原电池新型化学电源

第二讲原电池新型化学电源1.理解原电池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。

2．了解常见化学电源的种类及其工作原理。

2016，卷甲11T；2016，卷丙11T；2015，卷Ⅰ 11T；2015，卷Ⅱ 26T(1)(2)；2014，卷Ⅱ 12T原电池及其工作原理[知识梳理]一、原电池的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。

二、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。

三、原电池的工作原理如图是两种锌铜原电池示意图：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池反应Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu2.原电池中的三个方向(1)电子流动方向：从负极流出沿导线流入正极；(2)电流流动方向：从正极沿导线流向负极；(3)离子迁移方向：电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。

四、盐桥原电池的组成和作用1．盐桥原电池中半电池的构成条件：电极金属和其对应的盐溶液。

一般不要任意替换成其他阳离子盐溶液，否则可能影响效果。

盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。

2．盐桥的作用(1)连接内电路，形成闭合回路；(2)平衡电荷，使原电池不断产生电流。

[自我检测]1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)在原电池中，发生氧化反应的一极是负极。

()(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。

()答案：(1)√(2)×(3)×2．(教材改编题)下列装置不能形成原电池的是()解析：选C。

A、B、D项都具有①活泼性不同的电极；②电解质溶液；③闭合回路；④自发进行的氧化还原反应，均能构成原电池；C项中酒精为非电解质，不能构成原电池。

3．(2017·北京丰台区高三模拟)有关如图所示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．正极的电极反应式是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溶液解析：选D。

该装置是原电池装置，其中Cu为负极，失电子发生氧化反应：Cu－2e－===Cu2＋，Ag为正极，得电子发生还原反应：Ag＋＋e－===Ag。

原电池中，负极(Cu)失去的电子沿导线流向正极(Ag)，盐桥中的阳离子移向正极，即移向AgNO3溶液，综上所述，D 错误。

原电池原理考查中四个常见失分点的规避(1)只有自发进行的氧化还原反应才能通过设计成原电池将化学能转化为电能。

(2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。

(3)无论在原电池还是电解池中，电子均不能通过电解质溶液。

(4)原电池的负极失去电子的总数等于正极得到电子的总数。

(2016·高考全国卷甲，11，6分)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。

下列叙述错误的是()A．负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋B．正极反应式为Ag＋＋e－===AgC．电池放电时Cl－由正极向负极迁移D．负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑[解析]该电池中Mg作负极，失去电子发生氧化反应，生成Mg2＋，A项正确；正极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－，B项错误；对原电池来说，阴离子由正极移向负极，C项正确；在负极，Mg会发生副反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑，D项正确。

[答案] B我国首创以铝-空气-海水电池作为能源的新型的海水标志灯，以海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放入海水数分钟，就会发出耀眼的白光。

则电源的负极材料是__________，负极反应式为______________________；正极材料是________，正极反应式为____________________。

答案：铝4Al－12e－=== 4Al3＋石墨等惰性电极3O2＋6H2O＋12e－=== 12OH－原电池正、负极的判断方法原电池构成及原理考查1．(教材改编题)如图所示是一位同学在测试水果电池，下列有关说法错误的是()A．若金属片A是正极，则该金属片上会产生H2B．水果电池的化学能转化为电能C．此水果发电的原理是电磁感应D．金属片A、B可以一个是铜片，另一个是铁片答案：C2．(2016·高考海南卷改编)某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。

下列说法正确的是()A．Zn为电池的负极，被还原B．正极反应式为2FeO2－4＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2OC．该电池放电过程中电解质溶液浓度不变D．电池工作时OH－向负极迁移解析：选D。

A.根据化合价升降判断，Zn化合价只能升高，故为负极材料，被氧化，不正确；B.KOH溶液为电解质溶液，则正极电极反应式为2FeO2－4＋6e－＋8H2O===2Fe(OH)3＋10OH－，错误；C.该电池放电过程中电解质溶液浓度减小，错误；D.电池工作时阴离子OH－向负极迁移，正确。

