第18講　原電池　化學(xué)電源
考點(diǎn)一　原電池的工作原理及應(yīng)用
1．原電池定義及本質(zhì)原電池是把________能轉(zhuǎn)化為________的裝置。其反應(yīng)本質(zhì)是____________的____________反應(yīng)。
3．原電池的工作原理(以銅鋅原電池為例)
4．原電池中的三個(gè)移動(dòng)方向
(1)原電池閉合回路的形成有多種方式，可以是導(dǎo)線連接兩個(gè)電極，也可以是兩電極相接觸。(2)電解質(zhì)溶液中陰、陽離子的定向移動(dòng)，與導(dǎo)線中電子的定向移動(dòng)共同組成了一個(gè)完整的閉合回路。(3)無論在原電池還是在電解池中，電子均不能通過電解質(zhì)溶液(離子不上岸，電子不下水)。(4)注意鹽橋不能用一根導(dǎo)線連接，因?yàn)閷?dǎo)線是不能傳遞陰陽離子的。用導(dǎo)線連接后相當(dāng)于一個(gè)是原電池，一個(gè)是電解池。
5．原電池原理的四大應(yīng)用(1)設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源
(2)加快氧化還原反應(yīng)的速率一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，形成原電池時(shí)會(huì)使反應(yīng)速率________。如在Zn與稀硫酸反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液構(gòu)成原電池，反應(yīng)速率________。(3)比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱原電池中，一般活動(dòng)性強(qiáng)的金屬作________，而活動(dòng)性弱的金屬(或非金屬導(dǎo)體)作________。
(4)用于金屬的防護(hù)使需要保護(hù)的金屬制品作原電池________而受到保護(hù)。例如：要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的________。
原電池的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)原電池時(shí)要緊扣原電池的構(gòu)成條件。具體方法是：(1)首先判斷出氧化還原反應(yīng)中的還原劑和氧化劑，將還原劑(一般為比較活潑的金屬)作負(fù)極，活動(dòng)性比負(fù)極弱的金屬或非金屬作正極，含氧化劑的溶液作電解質(zhì)溶液。
(2)如果兩個(gè)半反應(yīng)分別在要求的兩個(gè)容器中進(jìn)行(中間連接鹽橋)，則兩個(gè)容器中的電解質(zhì)溶液應(yīng)含有與電極材料相同的金屬的陽離子。(3)設(shè)計(jì)實(shí)例：根據(jù)反應(yīng)2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2設(shè)計(jì)的原電池為：
1．判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。(1)原電池工作時(shí)，溶液中的陽離子向負(fù)極移動(dòng)，鹽橋中的陽離子向正極移動(dòng)。(　　)[提示]　陽離子向正極移動(dòng)，陰離子移向負(fù)極。(2)在銅鋅原電池中，因?yàn)橛须娮油ㄟ^電解質(zhì)溶液形成閉合回路，所以有電流產(chǎn)生。(　　)[提示]　電子不經(jīng)過電解質(zhì)溶液。
(3)某原電池反應(yīng)為Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，裝置中的鹽橋內(nèi)可以是含瓊脂的KCl飽和溶液。(　　)[提示]　瓊脂中少量的Cl－會(huì)進(jìn)入AgNO3溶液和銀離子反應(yīng)。(4)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定作負(fù)極。(　　)[提示]　活潑金屬不一定作負(fù)極，鋁－NaOH溶液－鎂電池中鋁作負(fù)極。
(5)把鋅片和銅片用導(dǎo)線連起來，浸入食鹽水中，不能形成原電池。(　　)[提示]　發(fā)生了吸氧腐蝕形成原電池。(6)在原電池中，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極一定是負(fù)極。(　　)[提示]　氧化反應(yīng)是失去電子的反應(yīng)，因此在原電池中一定為負(fù)極上的反應(yīng)。(7)在原電池中，正極本身一定不參與電極反應(yīng)，負(fù)極本身一定要發(fā)生氧化反應(yīng)。(　　)
(11)反應(yīng)CaO＋H2O===Ca(OH)2可以放出大量的熱，故利用該反應(yīng)可以設(shè)計(jì)成原電池，把其中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。(　　)(12)由Fe、Cu、FeCl3溶液組成的原電池中，正極反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2＋。(　　)(13)因?yàn)殍F的活潑性強(qiáng)于銅，所以將鐵、銅用導(dǎo)線連接后放入濃硝酸中組成原電池，必是鐵為負(fù)極、銅為正極。(　　)
2．在如圖所示的4個(gè)裝置中，不能形成原電池的是________(填序號(hào))，并指出原因__________________________________________。
①中酒精是非電解質(zhì)；④中未形成閉合回路　
3．深度思考：(1)在雙液原電池中，鹽橋的作用是什么？[提示]　形成閉合回路，使兩溶液保持電中性。(2)能用金屬代替鹽橋嗎？為什么？[提示]　不能。在電路接通的情況下，鹽橋是原電池內(nèi)電路的一部分，鹽橋中含有的陰、陽離子定向移動(dòng)，從而達(dá)到傳導(dǎo)電流及保持溶液呈電中性的目的；若用金屬代替鹽橋，溶液中的離子不能通過金屬，故不能用金屬代替鹽橋。
(3)依據(jù)氧化還原反應(yīng)2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示(鹽橋?yàn)槭⒂蠯NO3瓊脂的U形管)。請(qǐng)回答下列問題：①電極X的材料是________；電解質(zhì)溶液Y中的溶質(zhì)是____________(填化學(xué)式)。
Ag＋＋e－===Ag　
