第2讲原电池化学电源

第2讲原电池化学电源

第一课时

考点一原电池及其工作原理

首先请大家观察装置甲和乙，分别从氧化还原反应和能量转化2个角度对比分析二者有什么异同？

氧化还原反应角度：甲乙两装置发生的都是Zn+H+=Zn2++H2↑，但乙装置中氧化反应和还原反应分别在两个电极上进行。

能量转化角度：在该反应中，反应物的总能量高于生成物的总能量，甲装置将这些能量转化为热能，而乙装置却是转化为电能。将化学能转化为热能或电能，这是人们利用化学能的两种重要途径，与热能相比，人们对电能的利用率更高些。

像乙这样，将化学能转化为电能的装置，称为原电池

1．概念

把化学能转化为电能的装置

2．原电池的构成条件：

（1）有自发的氧化还原反应

①有电子转移

②一般为放热的氧化还原反应

（2）两个电极

讨论：对两个电极的要求

①可以是两个活泼性不同的金属电极、金属与非金属或金属氧化物等，比如：

②若两电极材料均不参与放电的，（比如离子间的氧化还原反应，燃烧反应设计的原电池）两个电极材料可以相同。

（3）形成闭合回路

内电路：两个电极要插入电解质溶液中，若两个电极所处的电解质溶液不同，可用盐桥沟通。

外电路：通常用导线等连通

【高考领航强化训练】

3．工作原理

从物理学角度：将电极插入电解质溶液中，在电解质的作用下，电极会产生电势，不同电极在同一电解质溶液中产生的电势不同，这样就形成了电势差，将电路连通，就有了电流。

站在高中化学角度：你会判断电子的流向就可以了。在原电池中电子总是从负极出来通过导线传递给正极。

【思考】在原电池中，究竟哪一极作正极，哪一极是负极呢？

【练】题组二T4

【结论】并不一定是活泼金属作负极，正负极还会受到电解质溶液等因素影响。

关键：谁作还原剂，谁就是负极。

在实际案例中，还有哪些方法可以判断电池的正负极呢，请看P106页的思维建模。

【过渡】所以高考对原电池的要求主要有以下几点：

考点：①会判断原电池的正负极和反应类型

②会书写电极反应（下次课再重点研究）

③会判断电子移动方向

④会判断溶液中阴阳离子移动方向及离子浓度大小变化。

参加反应的离子：在哪极生成，在该极的浓度就增大

在哪极消耗，在该极的浓度就减小。

不参加反应的离子：向哪极移动，在该极的浓度就增大，另一极的浓度就减小。

二、考点题型分析

原电池的工作原理

1．带盐桥的原电池

【高考领航P105思维深化T2B提出问题：在该电池中，由于Cu和Ag+直接接触，就算外电路未连通，也会发生氧化还原反应，使电能损耗，这种现象称之为电池的自放电。为将氧化剂和还原剂分隔开，避免自放电，于是人们引入了盐桥。

盐桥：

盐桥的作用：在沟通内电路的同时，避免了电池的自放电现象。

盐桥内的电解质通常用KCl或KNO3，

【思考】原电池工作时，盐桥中的阴阳离子会不会定向移动？

【练题组一T2】

2．原电池与化学平衡的移动

【设疑】2Fe3++2I-=2Fe2++I2能否设计原电池？电极材料，电解质溶液分别用什么？

【练题组三T6】

注意：

（1）用可逆反应设计的原电池，正负极与平衡移动的方向有关

（2）电流计不发生偏转时，代表可逆反应达到平衡。

（3）用离子间的氧化还原反应设计原电池，两电极材料可以相同，必须用盐桥

事实上，生活中常见的原电池都有类似盐桥的结构。电池质量与盐桥的质量有关，比如Zn|NH4Cl|MnO2，NH4Cl溶液呈酸性，会与Zn反应，所以很便宜。比如双鹿电池保质期2年，南孚电池保质期为7年。除此以外，电池的比能量也是衡量电池优劣的重要依据。正因为此，锂电池在生活中和高考中都特别受到了人们的亲睐。近年来锂金属电池和锂离子电池就考了近10次。

3．锂电池

(2011·福建高考)研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是(C)

A．水既是氧化剂又是溶剂

B．放电时正极上有氢气生成

C．放电时OH－向正极移动

D．总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑

【2014年天津卷】已知：锂离子电池的总反应为：Li x C+Li1-x CoO2放电

充电C+LiCoO2

锂硫电池的总反应为：2Li+S 放电

充电Li2S

有关上述两种电池说法正确的是

A．锂离子电池放电时，Li+向负极迁移

B．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应

C．理论上两种电池的比能量相同

D．右图表示用锂离子电池给锂硫电池充电

在此，我们以2014年海南卷和2014年新课标卷II为例来研究下锂电池

【2014年海南卷】锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中，生成LiMnO

2

。回答下列问题：

（1）外电路的电流方向是由__________极流向__________极。（填字母）

（2）电池正极反应式为________________________________________。

（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？__________（填“是”或“否”）原因是_______________。

【2014年新课标卷II—高考领航高考真题2】

【启示】（1）像Li这样的能与水反应的活泼金属作电极时，如果要用水溶液做电解质溶液（除锂水电池外），必须对锂电极作特殊处理或保护。

（2）像LiMn2O4这样的盐类物质做电极时，这些盐往往不溶于水，在书写电极反应时不能拆写成离子形式。如高考曾经考过的PbSO4、LiCoO2、LiFePO4、NiCl2等。

4．信息题

【高考领航-高考真题3】