1、第24講原電池化學電源考綱要求考情分析命題趨勢1.理解原電池的構成、工作原理及應用。2.能寫出電極反應式和電池反應方程式。3.了解常見化學電源的種類及其工作原理。2017，全國卷，11T預計2019年高考本部分知識有變“熱”的趨勢，題目將更加新穎。復習備考時注重實物圖分析、新型電池分析、電解池與原電池的聯(lián)系以及依據原電池工作原理并結合氧化還原反應知識熟練掌握電極反應式的書寫方法。2016，全國卷甲，11T2016，全國卷乙，11T2016，北京卷，12T分值：68分考點一原電池的工作原理及其應用1概念和反應本質原電池是把_化學能_轉化為_電能_的裝置，其反應本質是_氧化還原反應_。2構成條件(

2、1)一看反應：看是否有能自發(fā)進行的_氧化還原_反應發(fā)生(一般是活潑性強的金屬與電解質溶液反應)。(2)二看兩電極：一般是_活潑性_不同的兩電極。(3)三看是否形成閉合回路，形成閉合回路需三個條件：_電解質_溶液；兩電極直接或間接接觸；兩電極插入_電解質_溶液中。3工作原理(以銅鋅原電池為例)裝置圖電極名稱負極正極電極材料_鋅_片_銅_片電極反應_Zn2e=Zn2_Cu22e=Cu_電極類型_氧化_反應_還原_反應電子流向由_鋅_片沿導線流向_銅_片電流方向由_銅_片沿導線流向_鋅_片電解質溶液中離子流向電解質溶液中，陰離子向_負極_遷移，陽離子向_正極_遷移鹽橋中離子流向鹽橋中含有飽和KCl溶

3、液，_K_移向正極，_Cl_移向負極電池反應方程式_ZnCu2=Zn2Cu_4原電池原理的四個應用(1)設計制作化學電源(2)比較金屬活動性強弱(3)加快氧化還原反應的速率一個_放熱_的氧化還原反應，設計成原電池時反應速率_加快_。例如：在Zn與稀H2SO4反應時，加入少量CuSO4溶液能使產生H2的速率加快。(4)用于金屬的防護使被保護的金屬制品作原電池_正極_而得到保護。鹽橋的作用(1)連接內電路，形成閉合回路；(2)平衡電荷，使原電池不斷產生電流。1判斷正誤，正確的劃“”，錯誤的劃“”。(1)理論上說，任何能自發(fā)進行的氧化還原反應都可設計成原電池。()(2)帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽

4、橋”的原電池電流持續(xù)時間長。()(3)用Al、Cu作電極，用濃硝酸或濃硫酸作電解液時，Cu作負極，Al作正極。()(4)用Mg、Al作電極，用NaOH溶液作電解液時，Al作負極，Mg作正極。 ()2在如圖所示的八個裝置中，屬于原電池的是(D)ABCD(1)原電池閉合回路的形成有多種方式，可以是導線連接兩個電極，也可以是兩電極相接觸。(2)無論在原電池還是在電解池中，電子均不能通過電解質溶液。一原電池正負極的判斷方法例1原電池的電極名稱不僅與電極材料的性質有關，也與電解質溶液有關。下列說法正確的是(B)A(1)(2)中Mg作負極，(3)(4)中Fe作負極B(2)中Mg作正極，電極反應式為6H2O

5、6e=6OH3H2C(3)中Fe作負極，電極反應式為Fe2e=Fe2D(4)中Cu作正極，電極反應式為2H2e=H2二比較金屬活潑性的三種方法1根據金屬活動性順序表。2根據原電池：一般情況下，活潑性：負極大于正極。3根據電解池：易得電子的金屬陽離子，相應金屬的活動性較弱。例2 四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池。相連時，外電路電流從流向；相連時，為正極；相連時，上有氣泡逸出；相連時，的質量減少。據此判斷這四種金屬活動性由大到小的順序是(B)ABCD解析 相連時，外電路電流從流向，說明為負極；相連時，為負極；相連時，上有氣泡逸出，說明為負極；相連時，的質量減少，說明為負極。金屬活潑性：

6、負極正極，綜上所述可知，這四種金屬活動性由大到小的順序為，B項正確。三設計原電池理論上能放熱的氧化還原反應都可以設計成原電池。1拆反應將氧化還原反應拆成氧化反應和還原反應兩個半反應，分別作原電池的負極和正極。2確定電極材料若發(fā)生氧化反應的物質為金屬單質，可用該金屬直接作負極；若為氣體(如H2)或溶液中的還原性離子，可用惰性電極(如Pt、碳棒)作負極。一般情況下，發(fā)生還原反應的電極材料的活潑性弱于負極材料。3確定電解質溶液一般選用反應物中的電解質溶液即可。4構成閉合回路例3能量之間可相互轉化：電解食鹽水制備Cl2是將電能轉化為化學能，而原電池可將化學能轉化為電能。設計兩種類型的原電池，探究其能量

