第二節(jié)原電池化學(xué)電源課標(biāo)要求核心素養(yǎng)1.能分析、解釋原電池的工作原理，能設(shè)計簡單的原電池。2.能列舉常見的化學(xué)電源，并能利用相關(guān)信息分析化學(xué)電源的工作原理。3.能綜合考慮化學(xué)變化中的物質(zhì)變化和能量變化來分析、解決新型電池的開發(fā)等實際問題。1.宏觀辨識與微觀探析：認(rèn)識原電池的本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)，能多角度、動態(tài)地分析原電池中物質(zhì)的變化及能量的轉(zhuǎn)化。2.科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任：通過原電池裝置的應(yīng)用，能對與化學(xué)有關(guān)的熱點問題作出正確的價值判斷，能參與有關(guān)化學(xué)問題的社會實踐。[目標(biāo)導(dǎo)航][自主測評]1.易錯易混辨析(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)。(1)放熱反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池。()(2)在原電池中，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極是負(fù)極。()(3)用Mg、Al分別作電極，用NaOH

溶液作電解液構(gòu)成的原電池，Mg為正極。()(4)在鋅銅原電池中，因為有電子通過電解質(zhì)溶液形成閉合回路，所以有電流產(chǎn)生。()(5)以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池，放電過程中，H+從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移。()(6)鉛蓄電池工作時，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.1mol電子時，負(fù)極增重4.8g。()答案：(1)×錯因：自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計成原電池，與反應(yīng)的熱效應(yīng)無關(guān)。

(2)√

(3)√ (4)×錯因：電子在導(dǎo)體(電極和導(dǎo)線)中定向移動，離子在電解質(zhì)溶液中遷移。

(6)√(5)×

錯因：放電過程中，H＋從負(fù)極區(qū)向正極區(qū)遷移。A.鋅為正極，Ag2O為負(fù)極B.鋅為負(fù)極，Ag2O為正極C.原電池工作時，將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能D.原電池工作時，負(fù)極區(qū)溶液的pH增大答案：B考點一原電池的工作原理及應(yīng)用1.原電池的概念及構(gòu)成條件化學(xué)能電能(1)定義：將_______轉(zhuǎn)化為_____的裝置。(2)原電池的形成條件氧化還原反應(yīng)①能自發(fā)進(jìn)行的__________________。②兩個活潑性不同的電極(燃料電池的兩個電極可以相同)。閉合回路

③形成____________，需滿足三個條件：a.存在電解質(zhì)；b.兩電極直接或間接接觸；c.兩電極插入電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中。2.工作原理(以鋅銅原電池為例)(1)裝置變遷(2)電極反應(yīng)氧化還原負(fù)極：Zn－2e－===Zn2+，______反應(yīng)。正極：Cu2+＋2e－===Cu，______反應(yīng)?？偡磻?yīng)：Zn＋Cu2+===Cu＋Zn2+。

3.原電池的應(yīng)用

(1)設(shè)計制作化學(xué)電源

(2)比較金屬的活動性強(qiáng)弱：原電池中，負(fù)極一般是活動性________的金屬，正極一般是活動性______的金屬(或能導(dǎo)電的非金屬)。較強(qiáng)較弱正極

(3)加快化學(xué)反應(yīng)速率：氧化還原反應(yīng)形成原電池時，反應(yīng)速率加快。

(4)用于金屬的防護(hù)：將需要保護(hù)的金屬制品作原電池的______而受到保護(hù)。[歸納提升]鹽橋及其作用

(1)鹽橋中通常裝有含瓊膠的KCl

飽和溶液，能使兩個燒杯中的溶液連成一個通路。離子在鹽橋中能定向移動，通過鹽橋?qū)煞N隔離的電解質(zhì)溶液連接起來，可使電流持續(xù)傳導(dǎo)。鹽橋中陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極。

(2)使用鹽橋的目的是將兩個半電池完全隔開，使副反應(yīng)減至最低程度，可以獲得單純的電極反應(yīng)，便于分析放電過程，有利于最大限度地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能?？键c二化學(xué)電源1.分類2.工作原理（續(xù)表）電池電極反應(yīng)氫氧燃料電池酸性總反應(yīng)：2H2＋O2===2H2O；負(fù)極：2H2－4e－===4H＋；正極：O2＋4e－＋4H＋===2H2O堿性總反應(yīng)：2H2＋O2===2H2O；負(fù)極：2H2＋4OH－－4e－===4H2O；正極：O2＋2H2O＋4e－===4OH－3.二次電池的充放電(1)可充電電池原理示意圖充電時，原電池負(fù)極與外接電源負(fù)極相連，原電池正極與外接電源正極相連，記作：“正接正，負(fù)接負(fù)”。

