第22講原電池的工作原理知識梳理知識梳理一、原電池的工作原理1．原電池的構成條件(1)定義：能把化學能轉化為的裝置。(2)構成條件：2．實驗探究：鋅銅原電池的工作原理(含鹽橋)裝置示意圖注：鹽橋中裝有含KCl飽和溶液的瓊膠現象鋅片逐漸溶解，銅片上有物質生成，電流表指針發生偏轉能量轉換化學能轉化為電能微觀探析在硫酸鋅溶液中，負極一端的Zn失去電子形成進入溶液在硫酸銅溶液中，正極一端的獲得電子變成Cu沉積在銅片上電子或離子移動方向電子：負極流向正極鹽橋：Cl—移向溶液，K＋移向溶液工作原理，電極反應式負極：(氧化反應)正極：(還原反應)總反應：3．原電池工作原理示意圖二、原電池的應用1．加快氧化還原反應的速率構成原電池的反應速率比直接接觸的反應速率，例如，在鋅與稀H2SO4反應時加入少量CuSO4溶液，與鋅發生置換反應生成Cu，從而形成微小原電池，加快產生H2的速率。2．比較金屬活動性強弱3．設計原電池理論上，任何一個自發的氧化還原反應，都可以設計成。(a)外電路負極——化合價的物質正極——活潑性的物質，一般選碳棒(b)內電路：化合價降低的物質作電解質溶液。如：2FeCl3＋Cu2FeCl2＋CuCl2典例分析典例分析考點一：原電池原理【典例1】鋅銅原電池裝置如下圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，下列有關敘述正確的是（）A．銅電極上發生氧化反應C．電池工作一段時間后，甲池溶液總質量增加，乙池溶液的總質量減小D．陰、陽離子分別通過交換膜向負極和正極移動，保持溶液中電荷平衡考點二：原電池正負極的判斷【典例2】“碳呼吸電池”是一種新型能源裝置，其工作原理如圖所示。下列有關說法錯誤的是（）B．鋁為電池的負極同步訓練同步訓練一、單選題1．下圖所示的原電池工作時，下列說法正確的是（）A．Cu極有O2逸出B．Zn是原電池的正極C．溶液的酸性逐漸變強D．外電路中電子從Zn流向Cu2．中科院院士董紹俊開辟了電解法分離稀土的新途徑，而后她所在的科研小組采用電聚合過程中的摻雜反應研制成電化學傳感器，獲得同行承認并列入國際上有代表性的“4個研究小組之一”。近日該課題組將二氧化錳和生物質置于一個由濾紙制成的折紙通道內形成電池(如圖所示)，該電池可將可樂(pH=2.5)中的葡萄糖作為燃料獲得能量。下列說法正確的是（）A．a極為正極B．隨著反應不斷進行，負極區的pH不斷增大C．b極的電極反應為MnO2+2H2O+2e=Mn2++4OHD．若消耗0.01mol葡萄糖，電路中轉移0.02mol電子3．水系鈉離子電池有成本低、壽命長、環保等諸多優勢，未來有望代替鋰離子電池和鉛酸電池。種水系鈉離子電池放電和充電的工作原理示意圖如圖所示。下列說法錯誤的是（）A．放電時，電極N上的電勢高于電極M上的電勢B．充電時，TiO2光電極參與該過程C．該交換膜為陰離子交換膜4．用鋅片、銅片、西紅柿等材料可以制作如下圖所示的西紅柿電池。電池工作時，下列有關說法正確的是（）A．Zn片作正極 B．Cu片質量減少C．電子由Zn片經導線流向Cu片 D．實現了電能向化學能的轉化5．已知Ag+的氧化性強于Co2+的氧化性，則關于下圖所示原電池裝置的說法中，正確的是（）A．Co電極是原電池的正極B．鹽橋中可填充KCl飽和溶液與瓊脂的混合物C．該原電池的正極反應式為Ag++e=AgD．鹽橋中的電解質陰離子向右側燒杯移動選項ABCD正極負極電解質溶液7．把甲、乙、丙、丁四塊金屬泡在稀H2SO4中，用導線兩兩相連可以組成各種原電池。若甲、乙相連，甲為負極；丙、丁相連，丁上有氣泡逸出；甲、丙相連，甲上發生氧化反應；乙、丁相連，乙是電子流入的一極。則四種金屬的活動性順序由大到小排列為（）A．甲＞丙＞丁＞乙 B．甲＞丙＞乙＞丁C．甲＞乙＞丙＞丁 D．乙＞丁＞丙＞甲8．某同學以檸檬為材料自制水果電池，裝置如圖，下列敘述正確的是（）A．由鎂極區移向銀極區 B．鎂片上有無色氣體放出C．銅片替代鎂片，現象相同 D．銀片為負極9．已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=483.6kJ·mol1下列說法不正確的是（）A．該反應原理可用于設計氫氧燃料電池B．破壞1molH—O鍵需要的能量是463.4kJC．H2(g)中的H—H鍵比H2O(g)中的H—O鍵牢固D．H2O(g)=H2(g)+O2(g)△H=+241.8kJ·mol110．下列對應的方程式錯誤的是（）C．酸性氫氧燃料電池的正極反應：O2+4e+2H2O=4OH二、綜合題(1)操作①需要用到的玻璃制品(包括儀器和用品)有_______。(2)固體A的主要成分是_______(填化學式)，向其中加入試劑b，可構成原電池，寫出負極的電極反應式_______。(3)取溶液D于試管中，滴加氫氧化鈉溶液，可以看到有白色絮狀沉淀生成，并迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色沉淀。變成紅褐色沉淀的化學反應方程式為_______。12．霧霾由多種污染物形成，包含顆粒物(PM2.5)、氮氧化物(NOx)、CO、SO2等。學在解決霧霾污染中有著重要的作用。(1)已知：①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H1=?566.0kJ?mol?1②2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)△H2=?116.5kJ?mol?1③N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H3=+180.5kJ?mol?1則2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO2(g)的△H=_______kJ?mol?1(2)研究發現利用NH3可除去硝酸工業尾氣中的NO。NH3與NO的物質的量之比分別為1：2、1：1.5、3：1時，NO脫除率隨溫度變化的曲線如圖所示。①曲線a中，NO的起始濃度為6×l0?4mg·m?3，從X點到Y點經過10s，則該時間段內NO的脫除速率為_______mg·m?3·s?1。②曲線c對應的NH3與NO的物質的的之比是_______。(3)炭黑是霧霾中的重要顆粒物，研究發現它可以活化O2，生成活化氧，活化氧可以快速氧化SO2活化過程的能量變化模擬計算結果如圖所示。無水情況下，一個氧分子反應的活化能為_______，容易活化氧分子的條件是_