2019版高考化学一轮复习第六章化学反应与能量变化第21讲原电池化学电源学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 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： 电解质溶液； 两电极直 接或间接接触； 两电极插入电解质溶液中。 3工作原理 以锌铜

2、原电池为例 (1)反应原理 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 Zn片沿导线流向 Cu片 盐桥中离子移向 盐桥含饱和 KCl溶液， K 移向 正 极， Cl 移向 负 极 (2)盐桥的组成和作用 【 精品教育资源文库 】 盐桥中装有饱和的 KCl、 KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。 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)

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

4、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

5、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 _。 【 精品教育资源文库 】 (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) (2)Fe Fe 2e =Fe2 Cu 2H 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 中 Mg 作负极， 中 Fe 作负极 B 中 Mg作正极，电极反应式为 6H2O 6e =6O

6、H 3H2 C 中 Fe作负极，电极反应式为 Fe 2e =Fe2 D 中 Cu作正极，电极反应式为 2H 2e =H2 答案 B 解析 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； 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； 中电池总反应为 2Al2NaOH 2H2O=2NaAlO2 3H2 ，负极反应式为 2Al 8OH 6e =2AlO2 4H2O，二者相减得到正极反应式为 6H2O 6e =6OH 3H2 ， B正确； 中 Cu 是正极，电极反应式为 O2 2H2O 4e =4OH ， D错。 (1

7、)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 【 精品教育资源文库 】 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

8、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

9、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： M N2 =N M2 ； M 、 P 用导线连接【 精品教育资源文库 】 放入硫酸氢钠溶液中， M表面有大量气泡逸出； N 、 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

10、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 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。 6依据氧化还原反应： 2Ag (aq) Cu(s)=Cu2 (aq) 2Ag(s)设计的原电池如图所示 (盐桥为盛有 KNO3琼脂的 U形管 )。 请回答下列问题： (1)电极 X的材料是 _；电解质溶液 Y是 _(填化学式 )。 (

11、2)银电极为电池的 _极，其电极反应为 _ _。 (3)盐桥中的 NO3 移向 _溶液。 答案 (1)Cu AgNO3 (2)正 Ag e =Ag (3)Cu(NO3)2 原电池设计类试题的解题思路 (1)利用氧化还原反应知识判断题给总反应中的氧化反应、还原反应。 (2)选择合适的电极材料和电解质溶液。 (3)画出原电池装置图。画图时应注意：电极材料、电解质溶液；简易装置图和带有盐桥的装置图的区别等 。 7银器日久表面会逐渐变黑，这是因为生成了硫化银。有人设计用原电池原理进行 “ 抛光 ” ，其处理方法：将一定浓度的氯化钠溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪

12、去，而银器恢复光泽，且不会损失。试回答： (1)氯化钠溶液的作用是 _。 (2)在此原电池反应中，负极发生的电极反应为 _ _，正极发生的电极反应为 【 精品教育资源文库 】 _。 (3)反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体，溶液中发生的反应为 _ _，原电池总反应方程式为 _ _。 答案 (1)为电解质溶液，起导电作用 (2)2Al 6e =2Al3 3Ag2S 6e =6Ag 3S2 (3)2Al3 3S2 6H2O=2Al(OH)3 3H2S 3Ag2S 2Al 6H2O=6Ag 2Al(OH)3 3H2S 解析 要善于抓住题给信息， “ 黑色会褪去，而银器恢复光泽，且不会损失 ” ，必然发

13、生Ag2S Ag ，显然这是原电池的正极反应， Ag2S 2e =2Ag S2 ，负极反应为活泼金属 Al发生氧化反应： Al 3e =Al3 。正极生成的 S2 和负极生成的 Al3 在溶液中发生双水解反应：2Al3 3S2 6H2O=2Al(OH)3 3H2S ，与题意产生臭鸡蛋气味的气体相吻合。原电池的总反应为上述三个反应的和： 3Ag2S 2Al 6H2O=6Ag 2Al(OH)3 3H2S 。 考点二 化学电源 1日常生活中的三种电池 (1)碱性锌锰干电池 一次电池 正极反应： 2MnO2 2H2O 2e =2MnOOH 2OH ； 负极反应： Zn 2OH 2e =Zn(OH)2； 总反应： Zn 2MnO2 2H2O=2MnOOH Zn(OH)2。 (2)锌银电池 一次电池 负极反应： Zn 2OH 2e =Zn(OH)2； 正极反应： Ag2O H2O 2e =2Ag 2OH ； 总反应： Zn Ag2O