7、轉化效率。限選材料：ZnSO4(aq)、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)、銅片、鐵片、鋅片和導線。(1)完成原電池甲的裝置示意圖，并作相應標注。要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素。如圖所示或或(2)以銅片為電極之一，CuSO4(aq)為電解質溶液，只在一個燒杯中組裝原電池乙，工作一段時間后，可觀察到負極_負極逐漸溶解_。(3)甲、乙兩種原電池中可更有效地將化學能轉化為電能的是_甲_，其原因是_原電池乙的負極可與CuSO4溶液直接反應，導致部分化學能轉化為熱能；原電池甲的負極不與所接觸的電解質溶液反應，化學能在轉化為電能時損耗較小_。解析 (1)根據電子的流向，左燒杯中電極為負

8、極，右燒杯中電極為正極。(2)負極可以是Zn或Fe，可以觀察到負極逐漸溶解。例1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。下列有關敘述正確的是()A銅電極上發(fā)生氧化反應B電池工作一段時間后，甲池的c(SO)減小C電池工作一段時間后，乙池溶液的總質量增加D陰陽離子分別通過交換膜向負極和正極移動，保持溶液中電荷平衡答題送檢來自閱卷名師報告錯誤致錯原因扣分A正、負極判斷錯誤6D考生未弄清楚陽離子交換膜只允許陽離子通過6解析 銅為原電池的正極，發(fā)生還原反應，A項錯誤；SO和水不參與電池反應，其濃度不變，B項錯誤；隨電池反應的進行，負極區(qū)產生的Zn2通過陽離子交換膜進入正極區(qū)補充

9、減少的Cu2，使乙池溶液的質量增加，C項正確；由題意知陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，陰離子不能通過，D項錯誤。答案 C1MgH2O2電池可用于驅動無人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質溶液，示意圖如下：該電池工作時，下列說法正確的是(C)AMg電極是該電池的正極BH2O2在石墨電極上發(fā)生氧化反應C石墨電極附近溶液的pH增大D溶液中Cl向正極移動解析 在原電池中，活潑金屬一般作負極，即Mg為負極，A項錯誤；石墨電極為正極，H2O2得電子發(fā)生還原反應，電極反應式為H2O22e=2OH，石墨電極附近溶液的pH增大，B項錯誤，C項正確；原電池中，陰離子應向負極移動，D項錯誤。1(2016上海卷

10、)圖1是銅鋅原電池示意圖。圖2中，x軸表示實驗時流入正極的電子的物質的量，y軸表示(C)A銅棒的質量Bc(Zn2)Cc(H)Dc(SO)解析 該裝置構成原電池，Zn是負極，Cu是正極。A項，溶液中的H在Cu電極的表面獲得電子變?yōu)闅錃?，Cu棒的質量不變，錯誤；B項，由于Zn是負極，不斷發(fā)生反應：Zn2e=Zn2，所以溶液中c(Zn2)增大，錯誤；C項，由于反應不斷消耗H，所以溶液的c(H)逐漸減小，正確；D項，SO不參加反應，其濃度不變，錯誤。2微生物電池是指在微生物的作用下將化學能轉化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關微生物電池的說法錯誤的是(A)A正極反應中有CO2生成B微生物促進了

11、反應中電子的轉移C質子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū)D電池總反應為C6H12O66O2=6CO26H2O解析 由電池結構圖可知，在正極上氧氣得到電子發(fā)生還原反應生成H2O，A項錯誤；微生物在反應中促進葡萄糖的氧化，即促進了電子的轉移，B項正確；利用原電池工作原理知，質子可通過質子交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū)，C項正確；該電池的總反應為葡萄糖發(fā)生氧化反應生成二氧化碳和水，D項正確。3常溫下，將除去表面氧化膜的Al、Cu片插入濃HNO3中組成原電池(圖1)，測得原電池的電流強度(I)隨時間(t)的變化如圖2所示，反應過程中有紅棕色氣體產生。0t1時，原電池的負極是Al片，此時，正極的電極反應式是_2HN

12、Oe=NO2H2O_，溶液中的H向_正_極移動。t1時，原電池中電子流動方向發(fā)生改變，其原因是_Al在濃HNO3中發(fā)生鈍化，氧化膜阻止了Al的進一步反應_?？键c二化學電源1一次電池(1)堿性鋅錳干電池負極材料：_Zn_電極反應：_Zn2OH2e=Zn(OH)2_正極材料：_MnO2_電極反應：_2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH_總反應：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。(2)銀鋅紐扣電池(電解質溶液為KOH溶液)負極材料：_Zn_，電極反應：_Zn2e2OH=Zn(OH)2_。正極材料：_Ag2O_，電極反應：_Ag2O2eH2O=2Ag2OH_?？偡磻篫nAg2

