第2節原電池的工作原理及其應用考點一原電池的工作原理及其應用1.概念和反應本質化學能電能氧化還原反應

原電池是把________轉化為________的裝置，其反應本質是______________。2.構成條件氧化還原活潑性

(1)一看反應：看是否有能自發進行的____________反應發生(一般是活潑性強的金屬與電解質溶液反應)。

(2)二看兩電極：一般是____________不同的兩電極。(3)三看是否形成閉合回路，形成閉合回路需三個條件：①____________溶液；電解質電解質②兩電極直接或間接接觸；③兩電極插入____________溶液中。3.工作原理(以鋅銅原電池為例)氧化還原(1)電極發生_______反應。流出經外電路流入______。

(3)離子移動方向總反應離子方程式為Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu失去①負極：_____電子，發生_____反應；②正極：_____電子，氧化得到還原(2)電子定向移動方向和電流方向①電子從_____流出經外電路流入_______；②電流從_____正極負極負極正極正極負極4.單液原電池(無鹽橋)和雙液原電池(有鹽橋)對比

5.原電池在化工、農業生產及科學研究中的應用

(1)加快氧化還原反應速率 一個自發的氧化還原反應，設計成原電池時反應速率________，例如，Zn與稀硫酸反應時加入少量的CuSO4溶液能使產生氫氣的速率加快。加快強

(2)比較金屬活動性強弱 兩種金屬分別作原電池的兩極時，一般作負極的金屬活動性比正極的______。(3)用作金屬的防護正負

被保護的金屬制品作原電池的______極而得到保護。例如，保護鐵制輸水管或鋼鐵橋梁，可用導線將其和一鋅塊相連，使Zn作原電池的____極。

(4)設計制作化學電源 ①首先將氧化還原反應分成兩個半反應。 ②根據原電池的反應特點，結合兩個半反應找出正、負極材料和電解質溶液。如根據反應2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2

設計的原電池為

[自主測評]1.易錯易混辨析(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)。(1)因為鐵的活潑性強于銅，所以將鐵、銅用導線連接后放入濃硝酸中組成原電池，必是鐵作負極、銅作正極()(2)在原電池中，正極本身一定不參與電極反應，負極本身一定要發生氧化反應()(3)一般來說，帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽橋”的原電池效率高()4OH－===AlO2

＋2H2O((4)將自發的氧化還原反應設計成原電池，可以把物質內部的能量全部轉化為電能()(5)某原電池反應為Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，裝置中的鹽橋內可以是含KCl飽和溶液的瓊膠()(6)在Mg-NaOH(aq)-Al電池中，負極反應為Al－3e－＋－)答案：(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×(6)√2.【深度思考】依據氧化還原反應：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2+(aq)＋2Ag(s)設計的原電池如圖所示(鹽橋為盛有飽和KNO3溶液瓊膠的U形管)。 請回答下列問題：

(1)電極X的材料是________；電解質溶液Y是________(填化學式)。

(2)銀電極為電池的________極，其電極反__________。

答案：(1)Cu

AgNO3溶液

(2)正Ag＋＋e－===Ag

(3)Cu(NO3)2三個作用與三個方向

(1)原電池中鹽橋的三個作用：①連接內電路形成閉合回路；②維持兩電極電勢差(中和電荷)，使電池能持續提供電流；③單液原電池(無鹽橋)中有部分Zn與Cu2＋直接反應，使電池效率降低；雙液原電池(有鹽橋)中使Zn與Cu2＋隔離，電池效率提高，電流穩定。(2)原電池中微粒移動的三個方向考向1原電池的工作原理

解析：金屬M失去電子，作電池負極，A正確；OH－向負極移動，因為電解質傳遞OH－，所以電解質不可能是熔融的MO，B錯誤；氧氣在正極發生得到電子的還原反應，正極的電極反應：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，C正確；根據以上分析可知電池反應：2M＋O2＋2H2O===2M(OH)2，D正確。答案：B答案：C[歸納提升]原電池正、負極的判斷方法考向2含鹽橋的原電池與電極反應書寫3.(2020年菏澤模擬)根據下圖，下列判斷中正確的是()