(4)設(shè)計(jì)原電池裝置證明Fe3＋的氧化性比Cu2＋強(qiáng)。①寫出能說明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的離子方程式：________________________________。②若要將上述反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，電極反應(yīng)式分別是A．負(fù)極：_______________________。B．正極：_________________________。
2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋　
Cu－2e－===Cu2＋　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　
③在表中畫出裝置圖，指出電極材料和電解質(zhì)溶液：
微考點(diǎn)1　原電池的工作原理　　　　　(1)(2022·廣東高三檢測)(雙選)火星大氣中含有大量CO2，一種有CO2參加反應(yīng)的新型全固態(tài)電池有望為火星探測器供電。該電池以金屬鈉為負(fù)極，碳納米管為正極，放電時(shí)(　 　)A．負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C．陽離子由正極移向負(fù)極D．CO2在正極上得電子
[解析]　A項(xiàng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正確；B項(xiàng)，原電池放電時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，陽離子移向正極，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，金屬鈉為負(fù)極，失去電子，CO2在正極上得電子，正確。
(2)下圖中四種電池裝置是依據(jù)原電池原理設(shè)計(jì)的，下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是(　　)
A．①中鋅電極發(fā)生氧化反應(yīng)B．②中電子由a電極經(jīng)導(dǎo)線流向b電極C．③中外電路中電流由A電極流向B電極D．④中LixC6作負(fù)極
[解析]　在原電池中陰離子移向負(fù)極，所以③中A電極為負(fù)極，則外電路中電流應(yīng)由B電極流向A電極。
[方法技巧]　判斷原電池正、負(fù)極的五種方法
?注意：原電池的正極和負(fù)極與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)，不能認(rèn)為活潑金屬電極一定為負(fù)極。如Mg－Al－NaOH溶液形成的原電池中，Al作負(fù)極。
〔對(duì)點(diǎn)集訓(xùn)1〕　(1)(2022·廣東廣州模擬)某小組為研究原電池原理，設(shè)計(jì)如圖裝置，下列敘述正確的是(　　)A．若X為Fe，Y為Cu，鐵為正極B．若X為Fe，Y為Cu，電子由銅片流向鐵片C．若X為Fe，Y為C，碳棒上有紅色固體析出D．若X為Cu，Y為Zn，鋅片發(fā)生還原反應(yīng)[解析]　Fe比Cu活潑，F(xiàn)e作負(fù)極，電子從Fe流向Cu，故A、B錯(cuò)誤；若X為Fe，Y為C，電解質(zhì)為硫酸銅，則正極C上析出Cu，故C正確；Zn比Cu活潑，Zn作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，故D錯(cuò)誤。
(2)(2022·福建福州模擬)(雙選)原電池的電極名稱不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。
下列說法中正確的是(　 　)A．①②中Mg作負(fù)極，③④中Fe作負(fù)極B．②中Mg作正極，電極反應(yīng)式為6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑C．③中Fe作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋D．④中Cu作正極，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－[解析]?、僦蠱g作負(fù)極；②中Al作負(fù)極；③中銅作負(fù)極；④是鐵的吸氧腐蝕，Cu作正極，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故B、D選項(xiàng)正確。
微考點(diǎn)2　聚焦“鹽橋”原電池　　　　　 (1)(2022·山東濱州高三檢測)(雙選)如圖為鋅銅原電池裝置圖，下列說法不正確的是(　 　)A．電子經(jīng)導(dǎo)線由Cu極流向Zn極B．該裝置的總反應(yīng)Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋CuC．一段時(shí)間后，A池帶正電荷，B池帶負(fù)電荷D．取出鹽橋，電流表指針不再偏轉(zhuǎn)
[解析]　原電池電子從負(fù)極流向正極，A項(xiàng)錯(cuò)誤；該電池負(fù)極為鋅，電解質(zhì)溶液是硫酸銅溶液，總反應(yīng)Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，B項(xiàng)正確；鹽橋中陽離子移向B池，陰離子移向A池，起到平衡電荷的作用，故A池和B池中溶液仍然保持電中性，C項(xiàng)錯(cuò)誤；取出鹽橋后，不再是閉合回路，電流表指針不再偏轉(zhuǎn)，D項(xiàng)正確。
(2)將鎘(Cd)浸在氯化鈷(CCl2)溶液中，發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為C2＋(aq)＋Cd(s)===C(s)＋Cd2＋(aq)，如將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為如圖的原電池，則下列說法一定錯(cuò)誤的是(　　)
A．Cd作負(fù)極，C作正極B．原電池工作時(shí)，電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極C．根據(jù)陰陽相吸原理，鹽橋中的陽離子向負(fù)極(甲池)移動(dòng)D．甲池中盛放的是CdCl2溶液，乙池中盛放的是CCl2溶液
[解析]　將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池時(shí)，Cd作負(fù)極，電極反應(yīng)為Cd－2e－===Cd2＋；C作正極，電極反應(yīng)為C2＋＋2e－===C，鹽橋中的陽離子向正極(乙池)移動(dòng)。
