2016届高三一轮复习《原电池化学电源》分析

专题7.2 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。

一、原电池概念及原理1、原电池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、构成条件及判断（1）具有两个活性不同的电极(金属和金属或金属和非金属)。

（2）具有电解质溶液。

（3）形成闭合电路 (或在溶液中相互接触)。

（4）是否存在能自发进行的氧化还原反应★☆判断3．原电池工作原理示意图以铜锌原电池为例（1）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Zn沿导线流向Cu盐桥中离盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极子移向装置Ⅰ中还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，易造成能量损耗；装置Ⅱ盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区，能避免能量损耗。

（3）原电池的工作原理和电子流向可用下列图示表示：【说明】①在原电池装置中，电子由负极经导线流向正极，阳离子在正极上获得电子，通过电路中的电子和溶液中的离子的移动而形成回路，传导电流，电子并不进入溶液也不能在溶液中迁移。

②原电池将一个完整的氧化还原反应分为两个半反应，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，一般将两个电极反应中得失电子的数目写为相同，相加便得到总反应方程式。

③阴离子要移向负极，阳离子要移向正极。

这是因为：负极失电子，生成大量阳离子积聚在负极附近，致使该极附近有大量正电荷，所以溶液中的阴离子要移向负极；正极得电子，该极附近的阳离子因得电子生成电中性的物质而使该极附近带负电荷，所以溶液中的阳离子要移向正极。

④不参与电极反应的离子从微观上讲发生移动，但从宏观上讲其在溶液中各区域的浓度基本不变。

【典型例题1】【安徽屯溪一中2016届第二次月考】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(SO 42－)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 【答案】C【考点定位】考查原电池原理及应用【点评】在高中原电池部分主要考查的知识点涉及原电池工作原理，电极种类、电极反应类型判断、电极反应方程式的书写等知识，本题主要考查原电池原理，关键是理解并掌握原电池相关概念，包括电极的判断、电极反应的判断、离子的移动等，特别需要注意的是交换膜和盐桥的作用，如本题中的阳离子交换膜，只允许阳离子和水分子通过，阴离子不能通过阳离子交换膜，需要理解并掌握。

原电池化学电源[江苏考纲要求]—————————————————————————————————1．理解原电池的工作原理，能写出简单电极反应和电池反应方程式。

2．了解常见化学电源，认识化学能与电能相互转化的重要应用。

3．了解研制新型化学电源的重要性。

认识化学在解决能源危机中的重要作用。

[教材基础—自热身]1．原电池(1)概念：原电池是把化学能转化为电能的装置。

(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：电解质溶液；两电极直接或间接接触；两电极插入电解质溶液中。

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。

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)。

离子迁移方向(内电路)：阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。

[注意] 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。

[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2.(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：Mg>Al；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]1．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：选B ②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子作负极；③中Fe在浓HNO3中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，则Fe作正极，A、C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正确；④中Cu 是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错误。

学习资料原电池化学电源基础巩固1。

（2020江苏泰州二模)下列说法错误的是( )A。

铜丝缠在石墨棒上插入稀硝酸，可加快NO生成速率B。

双液原电池中,可用浸有CCl4的滤纸作盐桥C.K2FeO4可用作碱性Zn-K2FeO4电池的正极材料D。

生铁发生吸氧腐蚀时的腐蚀速率与O2的浓度有关2.电池是人类生产和生活中的重要能量来源,各式各样的电池的发明是化学对人类的一项重大贡献,下列有关电池的叙述正确的是( )A.锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细B。

氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能C.氢氧燃料电池工作时氧气在正极被还原D。

太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅3。

有关如图所示的原电池的叙述不正确的是（）A.电子沿导线由Cu片流向Ag片B.正极的电极反应是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4.甲醇、氧气和强碱溶液作为电解质溶液的手机电池中的反应为2CH3OH+3O2+4OH-2C O32-+6H2O.有关说法正确的是（)A。