A.燒杯a中的溶液pH降低

B.燒杯b中發生氧化反應

C.燒杯a中發生的反應為2H＋＋2e－===H2↑

D.燒杯b中發生的反應為2Cl－－2e－===Cl2↑解析：由題給原電池裝置可知，電子經過導線，由Zn電極流向Fe電極，則O2在Fe電極發生還原反應：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，燒杯a中c(OH－)增大，溶液的pH升高；燒杯b中，Zn發生氧化反應：Zn－2e－===Zn2＋。答案：B

解析：根據氧化還原反應方程式可知，氧化劑是KMnO4，故a為正極，b為負極，A錯誤；a為正極，b為負極，電子沿外電路從負極流向正極，即電子從b流向a，B錯誤；原電池工作時，陰離子流向負極，即乙燒杯，C錯誤；a電極為正極，答案：D考向3原電池的應用

5.(2020年淄博模擬)有

a、b、c、d四個金屬電極，有關的實驗裝置及部分實驗現象如下：由此可判斷這四種金屬的活動性順序是()＞b＞c＞d＞a＞b＞c＞c＞d＞a＞b＞d＞c

解析：把四個實驗從左到右分別編號為①、②、③、④，則由實驗①可知，a作原電池負極，b作原電池正極，金屬活動性：a＞b；由實驗②可知，b極有氣體產生，c極無變化，則金屬活動性：b＞c；由實驗③可知，d極溶解，則d作原電池負極，c作正極，金屬活動性：d＞c；由實驗④可知，電流從a極流向d極，則d極為原電池負極，a極為原電池正極，金屬活動性：d＞a。綜上所述可知金屬活動性：d＞a＞b＞c。

答案：C2Fe3+

＋2I2Fe2+

＋I2，設計成鹽橋原電池。提供的試劑：6.某校化學興趣小組進行探究性活動，將氧化還原反應－FeCl3溶液，KI溶液；其他用品任選。請回答下列問題：

(1)請在下方虛線框中畫出設計的原電池裝置圖，并標出電極材料、電極名稱及電解質溶液。

(2)發生氧化反應的電極反應式為________________________________________________________________________。

(3)反應達到平衡時，外電路導線中________(填“有”或“無”)電流通過。

(4)平衡后向FeCl3

溶液中加入少量FeCl2

固體，當固體全部溶解后，則此時該溶液中電極變為______(填“正”或“負”)極。

解析：(1)先分析氧化還原反應，找出正、負極反應，即可確定正、負極區電解質溶液。(2)發生氧化反應的電極是負極，I－失電子。(3)反應達到平衡時，無電子流動，故無電流產生。(4)平衡后向FeCl3

溶液中加入少量FeCl2

固體，平衡逆向移動，此時Fe2＋失電子，正極變成負極。

答案：(1)(2)2I－－2e－===I2

(3)無(4)負考點二化學電源1.一次電池ZnMnO2（續表）ZnAg2O2.二次電池(以鉛蓄電池為例)鉛蓄電池是最常見的二次電池，總反應為Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e===PbSO4(s)PbSO4(s)＋2e－===3.燃料電池(1)氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池。(2)燃料電池的電極本身不參與反應，燃料和氧化劑連續地由______供給。2H2－4e－===4H＋2H2＋4OH－－4e－===4H2OO2＋4H＋＋4e－===

2H2OO2＋2H2O＋4e－===4OH－外部

[自主測評]1.易錯易混辨析(正確的畫“√”，錯誤的畫“×”)。(1)堿性鋅錳電池是一次電池，其中MnO2

是催化劑，可使鋅錳電池的比能量提高、可儲存時間延長()(2)鉛蓄電池放電時，正極與負極質量均增加()(3)鉛蓄電池放電時，當電路中轉移0.1mol電子時，負極增重4.8g()(4)燃料電池工作時燃料在電池中燃燒，然后熱能轉化為電能()答案：(1)×(2)√(3)√(4)×(5)√(6)×

2.【深度思考】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。電池的總反應可表示為4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。回答下列問題：(1)電池的負極材料為________(填化學名稱)，發生的電極反應為____________________________。(2)電池正極發生的電極反應為____________________。

解析：分析反應的化合價變化，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)負極材料為Li(還原劑)，發生的電極反應為4Li－4e－===4Li＋。(2)正極反應式可由總反應式減去負極反應式得到：2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S↓＋SO2↑。答案：(1)鋰4Li－4e－===4Li＋

