高考总复习 原电池(高考总复习)

高考总复习原电池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：要点诠释：盐桥的作用a．组成：将热的饱和KCl或NH4NO3琼胶溶液倒入U形管中(不能产生裂隙)，即可得到盐桥。

将冷却后的U形管浸泡在KCl饱和溶液或NH4NO3饱和溶液中备用。

b．作用：（1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。

（2）平衡电荷。

在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是靠离子迁移完成的。

Zn失去电子形成的Zn2+进入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2+增多而带正电荷。

同时，CuSO4则由于Cu2+变为Cu ，使得SO42-相对较多而带负电荷。

溶液不保持电中性，这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断。

由于盐桥（如KCl）的存在，其中阴离子Cl-向ZnSO4溶液扩散和迁移，阳离子K+则向CuSO4溶液扩散和迁移，分别中和过剩的电荷，保持溶液的电中性，因而放电作用不间断地进行，一直到锌片全部溶解或CuSO4溶液中的Cu2+几乎完全沉淀下来。

若电解质溶液与KCl 溶液反应产生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作盐桥。

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．原电池的正负极的判断方法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阴离子移向的负极阳离子移向的正极电解质溶液中离子定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．原电池中带电粒子的移动方向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：例1．铜锌原电池（如图）工作时，下列叙述正确的是A．正极反应为：Zn—2e-=Zn2+B．电池反应为：Zn+Cu2+=Zn2+ +CuC．在外电路中，电子从负极流向正极D．盐桥中的K+移向ZnSO4溶液【答案】BC【解析】Zn是负极，故A错；电池总反应和没有形成原电池的氧化还原反应相同，故B正确；根据闭合回路的电流方向，在外电路中，电子由负极流向正极，故C正确；在溶液中，阳离子往正极移动，故D错误。

【总结升华】一定要记住：原电池工作时，电子沿导线从负极流向正极，在溶液中阴离子向负极移动。

例2.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型管）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正极反应为：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. ①②B.②③C.②④D.③④【答案】C例3．某同学根据离子反应方程式2Fe3++Fe==3Fe2+来设计原电池。

下列设计方案中可行的是（）A．电极材料为铁和锌，电解质溶液为FeCl3溶液B．电极材料为铁和石墨，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液C．电极材料为铁和石墨，电解质溶液为FeCl2溶液D．电极材料为石墨，电解质溶液为FeCl3溶液【答案】B【解析】由离子反应方程式可知，设计的原电池中Fe为负极，不与电解质溶液反应的导体为正极，含Fe3+的溶液为电解质溶液，故B项可行。

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。

根据现象判断出a是负极，b是正极，由原电池原理可知，金属活动性a＞b。

3．用于金属的防护将要保护的金属设计成原电池的正极，得到保护。

例如：在钢（铁）闸门上连接上锌块，由于锌比铁活泼，可使钢闸门受到保护。

4．原电池的设计设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。

具体方法是：（1）首先将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应；（2）根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料及电解质溶液。

①电极材料的选择在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；氧化性较强的物质作为正极。

并且，原电池的电极必须导电。

电池中的负极必须能够与电解质溶液或其中溶解的物质反应。

②电解质溶液的选择电解质溶液一般要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）。

但如果两个半反应分别在两个容器中进行（中间连接盐桥），则左右两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子。

如在铜—锌—硫酸铜构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有Cu2+的电解质溶液中。

（3）按要求画出原电池装置图。

例4．根据下列实验事实：(1) X+Y2+ = X2+ + Y(2) Z + 2H2O（冷水）=Z(OH)2 + H2↑(3)Z2+离子的氧化性比X2+弱(4)由Y、W作电极组成的原电池负极反应为：Y—2e－=Y2+，由此可知，X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序是A．X > Y > Z > W B．Y > X > W > ZC．Z > X > Y > W D．Z > Y > X > W【答案】C【解析】(1)X能将Y2+还原说明X的还原性强于Y。

