源的正极相连D ．每吸收 1molCO 2，理论上电路中转移 4 mol e -9. 瓦斯爆炸是煤矿开采中的重大危害之一，一种瓦斯分析仪能够在煤矿巷道中的甲烷浓度达到一定浓度时 ，通过传感器显示。
该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理，其装置如图所示，其中的固体电解质是 Y 2O 3—Na 2O ，O 2－可以在其中自由移动。
下列有关叙述中正确的是A. 电极b 的反应式为O 2+4e －=2O 2－B. 瓦斯分析仪工作时,将电能转化成化学能C. 瓦斯分析仪工作时，固体电解质中 O 2－由电极a 流向电极 bD ．当 b 极有 22.4LO 2 参加反应时，转移电子的数目为 4N A10. 锂一铜空气燃料电池容量高、成本低，具有广阔的发展前景。
该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产 生电力，其中放电过程为 2Li+Cu 2O+H 2O==2Cu+2Li ＋+2OH －，下列说法不正确的是4 7A ．放电时，正极的电极反应式为Cu 2O+H 2O+2e －=2OH －+2CuB ．放电时，电子透过固体电解质向 Li 极移动C ．通空气时，铜电极被腐蚀，表面产生Cu 2OD ．整个反应过程中，氧化剂为 O 211. 我国学者最近研发一种新型铝—石墨烯电池，其负极是金属铝，正极是石墨烯(C n )薄膜，电解质为阳离子(EMI +)与阴离子( AlCl)组成的离子液体，该电池的工作原理如图。
已知能量密度是指一定质量物质中储存能量的大小。
下列说法错误的是A. 该铝电极电池比锂电极电池的能量密度低B. 石墨烯电极的比表面积大，充放电性能优于石墨电极C ．充电时，有机阳离子(EMI +)向铝电极移动D ．放电时，负极的电极反应式为 2Al+7Clˉ-6eˉ=Al 2Cl -12. 一种新型电池的工作原理如图所示。
该电池工作时，下列说法错误的是A.Pt/C 电极为负极，质子通过交换膜从负极区移向正极区B.理论上，当消耗22.4L（标准状况下）H2 时，会消耗1molO2C．反应池中发生总反应4NO+3O2+2H2O=4HNO3，实现HNO3 再生D．正极的电极反应为NO3－＋4H＋＋3e－=NO↑＋2H2O13.氢氧燃料电池是将H2 通入负极，O2 通入正极而发生电池反应的，其能量转换率高。
