高考化学一轮复习 专题十二 电化学 考点一 原电池原理及应用教学案

专题十二电化学

考纲展示命题探究

考点一原电池原理及应用

1 原电池

(1)概念

把化学能转化为电能的装置。

(2)反应本质

发生氧化还原反应。

(3)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：

a．电解质溶液；

b．两电极直接或间接接触；

c．两电极插入电解质溶液。

(4)工作原理(以铜－锌原电池为例)

装置图

单液原电池双液原电池

电极名称负极正极

电极材料锌片铜片

电极反应Zn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu

反应类型氧化反应还原反应

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

电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移向

盐桥中离子流向盐桥中含有饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极

电池反应方程式Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu

(1)一次电池

①锌锰电池

普通锌锰电池碱性锌锰电池装置

②银锌纽扣电池(电解质溶液为KOH溶液)负极材料：Zn

电极反应：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2

正极材料：Ag2O

电极反应：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2

(2)二次电池(可充电电池)

①铅蓄电池(电解质溶液为30%H2SO4溶液)

a．放电时的反应

负极：Pb(s)＋SO2－4(aq)－2e－===PbSO4(s) (氧化反应)

正极：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l) (还原反应)总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)

b．充电时的反应

阴极：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO2－4(aq) (还原反应)

阳极：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq) (氧化反应)总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)===Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)

②锂电池

负极材料：锂正极材料：石墨

电解质：LiAlCl4SOCl2

放电时的反应

负极反应：8Li－8e－===8Li＋

正极反应：3SOCl2＋8e－===SO2－3＋2S＋6Cl－

总反应：8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S

(3)燃料电池

①氢氧燃料电池

a．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－

总反应式2H2＋O2===2H2O

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。

②铝－空气－海水电池

负极材料：铝片正极材料：铂片

电解质溶液：海水

负极反应：4Al－12e－===4Al3＋

正极反应：3O2＋12e－＋6H2O===12OH－

总反应：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3

学霸巧学卡原电池工作原理的深度剖析

(1)只有放热的氧化还原反应才能通过设计成原电池将化学能转化为电能。

(2)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了一个完整的闭合回路。

(3)无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥。

(4)在原电池中，电极可能与电解质反应，也可能与电解质不反应；不发生反应的可看作金属发生吸氧腐蚀，如图所示。

(5)闭合回路的形成也有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极接触，如图所示。

(6)一般条件下，较活泼的金属材料作负极，失去电子，电子经外电路流向正极，再通过溶液中的离子形成的内电路构成回路。但Mg、Al和NaOH溶液构成原电池时，Al作负极；Fe、Cu和浓HNO3构成原电池时，Cu作负极。

(7)充电电池是既能将化学能转化为电能(放电)又能将电能转化为化学能(充电)的一类特殊电池。需要注意的是充电、放电的反应不能理解为可逆反应。

1.思维辨析

(1)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强。( )

(2)CaO与H2O反应可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能。( )

(3)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。( )

(4)带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长。( )

(5)将镁片、铝片平行插入到一定浓度的NaOH溶液中，用导线连接成闭合回路，铝是电池负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀生成。 ( )

(6)任何原电池反应都是有害的，生活中要避免原电池反应的发生。 ( )

答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×(6)×

2．如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是 ( )

A．电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的负极

B．电极Ⅱ的电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu

C．该原电池的总反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋

D．盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递电子

答案C

解析该原电池的总反应为2Fe3＋＋Cu===Cu2＋＋2Fe2＋。电极Ⅰ上发生还原反应，作原电池的正极，反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，电极Ⅱ为原电池负极，发生氧化反应，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋。盐桥中装有含氯化钾的琼脂，其作用是传递离子。

[考法综述] 高考对本考点主要围绕着原电池工作原理及应用进行命题。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。

命题法1 原电池工作原理及正负极的判断