第20讲 原电池 化学电源
原电池 化学电源课件(81张)
解析：(1)中 Mg 作负极；(2)中 Al 作负极；(3)中铜作负极；(4) 是铁的吸氧腐蚀，Fe 作负极。
答案：B
3．有关下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．正极的电极反应是 Ag＋＋e－===Ag C．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
答案：C
2．原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解 质溶液有关。下列说法中正确的是( )
A．(1)(2)中 Mg 作负极，(3)(4)中 Fe －＋ 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：该装置是原电池装置，实质上发生的是 Cu 与硝酸银的 反应，所以 Cu 失去电子，发生氧化反应，则 Cu 是负极，Ag 是正 极，电子从负极流向正极，A 正确；正极是 Ag＋发生还原反应，得 到电子生成 Ag，B 正确；根据以上分析，Cu 片上发生氧化反应， Ag 片上发生还原反应，C 正确；原电池中，阳离子向正极移动， 所以盐桥中的阳离子移向 AgNO3 溶液，D 错误。
价降低，而待测气体为 CO 时，反应产物为二氧化碳，C 元素的化 合价升高，发生氧化反应，所以此时敏感电极作电池负极，同理，
待测气体为 H2S 时，S 元素的化合价也升高，敏感电极作电池负极， A 错误；H2S 和 CO 体积分数相同，则二者物质的量相同，二者失 去的电子的物质的量不同，CO 失去 2 个电子，而 H2S 中 S 则失去 8 个电子，所以在气体的扩散速度相同的前提下，传感器上产生的 电流大小不同，B 错误；检测 H2S 时，因为电极产物为 H2SO4，所 以电解质溶液为硫酸，对电极为正极，发生还原反应，充入空气， 则正极反应式为 O2＋4H＋＋4e－===2H2O，C 错误；检测 Cl2 时，Cl 元素的化合价降低，所以敏感电极作正极，则敏感电极的电极反应 式是 Cl2＋2e－===2Cl－，D 正确。
化学一轮复习第20讲化学能转化为电能__电池教案鲁科版
第20讲化学能转化为电能——电池[考纲要求]1。
理解原电池的构成、工作原理及应用，能写出电极反应和电池反应方程式。
2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。
考点一原电池的工作原理及应用1．概念：把化学能转化为电能的装置。
2．工作原理(以铜锌原电池为例）（1)原理分析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子流向由Zn沿导线流向Cu盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极（2）两种装置比较①盐桥作用：a。
连接内电路形成闭合回路。
b。
维持两电极电势差(中和电荷），使电池能持续提供电流。
②装置Ⅰ中有部分Zn与Cu2＋直接反应，使电池效率降低；装置Ⅱ中使Zn与Cu2＋隔离，电池效率提高，电流稳定.3．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.（2）二看两电极:一般是金属活动性不同的两电极。
(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.1．判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”.(1)理论上，任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池（√）(2)在原电池中,发生氧化反应的一极一定是负极（√）（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(√)2．在如图所示的8个装置中，属于原电池的是________。
答案：②④⑥⑦3．原电池正负极的判断方法（1）由组成原电池的电极材料判断。
一般是活动性较强的金属为________极，活动性较弱的金属或能导电的非金属为____________极。
20专题二十：原电池与电解池以及金属的腐蚀
专题二十：原电池与电解池以及金属的腐蚀第一部分：基础知识部分一、原电池1．原电池：把化学能转化为电能的装置。
2．构成条件及判断(1)具有两个活性不同的电极(金属和金属或金属和非金属)。
(2)具有电解质溶液。
(3)形成闭合电路(或在溶液中相互接触)。
★☆判断3．原电池工作原理示意图原电池的工作原理和电子流向可用下列图示表示：【说明】①在原电池装置中，电子由负极经导线流向正极，阳离子在正极上获得电子，通过电路中的电子和溶液中的离子的移动而形成回路，传导电流，电子并不进入溶液也不能在溶液中迁移。
②原电池将一个完整的氧化还原反应分为两个半反应，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，一般将两个电极反应中得失电子的数目写为相同，相加便得到总反应方程式。
③阴离子要移向负极，阳离子要移向正极。
这是因为：负极失电子，生成大量阳离子积聚在负极附近，致使该极附近有大量正电荷，所以溶液中的阴离子要移向负极；正极得电子，该极附近的阳离子因得电子生成电中性的物质而使该极附近带负电荷，所以溶液中的阳离子要移向正极。
④不参与电极反应的离子从微观上讲发生移动，但从宏观上讲其在溶液中各区域的浓度基本不变。