作用：連接內(nèi)電路，形成閉合回路；平衡電荷，使原電池不斷產(chǎn)生電流[若沒有鹽橋，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定時(shí)間后，負(fù)極的正電荷增多而導(dǎo)致電子(負(fù)電荷)難以流出，正極負(fù)電荷增多也會(huì)導(dǎo)致電子流入困難，從而電池電流減弱]鹽橋?qū)щ娎玫氖顷?、陽離子的定向移動(dòng)，使電解質(zhì)溶液保持電中性，從而使原電池能相對(duì)持續(xù)、穩(wěn)定產(chǎn)生電流。鹽橋不能用導(dǎo)線代替。
〔對(duì)點(diǎn)集訓(xùn)2〕　(1)(2022·山東濱州高三檢測)(雙選)如圖所示為鋅銅原電池。下列敘述中正確的是(　 　)?A．鹽橋的作用是傳導(dǎo)離子B．外電路電子由鋅片流向銅片C．鋅片上的電極反應(yīng)式為Zn2＋＋2e－===ZnD．外電路中有0.2 ml電子通過時(shí)，銅片表面質(zhì)量增加約3.2 g
[解析]　A項(xiàng)，“雙液”原電池中，鹽橋連接左、右兩個(gè)燒杯中的溶液，傳導(dǎo)離子，起到導(dǎo)電作用，正確：B項(xiàng)，鋅的活動(dòng)性強(qiáng)于銅，則鋅片作負(fù)極，銅片作正極，在外電路中，電子由負(fù)極流向正極，則電子由鋅片流向銅片，正確；C項(xiàng)，鋅片是負(fù)極，發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2＋，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，銅片是正極，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu，外電路中通過0.2 ml電子時(shí)，銅片上析出0.1 ml Cu，其質(zhì)量為0.1 ml×64 g·ml－1＝6.4g，錯(cuò)誤。
(2)根據(jù)下圖，判斷下列說法正確的是(　　)A．裝置Ⅰ和裝置Ⅱ中負(fù)極反應(yīng)均是Fe－2e－===Fe2＋B．裝置Ⅰ和裝置Ⅱ中正極反應(yīng)均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．裝置Ⅰ和裝置Ⅱ中鹽橋中的陽離子均向右側(cè)燒杯移動(dòng)D．放電過程中，裝置Ⅰ左側(cè)燒杯和裝置Ⅱ右側(cè)燒杯中溶液的pH均增大
[解析]　裝置Ⅰ中，由于Zn比Fe活潑，所以Zn作原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2＋；Fe作正極，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，由于正極有OH－生成，因此溶液的pH增大。裝置Ⅱ中，F(xiàn)e作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋；Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑，正極由于不斷消耗H＋，所以溶液的pH逐漸增大，據(jù)此可知A、B均錯(cuò)誤，D正確；在原電池的電解質(zhì)溶液中，陽離子移向正極，所以C錯(cuò)誤。
萃取精華：原電池裝置中微粒移動(dòng)方向電子從負(fù)極流出沿導(dǎo)線流入正極，電子不能通過電解質(zhì)溶液。若有鹽橋，鹽橋中的陰離子移向負(fù)極區(qū)，陽離子移向正極區(qū)。若有交換膜，離子可選擇性通過交換膜，如陽離子交換膜，陽離子可通過交換膜移向正極。
由此可判斷這四種金屬的活動(dòng)順序是(　　)A．a(chǎn)＞b＞c＞dB．b＞c＞d＞aC．d＞a＞b＞cD．a(chǎn)＞b＞d＞c[解析]　把四個(gè)實(shí)驗(yàn)從左到右分別編號(hào)為①、②、③、④，則由實(shí)驗(yàn)①可知，a作原電池負(fù)極，b作原電池正極，金屬活動(dòng)性：a＞b；由實(shí)驗(yàn)②可知，b極有氣體產(chǎn)生，c極無變化，則活動(dòng)性：b＞c；由實(shí)驗(yàn)③可知，d極溶解，則d作原電池負(fù)極，c作正極，活動(dòng)性：d＞c；由實(shí)驗(yàn)④可知，電流從a極流向d極，則d極為原電池負(fù)極，a極為原電池正極，活動(dòng)性：d＞a。綜上所述可知活動(dòng)性：d＞a＞b＞c。
〔對(duì)點(diǎn)集訓(xùn)3〕　(2021·河北衡水高三檢測)能量之間可相互轉(zhuǎn)化：電解食鹽水制備Cl2是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，而原電池可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。
設(shè)計(jì)兩種類型的原電池，探究其能量轉(zhuǎn)化效率。限選材料：ZnSO4(aq)，F(xiàn)eSO4(aq)，CuSO4(aq)；銅片，鐵片，鋅片和導(dǎo)線。①完成原電池甲的裝置示意圖(見右圖)，并作相應(yīng)標(biāo)注。要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素。
②銅片為電極之一，CuSO4(aq)為電解質(zhì)溶液，只在一個(gè)燒杯中組裝原電池乙，工作一段時(shí)間后，可觀察到負(fù)極________________。③甲、乙兩種原電池中可更有效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是______，其原因是______________________________________________ ________________________________________________________________________________________________。
電池乙的負(fù)極可與CuSO4溶液直接發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能；電池甲的負(fù)極不與所接觸的電解質(zhì)溶液反應(yīng)，化學(xué)能在轉(zhuǎn)化為電能時(shí)損耗較小　
[解析]　以Zn和Cu作電極為例分析，如果不用鹽橋，則除了發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)外還發(fā)生Zn和Cu2＋的置換反應(yīng)，反應(yīng)放熱，會(huì)使部分化學(xué)能以熱能形式散失，使其不能完全轉(zhuǎn)化為電能，而鹽橋的使用，可以避免Zn和Cu2＋的直接接觸，從而避免能量損失，提供穩(wěn)定電流。
(2)(2022·山東日照期末校際聯(lián)考)下圖裝置的鹽橋內(nèi)為KCl溶液與瓊脂。某小組用該裝置探究H2O2和Fe3＋在不同酸度時(shí)氧化性的強(qiáng)弱，閉合K后，電流計(jì)顯示電子由石墨極流入鉑極。
