2020创新设计一轮复习化学(人教版)讲义：第六章+第2讲+原电池 化学电源及答案

第2讲原电池化学电源【2020·备考】最新考纲：1.理解原电池的构成、工作原理及应用。

2.能书写电极反应和总反应方程式。

3.了解常见化学电源的种类及其工作原理。

核心素养：1.变化观念与平衡思想：认识原电池的本质是氧化还原反应，能从多角度、动态地分析原电池中物质的变化及能量的转化。

2.科学精神与社会责任：通过原电池装置的应用，能对与化学有关的热点问题作出正确的价值判断，能参与有关化学问题的社会实践。

考点一原电池的工作原理及其应用（频数：★★☆难度：★☆☆）名师课堂导语电化学是化学能与热能知识的延伸，是氧化还原反应知识的应用，是高考热点，对于本考点的主要考查知识点有：（1）电池的正负极的判断；（2）原电池的原理应用；（3）电极方程式的书写，特别是电极方程式的书写是高考重点，应给予关注。

1.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）原电池的构成条件一看反应：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）。

二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。

三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：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（4）原电池中移动方向及闭合回路形成原理图示1.原电池仍然体现的是反应过程中的能量守恒，是化学能与热能的知识延伸，是化学能与电能的转化。

2.原电池反应必须是氧化还原反应，但自行发生的氧化还原反应并不一定是电极与电解质溶液反应，也可能是电极与溶解的氧气等发生反应，如将铁与石墨相连插入食盐水中。

2.原电池原理的应用（1）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增大。

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。

（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）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。

1.在理解形成原电池可加快反应速率时，要注意对产物量的理解，Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液，锌足量时，不影响产生H2的物质的量，但稀H2SO4足量时，产生H2的物质的量要减少。

2.把一个氧化还原反应拆写成两个电极反应时，首先要写成离子反应，要注意通过电荷守恒与原子守恒把H＋、OH－、H2O分解到两个电极反应中。

[速查速测]1.（易混点排查）正确的打“√”，错误的打“×”（1）在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极（√）（2）在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强（×）（3）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（×）（4）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（×）（5）两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极（×）2.（教材改编题）下列装置不能形成原电池的是（）解析A、B、D项都具有①活泼性不同的电极；②电解质溶液；③闭合回路；④自发进行的氧化还原反应，均能构成原电池；C项中酒精为非电解质，不能构成原电池。

答案 C3.（动手能力培养）某学校研究性学习小组欲以镁条、铝片为电极，以稀NaOH 溶液为电解质溶液设计原电池。

给你一只电流表，请你画出该原电池的示意图，并标出正负极，写出电极反应式。

答案如图所示负极Al＋4OH－－3e－===AlO－2＋2H2O正极2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－[A组基础知识巩固]1.（2019·聊城三中月考）课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。

下列结论错误的是（）A.原电池是将化学能转化成电能的装置B.原电池由电极、电解质溶液和导线等组成C.图中电极a为铝条、电极b为锌片时，导线中会通过电流D.图中电极a为锌片、电极b为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片解析D项，电极a为负极，电子由负极（锌片）流出。

答案 D2.（2018·合肥质检）用a、b、c、d四种金属按表中所示的装置进行实验，下列叙述中正确的是（）A.装置甲中的b金属是原电池的负极B.装置乙中的c金属是原电池的阳极C.装置丙中的d金属是原电池的正极D.四种金属的活泼性顺序：d>a>b>c解析甲中a溶解说明a是负极，活泼性a>b，A错误；原电池一般用正极或负极命名电极，B错误，由乙中现象知活泼性b>c；丙中d是负极，活泼性d>a，C 错误；综上可知D正确。

答案 D3.（2019·潍坊上学期统考，12）根据光合作用原理，设计如图原电池装置。

下列说法正确的是（）A.a电极为原电池的正极B.外电路电流方向是a→bC.b电极的电极反应式为：O2＋2e－＋2H＋===H2O2D.a电极上每生成1 mol O2，通过质子交换膜的H＋为2 mol解析根据图示可知，a电极上H2O转化为H＋和O2，发生氧化反应，则a电极为原电池的负极，A项错误；a电极为负极，b电极为正极，外电路电流方向应从正极到负极，即b→a，B项错误；根据图示可知，b电极上O2得电子转化为H2O2，电极反应式为：O2＋2e－＋2H＋===H2O2，C项正确；a电极上每生成1 mol O2，转移4 mol电子，则通过质子交换膜的H＋为4 mol，D项错误。

