高考化学一轮复习第章化学反应与能量第节原电池化学电源学案

第二节原电池化学电源

考纲定位全国卷5年考情

1.理解原电池的构成、工作原理及

应用，能写出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。

2017年：Ⅲ卷T11

2016年：Ⅱ卷T11；Ⅲ卷T11

2015年：Ⅰ卷T11；Ⅱ卷T26(1、2)

2014年：Ⅱ卷T12

2013年：Ⅰ卷T10、T27(5)、T28(5)；Ⅱ卷T11

(对应学生用书第115页)

[考纲知识整合]

1．原电池的概念

把化学能转化为电能的装置，其本质是发生了氧化还原反应。

2．原电池的构成

(1)有两个活动性不同的电极(常见为金属或石墨)。

(2)将电极插入电解质溶液中。

(3)两电极间构成闭合回路(两电极接触或用导线连接)。

(4)能自发发生氧化还原反应。

3．工作原理

如图是Cu­Zn原电池，请填空：

(1)反应原理

电极名称负极正极

电极材料Zn Cu

电极反应Zn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu

反应类型氧化反应还原反应

①电子方向：从负极流出沿导线流入正极；

②电流方向：从正极沿导线流向负极；

③离子的迁移方向：电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。

(3)两种装置的比较

图Ⅰ中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2＋，会有一部分Zn与Cu2＋直接反应，该装置中既有化学能和电能的转化，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高。图Ⅱ中Zn和CuSO4溶液分别在两个池中，Zn与Cu2＋不直接接触，不存在Zn与Cu2＋直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长。

(4)盐桥作用

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。

4．原电池原理的三个应用

(1)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根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。

(2)比较金属活动性强弱

两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。

(3)加快氧化还原反应的速率

一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。

[应用体验]

正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”)。

(1)在化学反应中，所有自发的放热反应均可以设计成原电池。( )

(2)原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。( )

(3)Mg­Al形成的原电池，Mg一定作负极。( )

(4)Cu、Al、浓HNO3构成的原电池的负极反应为Al－3e－===Al3＋。( )

(5)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。( )

(6)相同情况下，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长。( )

(7)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。

( )

(8)化学电源工作时，内电路介质中的阳离子一定向正极迁移。( )

(9)实验室制备H2时，用粗锌(含Cu、Fe等)代替纯锌与盐酸反应效果更佳。

( ) (10)原电池反应时，电子从负极流出经导线流入正极，然后通过溶液流回负极。

( ) 【答案】(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×(6)√(7)×(8)√(9)√(10)×

[高考命题点突破]

命题点1 原电池的构成和设计

1．在如图所示的8个装置中，不能形成原电池的是____________(填序号)，并指出原因________________________________________________________

_______________________________________________________________。

【答案】①③⑤⑧①中不存在两极；③两极金属相同；⑤中酒精不是电解质溶液，不导电；⑧中没有构成闭合回路

2．设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强。

(1)负极反应式：_________________________________________________。

(2)正极反应式：_________________________________________________。

(3)电池总反应方程式：___________________________________________。

(4)在框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：

①不含盐桥

(2)2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋

(3)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋

(4)①

②

[思维建模] 原电池设计的思维模板

1正、负极材料的选择：根据氧化还原关系找出正、负极材料，一般选择活泼性较强的金属作为负极；活泼性较弱的金属或可导电的非金属如石墨等作为正极。

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溶解于溶液中的空气。但如果氧化反应和还原反应分别在两个容器中进行中间连接盐桥，则两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。

3画装置图：注明电极材料与电解质溶液。但应注意盐桥不能画成导线，要形成闭合回路。

命题点2 原电池原理

3．(2015·天津高考)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

C[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；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