(全国通用)19版高考化学一轮复习第31讲原电池化学电源学案

第31讲原电池化学电源一、原电池原理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．构成条件(1)有能自发进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。

(2)活泼性不同的两电极。

(3)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。

3．工作原理(以铜—锌原电池为例)(1)反应原理(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。

二、化学电源1．一次电池2．二次电池铅蓄电池(电解质溶液为30%H2SO4溶液)(1)放电时的反应负极反应：Pb－2e－＋SO2－4===PbSO4，正极反应：PbO2＋2e－＋SO2－4＋4H＋===PbSO4＋2H2O，总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。

电解质溶液的pH 增大(填“增大”“减小”或“不变”)。

(2)充电时的反应阴极反应：PbSO 4＋2e －===Pb ＋SO 2－4，阳极反应：PbSO 4＋2H 2O －2e －===PbO 2＋4H ＋＋SO 2－4，总反应：2PbSO 4＋2H 2O=====电解Pb ＋PbO 2＋2H 2SO 4。

3．燃料电池 (1)氢氧燃料电池①氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池。

②燃料电池的电极本身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由外部供给。

(2)甲烷燃料电池 ①碱性介质中：负极：CH 4－8e －＋10OH －===CO 2－3＋7H 2O ， 正极：2O 2＋8e －＋4H 2O===8OH －， 总反应：CH 4＋2O 2＋2KOH===K 2CO 3＋3H 2O 。

②酸性介质中：负极：CH 4－8e －＋2H 2O===CO 2＋8H ＋， 正极：2O 2＋8e －＋8H ＋===4H 2O ， 总反应：CH 4＋2O 2===CO 2＋2H 2O 。

1．正误判断，正确的画“√”，错误的画“×”。

(1)不是所有氧化还原反应都可以设计成原电池。

( ) (2)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强。

( )(3)带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长。

( ) (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)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。

( )(6)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)√(4)×(5)×(6)×2．教材改编题(据人教必修二P44 T1)原电池是利用______________反应、将________能转化为________能的装置。

其中，负极是电子________的一极，发生________反应；正极是电子________的一极，发生________反应。

答案能自发进行的氧化还原化学电流出氧化流入还原考点1 原电池的原理典例1 在如图所示的8个装置中，属于原电池的是( )A．①④ B．③④⑤ C．④⑧ D．②④⑥⑦解析根据原电池的构成条件可知：①中只有一个电极，③中两电极材料相同，⑤中酒精不是电解质，⑧中两电极材料相同且无闭合回路，故①③⑤⑧不能构成原电池。

答案 D名师精讲1．原电池的判断方法(1)先分析有无外接电源，有外接电源的为电解池，无外接电源的可能为原电池。

(2)然后依据原电池的形成条件分析判断，主要是“四看”：(3)多池相连，但无外接电源时，两极活泼性差异最大的一池为原电池，其他各池可看做电解池。

2．判断原电池正、负极的五种方法1．下列有关铜锌原电池的叙述正确的是( )A．盐桥中的Cl－移向CuSO4溶液B．电池总反应式为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋CuC．在外电路中，电子从正极流向负极D．取下盐桥，原电池仍可工作答案 B解析盐桥中的Cl－移向负极，即移向ZnSO4溶液，A错误；B正确；原电池工作时，电子从电池负极经外电路流向正极，C错误；取下盐桥，不能形成闭合回路，原电池不能工作，D错误。

2．下列有关对下图所示铜锌原电池装置的叙述正确的是( )A．该电池通过阳离子的移动，保持溶液中电荷平衡B．电池工作时，电流表指示出从Zn极到Cu极的电流方向C．电池工作过程中，乙池的c(SO2－4)逐渐减小D．电池工作一段时间后，甲池中溶液质量明显增大答案 A解析原电池中是阳离子交换膜，故该电池通过阳离子的移动保持溶液中电荷平衡，A 正确；电池工作时，电子从Zn极流向Cu极，而电流方向相反，B错误；阳离子交换膜只允许阳离子通过，两池中c(SO2－4)不变，C错误；甲池锌为负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，因为中间为阳离子交换膜，所以生成的锌离子移向乙池，则甲池溶液的总质量基本不变，D 错误。

考点2 化学电源典例2 (2016·全国卷Ⅲ)锌－空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)2－4。

下列说法正确的是( ) A．充电时，电解质溶液中K＋向阳极移动B．充电时，电解质溶液中c(OH－)逐渐减小C．放电时，负极反应为：Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)2－4D．放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气22.4 L(标准状况)解析充电时装置为电解池，溶液中的阳离子向阴极移动，A错误；充电时的电池反应为2Zn(OH)2－4===2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O，故c(OH－)增大，B错误；放电时，Zn失电子生成Zn(OH)2－4，C正确；1 mol O2得4 mol 电子，故n(O2)＝24mol＝0.5 mol，其标准状况下的体积为11.2 L，D错误。