答案 C【方法技巧】判断原电池正、负极的5种方法[B组考试能力过关]4.（2017·上海化学）对原电池的电极名称，下列叙述中错误的是（）A.电子流入的一极为正极B.比较不活泼的一极为正极C.电子流出的一极为负极D.发生氧化反应的一极为正极解析在原电池中正极为电子流入、性质不活泼、发生还原反应的一极，负极为电子流出、性质较活泼、发生氧化反应的一极，故D错误。

答案 D5.（天津理综）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项，由锌的活泼性大于铜，可知铜电极为正极，在正极上Cu2＋得电子发生还原反应生成Cu，错误；B项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池的c（SO2－4）不变，错误；C项，在乙池中Cu2＋＋2e－===Cu，同时甲池中的Zn2＋通过阳离子交换膜进入乙池中，由于M（Zn2＋）>M（Cu2＋），故乙池溶液的总质量增加，正确；D项，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电池工作过程中Zn2＋通过阳离子交换膜移向正极保持溶液中电荷平衡，阴离子是不能通过交换膜的，错误。

答案 C6.（新课标全国Ⅰ）银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘故，根据电化学原理可进行如下处理，在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去，下列说法正确的是（）A.处理过程中银器一直保持恒重B.银器为正极，Ag2S被还原生成单质银C.该过程中总反应为2Al＋3Ag2S===6Ag＋Al2S3D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl解析本题要注意运用“电化学原理”这个关键词，由题干信息中Ag、Al、食盐溶液构成原电池的条件，Ag2S 是氧化剂，作正极，发生还原反应，B项正确。

C项忽视了Al2S3在水溶液中发生完全的双水解反应，正确的方程式应为2Al＋3Ag2S＋6H2O===6Ag＋2Al（OH）3↓＋3H2S↑。

D项中黑色褪去的原因是Ag2S 被还原成了Ag。

答案 B考点二化学电源（频数：★★★难度：★★★）名师课堂导语化学电源知识是电化学中的难点，是我们高考热点题型新型化学电源的知识源头，特别是燃料电池与充电电池更是重中之重，要熟练掌握介质对半反应的影响及充电电池四个电极的关系。

1.一次电池（1）碱性锌锰干电池（图一）负极材料：Zn电极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn（OH）2正极材料：碳棒电极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn（OH）2（2）锌银电池（图二）负极材料：Zn电极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn（OH）2正极材料：Ag2O电极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn（OH）2＋2Ag2.二次电池铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为Pb（s）＋PbO2（s）＋2H2SO4（aq）2PbSO4（s）＋2H2O（l）可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极的连接应符合：电池的负极与外加电源的负极相连作电解池的阴极；电池的正极与外加电源的正极相连作电解池的阳极。

如下图（板书）3.燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种：1.在书写燃料电池的电极反应时，要注意溶液的酸碱性，介质的酸碱性对半反应及总反应书写的影响。

2.书写电极反应时应注意：“－n e－”相当正电荷，“＋n e－”相当负电荷，依据电荷守恒配平其他物质的系数。

3.根据移动方向，阳离子趋向正极，在正极上参与反应，在负极上生成（如H＋）；阴离子趋向负极，在负极上参与反应，在正极上生成（如OH－、O2－、CO2－3）。

[速查速测]1.（教材基础知识填空）（1）氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将（填“减小”、“增大”或“不变”，下同），溶液的pH。

（2）氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将（填“减小”、“增大”或“不变”，下同），溶液的pH。

答案（1）减小减小（2）减小增大2.（课后习题改编）某蓄电池反应式为Fe＋Ni2O3＋3H2O Fe（OH）2＋2Ni （OH）2。

下列推断中正确的是（）①放电时，Fe为正极，Ni2O3为负极②充电时，阴极上的电极反应式是Fe（OH）2＋2e－===Fe＋2OH－③充电时，Ni（OH）2为阳极④蓄电池的电极必须是浸在某碱性溶液中A.①②③B.①②④C.①③④D.②③④答案 D3.（思维探究题）微型燃料电池是采用甲醇（质子交换膜）取代氢作燃料设计而成的，性能良好，有望取代传统电池，说出此微型燃料电池的优点，并写出电池的负极反应。

__________________________________________________________ _____________________________________________________________________ 答案优点：①电池设计简单；②和传统充电电池比电池的能量密度高。