4．原电池的两极及判断负极：活泼性强的金属，发生氧化反应。
正极：活泼性弱的金属或导体，发生还原反应。
★☆原电池正负极判断(1)根据电极材料判断负极——活泼性较强的金属正极——活泼性较弱的金属或能导电的非金属注：活泼金属不一定做负极，如Mg、Al在NaOH溶液中，Al做负极。
(2)根据电子流动方向或电流方向或电解质溶液内离子的定向移动方向判断负极——电子流出极，电流流入极或阴离子定向移向极正极——电子流入极，电流流出极或阳离子定向移向极(3)根据两极发生的变化判断负极——失去电子，化合价升高，发生氧化反应正极——得到电子，化合价降低，发生还原反应(4)根据反应现象判断负极——会逐渐溶解，质量减小正极——有气泡逸出或质量增加【特别提示】原电池正负极判断的基础是氧化还原反应。
《原电池与化学电源》
2020-2021 年新高三化学一轮复习讲解《原电池与化学电源》【知识梳理】一、原电池负极正极2原理的应用一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。
如在 Zn 与稀硫酸反应时 加入少量CuSO 4 溶液能使产生H 2 的反应速率加快两种金属分别作原电池的两极，一般作负极的金属比作正极的金属活泼使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。
如要保护一个铁制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设计制作化学电源，设计原电池时，负极材料确定之后，正极材料的选择范围较广，只要合理都可以，电解质溶液一般能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能 与负极发生反应(如空气中的氧气)例题1、下列说法正确的是。
①电池工作时，负极失去的电子均通过溶液转移到正极上 ②在原电池中失去电子的一极是阴极，发生的是还原反应③原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成④铝比铁活泼，但铝制品比铁制品在空气中耐腐蚀⑤将铝片和镁片用导线连接后，插入盛有 NaOH 溶液，铝作负极 ⑥电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极 ⑦原电池工作时，正极和负极上发生的都是氧化还原反应⑧锌、铜和盐酸构成的原电池工作时，锌片上有 6.5 g 锌溶解，正极上就有 0.1 g 氢气生成 ⑨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⑩锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加⑪盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子⑫原电池装置 中，电极Ⅰ上发生还原反应作原电池的负极[指点迷津]原电池基础知识的易错点：(1) 负极本身不一定都参加反应，如燃料电池中，作为负极的材料本身并不参加反应。
(2) 忽视电极材料与电解质溶液的反应关系，容易误写电极反应式，如Al 负极，在酸性溶液中生成Al 3＋，在碱性溶液中生成 AlO －。
《原电池化学电源 》课件
(2)充电时的反应 ①阴极反应：PbSO4＋2e－ = = = Pb＋SO24－ ②阳极反应：PbSO4＋2H2O－2e－= = = PbO2＋4H＋＋SO42－ ③电池总反应：2PbSO4＋2H2O= 通= =电= = Pb＋PbO2＋2H2SO4
[例2] (2010·浙江高考)Li-Al/FeS电池是一种正在开发的
车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2Li＋＋FeS＋
2e－ === Li2S＋Fe，有关该电池的下列说法中，正确的
是
()
A.Li-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为
＋1价
B.该电池的电池反应式为：2Li＋FeS === Li2S＋Fe C.负极的电极反应式为：Al－3e－ === Al3＋
原电池工作原理是将氧化还原反应拆分在两个电极 上，分别发生氧化反应(负极反应)和还原反应(正极反应)， 电子经外电路由负极流向正极(产生电流)．
1．（2010·江苏高考）下图是一种航天器能量储存系统原
理示意图．下列说法正确的是
()
A．该系统中只存在3种形式的能量转化 B．装置Y中负极的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－ ===
1．(2011·大连双基测试)某原电池反应的离子方程式：Zn ＋2H＋ === Zn2＋＋H2↑，则下列说法正确的是 ( ) A．HNO3可作电解质溶液 B．在电解质溶液中电子从正极流向负极 C．锌极质量不变 D．石墨可作原电池的正极
解析：硝酸不能作电解质溶液，因为硝酸与金属锌反应 生成氮的氧化物，不生成氢气，A选项错误；原电池中， 电子从负极流向正极，B选项错误；负极反应为：Zn－ 2e－ === Zn2＋，金属锌的质量减少，C选项错误． 答案： D
高考化学总复习课件原电池化学电源
原电池是化学电源的核心部分，通过氧化还原反应将化学能转化为电能。
原电池在化学电源中的能量转化
原电池通过电极反应将化学能转化为电能，同时伴随着热能、光能等其他形式的能量转化。
化学电源对原电池性能影响
化学电源对原电池电压的影响
01