(2)可充電電池有充電和放電兩個過程，放電時是原電池反應(yīng)，充電時是電解池反應(yīng)。充電、放電均不是可逆反應(yīng)。

(3)放電時的負(fù)極反應(yīng)和充電時的陰極反應(yīng)相反，放電時的正極反應(yīng)和充電時的陽極反應(yīng)相反。將負(fù)(正)極反應(yīng)式變換方向并將電子移項即可得出陰(陽)極反應(yīng)式。例：Fe＋Ni2O3＋3H2OFe(OH)2＋2Ni(OH)2，放電時考向1原電池的組成及工作原理1.(2022年山東實驗中學(xué)檢測)如圖是鹽橋中吸附有飽和KCl

溶液的原電池示意圖。下列說法錯誤的是()答案：B

2.(2022年聊城期末)鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過。下列有關(guān)敘述正確的是()

A.銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)

B.電池工作一段時間后，甲池的

C.電池工作一段時間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加

D.陰、陽離子分別通過交換膜向負(fù)極和正極移動，保持溶液中電荷平衡

解析：由鋅的活潑性強(qiáng)于銅可知，銅電極為正極，在正極上Cu2+得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成Cu，A錯誤；由于陽離子交離子交換膜進(jìn)入乙池中，由于M(Zn2+)>M(Cu2+)，故乙池溶液的總質(zhì)量增加，C正確；陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，電解過程中Zn2+通過陽離子交換膜移向正極保持溶液中電荷平衡，陰離子不能通過交換膜，D錯誤。答案：C[方法技巧]“四步法”突破原電池的組成及工作原理題(1)分析電極材料和電解質(zhì)溶液

確定原電池的正極和負(fù)極，若電解質(zhì)溶液為酸或不活潑金屬的鹽溶液，則活潑金屬作負(fù)極，不活潑金屬或石墨作正極。(2)確定電極上反應(yīng)的物質(zhì)

若負(fù)極為活潑金屬，則金屬被氧化生成金屬陽離子；正極上溶液中陽離子得電子被還原，大多析出H2

或不活潑金屬。(3)書寫電極(或電池)反應(yīng)式結(jié)合原子守恒和得失電子守恒寫出電板反應(yīng)式，并根據(jù)正、負(fù)極反應(yīng)確定電池總反應(yīng)式。

(4)判斷離子(或電子)的移動方向陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極；電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極。

考向2電極判斷和電極反應(yīng)式書寫

3.(2020年全國Ⅰ卷)科學(xué)家近年發(fā)明了一種新型Zn-CO2水介質(zhì)電池。電池示意圖如圖所示，電極為金屬鋅和選擇性催化材料，放電時，溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲氫物質(zhì)甲酸等，為解決環(huán)境和能源問題提供了一種新途徑。下列說法錯誤的是()答案：D

4.二十大報告中提出要“持續(xù)深入打好藍(lán)天、碧水、凈土保衛(wèi)戰(zhàn)”，意味著對污染防治比過去要求更高。二氧化硫-空氣質(zhì)子交換膜燃料電池實現(xiàn)了制硫酸、發(fā)電、環(huán)保三位一體的結(jié)合，原理如圖所示。下列說法正確的是()A.該電池放電時質(zhì)子從b電極經(jīng)過內(nèi)電路移向a電極B.電極a附近發(fā)生的反應(yīng)為SO2＋2H2O－2e－===H2SO4＋2H＋C.電極b附近發(fā)生的反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O===4OH－D.相同條件下，放電過程中消耗的SO2和O2的體積比為2∶12－===SO4

＋4H+，硫酸應(yīng)當(dāng)拆為離子形式，B

解析：放電時為原電池，質(zhì)子向正極移動，a電極為負(fù)極，則該電池放電時質(zhì)子從a電極移向b電極，A錯誤；a電極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，SO2

被氧化為硫酸，電極反應(yīng)式為SO2＋2H2O－2e－錯誤；酸性條件下，氧氣得電子生成水，C錯誤；根據(jù)轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等可知，放電過程中消耗的SO2