下列說法錯(cuò)誤的是(　　)A．裝置工作時(shí)，鹽橋中陰離子向石墨極遷移B．轉(zhuǎn)移0.05 ml電子時(shí)，左側(cè)燒杯中FeCl3凈增0.05 mlC．右側(cè)燒杯中換為30%H2O2溶液和硫酸時(shí)，電子由鉑極流入石墨極，此時(shí)鉑極的電極反應(yīng)：Fe2＋－e－===Fe3＋D．酸性較弱時(shí)，F(xiàn)e3＋的氧化性比H2O2強(qiáng)；酸性較強(qiáng)時(shí)，H2O2的氧化性比Fe3＋強(qiáng)
[解析]　原電池中，陽離子向正極移動(dòng)，依題意，石墨為負(fù)極，鉑極為正極，鹽橋中陽離子向鉑極移動(dòng)，陰離子向石墨極移動(dòng)，故A正確；左側(cè)燒杯中發(fā)生還原反應(yīng)，氧化性：Fe3＋＞Fe2＋，因此Fe3＋＋e－===Fe2＋，所以轉(zhuǎn)移0.05 ml電子時(shí)，左側(cè)燒杯中FeCl3減少0.05 ml，故B錯(cuò)誤；
右側(cè)燒杯中換為30%H2O2溶液和硫酸時(shí)，電子由鉑極流入石墨極，此時(shí)鉑極為負(fù)極，還原性：Fe2＋＞Fe3＋，因此鉑極的電極反應(yīng)為Fe2＋－e－===Fe3＋，故C正確；酸性較弱時(shí)，H2O2還原Fe3＋，氧化性：Fe3＋＞H2O2，當(dāng)加入30%H2O2和硫酸后，酸性較強(qiáng)時(shí)，H2O2將Fe2＋氧化為Fe3＋，根據(jù)同一反應(yīng)中氧化劑氧化性強(qiáng)于氧化產(chǎn)物，得出氧化性強(qiáng)弱順序：H2O2＞Fe3＋，故D正確。
[微點(diǎn)撥]　使用鹽橋的目的是將兩個(gè)半電池完全隔開，使副反應(yīng)減至最低程度，可以獲得單純的電極反應(yīng)，最大限度地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。負(fù)極半電池中：還原性強(qiáng)的材料作負(fù)極，失電子被氧化；正極半電池中：電解質(zhì)溶液中氧化性強(qiáng)的離子在正極得電子被還原；外電路中：電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極；內(nèi)電路中：兩極之間通過鹽橋構(gòu)成閉合回路。
〔對(duì)點(diǎn)集訓(xùn)4〕　(1)在Fe、Cu和稀硫酸組成的原電池中，負(fù)極反應(yīng)為_______________________，正極反應(yīng)為______________________，電池總反應(yīng)為_____________________________。(2)由Pb、Cu與氯化鐵溶液組成的原電池，其正極反應(yīng)為_________________________，負(fù)極反應(yīng)為于______________________。
Fe－2e－===Fe2＋　
2H＋＋2e－===H2↑　
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑　
2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　
Pb－2e－===Pb2＋　
(3)由Al、Cu與濃硝酸組成的原電池，其負(fù)極反應(yīng)為_______________________。(4)與MnO2－Zn電池類似，K2FeO4－Zn也可以組成堿性電池，K2FeO4在電池中作為正極材料，其電極反應(yīng)為_____________________ __________________________，該電池總反應(yīng)的離子方程式為_____________________________________________________。
Cu－2e－===Cu2＋　
[解析]　(1)Fe比Cu活潑，F(xiàn)e為負(fù)極，電極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋；Cu為正極，電極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑。(2)由Pb、Cu與氯化鐵溶液組成的原電池，正極為Cu，電極反應(yīng)為2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋；負(fù)極為Pb，電極反應(yīng)為Pb－2e－===Pb2＋。(3)由Al、Cu與濃硝酸組成的原電池，Al遇濃硝酸鈍化，Cu為負(fù)極，電極反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2＋。
[易錯(cuò)提醒]　原電池電極反應(yīng)書寫時(shí)的注意事項(xiàng)(1)負(fù)失氧、正得還。(2)注意溶液的酸堿性，視情況在電極反應(yīng)方程式兩邊添加H＋、OH－、H2O等，使其符合電荷守恒和質(zhì)量守恒。(3)注意電極反應(yīng)產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液反應(yīng)。(4)活潑金屬不一定為負(fù)極，如鎂、鋁和氫氧化鈉溶液組成的電池中，鋁為負(fù)極。
1．一次電池只能使用一次，不能充電復(fù)原繼續(xù)使用。(1)普通鋅錳干電池總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2NH4Cl===ZnCl2＋Mn2O3＋2NH3＋H2O負(fù)極：_______________________。正極：2NH＋2e－===2NH3＋H2↑、2MnO2＋H2===2MnOOH
Zn－2e－===Zn2＋　
Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2　
2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－　
Zn(OH)2＋2MnOOH　
2．二次電池(以鉛酸蓄電池為例)：放電后能充電復(fù)原繼續(xù)使用?(1)放電時(shí)的反應(yīng)：(原電池)①負(fù)極反應(yīng)：___________________________________________②正極反應(yīng)：______________________________________________ ___________________________③總反應(yīng)：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)