原电池正、负极的判断3．如图所示装置中，观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是()选项M N PA Zn Cu 稀H2SO4B Cu Fe 稀HClC Ag Zn AgNO3溶液D Zn Fe Fe(NO3)3溶液解析：选C。

在装置中电流计指针发生偏转，说明该装置构成了原电池，根据正负极的判断方法，溶解的一极为负极，增重的一极为正极，所以M棒为正极，N棒为负极，且电解质溶液能析出固体，则只有C项正确。

4．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，故Al是负极；③中Fe在浓硝酸中易钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，A、C均错。

②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极电极反应式为2Al＋8OH －－6e－===2AlO－2＋4H2O，二者相减得到正极电极反应式为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。

对盐桥原电池原理的考查5．(2017·泗洪模拟)如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是()A．电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的负极B．电极Ⅱ的电极反应式为Cu2＋＋2e－===CuC．该原电池的总反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋D．盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子解析：选C。

该原电池的总反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。

电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的正极，反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，电极Ⅱ为原电池负极，发生氧化反应，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。

盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递离子。

6．(2017·浙江六校联考)将反应IO－3＋5I－＋6H＋3I2＋3H2O设计成如下图所示的原电池。

开始时向甲烧杯中加入少量浓硫酸，电流计指针发生偏转，一段时间后，电流计指针回到零，再向甲烧杯中滴入几滴浓NaOH溶液，电流计指针再次发生偏转。

下列判断不正确的是()A．开始加入少量浓硫酸时，乙中石墨电极上发生氧化反应B．开始加入少量浓硫酸时，同时在甲、乙烧杯中都加入淀粉溶液，只有乙烧杯中溶液变蓝C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D．两次电流计指针偏转方向相反解析：选B。

开始加入少量浓硫酸时，由氧化还原反应方程式可知，反应正向进行，KI是还原剂，KIO3是氧化剂，故甲为正极区，甲中石墨作正极，得电子发生还原反应，电极反应式为2IO－3＋10e－＋12H＋===I2＋6H2O，乙为负极区，乙中石墨作负极，失电子发生氧化反应，电极反应式为10I－－10e－===5I2，两烧杯中均有I2生成，在甲、乙两烧杯中都加入淀粉溶液，两烧杯中的溶液均变蓝，A正确，B错误；电流计读数为零时，表明反应达到化学平衡状态，C正确；由氧化还原反应方程式可知，电流计指针读数为零，反应达到平衡状态，此时再向甲烧杯中滴入几滴浓NaOH溶液，则消耗了H＋，原氧化还原反应的平衡逆向移动，电流计指针的偏转方向与第一次相反，D正确。

(1)盐桥中的离子不断释放到两个池中，逐渐失去导电作用，需定期更换盐桥。

(2)要明确盐桥中离子的移动方向；明确其与可逆反应平衡移动方向的关系。

原电池原理的应用[知识梳理]1．设计制作化学电源(1)首先将氧化还原反应分成两个半反应。

(2)根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。

2．比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。

3．加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快。

例如：在Zn与稀H2SO4反应时，加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。

4．用于金属的防护使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。

例如：要保护一个铁质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。

[自我检测]1．M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。

则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是() A．P＞M＞N＞EB．E＞N＞M＞PC．P＞N＞M＞ED．E＞P＞M＞N解析：选A。

由①知，金属活动性：M＞N；M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡逸出，说明M作原电池的正极，故金属活动性：P＞M；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属活动性：N＞E。

2．一定量的稀盐酸跟过量锌粉反应时，为了加快反应速率又不影响生成H2的总量，可采取的措施是()A．加入少量稀NaOH溶液B．加入少量CH3COONa固体C．加入少量NH4HSO4固体D．加入少量CuSO4溶液解析：选D。