步步高高2020届高2017级高三一轮复习课件配套学案专题6第二单元

第二单元原电池化学电源

[考试标准] 1.原电池的概念（a）。2.铜－锌原电池的原理及电极反应式（b）。3.原电池的构成条件（b）。4.常见化学电源（c）。5.原电池的构造与工作原理,盐桥的作用（b）。6.判断与设计简单的原电池（c）。7.原电池的电极反应式及电池反应方程式（b）。8.原电池的正、负极和电子流向的判断（c）。9.银锌电池、铅蓄电池、燃料电池的工作原理与应用价值（b）。

考点一原电池的工作原理

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.工作原理

（1）反应原理

（2）原理归纳

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。

4.盐桥原电池

（1）构造

（2）盐桥的组成和作用

①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼脂制成的胶冻。

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盐桥含饱和KCl溶液,K＋移向正极,Cl－移向负极。

（3）单池原电池和盐桥原电池的对比

图1和图2两装置的相同点：正负极、电极反应、总反应、反应现象。

负极：Zn－2e－===Zn2＋

正极：Cu2＋＋2e－===Cu

总反应：Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋

不同点：图1中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2＋,会有一部分Zn与Cu2＋直接反应,该装置中

既有化学能和电能的转化,又有一部分化学能转化成了热能,装置的温度会升高。

图2中Zn和CuSO4溶液分别在两个池子中,Zn与Cu2＋不直接接触,不存在Zn与Cu2＋直接反应的过程,所以仅是化学能转化成了电能,电流稳定,且持续时间长。

关键点：盐桥原电池中,还原剂在负极区,而氧化剂在正极区。

多维度思考

1.辨析易错易混

（1）在原电池中,发生氧化反应的一极一定是负极（）

（2）用Mg、Al分别作电极,用NaOH溶液作电解液构成的原电池,Mg为正极（）（3）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（）（4）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（）

（5）两种活泼性不同的金属组成原电池的两极,活泼金属一定作负极（）

（6）一般来说,带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高（）

答案（1）√（2）√（3）×（4）×（5）×（6）√

2.下面装置中,能构成原电池的是________（填序号）。

答案②④⑥⑦⑨

题组一原电池的工作原理

1.（2018·杭州模拟）课堂学习中,同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。下列结论错误的是（）

A.原电池是将化学能转化成电能的装置

B.原电池由电极、电解质溶液和导线等组成

C.图中a极为铝条、b极为锌片时,导线中会产生电流

D.图中a极为锌片、b极为铜片时,电子由铜片通过导线流向锌片

答案 D

解析D项,a极为负极,电子由负极（锌片）流出。

2.（2018·金华质检）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2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑

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↑

答案 B

解析②中Mg不与NaOH溶液反应,而Al能和NaOH溶液反应失去电子,故Al是负极；③中Fe在浓硝酸中钝化,Cu和浓HNO3反应失去电子作负极,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。

原电池的工作原理简图

注意

①电子移动方向：从负极流出沿导线流入正极,电子不能通过电解质溶液。

②若有盐桥,盐桥中的阴离子移向负极区,阳离子移向正极区。

③若有交换膜,离子可选择性通过交换膜,如阳离子交换膜,阳离子可通过交换膜移向正极。

题组二原电池原理的应用

3.（加快化学反应速率）等质量的两份锌粉a、b,分别加入过量的稀H2SO4中,同时向a中放入少量的CuSO4溶液,如图表示产生H2的体积（V）与时间（t）的关系,其中正确的是（）

答案 D

解析a中Zn与CuSO4溶液反应置换出Cu,Zn的量减少,产生H2的量减少,但Zn-Cu-稀H2SO4形成原电池,反应速率加快,D项图示符合要求。

4.（比较金属活动性）有a、b、c、d四个金属电极,有关的实验装置及部分实验现象如下：

由此可判断这四种金属的活动顺序是（）

A.a＞b＞c＞d

B.b＞c＞d＞a

C.d＞a＞b＞c

D.a＞b＞d＞c

答案 C

解析把四个实验从左到右分别编号为①、②、③、④,则由实验①可知,a作原电池负极,b作原电池正极,金属活动性：a＞b；由实验②可知,b极有气体产生,c极无变化,则活动性：b＞c；由实验③可知,d极溶解,则d作原电池负极,c作正极,活动性：d＞c；由实验④可知,电流从a 极流向d极,则d极为原电池负极,a极为原电池正极,活动性：d＞a。综上所述可知活动性：d ＞a＞b＞c。

5.（金属的防护）为保护地下钢管不受腐蚀,可采取的措施有（）

A.与石墨棒相连

B.与铜板相连

C.埋在潮湿、疏松的土壤中

D.与锌板相连

答案 D

解析A项,石墨棒与铁构成原电池,铁活泼,失电子作负极,被腐蚀；B项,铜板与铁构成原电池,铁比铜活泼,失电子作负极,被腐蚀；C项,在潮湿、疏松的土壤中,铁与土壤中的碳、水、空气构成原电池,铁失电子作负极,被腐蚀；D项,锌板与铁构成原电池,锌比铁活泼,锌失电子作负极,锌被腐蚀,铁被保护。

题组三聚焦“盐桥”原电池

6.（2019·湖州高三质检）根据下图,下列判断中正确的是（）

A.烧杯a中的溶液pH降低

B.烧杯b中发生氧化反应

C.烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑

D.烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑

答案 B

解析由题给原电池装置可知,电子经过导线,由Zn电极流向Fe电极,则O2在Fe电极发生还原反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－,烧杯a中c（OH－）增大,溶液的pH升高；烧杯b中,Zn发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2＋。