(2)充電時(shí)的反應(yīng)：(電解池)①陰極反應(yīng)：________________________________________②陽極反應(yīng)：_____________________________________________ ____________
[易錯(cuò)警示]　(1)可充電電池的充、放電不能理解為可逆反應(yīng)。(2)燃料電池的電極不參與反應(yīng)，有很強(qiáng)的催化活性，起導(dǎo)電作用。(3)可充電電池在充電時(shí)，其負(fù)極連接外接電源的負(fù)極，正極連接外接電源的正極。
3．燃料電池(1)氫氧燃料電池是將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置，目前最成熟的氫氧燃料電池，可分為酸性和堿性兩種。
2H2－4e－===4H＋　
2H2－4e－＋4OH－===4H2O　
O2＋4e－＋4H＋===2H2O　
O2＋4e－＋2H2O===4OH－　
①熔融的金屬氧化物作介質(zhì)傳導(dǎo)O2－負(fù)極：H2－2e－＋O2－===H2O；正極：O2＋4e－===2O2－。
(2)以CO為燃料氣，請(qǐng)分別寫出電解質(zhì)符合下列條件的正、負(fù)極的電極反應(yīng)和總反應(yīng)。
O2＋4e－＋4H＋===2H2O　2CO－4e－＋2H2O===2CO2＋4H＋　2CO＋O2===2CO2　O2＋4e－＋2H2O===4OH－　
O2＋4e－===2O2－　2CO－4e－＋2O2－===2CO2　2CO＋O2===2CO2　
2CO＋O2===2CO2　
1．判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。(1)可充電電池中的放電反應(yīng)和充電反應(yīng)互為可逆反應(yīng)。(　　)[提示]　可充電電池的充電與放電不是在相同條件下發(fā)生的，故不是可逆反應(yīng)。(2)堿性鋅錳電池是一次電池，其中MnO2是催化劑，可使鋅錳干電池的比能量高、可儲(chǔ)存時(shí)間長。(　　)[提示]　堿性鋅錳電池MnO2是氧化劑參與電極反應(yīng)。
(3)二次電池充電時(shí)，充電器的正極連接二次電池的正極。(　　)[提示]　充電時(shí)正極連接電源的正極，作陽極發(fā)生氧化反應(yīng)。(4)燃料電池工作時(shí)燃料在電池中燃燒，然后將熱能轉(zhuǎn)化為電能。(　　)[提示]　燃料電池直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。(5)鉛蓄電池放電時(shí)，正極與負(fù)極質(zhì)量均增加。(　　)[提示]　鉛蓄電池放電時(shí)，負(fù)極鉛、正極二氧化鉛均轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徙U，質(zhì)量均增加。
(6)以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池，放電過程中，H＋從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移。(　　)[提示]　在原電池中陽離子在電解質(zhì)溶液中移向正極。(7)鉛蓄電池放電時(shí)的負(fù)極和充電時(shí)的陽極均發(fā)生氧化反應(yīng)。(　　)(8)鉛蓄電池工作時(shí)，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2 ml電子時(shí)，消耗的H2SO4為0.1 ml。(　　)(9)鉛蓄電池工作時(shí)，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.1 ml電子時(shí)，負(fù)極增加4.8 g。(　　)
(10)多孔碳可用作氫氧燃料電池的電極材料。(　　)(11)根據(jù)反應(yīng)4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S設(shè)計(jì)的可充電電池是一種應(yīng)用廣泛的鋰電池，可用水溶液作電解質(zhì)溶液。(　　)(12)一種基于酸性燃料電池原理設(shè)計(jì)的酒精檢測儀，負(fù)極上的反應(yīng)為CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋，正極上發(fā)生的反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O===4OH－。(　　)
(14)碘可用作鋰碘電池的材料，該電池反應(yīng)為2Li(s)＋I(xiàn)2(s)=== 2LiI(s)，則碘電極作該電池的負(fù)極。(　　)[提示]　碘在反應(yīng)中的化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)，碘作正極。(15)負(fù)極材料不與電解質(zhì)溶液反應(yīng)就不能構(gòu)成原電池。(　　)(16)若使反應(yīng)Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋以原電池方式進(jìn)行，可用鋅、鐵作電極材料。(　　)(17)固體酸燃料電池以Ca(HSO4)2固體為電解質(zhì)傳遞H＋，電池總反應(yīng)可表示為2H2＋O2===2H2O，則電池工作時(shí)電子從通O2的一極通過外電路流向通H2的一極。(　　)
2．電子表和電子計(jì)算器中所用的是紐扣式的微型銀鋅電池，其電極分別為Ag2O和Zn，電解液為KOH溶液。工作時(shí)電池總反應(yīng)為Ag2O＋Zn＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2(1)工作時(shí)電流從__________極流向________極(兩空均選填“Ag2O”或“Zn”)。(2)負(fù)極的電極反應(yīng)式為_________________________________。(3)工作時(shí)電池正極區(qū)的pH________(選填“增大”“減小”或“不變”)。(4)外電路中每通過0.2 ml電子，鋅的質(zhì)量理論上減少______g。
3．深度思考：(1)①氫氧燃料電池以KOH溶液作電解質(zhì)溶液時(shí)，工作一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的濃度將________(填“減小”“增大”或“不變”，下同)，溶液的pH________。②氫氧燃料電池以H2SO4溶液作電解質(zhì)溶液時(shí)，工作一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的濃度將________，溶液的pH________。
