第六章 第21讲

Cu(NO3)2溶液。 (3)盐桥中的 NO－ 3 移向________
答案
练后反思
原电池设计类试题的解题思路
(1)利用氧化还原反应知识判断题给总反应中的氧化反应、还原反应。
(2)选择合适的电极材料和电解质溶液。
(3)画出原电池装置图。画图时应注意：电极材料、电解质溶液；简易装
置图和带有盐桥的装置图的区别等。
正 极。 活动性较弱的金属或能导电的非金属为____
正 极流向___ 负 极；电子 (2)根据电流方向或电子流动方向判断。电流由____ 负 极流向___ 正 极。 由___
答案
(3)根据原电池中电解质溶液内离子的移动方向判断。在原电池的电解质 正 极，阴离子移向___ 负 极。 溶液内，阳离子移向___ 负 极失电子发生氧化 (4)根据原电池两极发生的变化来判断。原电池的___ 正 极得电子发生还原反应。 反应，其____ 负 极，增重或有气体逸 (5)根据现象判断。一般情况下，溶解的一极为___
第六章 化学反应与能量
第21讲 原电池 化学电源
[考纲要求]
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。
内容索引 考点一 考点二 原电池的工作原理及应用 化学电源 新型电源及电极反应式的书写 明确考向
微专题20 探究高考
课时作业
考点一
2－ ＋ － PbO ＋ 4H ＋ SO ＋ 2e ===PbSO4＋2H2O ； 2 4 b.正极反应：_____________________________________
c.总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。 ②充电时的反应
PbSO4＋2e－===Pb＋SO4－ ； a.阴极反应：_______________________
正 极。 出的一极为___
答案
提示
判断电极时，不能简单地依据金属的活动性顺序来判断，要看反
应的具体情况，例如： Al 在强碱性溶液中比 Mg 更易失电子， Al 作负极，
Mg作正极；Fe、Al在浓HNO3中钝化，比Cu等金属更难失电子，Cu等金
属作负极，Fe、Al作正极。
解题探究
题组一 原电池的工作原理
⑤。 1.(1)下列装置属于原电池的是____
Fe－2e－===Fe2＋ ； Fe 是负极，电极反应为 ________________ (2) 在选出的原电池中， _____ Cu 是正极，电极反应为_________________ 2H＋＋2e－===H2↑。 ____
答案
2.(2017· 信阳质检)分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是
乙中的石墨电极为负极
解析
答案
题组三 原电池工作原理的应用
5.(2018· 江门质检)M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋===N＋M2＋；
②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，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
(2)书写某一极电极反应式时，若书写困难，也可先写另一极的电极反应
式。用“减法”来处理，即用总的电极反应式减去容易写出一极的电极
反应式(前提是电量守恒)。
题组二 聚焦“盐桥”原电池 3.(2017· 太原市第五中学高三模拟)根据右图， 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↑ 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＋。
A.P＞M＞N＞E √
C.P＞N＞M＞E
B.E＞N＞M＞P
D.E＞P＞M＞N
解析
答案
6.依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s) 设计的原电 池如图所示(盐桥为盛有KNO3琼脂的U形管)。
请回答下列问题： Cu ；电解质溶液Y是________( AgNO3 填化学式)。 (1)电极X的材料是____ Ag＋＋e－===Ag 。 正 极，其电极反应为_______________ (2)银电极为电池的____
CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋ 。 负极反应式：_____________________________
答案
(2)碱性条件
2－ － CH ＋ 2O ＋ 2OH ===CO 4 2 3 ＋3H2O 总反应式：_________________________________ ；
－===8OH－ 2O ＋ 4H O ＋ 8e 正极反应式：_________________________ ； 2 2
原电池的工作原理及应用
知识梳理
1.概念和反应本质
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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.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；
答案
考点二
化学电源
知识梳理
1.日常生活中的三种电池
(1)碱性锌锰干电池——一次电池
正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－；
负极反应： Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 ；
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。
(2)锌银电池——一次电池
解析
答案
深度思考·提升思维能力
以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法。
(1)酸性条件
总反应式：CH _______________________ 4＋2O2===CO2＋2H2O ；
＋＋8e－===4H O 2O ＋ 8H 正极反应式：________________________ ； 2 2
解析
答案
2Al－6e－===2Al3＋ ，正 (2)在此原电池反应中，负极发生的电极反应为 __________________