(2)Z能与冷水作用，说明Z一定为活泼性很强的金属。

(3)Z2+氧化性比X2+弱说明Z的金属性强于X。

(4)在原电池中Y做负极，故Y的活泼性强于W。

（一）电池的评价比能量：电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少。

比功率：电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小。

质量轻、体积小而输出电能多、功率大、可储存时间长的电池，更适合使用者的需要。

（二）实用电池的特点(1)能产生比较稳定而且较高电压的电流；(2)安全、耐用且便于携带，易于维护；(3)能够适用于各种环境；(4)便于回收处理，不污染环境或对环境的污染影响较小；(5)能量转换率高。

（三）几种常见的电池1、一次电池：放电之后不能充电，内部的氧化还原反应是不可逆的。

干电池：一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动。

碱性锌锰电池构成：负极是锌，正极是MnO2，电解质是KOH负极：Zn+2OH－－2e－=Zn(OH)2；正极：2MnO2+2H2O+2e－=2MnOOH+2OH－总反应式：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2特点：比能量较高，储存时间较长，可适用于大电流和连续放电。

2、二次电池①铅蓄电池放电电极反应：负极：Pb(s)+SO42－(aq)－2e－＝PbSO4(s)；正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)+2e－＝PbSO4(s)+2H2O(l)总反应式：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)＝2PbSO4(s)+2H2O(l)充电电极反应：阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)－2e－=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)；阴极：PbSO4(s)+2e－=Pb(s)+SO42－(aq)总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)总反应方程式：Pb (s)+ PbO2(s) +2H2SO4(aq) 2PbSO4(s) +2H2O(l)说明：a负极阴极正极阳极b K1K2电池的正负极分别和电源的正负极相连c各极的pH变化看各电极反应，电池的pH变化看电池总反应②镍一镉碱性蓄电池负极：Cd+2OH－－2e－=Cd(OH)2；正极：2NiO(OH)+2H2O+2e－=2Ni(OH)2+2OH－总反应式：Cd +2NiO(OH)+2H2O 2Ni(OH)2+ Cd(OH)23、燃料电池电池电极反应酸性电解质碱性电解质氢氧燃料电池负极2H2－4e－＝4H+2H2+4OH－－4e－＝4H2O 正极O2+4H++4e－＝2H2O O2+2H2O+4e－＝4OH－总反应2H2+O2＝2H2O2H2+O2＝2H2O甲烷燃料电池负极CH4 + 2H2O－8e－=CO2 + 8H+CH4+10OH－－8e－=CO32－+7H2O 正极2O2 + 8H+ + 8e－＝4H2O2O2+4H2O+8e－=8OH－总反应CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O甲醇燃料电池负极2CH3OH + 2H2O－12e－= 2CO2 +12H+2CH3OH +16OH－－12e－=2CO32－+12H2O 正极3O2 +12H+ +12e－＝6H2O3O2+6H2O+12e－=12OH－总反应2CH3OH + 3O2 = 2CO2 + 4H2O2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O空气中的氧气也可作氧化剂。

燃料电池的能量转化率高于80％，远高于燃烧过程（仅30％左右），有利于节约能源。

燃料电池有广阔的发展前途。

（四）正确书写电极反应式(1)列出正、负电极上的反应物质，在等式的两边分别写出反应物和生成物。

(2)标明电子的得失。

(3)使质量守恒。

电极反应式书写时注意：①负极反应生成物的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。

若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应该写入负极反应式；②若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，则H2O必须写入正极反应式，且生成物为OH－；若电解液为酸性，则H+必须写入反应式中，生成物为H2O。

③电极反应式的书写必须遵循离子方程式的书写要求。

(4)正负极反应式相加得到电池反应的总的化学方程式。

若能写出总反应式，可以减去较易写出的电极反应式，从而写出较难书写的电极方程式。