(2)化學(xué)電源中電極反應(yīng)式的書寫：甲烷—氧氣燃料電池(只需寫出負(fù)極反應(yīng)式即可)①___________________________________(堿性介質(zhì))②___________________________________(酸性介質(zhì))③___________________________________(熔融碳酸鹽作介質(zhì))④___________________________________(熔融的金屬氧化物作介質(zhì)，高溫下能傳導(dǎo)O2－)
CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋　
CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O　
(3)鋁－空氣海水電池：以鋁板為負(fù)極，鉑網(wǎng)為正極，海水為電解質(zhì)溶液，空氣中的氧氣與鋁反應(yīng)產(chǎn)生電流。電池總反應(yīng)為：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3負(fù)極：________________________________________正極：________________________________
4Al－12e－＋12OH－===4Al(OH)3　3O2＋6H2O＋12e－===12OH－　
(4)如圖是甲烷燃料電池的工作原理示意圖，根據(jù)燃料電池有關(guān)知識(shí)回答：a電極為燃料電池的________(填“正極”或“負(fù)極”)，其電極反應(yīng)為________________________________；電池總反應(yīng)為_____________________ __________________。
(5)Li－SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4－SOCl2。電池的總反應(yīng)可表示為：4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。請(qǐng)回答下列問題：①電池的負(fù)極材料為_____，發(fā)生的電極反應(yīng)為_______________。②電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為_______________________________。
4Li－4e－===4Li＋　
2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑　
[提示]　分析反應(yīng)的化合價(jià)變化，可知Li失電子，被氧化，為還原劑，SOCl2得電子，被還原，為氧化劑。①負(fù)極材料為Li(還原劑)，4Li－4e－===4Li＋。②正極反應(yīng)式可由總反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式得到：2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑。
[方法點(diǎn)撥]　化學(xué)電源中電極反應(yīng)的書寫方法(1)拆分法：①寫出原電池的總反應(yīng)，如2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。②把總反應(yīng)按氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)拆分為兩個(gè)半反應(yīng)，注明正、負(fù)極，并依據(jù)質(zhì)量守恒、電荷守恒及電子得失守恒配平兩個(gè)半反應(yīng)：(正極)2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，(負(fù)極)Cu－2e－===Cu2＋。
(2)加減法：①寫出總反應(yīng)。如Li＋LiMn2O4===Li2Mn2O4。②寫出其中容易寫出的一個(gè)電極反應(yīng)(正極反應(yīng)或負(fù)極反應(yīng))。如Li－e－===Li＋(負(fù)極反應(yīng))。③利用總反應(yīng)減去容易寫出的一個(gè)電極反應(yīng)，得到另一個(gè)電極反應(yīng)，如LiMn2O4＋Li＋＋e－===Li2Mn2O4(正極反應(yīng))。
微考點(diǎn)2　二次電池　　　　　(2022·經(jīng)典習(xí)題匯編)我國科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na—CO2二次電池。將NaClO4溶于有機(jī)溶劑作為電解液，鈉和負(fù)載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料，
〔對(duì)點(diǎn)集訓(xùn)2〕　(2022·河北衡水高三檢測)科學(xué)家近年發(fā)明了一種新型Zn－CO2水介質(zhì)電池。電池示意圖如圖，電極為金屬鋅和選擇性催化材料，放電時(shí)，溫室氣體CO2被轉(zhuǎn)化為儲(chǔ)氫物質(zhì)甲酸等，為解決環(huán)境和能源問題提供了一種新途徑。
萃取精華：二次電池的解題思路
二次電池電極反應(yīng)式的書寫方法①先標(biāo)出原電池總反應(yīng)式電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目，指出參與負(fù)極和正極反應(yīng)的物質(zhì)。②寫出一個(gè)比較容易書寫的電極反應(yīng)式(書寫時(shí)一定要注意電極產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液共存)③在電子守恒的基礎(chǔ)上，總反應(yīng)式減去寫出的電極反應(yīng)式即得另一電極反應(yīng)式。④充電的電極反應(yīng)與放電的電極反應(yīng)過程相反。
微考點(diǎn)3　燃料電池　　　　　 微生物燃料電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。某微生物燃料電池的工作原理如圖所示，
(2)(2021·河北，9,3分)K～O2電池結(jié)構(gòu)如圖，a和b為兩個(gè)電極，其中之一為單質(zhì)鉀片。關(guān)于該電池，下列說法錯(cuò)誤的是　 (　　)A．隔膜允許K＋通過，不允許O2通過
B．放電時(shí)，電流由b電極沿導(dǎo)線流向a電極；充電時(shí)，b電極為陽極C．產(chǎn)生1 Ah電量時(shí)，生成KO2的質(zhì)量與消耗O2的質(zhì)量比值約為2.22D．用此電池為鉛酸蓄電池充電，消耗3.9 g鉀時(shí)，鉛酸蓄電池消耗0.9 g水