(2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑解液。下列敘述錯誤的是(考向1新型二次電池

1.(2020年青島一模)水系鋅離子電池是一種新型二次電池，工作原理如下圖。該電池以粉末多孔鋅電極(鋅粉、活性炭及粘結劑等)為負極，V2O5

為正極，三氟甲磺酸鋅[Zn(CF3SO3)2]為電)..A.放電時，Zn2＋向V2O5

電極移動B.充電時，陽極區電解液的濃度變大C.充電時，粉末多孔鋅電極發生還原反應D.放電時，V2O5

電極上的電極反應式為V2O5＋xZn2＋＋2xe－===ZnxV2O5解析：放電時，陽離子向正極移動，所以Zn2+向V2O5電極移動，A正確；充電時，陽極區發生氧化反應，鋅離子通過陽離子交換膜向左移動，所以陽極區電解液的濃度變小，B錯誤；充電時，粉末多孔鋅電極為陰極，發生還原反應，C正確；放電時，V2O5

電極上的電極反應式為V2O5

＋xZn2＋

＋2xe－===ZnxV2O5，D正確。答案：B錯誤的是(

2.(2019年撫順一模)有一種新型二次電池，其放電時的工作原理如圖所示，電池兩極區用陽離子交換膜隔開，下列說法)..答案：D[歸納提升]示，下列說法錯誤的是(考向2新型燃料電池)..A.隨著反應的進行，氧化物電解質的量不斷減少C.電極X為負極，O2－向X極遷移D.直接煤—空氣燃料電池的能量效率比煤燃燒發電的能量效率高答案：A列關于電池工作時的相關分析不正確的是(

4.(2020年南寧第二次適應性測試)DBFC燃料電池的結構如圖，該電池的總反應為NaBH4＋4H2O2===NaBO2＋6H2O。下)...B.Y極發生的還原反應為H2O2＋2e===2OHA.X極為正極，電流經X流向外電路－－C.X極區溶液的pH逐漸減小D.每消耗1.0L0.50mol·L－1

的H2O2，電路中轉移1.0mole－答案：A[歸納提升]燃料電池解題模板及審題關鍵

1.(2020年新課標Ⅰ卷)科學家近年發明了一種新型Zn-CO2水介質電池。電池示意圖如圖，電極為金屬鋅和選擇性催化材料，放電時，溫室氣體CO2

被轉化為儲氫物質甲酸等，為解決環境和能源問題提供了一種新途徑。答案：D答案：B

3.(2020年山東卷)微生物脫鹽電池是一種高效、經濟的能源裝置，利用微生物處理有機廢水獲得電能，同時可實現海水淡化。現以NaCl溶液模擬海水，采用惰性電極，用圖中裝置處

()A.負極反應為CH3COO－＋2H2O－8e－===2CO2↑＋7H＋B.隔膜1為陽離子交換膜，隔膜2為陰離子交換膜C.當電路中轉移1mol電子時，模擬海水理論上除鹽58.5gD.電池工作一段時間后，正、負極產生氣體的物質的量之比為2∶1結合電荷守恒可得電極反應式為CH3COO＋2H2O－8e解析：a極為負極，CH3COO－失電子被氧化成CO2

和H＋，－－===2CO2↑＋7H＋，A正確；為了實現海水的淡化，模擬海水中的氯離子需要移向負極，即a極，則隔膜1為陰離子交換膜，鈉離子需要移向正極，即b極，則隔膜2為陽離子交換膜，B錯誤；當電路中轉移1mol電子時，根據電荷守恒可知，模擬海水中會有1molCl－移向負極，同時有1molNa＋移向正極，即除去1molNaCl，質量為58.5g，C正確；b極為正極，水溶液為酸性，所以氫離子得電子產生氫氣，電極反應式為2H＋＋2e－===H2↑，所以當轉移8mol電子時，正極產生4mol氣體，根據負極反應式可知負極產生2mol氣體，物質的量之比為4∶2＝2∶1，D正確。答案：B

(1)電池負極電極反應式為____________________；放電過程中需補充的物質A為_________________________________(填化學式)。

(2)如上圖所示的HCOOH燃料電池放電的本質是通過HCOOH與O2

的反應，將化學能轉化為電能，其反應的