和O2

的體積比為2∶1，D正確。

答案：D[歸納提升]1.原電池正、負(fù)極的判斷

注意：原電池的正極和負(fù)極與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)，不要形成活潑電極一定作負(fù)極的思維定勢。2.電極反應(yīng)式的書寫方法①直接書寫②間接書寫第一步，寫出電池總反應(yīng)式。第二步，寫出電極的正極反應(yīng)式。第三步，負(fù)極反應(yīng)式＝總反應(yīng)式－正極反應(yīng)式。實驗裝置部分實驗現(xiàn)象a極質(zhì)量減少；b極質(zhì)量增加b極有氣體產(chǎn)生；c極無變化d極溶解；c極有氣體產(chǎn)生電流從a極流向d極考向3原電池原理的應(yīng)用5.有a、b、c、d四個金屬電極，有關(guān)的實驗裝置及部分實驗現(xiàn)象如下。由此可判斷這四種金屬的活動性順序是()A.a＞b＞c＞dC.d＞a＞b＞c

B.b＞c＞d＞aD.a＞b＞d＞c

解析：把四個實驗從左到右分別編號為①②、③、④，則由實驗①可知，a作原電池負(fù)極，b作原電池正極，金屬活動性：a＞b；由實驗②可知，活動性：b＞c；由實驗③可知，d作原電池負(fù)極，c作正極，活動性：d＞c；由實驗④可知，d極為原電池負(fù)極，a極為原電池正極，活動性：d＞a。

答案：C①不含鹽橋②含鹽橋6.設(shè)計原電池裝置證明Fe3+的氧化性比Cu2+強(qiáng)。(1)寫出能說明氧化性Fe3+大于Cu2+的離子方程式：____________________________________________________。(2)若要將上述反應(yīng)設(shè)計成原電池，電極反應(yīng)式分別是：①負(fù)極：_________________________________________。②正極：_______________________________________。(3)在方框中畫出裝置圖，指出電極材料和電解質(zhì)溶液：①不含鹽橋②含鹽橋答案：(1)2Fe3+＋Cu===2Fe2+＋Cu2+(3)(2)①Cu－2e－===Cu2+②2Fe3+＋2e－===2Fe2+1.(2022年湖南卷)海水電池在海洋能源領(lǐng)域備受關(guān)注，一種鋰-海水電池構(gòu)造示意圖如下。下列說法錯誤的是()B.N極僅發(fā)生的電極反應(yīng)：2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑A.海水起電解質(zhì)溶液作用C.玻璃陶瓷具有傳導(dǎo)離子和防水的功能D.該鋰-海水電池屬于一次電池解析：鋰海水電池的總反應(yīng)為2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑。M極上Li失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，則M極為負(fù)極，電極反應(yīng)為Li－e－===Li＋；N極為正極,電極反應(yīng)為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，同時氧氣也可以在N極得電子，電極反應(yīng)答案：B為O2＋4e－＋2H2O===4OH－。海水中含有豐富的電解質(zhì)，如氯化鈉、氯化鎂等，可作為電解質(zhì)溶液，A正確；N極為正極，電極反應(yīng)為2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑和O2＋4e－＋2H2O===4OH－，B錯誤；Li為活潑金屬，易與水反應(yīng)，玻璃陶瓷的作用是防止水和Li反應(yīng)，并能傳導(dǎo)離子，C正確；該電池不可充電，屬于一次電池，D正確。A.充電時電極b是陰極B.放電時NaCl

溶液的pH減小C.放電時NaCl

溶液的濃度增大D.每生成1molCl2，電極a的質(zhì)量理論上增加23g解析：由充電時電極a的反應(yīng)可知，充電時電極a發(fā)生還原反應(yīng)，所以電極a是陰極，則電極b是陽極，A錯誤；放電時的電極反應(yīng)和充電時相反，則由放電時電極a的反應(yīng)為Na3Ti2(PO4)3－2e－===NaTi2(PO4)3＋2Na＋可知，NaCl溶液的pH不變，B錯誤；放電時負(fù)極反應(yīng)為Na3Ti2(PO4)3－2e－===答案：CNaTi2(PO4)3＋2Na＋，正極反應(yīng)為Cl2＋2e－===2Cl－，反應(yīng)后Na＋和Cl－濃度都增大，則放電時NaCl溶液的濃度增大，C正確；充電時陽極反應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑，陰極反應(yīng)為NaTi2(PO4)3＋2Na＋＋2e－===Na3Ti2(PO4)3，由得失電子守恒可知，每生成1molCl2，電極a的質(zhì)量理論上增加23g·mol－1×2mol＝46g，D錯誤。

答案：A4.(2022年遼寧卷