[解析]　由題圖可知，a為負(fù)極、b為正極。放電時(shí)負(fù)極上K失去電子生成K＋，在正極上生成了KO2，故隔膜允許K＋通過，不允許O2通過，A項(xiàng)正確；a為負(fù)極，放電時(shí)電子由a極到b極，電流方向相反，充電時(shí)b極接電源正極作陽極，B項(xiàng)正確；產(chǎn)生1 Ah電量時(shí)，兩極通過的電子數(shù)相等，設(shè)為a ml，則負(fù)極生成a ml K＋，正極生成a ml KO2，質(zhì)量為71a g，正極消耗a ml氧氣，質(zhì)量為32a g，生成KO2和消耗O2的質(zhì)量比值約為2.22，C項(xiàng)正確；
〔對(duì)點(diǎn)集訓(xùn)3〕　(1)(2022·河南濮陽模擬)(雙選)氫氧熔融碳酸鹽燃料電池是一種高溫電池(600～700 ℃)，具有效率高、噪音低、無污染、燃料多樣、余熱利用價(jià)值高等優(yōu)點(diǎn)。氫氧熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理如圖所示。
(2)(2022·河北衡水高三檢測)某電動(dòng)汽車配載一種可充放電的鋰離子電池，放電時(shí)電池總反應(yīng)為Li1－xCO2＋LixC6===LiCO2＋C6(x＜1)。下列關(guān)于該電池的說法不正確的是(　　)A．放電時(shí)，Li＋在電解質(zhì)中由負(fù)極向正極遷移B．放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為LixC6－xe－===xLi＋＋C6C．充電時(shí)，若轉(zhuǎn)移1 ml e－，石墨(C6)電極將增重7x gD．充電時(shí)，陽極的電極反應(yīng)式為LiCO2－xe－===Li1－xCO2＋xLi＋
[解析]　放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為LixC6－xe－===xLi＋＋C6，正極反應(yīng)為Li1－xCO2＋xe－＋xLi＋===LiCO2，A、B正確；充電時(shí)，陰極反應(yīng)為xLi＋＋C6＋xe－===LixC6，轉(zhuǎn)移1 ml e－時(shí)，石墨C6電極將增重7 g，C項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)，陽極反應(yīng)為放電時(shí)正極反應(yīng)的逆反應(yīng)：LiCO2－xe－===Li1－xCO2＋xLi＋，D項(xiàng)正確。
萃取精華：燃料電池題目的一般分析思路：
書寫燃料電池電極反應(yīng)的技巧(1)首先寫出正極反應(yīng)(一般參加反應(yīng)的是O2)①酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e－===2H2O。②堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－。③固體氧化物電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2－)環(huán)境下電極反應(yīng)為O2＋4e－===2O2－。
本講要點(diǎn)速記：1．原電池中的能量轉(zhuǎn)化及本質(zhì)(1)能量轉(zhuǎn)化：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。(2)反應(yīng)本質(zhì)：自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。
2．原電池中粒子的“移動(dòng)方向”(1)外電路中電子移動(dòng)方向：負(fù)極→正極。(2)外電路中電流方向：正極→負(fù)極。(3)電池內(nèi)部離子移動(dòng)方向：陰離子→負(fù)極，陽離子→正極。(4)鹽橋中(含飽和KCl溶液)離子移動(dòng)方向：K＋→正極，Cl－→負(fù)極。
3．判斷原電池正負(fù)極的六種方法電極材料、電極現(xiàn)象、電子移動(dòng)方向、離子移動(dòng)方向、得失電子、電解質(zhì)溶液。(1)負(fù)極：較活潑金屬、氧化反應(yīng)、電子流出、電流流入、陰離子移向的一極、不斷溶解。(2)正極：不活潑金屬或非金屬、還原反應(yīng)、電子流入、電流流出、陽離子移向的一極、電極增重。
4．化學(xué)電源中電極反應(yīng)式書寫的一般方法(1)明確兩極的反應(yīng)物。(2)明確直接產(chǎn)物：根據(jù)負(fù)極氧化、正極還原，明確兩極的直接產(chǎn)物。(3)確定最終產(chǎn)物：根據(jù)介質(zhì)環(huán)境和共存原則，找出參與的介質(zhì)粒子，確定最終產(chǎn)物。(4)配平：根據(jù)電荷守恒、原子守恒配平電極反應(yīng)式。
注意：①H＋在堿性環(huán)境中不存在；②O2－在水溶液中不存在，在酸性環(huán)境中結(jié)合H＋，生成H2O，在中性或堿性環(huán)境中結(jié)合H2O，生成OH－；③若已知總反應(yīng)式時(shí)，可先寫出較易書寫的一極的電極反應(yīng)式，然后在電子守恒的基礎(chǔ)上，總反應(yīng)式減去較易寫出的一極的電極反應(yīng)式，即得到較難寫出的另一極的電極反應(yīng)式。
5．充電電池類題目的解答方法(1)電池放電時(shí)發(fā)生原電池反應(yīng)，充電時(shí)發(fā)生電解池反應(yīng)，在充電時(shí)電池的負(fù)極接電源的負(fù)極，即負(fù)極接負(fù)極后為陰極，正極接正極后為陽極。(2)充電時(shí)的陰極反應(yīng)與放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)、充電時(shí)的陽極反應(yīng)與放電時(shí)的正極反應(yīng)分別互為逆反應(yīng)。
(3)陽極和負(fù)極都發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極和正極都發(fā)生還原反應(yīng)。(4)充電電池放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中的陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極，電子從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極；電池充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中的陽離子移向陰極，陰離子移向陽極。(5)電極附近溶液的pH的變化，根據(jù)電極反應(yīng)進(jìn)行分析。