13、OH2O=Zn(OH)22Ag。2二次電池鉛蓄電池(電解質溶液為30% H2SO4溶液)(1)放電時的反應負極反應：_Pb2eSO=PbSO4_。正極反應：_PbO22eSO4H=PbSO42H2O_。總反應：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。電解質溶液的pH_增大_(填“增大”“減小”或“不變”)。(2)充電時的反應陰極反應：_PbSO42e=PbSO_。陽極反應：_PbSO42H2O2e=PbO24HSO_?？偡磻?PbSO42H2OPbPbO22H2SO4。3燃料電池氫氧燃料電池電池酸性堿性或中性負極反應式_2H24e=4H_2H24e4OH=4H2O_正極反應式_O24

14、e4H=2H2O_O24e2H2O=4OH_總反應式2H2O2=2H2O說明：燃料電池的電極本身不參與反應，燃料和氧化劑連續(xù)地由_外部_供給。1判斷正誤，正確的劃“”，錯誤的劃“”。(1)鉛蓄電池放電時，正極與負極質量均增加。()(2)手機、電腦中使用的鋰電池屬于一次電池。 ()(3)若使反應Fe2Fe3=3Fe2以原電池方式進行，可用鋅鐵作電極材料。()(4)堿性鋅錳干電池是一次電池，其中MnO2是催化劑，可使鋅錳干電池的比能量高、可儲存時間長。 ()(5)固體電解質(高溫下能傳導O2)甲醇燃料電池的負極反應式：2CH3OH12e6O2=2CO24H2O。()(6)熔融碳酸鹽(如：熔融K2C

15、O3)環(huán)境下甲烷燃料電池正極反應式：3O212e6CO2=6CO。()2鋁空氣海水電池：以鋁板為負極，鉑網為正極，海水為電解質溶液，空氣中的氧氣與鋁反應產生電流。電池總反應為4Al3O26H2O=4Al(OH)3；負極：_4Al12e12OH=4Al(OH)3_；正極：_3O26H2O12e=12OH_。3ZnMnO2干電池應用廣泛，其電解質溶液是ZnCl2NH4Cl混合溶液。(1)該電池的負極材料是_Zn(或鋅)_。電池工作時，電子流向_正極_(填“正極”或“負極”)。(2)若ZnCl2NH4Cl混合溶液中含有雜質Cu2，會加速某電極的腐蝕，其主要原因是_鋅與還原出的銅構成銅鋅原電池而加快鋅

16、的腐蝕_。欲除去Cu2，最好選用下列試劑中的_b_(填字母)。aNaOHbZncFedNH3H2O一般電池電極反應式書寫的“三步驟”兩電極反應式相加，與總反應式對照驗證一書寫化學電池電極反應式的一般方法書寫電極反應式時，首先要根據原電池的工作原理準確判斷正、負極，然后結合電解質溶液的環(huán)境確定電極產物，最后再根據質量守恒和電荷守恒寫出反應式。電極反應式書寫的一般方法有：1拆分法(1)寫出總反應，如2Fe3Cu=2Fe2Cu2。(2)把總反應按氧化反應和還原反應拆分為兩個半反應，注明正、負極，并依據質量守恒、電荷守恒及電子得失守恒配平兩個半反應：正極：2Fe32e=2Fe2。負極：Cu2e=Cu2

17、。2加減法(1)寫出總反應，如LiLiMn2O4=Li2Mn2O4。(2)寫出其中容易寫出的一個半反應(正極或負極)，如Lie=Li(負極)。(3)利用總反應與上述的一極反應相減，即得另一個電極的反應式，即LiMn2O4Lie=Li2Mn2O4(正極)。例1(1)以Al和NiOOH為電極，NaOH溶液為電解液，可以組成一種新型電池，放電時NiOOH轉化為Ni(OH)2。該電池的負極反應式為_Al4OH3e=Al(OH)4_，電池總反應的化學方程式為_Al3NiOOHNaOH3H2O=NaAl(OH)43Ni(OH)2_。(2)某新型電池以金屬鋰為負極，K2FeO4為正極，溶有LiPF6的有機溶

18、劑為電解質。工作時Li通過電解質遷移入K2FeO4晶體中，生成K2LixFeO4。該電池的正極反應式為_K2FeO4xexLi=K2LixFeO4_。二可充電電池的反應規(guī)律可充電電池有充電和放電兩個過程，放電發(fā)生的是原電池反應，充電發(fā)生的是電解池反應。充電的電極反應與放電的電極反應過程相反，充電時的陽極反應為放電時正極反應的逆過程，充電時的陰極反應為放電時負極反應的逆過程。充電：原電池負極電源負極，原電池正極電源正極。放電時的負極反應和充電時的陰極反應、放電時的正極反應和充電時的陽極反應在形式上互逆。將負(正)極反應式變方向并將電子移項即可得出陰(陽)極反應式。放電總反應和充電總反應在形式上互逆(但不是可逆反應)。例2(2016四川卷)某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池，放電時電池總反應為：Li1xCoO2LixC6=LiCoO2C6(xFe3，設計了鹽橋式的原電池，如圖。鹽橋中裝有瓊脂與飽和K2SO4溶液。下列敘述中