化学电源的电压取决于原电池中电极材料的性质和电解质溶液
探讨两者关系的意义
深入了解原电池与化学电源的关系有助于更好地设计和优化 化学电源，提高电源的效率和稳定性，同时也有助于更好地 理解原电池的工作原理和性能特点，为高考化学复习提供有 力支持。
04
实验设计与操作技能培养
原电池制作实验设计思路及步骤
实验目的：通过制作原电池，了解原 电池的工作原理和构造，培养实验设
工作原理
通过氧化还原反应而产生电流的装置，通常由正极、负极、电解质溶液和导线 构成。
原电池构成条件与类型
构成条件
类型：根据电解质溶液的不同，原电池 可分为酸性、碱性、中性、熔融盐等类 型。
两电极间构成闭合回路。
有两种活动性不同的金属（或其中一种 为非金属导体）作电极。
电极材料均插入电解质溶液中。
典型原电池示例分析
非选择题解题思路展示和范例剖析
范例剖析
【例1】(2022年全国高考化学试题)一种新型电池——钠硫电池，其总反应为 $2Na + xS rightleftharpoons Na_{2}S_{x}$，则下列说法正确的是( )
非选择题解题思路展示和范例剖析
A. 该电池放电时， $Na^{+}$向负极移 动
计和操作技能。
实验材料：电极材料（如锌片、铜片 ）、电解质溶液（如稀硫酸）、导线
、电流表等。
原电池的工作原理化学电源
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目 录
• 原电池概述 • 原电池工作原理 • 化学电源简介 • 原电池与化学电源关系探讨 • 典型案例分析 • 未来发展趋势预测
01
原电池概述
定义与分类
定义
原电池是一种将化学能直接转换 为电能的装置，其核心组成部分 包括正极、负极和电解质。
分类
根据电解质类型和电池反应性质 ，原电池可分为酸性、碱性、中 性和有机电解质电池等。
发展历程及现状
发展历程
自伏打电堆的发明至今，原电池经历了从湿电池到干电池、从铅酸电池到锂离 子电池等多个发展阶段。
现状
目前，锂离子电池是应用最广泛的原电池之一，具有高能量密度、长循环寿命 和环保等优点。同时，燃料电池、太阳能电池等新型原电池也在不断发展中。
应用领域与前景
应用领域
原电池广泛应用于便携式电子设备、电动汽车、航空航天、 军事等领域。其中，锂离子电池在电动汽车和便携式电子设 备中的应用尤为突出。
替代性
随着科技的发展，新型的化学电源不断涌现，如锂离子电池、燃料电池等。这些新型化学电源在性能、环保等方 面具有优势，逐渐替代传统的原电池。然而，在某些特定应用场景中，如遥控器、玩具等，原电池仍具有不可替 代的地位。
05
典型案例分析
锂离子电池工作原理及优缺点
工作原理
锂离子电池主要依靠锂离子在正极和负极之间的迁移来实 现充放电过程。充电时，锂离子从正极脱出，嵌入负极； 放电时，锂离子从负极脱出，嵌入正极。
03
燃料电池
利用燃料和氧化剂在催化剂作用下直接产生电流，如氢氧燃料电池、甲
醇燃料电池等。具有能量密度高、环保无污染等优点，但目前成本较高，
尚未广泛应用。
原电池化学电源分析
原电池化学电源一、原电池的工作原理1.概念：原电池是将化学能转变为电能的装置。
2.工作原理：如图以铜锌原电池为例:(1)在ZnSO4溶液中,锌片逐渐溶解,即Zn被氧化,锌原子失电子,形成Zn2+进入溶液,从锌片上释放出电子,经过导线流向Cu;溶液中的Cu2+从铜片上得电子,还原成为Cu并沉积在铜片上。
(2)电子流向:从负极流向正极。
(3)电流方向:从正极(Cu)流向负极(Zn)。
(4)离子移动方向：在电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动3.原电池反应本质：氧化还原反应4.电极材料及反应式(以铜锌原电池为例)锌铜Zn-2e-Zn2+Cu2++2e-Cu氧化反应还原反应Cu2++Zn Zn2++Cu4.原电池的构成条件(1)能自发进行的氧化还原反应(一般是活动性强的金属与电解质溶液反应)。
(2)两种活动性不同的金属（或一种金属与一种非金属导体）作电极。
(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。
【例1】下列装置可以形成原电池的是B,并写出形成原电池的电极材料及电极反应:正极:Ag、2Ag++2e-2Ag;负极:Cu、Cu-2e-Cu2+;电解质溶液中的阴离子向负极移动,阳离子向正极移动,形成电流。
【随堂练习1】如图所示是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下，在卡片上描述合理的是（）A．①②③B．③④⑤C．④⑤⑥D．②③④答案：B（教材全解P41例1）【随堂练习2】将纯锌片和纯铜片按如图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是（）A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C．甲中铜被氧化，乙中锌被氧化D．产生气泡的速率甲比乙快答案：D（教材全解P42例2）【随堂练习3】如图所示，a在金属活动性顺序中排在氢之前，b为碳棒，下列说法正确的是（）A.a极上发生还原反应，b极上发生氧化反应B.碳棒上有气体逸出C.导线上有电流，电子移动方向从a→bD.反应后a极质量减小答案：A（教材全解P42例4）【例2】控制适合的条件,将反应Fe3++Ag Fe2++Ag+设计成如图所示的原电池(盐桥装有琼脂硝酸钾溶液;灵敏电流计的0刻度居中,左右均有刻度)。
高中化学原电池 化学电源
2．二次电池：又称可充电电池或蓄电池，是一类放电后可以再充电而反