3Ag2S＋6e－===6Ag＋3S2－ 极发生的电极反应为_______________________ 。 2Al3＋＋3S2－ (3)反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体，溶液中发生的反应为___________ 3Ag2S＋2Al ＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H2S↑ ，原电池总反应方程式为____________ _____________________________ ＋6H2O===6Ag＋2Al(OH)3↓＋3H2S↑ 。 ___________________________________
解析 答案
(4) 碱性锌锰干电池是一次电池，其中 MnO2 是催化剂，可使锌锰干电池 的比能量高、可储存时间长( × ) 解析 MnO2不是催化剂。 (5)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧，然后热能转化为电能( × ) 解析 燃料电池直接将化学能转变为电能。 (6)氢氧燃料电池在碱性电解质溶液中负极反应为2H2－4e－===4H＋( × ) 解析 负极反应应写为2H2－4e－＋4OH－===4H2O。
负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；
总反应： Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag 。
(3)二次电池(可充电电池) 铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是 Pb ，正极材料是 PbO2 。 ①放电时的反应 2－ － Pb ＋ SO － 2e ===PbSO4 ； 4 a.负极反应：_______________________
氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。 种类
负极反应式
酸性
2H2－4e－===4H＋ O2＋4e－＋4H＋===2H2O _____________________
碱性 2H2＋4OH－－4e－===4H2O ________________________ O2＋2H2O＋4e－===4OH－
解析 答案
4.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， √
7. 银器日久表面会逐渐变黑，这是因为生成了硫化银。有人设计用原电
池原理进行“抛光”，其处理方法：将一定浓度的氯化钠溶液放入一铝
制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去，
而银器恢复光泽，且不会损失。试回答： 为电解质溶液，起导电作用 。 (1)氯化钠溶液的作用是_________________________
2－ － － CH ＋ 10OH － 8e ===CO 4 3 ＋7H2O 。 负极反应式：________________________________
正极反应式
电池总反应式 备注
2H2＋O2===2H2O 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
正误判断·辨析易错易混
对常见化学电源的认识与理解 (1)铅蓄电池放电时，正极与负极质量均增加( √ ) (2)手机、电脑中使用的锂电池属于一次电池( × ) 解析 锂离子电池属于可充电电池，即二次电池。 (3)若使反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋以原电池方式进行，可用锌铁作电极材 料( × ) 解析 若用锌和铁作电极，则电极反应就变为Zn＋2Fe3＋===Zn2＋＋2Fe2＋。
反应类型
电子流向 盐桥中离子移向
由Zn片沿导线流向Cu片 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、KNO3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。
正误判断·辨析易错易混 (1)理论上说，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) 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( √ ) (4)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( × ) (5)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( × ) (6)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( × )
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
电极材料 电极反应
负极
锌片
正极
铜片 Cu2＋＋2e－===Cu ________________ 还原反应 _________
Zn－2e－===Zn2＋ ________________
氧化反应 ____________
2
PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO4－ ； b.阳极反应：______________________________________ 电解 c.总反应：2PbSO4＋2H2O=====Pb＋PbO2＋2H2SO4。
2
注
可充电电池的充、放电不能理解为可逆反应。
2.“高效、环境友好”的燃料电池
答案
(7)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高 (√) (8)由于CaO＋H2O===Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计 成原电池( × )
答案
深度思考·提升思维能力 原电池正负极的判断方法
负 极， (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____
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 答案
练后反思 (1)Fe作负极，发生氧化反应时，失2e－变成Fe2＋，而不是Fe3＋。