原电池专题带答案

第21讲原电池化学电源

考纲要求

1.理解原电池的构成、工作原理及应用，能书写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。

考点一原电池的工作原理及应用

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

(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：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

以锌铜原电池为例

(1)反应原理

(2)盐桥的组成和作用

①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。

②盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。

(1)理论上说，任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池(√)

(2)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极(√)

(3)用Mg、Al分别作电极，用NaOH溶液作电解液构成的原电池，Mg为正极(√)

(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)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(×)

(6)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(×)

(7)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高(√)

(8)由于CaO＋H2O===Ca(OH)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池(×)

原电池正负极的判断方法

(1)由组成原电池的电极材料判断。一般是活动性较强的金属为______极，活动性较弱的金属或能导电的非金属为______极。

(2)根据电流方向或电子流动方向判断。电流由______极流向______极；电子由______极流向______极。

(3)根据原电池中电解质溶液内离子的移动方向判断。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向______极，阴离子移向______极。

(4)根据原电池两极发生的变化来判断。原电池的______极失电子发生氧化反应，其______极得电子发生还原反应。

(5)根据现象判断。一般情况下，溶解的一极为______极，增重或有气体逸出的一极为______极。

答案(1)负正(2)正负负正(3)正负(4)负正(5)负正

提示判断电极时，不能简单地依据金属的活动性顺序来判断，要看反应的具体情况，例如：Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作负极，Mg作正极；Fe、Al在浓HNO3中钝化，比Cu等金属更难失电子，Cu等金属作负极，Fe、Al作正极。

题组一原电池的工作原理

1．(1)下列装置属于原电池的是________。

(2)在选出的原电池中，________是负极，电极反应为__________；________是正极，电极反应为__________。

答案(1)⑤(2)Fe Fe－2e－===Fe2＋Cu2H＋＋2e－===H2↑

2．(2017·信阳质检)分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是()

A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极

B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑

C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋

D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑

答案B

解析②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al是负极；

③中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，A、C错；②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－－6e－===2AlO－2＋4H2O，二者相减得到正极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正确；④中Cu是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D错。

(1)Fe作负极，发生氧化反应时，失2e－变成Fe2＋，而不是Fe3＋。

(2)书写某一极电极反应式时，若书写困难，也可先写另一极的电极反应式。用“减法”来处理，即用总的电极反应式减去容易写出一极的电极反应式(前提是电量守恒)。

题组二聚焦“盐桥”原电池

3．(2017·太原市第五中学高三模拟)根据下图，下列判断中正确的是()

A．烧杯a中的溶液pH降低

B．烧杯b中发生氧化反应

C．烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑

D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑

答案B

解析由题给原电池装置可知，电子经过导线，由Zn电极流向Fe电极，则O2在Fe电极发生还原反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，烧杯a中c(OH－)增大，溶液的pH升高；烧杯b中，

Zn发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2＋。

4．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是()

A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应

B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原

C．电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态

D．电流表读数为零后，在甲中加入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极

答案D

解析由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子变成Fe2＋被还原，I－失去电子变成I2被氧化，所以A、B正确；电流表读数为零时，Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率，反应达到平衡状态，C正确；在甲中加入FeCl2固体，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向左移动，I2被还原为I－，乙中石墨为正极，D不正确。

题组三原电池工作原理的应用

5．(2018·江门质检)M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是()

A．P＞M＞N＞E B．E＞N＞M＞P

C．P＞N＞M＞E D．E＞P＞M＞N

答案A

解析由①知，金属活动性：M＞N；M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出，说明M作原电池的正极，故金属活动性：P＞M；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属活动性：N＞E。综合可知，A正确。