复使用的电池。
以铅酸蓄电池为例：
总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4
放电 充电
2PbSO4＋2H2O。
放电时的反应 负极：__P_b_＋__S_O__24_－_－__2_e－_=_=__=_P_b_S_O__4 ___； 正极：_P_b_O__2＋__4_H__＋_＋__S_O__24－_＋__2_e_－_=_=_=_P_b__S_O_4_＋__2_H_2_O_____。 充电时的反应 阴极：__P_b_S_O__4＋__2_e_－_=_=_=__P_b_＋__S_O_24_－____； 阳极：_P_b_S_O__4_＋__2_H_2_O_－__2_e_－_=_=_=_P_b__O_2_＋__4_H_＋_＋__S_O__42－__。
(4)燃料电池电极反应式书写的常用方法(以甲烷－O2－碱性溶液燃料电 池为例) 方法 1：加碱法 第一步 写出电池的总反应式。 燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致，若产物能和电解质反应，则总 反应为加合后的反应。甲烷燃料电池的总反应式为 CH4＋2O2＋2OH－ ===CO23－＋3H2O。
第二步 写出电池的正极反应式。
(1)解答燃料电池题目的思维模型
(2)解答燃料电池题目的几个关键点 ①要注意介质是什么，是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 ②通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧化剂。 ③通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参 与靠近一极的电极反应。
1．(2021·新高考湖南卷)锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池， 广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/溴液流 电池工作原理如图所示： 下列说法错误的是( ) A．放电时，N极为正极
化学电源-原电池上
化学电源-原电池上————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：电化学——原电池、电解池（上）【知识内容】一、原电池原理1．原电池的反应原理：自发的、放热的氧化还原反应原电池的电路工作原理：(外电路)负极失去电子，电子经导线流向正极。
(内电路)溶液中阴阳离子发生定向移动，向负极移动，向正极移动。
2．原电池的电极和电极反应：以锌铜电池(电解液H2SO4溶液)为例，如右图：负极：锌电极，电子，发生反应，本身溶解；反应：Zn－2e－=Zn2+，阴离子向负极移动；正极：铜电极，电子，发生反应，本身无变化。
反应：阳离子向正极移动，2H++2e－=H2↑3．原电池形成的一般条件：(1)两极：的金属(或一种是金属，另一种是非金属导体)。
(2)电解质溶液：电极必与电解质溶液接触。
(3)形成闭合回路：电极相互接触或用连接，电解质溶液用连接。
特别提醒：原电池形成还有一个隐蔽条件：能发生自发的氧化还原反应【做题技巧】⑴．是否为原电池的判断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；然后依据原电池的形成条件分析判断，主要是“四看”：看电极——两极为导体且存在活泼性差异（燃料电池的电极一般为惰性电极），看溶液——两极插入电解质溶液中，看回路——形成闭合回路或两极直接接触，看本质——有无氧化还原反应发生。
⑵．原电池正、负极的确定①由两极的相对活泼性确定。
②根据在两电极发生反应的物质的化合价的升降情况来判断。
③由电极变化情况确定。
④根据某些显色现象确定。
⑤根据外电路中自由电子的运动方向规定：在外电路中电子流出的电极叫负极，电子流入的电极叫正极。
⑥根据内电路中自由离子的运动方向规定：在内电路中阳离子移向的电极叫正极，阴离子移向的电极叫负极。
⑶．电极反应式的书写书写电极反应式是学习电化学的基本功，也是高考和竞赛所必须掌握的知识点。
原电池 化学电源
二次电池
定义：可充电电池可以反复使用 特点：能量密度高使用寿命长环保 应用：手机、笔记本电脑、电动汽车等 常见类型：锂离子电池、镍氢电池、铅酸电池等
政策法规和标准的发展趋势：随着环保意识的提高和科技的发展政策法规和标准将更 加严格对原电池和化学电源的环境影响和回收利用提出了更高的要求。
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便携式照明设 备：电池为便 携式照明设备 提供电力支持
长时间照明
电动车和混合动力车
电动车：使用电池 作为动力源无需燃 油
混合动力车：结合 内燃机和电池提高 燃油效率
电池类型：锂离子 电池、镍氢电池等
优点：能量密度高循环寿命长 安全性好环境友好
应用领域：可再生能源存储电 动汽车电网储能等
挑战：成本高技术难度大需要 进一步研究和改进
04
原电池的应用领域和实 例
便携式电子设备
手机：电池为 手机提供电力 支持长时间使
用
笔记本电脑： 电池为笔记本 电脑提供电力 支持长时间使
用
平板电脑：电 池为平板电脑 提供电力支持
原电池 化学电源
,
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目录 /目录
01