答案 C名师精讲化学电源电极反应式的书写书写电极反应式时，首先要根据原电池的工作原理准确判断正、负极，然后结合电解质溶液的环境确定电极产物，最后再根据质量守恒和电荷守恒写出反应式。

电极反应式书写的一般方法有：(1)拆分法①写出原电池的总反应，如2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。

②把总反应按氧化反应和还原反应拆分为两个半反应，注明正、负极，并依据质量守恒、电荷守恒及电子得失守恒配平两个半反应：正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋负极：Cu－2e－===Cu2＋(2)加减法①写出总反应，如Li＋LiMn2O4===Li2Mn2O4。

②写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)，如Li－e－===Li＋(负极)。

③利用总反应与上述的一极反应相减，即得另一个电极的反应式，即LiMn2O4＋Li＋＋e －===Li2Mn2O4(正极)。

3．如图所示的水溶液锂离子电池体系。

下列叙述错误的是( )A．a为电池的正极B．电池充电反应为LiMn2O4===Li1－x Mn2O4＋x LiC．放电时，a极锂的化合价发生变化D．放电时，溶液中Li＋从b向a迁移答案 C解析根据原电池中金属性较强的材料作负极，可知b为电池的负极，则a为电池的正极，A正确；电池的充电反应为电解池原理，B正确；放电时，a作电池的正极，Mn元素化合价发生变化，Li元素化合价不变，C错误；放电时，阳离子移向电池的正极，D正确。

4.如图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MH­Ni电池)。

下列有关说法不正确的是( )A．放电时正极反应为NiOOH＋H2O＋e－―→Ni(OH)2＋OH－B．电池的电解液可为KOH溶液C．充电时负极反应为MH＋OH－―→H2O＋M＋e－D．MH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高答案 C解析电池放电时，正极发生得电子的还原反应，A正确；由电池示意图及放电时正极上的电极反应知，该电池的电解液呈碱性，可为KOH溶液，B正确；充电时的负极实质上为阴极，发生还原反应，C错误；MH的氢密度越大，表明单位体积的MH所能储存的电子越多，能量密度越大，D正确。

微专题四种类型燃料电池的电极反应式归纳(以CH4为例)(建议用时：40分钟)一、选择题(每题6分，共72分)1．下列有关电池的说法不正确的是( )A．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从锌电极流向铜电极C．氢氧燃料电池工作时，氢气在负极被氧化D．原电池中一定发生了氧化还原反应答案 A解析太阳能电池的主要材料是高纯硅，A错误；铜锌原电池工作时电子从锌极流出，沿外电路流入铜极，B正确；燃料电池中燃料在负极被氧化，C正确；原电池中一定发生氧化还原反应，D正确。

2．(2017·吉林模拟)原电池中，B极逐渐变粗，A极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的( )A．A是Zn，B是Cu，C为稀硫酸B．A是Cu，B是Zn，C为稀硫酸C．A是Fe，B是Ag，C为稀AgNO3溶液D．A是Ag，B是Fe，C为稀AgNO3溶液答案 C解析该原电池中，B极逐渐变粗，A极逐渐变细，A失电子作负极，B作正极，所以A的活泼性大于B的活泼性，排除B、D；A极逐渐变粗，说明有金属析出，A中析出氢气不是金属，C中析出金属，故C正确。

3．某电池以K2FeO4和Zn为电极材料、KOH溶液为电解溶质溶液。

下列说法正确的是( )A．Zn为电池的负极B．正极反应式为2FeO2－4＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2OC．该电池放电过程中，电子流向ZnD．电池工作时OH－向正极迁移答案 A解析Zn为负极，失去电子，发生氧化反应，电子从Zn流出，A正确，C错误；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－，B错误；电池工作时阴离子向负极迁移，D错误。

4．用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂­KNO3的U形管)构成一个原电池。

以下有关该原电池的叙述正确的是( )①在外电路中，电流由铜电极流向银电极②正极反应：Ag＋＋e－===Ag③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A．①② B．②③ C．②④ D．③④答案 C解析原电池中，较活泼的金属铜作负极，负极上金属铜失去电子发生氧化反应，较不活泼的金属银作正极，正极上银离子得电子发生还原反应。

①在外电路中，电流由银电极流向铜电极，错误；②正极上Ag＋得电子发生还原反应，电极反应为Ag＋＋e－===Ag，正确；③实验过程中取出盐桥，不能构成闭合回路，所以原电池不能继续工作，错误；④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应均为Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋，正确。