2 第二讲 原电池 化学电源

第二讲原电池化学电源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。

原电池及其工作原理[知识梳理]1．定义原电池是把化学能转化为电能的装置。

2．工作原理以锌铜原电池为例：构成条件可概括为“两极一液一线一反应”。

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。

5．三个方向1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)活泼性强的金属一定为负极。

()(2)电解质溶液中的离子通过盐桥移向两极。

()(3)由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池中，负极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。

()(4)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。

()(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)反应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，把其中的化学能转化为电能。

()(7)在内电路中，电子由正极流向负极。

()(8)某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的KCl饱和溶液。

()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×(7)×(8)×2．(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：C规避原电池基础中的五个失分点(1)原电池电解质溶液中阴、阳离子的定向移动与导线中电子的定向移动共同组成一个完整的闭合回路，电子由负极沿导线移向正极，电解质溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极。

原电池的闭合回路有多种形式，如两电极相接触也是一种闭合。

(2)盐桥使两半电池相连接，构成闭合回路，但不能用导线替换。

(3)只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池，把化学能转化成电能。

(4)无论在原电池还是电解池中，电子均不能通过电解质溶液。

(5)两个电极即使都是石墨，也可构成原电池，如一些燃料电池。

(2015·高考天津卷)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，下列有关叙述正确的是()A．铜电极上发生氧化反应B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO2－4)减小C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡[解析]A．Cu作正极，电极上发生还原反应，错误；B.电池工作过程中，SO2－4不参加电极反应，故甲池的c(SO2－4)基本不变，错误；C.电池工作时，甲池反应为Zn－2e－===Zn2＋，乙池反应为Cu2＋＋2e－===Cu，甲池中Zn2＋会通过阳离子交换膜进入乙池，以维持溶液中电荷平衡，由电极反应式可知，乙池中每有64 g Cu析出，则进入乙池的Zn2＋为65 g，溶液总质量略有增加，正确；D.由题干信息可知，阴离子不能通过阳离子交换膜，错误。

[答案] C某兴趣小组设计了如图所示原电池装置(盐桥中吸附有饱和K2SO4溶液)。

下列说法正确的是()A．该原电池的正极反应式为Cu2＋＋2e－===CuB．甲烧杯中溶液的红色逐渐变浅C．盐桥中的SO2－4移向甲烧杯D．若将甲烧杯中的溶液换成稀硝酸，电流表指针反向偏转解析：选B。

A项，正极Fe3＋得电子，发生还原反应，电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，故A错；B项，左边烧杯中发生Fe3＋＋e－===Fe2＋，则左边烧杯中溶液的红色逐渐变浅，故B正确；C项，阴离子向负极移动，故C错；D项，若将甲烧杯中的溶液换成稀硝酸，可氧化Cu，Cu为负极，电流表指针偏转方向不变，故D错。

1.图解原电池工作原理2.原电池中正、负极的判断判断原电池的正、负极需抓住闭合回路和氧化还原反应进行分析，如图：注意)原电池的正负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成思维定式——活泼金属一定是负极。

如Al、Mg和NaOH溶液构成的原电池中，Al为负极，Mg 为正极。

题组一原电池及其工作原理1．在如图所示的8个装置中，属于原电池的是________。

解析：①中缺1个电极，且无闭合回路；③不能形成闭合回路；⑤酒精为非电解质；⑧电极相同，且不能形成闭合回路。

答案：②④⑥⑦2.如图，在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是()A．外电路的电流方向为X→外电路→YB．若两电极分别为铁和碳棒，则X为碳棒，Y为铁C．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应D．若两电极都是金属，则它们的活动性强弱为X＞Y解析：选D。

外电路电子流向为X→外电路→Y，电流方向与其相反，X极失电子，作负极，发生氧化反应，Y极得电子，作正极，发生还原反应。

若两电极分别为铁和碳棒，则Y为碳棒，X为铁。

题组二带盐桥的原电池3．(2018·广东粤西四校联考)锌铜原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是()A．一段时间后，铜棒上有红色物质析出B．正极反应为Zn－2e－===Zn2＋C．在外电路中，电流从负极流向正极D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液解析：选A。