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04
原电池的应用 领域和实例
02
原电池的定义 和原理
05
化学电源的发 展趋势和挑战
03Байду номын сангаас
高考化学大一轮复习第20讲原电池化学电源课件
(4)根据原电池两极发生的变化判断。原电池的________极失电 子发生氧化反应，________极得电子发生还原反应。 (5)根据现象判断。一般情况下，溶解的一极为________极，增 重或有气体逸出的一极为________极。 答案：(1)负 正 (2)正 负 负 正 (3)正 负 (4)负 正 (5)负 正
证据推理与模型认知：能利用典型的原电池装置，分析原电 池原理，建立解答原电池问题的思维模型，并利用模型揭示其 本质及规律。
科学态度与社会责任：具有可持续发展意识和绿色化学观 念，能对与原电池有关的社会热点问题做出正确的价值判断。
12/10/2021
原电池的工作原理及其应用
[知识梳理] 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 __自__发__的__氧__化__还__原__反__应_____。
12/10/2021
4．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。
12/10/2021
5．三个方向 电子移动方向 电流方向 离子迁 移方向
从_负___极流出沿导线流入_正___极 从_正___极沿导线流向_负___极
电解质溶液中，阴离子向__负__极迁移，阳离 子向_正___极迁移
12/10/2021
6.原电池工作原理的应用
原电池原理的应用
化学原理
原电池中，一般活动性较强的金属做负极，
12/10/2021
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 做负极；③中 Fe 在浓硝酸中钝化， Cu 和浓 HNO3 反应失去电子，故 Cu 做负极，A、C 错；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 做正极，电极反应式为 O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D 错。
高中化学原电池和化学电源
高考总复习原电池和化学电源【考点梳理】考点一、原电池的概念1．能量的转化原电池：将化学能转变为电能的装置。
电能是现代社会应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称电力。
2．工作原理设计一种装置，使氧化还原反应所释放的能量直接转变为电能，即将氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行，并使电子转移经过导线，在一定条件下形成电流。
电子从负极（较活泼金属）流向正极（较不活泼金属或碳棒），负极发生氧化反应，正极发生还原反应。
电极电极材料反应类型电子流动方向负极还原性较强的金属氧化反应负极向外电路提供电子正极还原性较弱的金属还原反应正极从外电路得到电子以下是锌铜原电池装置示意图：3．原电池的组成条件(1)两个活泼性不同的电极(材料可以是金属或导电的非金属)，分别发生氧化和还原反应。
原电池中两极活泼性相差越大，电池电动势就越高。
(2)电解质溶液，电解质中阴离子向负极方向移动，阳离子向正极方向移动，阴阳离子定向移动成内电路。
(3)导线将两电极连接，形成闭合回路。
（4）有能自发进行的氧化还原反应。
4．原电池的判断方法（1）先分析有无外接电池，有外接电源的为电解池，无外接电源的可能为原电池。
（2）多池相连，但无外电源时，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。
5判断依据负极正极电极材料活泼性较强的金属活泼性较弱的金属或能导电的非金属电子流动方向电子流出极电子流入极电解质溶液中离子定阴离子移向的负极阳离子移向的正极向移动方向发生的反应氧化反应还原反应反应现象溶解的极增重或有气泡放出的极6在原电池构成的闭合电路中，有带电粒子的定向移动。
在外电路上电子从负极经导线上流入正极；在内电路上即在电解质溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极。
具体情况见图：考点二、原电池原理的应用1．加快氧化还原反应的速率例如：在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率加快。
2．比较金属活动性强弱例如：有两种金属a和b，用导线连接后插入到稀H2SO4中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。
2019人教版化学选择性必修1第20讲化学电源
第20讲化学电源一．化学电源1．概念化学电源是将变成的装置。
2．分类3．判断电池优劣的主要标准(1)比能量：即单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位(W·h)/kg或(W·h)/L。
(2)比功率：即单位质量或单位体积所能输出功率的多少，单位W/kg或W/L。
(3)电池的可储存时间的长短。
二．一次电池1．一次电池随着使用，一次电池中能发生氧化还原反应的物质被消耗，当这些物质消耗到一定程度时，电池就不能继续使用了。
一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫做干电池。
