铜-锌原电池及其原理

A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积， 并有利于氧气扩散至电极表面 B．比较 Mg、Al、Zn 三种金属—空气电池，Al—空气电池的理论比能量最高 C．M—空气电池放电过程的正极反应式：4Mn＋＋nO2＋2nH2O＋4ne－===4M(OH)n D．在 Mg—空气电池中，为防止负极区沉积 Mg(OH)2，宜采用中性电解质 及阳离子交换膜
知识梳理：
一.原电池的工作原理
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)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：
总反应式
2H2＋O2===2H2O
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。
★总结提升
“3 步”完成电极反应式的书写
公布习题答案：
【细研考题】1.还原 不变 增加 阳离子 2.Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH)24－ 11.2 3.(1)Fe (2) NO－ 3 ＋8e－＋10H＋===NH＋ 4 ＋3H2O
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)
装置图
电极名称 电极材料 电极反应 反应类型
负极 锌片 Zn－2e－===Zn2＋ 氧化 反应
正极 铜片 Cu2＋＋2e－===Cu 还原 反应
电子流向
由 锌 片沿导线流向 铜 片
电流方向
由 铜 片沿导线流向 锌 片
电解质 溶液中 离子流向
电解质溶液中，阴离子向 负极 迁移，阳离子向 正极 迁移
盐桥中 盐桥中含有饱和 KCl 溶液， K＋ 移向正极， 离子流向 Cl－ 移向负极
电池反应 方程式
Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
Cl－ K+
K+ Cl－
Cl－K+ Cl－
K+
Cl－ K+
e－
Ze－nห้องสมุดไป่ตู้n2+
SO42－
KC+ l－
KC+ l－
K+ Cl－
K+Cl－ Cl－K+ K+ Cl－ Cl－K+
Cu
Cu2+
SO42－
ZnSO4
CuSO4
6
★总结提升
原电池正负极的判断方法
二.化学电源 1．一次电池 (1)碱性锌锰干电池
负极材料： Zn 电极反应： Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
正极材料： 石墨 电极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－
课堂小结：1.原电池的工作原理;
2.正负极的判断方法；
3.书写电极反应式和电池反应方程式 的方法;
布置作业： 1.递进题组
2.预习第21讲
(1)放电时，负极反应为_Z_n_＋__4_O__H_－_－__2_e_－_=_=_=_Z__n_(O__H_)_24_－。 (2)放电时，电路中通过2 mol电子,消耗氧气___11_._2___L(标 准状况)。
3．[2016·北京卷节选]用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO－3 ) 已成为环境修复研究的热点之一。 Fe 还原水体中 NO－3 的反应原理如图所示。
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。
2．二次电池 铅蓄电池(电解质溶液为 30%H2SO4 溶液)
放电时的反应
负极反应： Pb－2e－＋SO24－===PbSO4
，
PbO2＋2e－＋SO24－＋4H＋===PbSO4＋2H2O 正极反应：
Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O 总反应：
(填“变大”“变小”或“不变”)。 (3)电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量________。 (4)________通过交换膜向正极移动，保持溶液中电荷平衡。
2．[2016·全国新课标卷Ⅲ改编]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)24－。
4.C
学生分小组讨论错误率高度的习题：
【细研考题】 1.(2) (4) 2.(1)
3.(2)
4. 题
1．[2015·天津卷改编]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。
(1)铜电极上发生______反应。
(2)电池工作一段时间后，甲池的 c(SO24－)________
(1)作负极的物质是_____F_e__。 (2)正极的电极反应式是_N_O__－3 _＋__8e_－_＋__1_0_H__＋_=_=_=_N_H_ 4＋＋3H2。O
4．[2016·浙江卷]金属(M)—空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为 新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4M＋nO2＋2nH2O===4M(OH)n。已 知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确 的是( )
第20讲 原电池 化学电源
考纲展示 KAOGANGZHANSHI
1.了解原电池的工作原理 2.会书写电极反应式和电 池反应方程式。
3.了解常见化学电源的种 类及其工作原理。
纵观近几年的高考试题发现，高考主要围绕着原电池工 作原理及其应用进行命题。考查原电池工作原理往往以 新型能源电池或燃料电池为载体，考查原电池正负极的 判断、电极反应的书写、电子或电流的方向及溶液pH 的变化等；原电池的应用主要考查原电池的设计、电化 学腐蚀及解释某些化学现象等，主要以选择题、填空题 形式出现。
， 。
电解质溶液的 pH 增大 (填“增大”“减小”或“不变”)。
3．燃料电池
氢氧燃料电池
①氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池。
电池
酸性
碱性或中性
负极反应 式
2H2－4e－===4H＋
2H2－4e－＋4OH－===4H2O
正极反应 式
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
O2＋4e－＋2H2O===4OH－