Cu为正极，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，铜棒上有红色物质析出，A 项正确，B项错误；在外电路中，电流从正极流向负极，C项错误；CuSO4溶液中c(Cu2＋)降低，正电荷减少，故盐桥中的K＋移向CuSO4溶液，D项错误。

4．控制合适的条件，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)。

已知接通后观察到电流计指针向右偏转。

下列判断正确的是()A．盐桥中的K＋移向乙烧杯B．一段时间后，电流计指针反向偏转，越过0刻度，向左偏转C．在外电路中，电子从石墨电极流向银电极D．电流计指针居中后，往甲烧杯中加入一定量的铁粉，电流计指针将向左偏转解析：选D。

该原电池中，Ag失电子作负极，石墨作正极，盐桥中K＋移向正极(甲烧杯)；一段时间后，原电池反应结束，电流计指针指向0；原电池外电路电子由负极流向正极，所以电子从银电极流向石墨电极；电流计指针居中后，往甲烧杯中加入一定量的铁粉，由2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，c(Fe3＋)降低，c(Fe2＋)增大，该平衡向左移动，故电流计指针向左偏转。

(1)盐桥中的离子不断移动到两个池中，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；明确原电池中电流与可逆反应平衡移动方向的关系，当v正＝v逆时可逆反应达平衡，此时电流表读数为零。

(3)带盐桥的原电池中有关电极的判断：同一般原电池电极的判断一致，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。

对于活泼金属和不活泼金属，则是活泼金属作负极，不活泼金属作正极；对于金属与非金属，则是金属作负极，非金属作正极；对于还原性不同的物质，则是还原性强的作负极，还原性弱的作正极。

原电池原理的应用[知识梳理]1．加快氧化还原反应速率一个自发的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快。

例如：Zn与稀硫酸反应时，加入少量的CuSO4溶液能使产生氢气的速率加快。

2．比较金属活动性强弱金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属活动性比正极的强。

3．金属的防护使被保护的金属制品作原电池的正极而得到保护。

例如：保护铁制输水管或钢铁桥梁，可用导线将其和一块锌块相连，使Zn作原电池的负极。

4．设计制作化学电源[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＞E B．E＞N＞M＞PC．P＞N＞M＞E D．E＞P＞M＞N解析：选A。

金属的活动性越强，其还原性越强。

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，故金属的还原性：P>M>N>E。

2．(2018·衡水模拟)一个原电池的总反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该原电池的合理组成是()解析：选C。

原电池中，相对活泼的金属作负极，发生氧化反应；不活泼金属作正极，发生还原反应。

所以根据原电池的总反应的离子方程式Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu知，该原电池中，锌为负极，活泼性比Zn弱的金属或非金属导体为正极，铜盐溶液作电解质溶液，则选项C正确。

(2018·阳泉模拟)某校化学兴趣小组进行探究性活动：将氧化还原反应2Fe3＋＋2I －2Fe2＋＋I设计成带盐桥的原电池。

提供的试剂：FeCl3溶液，KI溶液；其他用品任选。

2请回答下列问题：(1)请画出设计的原电池装置图，并标出电极材料，电极名称及电解质溶液。

(2)。

(3)反应达到平衡时，外电路导线中________(填“有”或“无”)电流通过。

(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，当固体全部溶解后，则此时该溶液中电极变为________(填“正”或“负”)极。

[解析](1)先分析氧化还原反应，找出正、负极反应，即可确定正、负极区的电解质溶液。

(2)发生氧化反应的电极是负极，I－失电子变成I2。

(3)反应达到平衡时，无电子流动，故无电流产生。

(4)平衡后向FeCl3溶液中加入少量FeCl2固体，平衡逆向移动，此时Fe2＋失电子，电极变成负极。

[答案] (1)如下图(2)2I －－2e －===I 2 (3)无 (4)负上述例题中：(1)外电路电流为零时，反应是否停止？________(填“是”或“否”)。

(2)该盐桥原电池反应达到平衡时，若向两个半电池中加入淀粉溶液，________(填“正极区”或“负极区”)溶液变蓝。

解析：(1)反应达到平衡时，电流为零，该平衡是动态平衡，反应仍在进行。

(2)2I －－2e －===I 2，碘在负极区生成，负极区溶液变蓝。

答案：(1)否 (2)负极区原电池装置图常见失分点(1)没有注明电极材料名称或元素符号。