2．碱性锌锰电池(1)构造：碱性锌锰电池的构造示意图(2)组成：正极：；负极：；电解质：。
(3)工作原理：负极：；正极：；总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。
【思考】碱性锌锰电池比普通锌锰电池有哪些优良性能？三．二次电池铅蓄电池是常见的二次电池，其放电反应和充电反应表示如下：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)(1)负极是，正极是，电解质溶液是。
(2)放电反应原理①负极反应式是；②正极反应式是；③放电过程中，负极质量的变化是，电解质溶液pH的变化是。
(3)充电反应原理①阴极(发生还原反应)反应式是；②阳极(发生氧化反应)反应式是；③充电时，铅蓄电池阳极与直流电源极相连，阴极与直流电源极相连。
四．燃料电池1．氢氧燃料电池用Pt作电极，不断充入燃料(H2)和氧化剂(O2)，分别在两极发生氧化反应和还原反应，电池总反应式是。
2．氢氧燃料电池在不同介质中的电极反应介质负极反应式正极反应式酸性中性碱性O2＋2H2O＋4e－===4OH－1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)太阳能电池不属于原电池。
( )(2)二次电池充电时，充电器的正极接二次电池的正极。
( )(3)铅蓄电池放电时的负极发生还原反应。
( )(4)Zn具有还原性和导电性，可用作锌锰干电池的负极材料。
核心素养测评(二十) 原电池 化学电源
核心素养测评(二十) 原电池化学电源一、选择题：本题包括12个小题，每小题仅有1个选项符合题意。
1．(2022·广州实验中学模拟)某小组为研究原电池原理，设计如图装置，下列叙述正确的是()A．若X为Fe，Y为Cu，则铁为正极B．若X为Fe，Y为Cu，则电子由铜片流向铁片C．若X为Fe，Y为C，则碳棒上有红色固体析出D．若X为Cu，Y为Zn，则锌片发生还原反应解析：C Fe比Cu活泼，Fe作负极，电子由铁片流向铜片，故A、B错误；若X为Fe，Y为C，电解质为硫酸铜，则正极碳棒上析出Cu，故C正确；Zn比Cu活泼，Zn作负极，发生氧化反应，故D错误。
2．向两份过量的锌粉a、b中分别加入一定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系正确的是()解析：B加入CuSO4溶液，Zn置换出Cu，形成原电池，加快反应速率，由于锌粉过量、H2SO4定量，则产生H2的体积一样多，故选B。
3．(2021·辽宁适应性考试)Hg-Hg2SO4标准电极常用于测定其他电极的电势，测知Hg-Hg2SO4电极的电势高于Cu电极的电势。
以下说法正确的是()A．K2SO4溶液可用CCl4代替B．Hg-Hg2SO4电极反应为Hg2SO4－2e－===2Hg＋SO2－4C．若把Cu-CuSO4体系换作Zn-ZnSO4体系，电压表的示数变大D．微孔瓷片起到阻隔离子通过的作用解析：C根据题干信息，Hg-Hg2SO4电极的电势高于Cu电极的电势，则Hg-Hg2SO4电极为正极，得到电子发生还原反应，则电极反应式为Hg2SO4＋2e－===2Hg＋SO2－4，Cu 电极为负极，失去电子发生氧化反应，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，据此分析解答。
CCl4为非电解质，不能导电，因此不能用CCl4代替K2SO4溶液，A错误；由上述分析可知，Hg-Hg2SO4电极为正极，其电极反应式为Hg2SO4＋2e－===2Hg＋SO2－4，B错误；由于Cu-CuSO4体系是电池的负极，失去电子发生氧化反应，若换成更加活泼的Zn-ZnSO4体系，更容易失去电子，电压表的示数变大，C正确；微孔瓷片起到便于离子通过，而阻隔溶液通过的作用，D错误。
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第20讲原电池化学电源【考情分析】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。
【核心素养分析】变化观念与平衡思想：认识原电池反应的本质是自发的氧化还原反应；能多角度、动态地分析原电池中物质的变化及能量的转换。
证据推理与模型认知：能利用典型的原电池装置，分析原电池原理，建立解答原电池问题的思维模型，并利用模型揭示其本质及规律。
科学态度与社会责任：具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与原电池有关的社会热点问题做出正确的价值判断与分析。
【重点知识梳理】知识点一原电池的工作原理及应用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)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。
3.工作原理以锌铜原电池为例(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 －===Zn 2＋Cu 2＋＋2e －===Cu反应类型氧化反应还原反应电子流向由Zn 片沿导线流向Cu 片盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl 溶液，K ＋移向正极，Cl －移向负极(2)盐桥的组成和作用①盐桥中装有饱和的KCl 、KNO 3等溶液和琼胶制成的胶冻。