放电时，CH3OH参与反应的电极为正极B.放电时，负极电极反应：CH3OH+8OH——6e—C O32-+6H2OC。

标准状况下,通入11。

2 L O2完全反应有1 mol电子转移D。

充电时电解质溶液的pH逐渐减小5。

（2020辽宁锦州模拟）肼(N2H4）暴露在空气中容易爆炸,但是以其为燃料的燃料电池是一种理想的电池，该燃料电池具有容量大、能量转化率高、产物无污染等特点,其工作原理如图所示.下列叙述正确的是（）A.电池工作时,正极附近的pH降低B.当消耗1 mol O2时,有2 mol Na+由甲槽向乙槽迁移C。

负极反应为4OH-+N2H4—4e-N2↑+4H2OD。

若去掉阳离子交换膜,电池也能正常工作6.(2020山东济宁三模)中国科学院深圳研究院成功研发出一种基于二硫化钼/碳纳米复合材料的钠型双离子电池,可充放电。

原电池化学电源[考纲要求]1.理解原电池的工作原理，能写出常见的简单电极反应和电池反应方程式2.了解常见的化学电源，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。

考点一原电池及其工作原理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．工作原理以铜锌原电池为例(1)反应原理电极名称负极正极电极材料电极反应反应类型电子流向由Zn沿导线流向Cu盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极装置Ⅰ中还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，易造成能量损耗；装置Ⅱ盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区，能避免能量损耗。

3．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。

(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中。

深度思考判断正误，正确的划“√”，错误的划“×”(1)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极( )(2)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强( )(3)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( )(4)其他条件均相同，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长( )题组一原电池工作原理的考查1．下面装置中，能构成原电池的是________(填序号)。

2．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规避原电池工作原理的4个失分点1．原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。

原电池化学电源李仕才（考试时间：45分钟满分：100分）一、单项选择题：本题包括11小题，每小题5分，共55分。

1．食品保鲜所用的“双吸剂”，是由还原铁粉、生石灰、氯化钠、炭粉等按一定比例组成的混合物，可吸收氧气和水。

下列分析不正确的是( )A．“双吸剂”中的生石灰有吸水作用B．“双吸剂”吸收氧气时，发生了原电池反应C．吸收氧气的过程中，铁作原电池的负极D．炭粉上发生的反应为：O2＋4e－＋4H＋===2H2O答案：D解析：铁粉、炭粉、O2与电解质氯化钠构成原电池，B、C选项正确；中性溶液中反应物中不能含有H＋或OH－，但生成物中可含有H＋或OH－，D选项错误。

2．如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。

下列有关描述错误的是( )A．生铁块中的碳是原电池的正极B．红墨水柱两边的液面变为左低右高C．两试管中相同的电极反应式是Fe－2e－===Fe2＋D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀答案：B解析：Fe与C及电解质溶液形成原电池，Fe是负极：Fe－2e－===Fe2＋，C是正极，在a 中发生吸氧腐蚀，a中压强减小，b中发生析氢腐蚀，b中压强增大，红墨水柱液面是左高右低，故选B。

本题考查钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀。

3．如图所示是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是( )A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏C．铅蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻207 gD．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源答案：C解析：铅蓄电池负极反应为Pb－2e－＋SO2－4===PbSO4，通过2 mol电子时，质量增加96 g。

4．一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，则有关此电池推断正确的是( )A．通入乙烷的电极为正极B．参加反应的乙烷与氧气的物质的量之比为7∶2C．放电一段时间后，KOH的物质的量浓度减少D．负极反应式为C2H6＋6H2O－14e－===2CO2－3＋18H＋答案：C解析：乙烷燃烧的化学方程式为2C2H6＋7O2―→4CO2＋6H2O，在该反应中氧气得电子，乙烷失电子，因此通入氧气的电极为正极，而通入乙烷的电极为负极，故A答案错误；反应中参加反应的乙烷与氧气的物质的量之比应为2∶7，故B答案错误；考虑到该电池是以KOH 为电解质溶液的，生成的CO2会和KOH反应转化成K2CO3，反应中消耗KOH，KOH的物质的量浓度减少，故C答案正确；由于该电池是以KOH溶液为电解液的，D答案中负极生成的H＋显然在溶液中是不能存在的，故D答案错误。