相關(guān)課件

（人教版）高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講義課件第10章第40講　原電池　常見化學(xué)電源（含解析）：

這是一份（人教版）高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)講義課件第10章第40講　原電池　常見化學(xué)電源（含解析），共60頁。PPT課件主要包含了原電池的工作原理，常見化學(xué)電源，練真題明考向，課時(shí)精練等內(nèi)容，歡迎下載使用。

第23講 原電池 化學(xué)電源 課件—2025屆高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí)：

這是一份第23講 原電池 化學(xué)電源 課件—2025屆高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí)，共60頁。PPT課件主要包含了必備知識(shí)·強(qiáng)基固本，關(guān)鍵能力·核心突破，素養(yǎng)評(píng)價(jià)·真題演練，知識(shí)梳理，自主評(píng)價(jià)，考點(diǎn)一原電池，考向1一次電池，考向2二次電池，考向3燃料電池等內(nèi)容，歡迎下載使用。

新教材適用2024版高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí)第6章化學(xué)反應(yīng)與能量第18講原電池化學(xué)電源課件：

這是一份新教材適用2024版高考化學(xué)一輪總復(fù)習(xí)第6章化學(xué)反應(yīng)與能量第18講原電池化學(xué)電源課件，共60頁。PPT課件主要包含了考點(diǎn)一，考點(diǎn)二，必備知識(shí)·梳理夯實(shí)，自發(fā)進(jìn)行，氧化還原，2反應(yīng)原理，Zn片，Cu片，電極材料，裝置如下圖所示等內(nèi)容，歡迎下載使用。

英語朗讀寶

相關(guān)課件 更多

新高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)課件 第6章 第35講　原電池　化學(xué)電源

新高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)課件 第6章 第35講　原電池　化學(xué)電源
(新高考)高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí)課件第6章第35講原電池化學(xué)電源(含解析)

(新高考)高考化學(xué)大一輪復(fù)習(xí)課件第6章第35講原電池化學(xué)電源(含解析)
蘇教版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)6化學(xué)反應(yīng)與能量變化第18講原電池化學(xué)電源課件

蘇教版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)6化學(xué)反應(yīng)與能量變化第18講原電池化學(xué)電源課件
2022屆高考化學(xué)（人教版）一輪總復(fù)習(xí)課件：第16講　原電池　化學(xué)電源

2022屆高考化學(xué)（人教版）一輪總復(fù)習(xí)課件：第16講　原電池　化學(xué)電源
資料下載及使用幫助
版權(quán)申訴
版權(quán)申訴
若您為此資料的原創(chuàng)作者，認(rèn)為該資料內(nèi)容侵犯了您的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，請(qǐng)掃碼添加我們的相關(guān)工作人員，我們盡可能的保護(hù)您的合法權(quán)益。
入駐教習(xí)網(wǎng)，可獲得資源免費(fèi)推廣曝光，還可獲得多重現(xiàn)金獎(jiǎng)勵(lì)，申請(qǐng) 精品資源制作， 工作室入駐。
版權(quán)申訴二維碼
高考專區(qū)
歡迎來到教習(xí)網(wǎng)
  • 900萬優(yōu)選資源，讓備課更輕松
  • 600萬優(yōu)選試題，支持自由組卷
  • 高質(zhì)量可編輯，日均更新2000+
  • 百萬教師選擇，專業(yè)更值得信賴
微信掃碼注冊(cè)
qrcode
二維碼已過期
刷新

微信掃碼，快速注冊(cè)

手機(jī)號(hào)注冊(cè)
手機(jī)號(hào)碼

手機(jī)號(hào)格式錯(cuò)誤

手機(jī)驗(yàn)證碼 獲取驗(yàn)證碼

手機(jī)驗(yàn)證碼已經(jīng)成功發(fā)送，5分鐘內(nèi)有效

設(shè)置密碼

6-20個(gè)字符，數(shù)字、字母或符號(hào)

注冊(cè)即視為同意教習(xí)網(wǎng)「注冊(cè)協(xié)議」及「隱私條款」
QQ注冊(cè)
手機(jī)號(hào)注冊(cè)
微信注冊(cè)

注冊(cè)成功

返回
頂部