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）单液原电池(无盐桥)和双液原电池(有盐桥)对比名称单液原电池双液原电池装置相同点正、负极电极反应，总反应式，电极现象不同点还原剂Zn 与氧化剂Cu 2＋直接接触，既有化学能转化为电能，又有化学能转化为热能，造成能量损耗Zn 与氧化剂Cu 2＋不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长4.原电池原理的应用(1)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。
(2)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。
(3)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。
(4)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根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质溶液。
知识点二常见化学电源及工作原理一、一次电池：只能使用一次，不能充电复原继续使用1.碱性锌锰干电池总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。
负极材料：Zn。
电极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2。
正极材料：碳棒。
电极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－。
2.纽扣式锌银电池总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
电解质是KOH。
负极材料：Zn。
电极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2。
正极材料：Ag2O。
电极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。
3.锂电池Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。
该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2。
电池的总反应可表示为8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。
(1)负极材料为锂，电极反应为8Li－8e－===8Li＋。
(2)正极的电极反应为3SOCl2＋8e－===2S＋SO2－3＋6Cl－。
二、二次电池：放电后能充电复原继续使用1.铅酸蓄电池总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)(1)放电时——原电池负极反应：Pb(s)＋SO2－4(aq)－2e－===PbSO4(s)；正极反应：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)。
(2)充电时——电解池阴极反应：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO2－4(aq)；阳极反应：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq)。
2.图解二次电池的充放电3.二次电池的充放电规律(1)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。
(2)工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。
三、燃料电池1.氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。
种类酸性碱性负极反应式2H2－4e－===4H＋2H2＋4OH－－4e－===4H2O正极反应式O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－电池总反应式2H2＋O2===2H2O备注燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用2.解答燃料电池题目的思维模型3.解答燃料电池题目的几个关键点(1)要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。
(2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。
(3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。
【典型题分析】高频考点一原电池原理及其应用【例1】（2020·湖南湘潭一中模拟）下图中四种电池装置是依据原电池原理设计的，下列有关叙述错误的是()A．①中锌电极发生氧化反应B．②中电子由a电极经导线流向b电极C．③中外电路中电流由A电极流向B电极D．④中Li x C6做负极【答案】C【解析】在原电池中阴离子移向负极，所以③中A电极为负极，则外电路中电流应由B电极流向A电极。
【变式探究】（2020·山西太原模拟）等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4中，同时向a 中滴入少量的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CuSO 4溶液反应置换出Cu ，Zn 的量减少，产生H 2的量减少，但Zn 、Cu 和稀H 2SO 4形成原电池，加快反应速率，D 项图示符合要求。
【变式探究】（2020·河南许昌一中模拟）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：实验装置部分实验现象a 极质量减少；b 极质量增加b 极有气体产生；c 极无变化d 极溶解；c 极有气体产生外电路中电流从a 极流向d 极由此可判断这四种金属的活动性顺序是()A ．a>b>c>dB ．b>c>d>aC ．d>a>b>cD ．a>b>d>c【答案】C【解析】把四个实验从左到右分别编号为①②③④，则由实验①可知，a 极质量减少，b 极质量增加，则a 做原电池负极，b 做原电池正极，金属的活动性：a>b ；由实验②可知，b 极有气体产生，c 极无变化，金属的活动性：b>c ；由实验③可知，d 极溶解，c 极有气体产生，则d 做原电池负极，c 做原电池正极，金属的活动性：d>c ；由实验④可知，外电路中电流从a 极流向d 极，则d 做原电池负极，a 做原电池正极，金属的活动性：d>a 。
综上所述，四种金属的活动性：d>a>b>c 。
高频考点二盐桥原电池的考查【例2】（2020·河北唐山模拟）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＋。
【变式探究】（2020·山东日照模拟）控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。
下列判断不正确的是()A.反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B.反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原C.电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态D.电流表读数为零后，在甲中加入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极【答案】D【解析】由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子变成Fe2＋被还原，I－失去电子变成I2被氧化，所以A、B正确；电流表读数为零时，Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率，反应达到平衡状态，C正确；在甲中加入FeCl2固体，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向左移动，I2被还原为I－，乙中石墨为正极，D不正确。
高频考点三燃料电池【例3】(2019·高考全国卷Ⅰ，12，6分)利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2＋/MV＋在电极与酶之间传递电子，示意图如图所示。
下列说法错误的是()A．相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能B．阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2＋2MV2＋===2H＋＋2MV＋C．正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D．电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动【答案】B【解析】由题图和题意知，电池总反应是3H2＋N2===2NH3。
该合成氨反应在常温下进行，并形成原电池产生电能，反应不需要高温、高压和催化剂，A项正确；观察题图知，左边电极发生氧化反应MV＋－e－===MV2＋，为负极，不是阴极，B项错误；正极区N2在固氮酶作用下发生还原反应生成NH3，C项正确；电池工作时，H＋通过交换膜，由左侧(负极区)向右侧(正极区)迁移，D项正确。
【方法技巧】燃料电池电极反应式的书写第一步：写出燃料电池反应的总反应式燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。
如甲烷燃料电池(电解质为NaOH溶液)的反应式为CH4＋2O2===CO2＋2H2O①CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O②①式＋②式得燃料电池总反应式为CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O。
第二步：写出电池的正极反应式根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同，大致有以下四种情况：(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O；(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－；(3)固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反应式：O2＋4e－===2O2－；(4)熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3。