单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版文本样式第二级第三级第四级第五级2022-3-19�›第六章化学反应与能量第16讲原电池 化学电源备考导航1．理解原电池的构成、工作原理及应用。2．能书写电极反应和电池总反应方程式，并能设计简单的原电池。3．了解常见化学电源的种类及其工作原理，认识化学能与电能相互转化的实际意义。核心素养1．变化观念与平衡思想：认识原电池的本质是氧化还原反应。能多角度、动态地分析原电池中物质的变化及能量的转换。2．证据推理与模型认知：能利用典型的原电池装置，分析原电池原理，建立解答原电池问题的思维模型，并利用模型揭示其本质及规律。3．科学态度与社会责任：具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与原电池有关的社会热点问题作出正确的价值判断。考点一考点二考点一1．原电池定义及本质原电池是把_______能转化为_______的装置。其反应本质是___________的___________反应。必备知识·梳理夯实考点一 原电池的工作原理及应用化学 电能 自发进行 氧化还原 2．原电池的构成条件电极两极为导体，且存在活动性差异(燃料电池除外)溶液两极插入_________溶液中回路形成闭合回路或两极直接接触本质看能否_________发生___________反应电解质 自发的 氧化还原 3．原电池的工作原理(以铜锌原电池为例)电极名称负极正极电极材料______________电极反应Zn－2e－══Zn2＋Cu2＋＋2e－══Cu反应类型_______反应_______反应Zn片 Cu片 氧化 还原 电极名称负极正极电子流向由_____片沿_______流向_____片盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl溶液和琼脂制成的胶冻，K＋移向_______，Cl－移向_______电池反应方程式Zu＋Cu2＋══Zn2＋＋Cu盐桥作用①连接内电路形成闭合回路②平衡电荷，使原电池能持续产生电流Zn 导线 Cu 正极 负极 电极名称负极正极装置差异比较原电池Ⅰ：温度升高，化学能转化为电能和热能，两极反应在相同区域，部分Zn与Cu2＋直接反应，使电池效率降低原电池Ⅱ：温度不变，化学能只转化为_______，两极反应在不同区域，Zn与Cu2＋隔离，电池效率提高，电流稳定电能 4．原电池中的三个移动方向电子方向从_____极流出沿导线流入_____极电流方向从_____极沿导线流向_____极离子迁移方向电解质溶液中，阴离子向_____极迁移，阳离子向_____极迁移负 正 正 负 负 正 (1)原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。(2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。(3)无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液(离子不上岸，电子不下水)。(4)注意盐桥不能用一根导线连接，因为导线是不能传递阴阳离子的。用导线连接后相当于一个是原电池，一个是电解池。特别提醒5．原电池原理的四大应用(1)设计制作化学电源(2)加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率_______。如在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液构成原电池，反应速率_______。(3)比较金属的活动性强弱原电池中，一般活动性强的金属作_______，而活动性弱的金属(或非金属导体)作_______。增大 增大 负极 正极 (4)用于金属的防护使需要保护的金属制品作原电池_______而受到保护。例如：要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的_______。正极 负极 原电池的设计方法设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是：(1)首先判断出氧化还原反应中的还原剂和氧化剂，将还原剂(一般为比较活泼的金属)作负极，活动性比负极弱的金属或非金属作正极，含氧化剂的溶液作电解质溶液。(2)如果两个半反应分别在要求的两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的金属的阳离子。特别提醒(3)设计实例：根据反应2FeCl3＋Cu══2FeCl2＋CuCl2设计的原电池为：装置如下图所示：1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)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。 ( )[提示] 阳离子向正极移动，阴离子移向负极。(2)在铜锌原电池中，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。 ( )[提示] 电子不经过电解质溶液。× × (3)某原电池反应为Cu＋2AgNO3══Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥内可以是含琼脂的KCl饱和溶液。 ( )[提示] 琼脂中少量的Cl－会进入AgNO3溶液和银离子反应。(4)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。 ( )[提示] 活泼金属不一定作负极，铝－NaOH溶液－镁电池中铝作负极。× × (5)把锌片和铜片用导线连起来，浸入食盐水中，不能形成原电池。 ( )[提示] 发生了吸氧腐蚀形成原电池。(6)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极。 ( )[提示] 氧化反应是失去电子的反应，因此在原电池中一定为负极上的反应。(7)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应。 ( )× √ × (8)Mg-Al-稀H2SO4组成的原电池中，Mg作负极，Mg-Al-NaOH溶液组成的原电池中，Mg作正极。 ( )√ × √ × (12)由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池中，正极反应为Cu－2e－══Cu2＋。 ( )(13)因为铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，必是铁为负极、铜为正极。 ( )× × 2．在如图所示的4个装置中，不能形成原电池的是_______(填序号)，并指出原因_________________________________________。①④ ①中酒精是非电解质；④中未形成闭合回路 3．深度思考：(1)在双液原电池中，盐桥的作用是什么？[提示] 形成闭合回路，使两溶液保持电中性。(2)能用金属代替盐桥吗？为什么？[提示] 不能。在电路接通的情况下，盐桥是原电池内电路的一部分，盐桥中含有的阴、阳离子定向移动，从而达到传导电流及保持溶液呈电中性的目的；若用金属代替盐桥，溶液中的离子不能通过金属，故不能用金属代替盐桥。(3)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中的溶质是________(填化学式)。②银电极为电池的_____极，其电极反应式为__________________。③盐桥中的NO移向___________溶液。(4)设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强。①写出能说明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的离子方程式：______________________________。Cu AgNO3 正 Ag＋＋e－══Ag Cu(NO3)2 2Fe3＋＋Cu══2Fe2＋＋Cu2＋ ②若要将上述反应设计成原电池，电极反应式分别是A．负极：____________________。B．正极：_________________________。③在表中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：不含盐桥含盐桥 ___________________________ Cu－2e－══Cu2＋ 2Fe3＋＋2e－══2Fe2＋ 微考点1 原电池的工作原理 (1)(2021·广东，9，2分)火星大气中含有大量CO2，一种有CO2参加反应的新型全固态电池有望为火星探测器供电。该电池以金属钠为负极，碳纳米管为正极，放电时 ( )A．负极上发生还原反应B．将电能转化为化学能C．阳离子由正极移向负极D．CO2在正极上得电子考点突破·训练提升典例1D [解析] A项，负极发生氧化反应，错误；B项，原电池放电时将化学能转化为电能，错误；C项，阳离子移向正极，错误；D项，金属钠为负极，失去电子，CO2在正极上得电子，正确。(2)下图中四种电池装置是依据原电池原理设计的，下列有关叙述错误的是 ( )A．①中锌电极发生氧化反应B．②中电子由a电极经导线流向b电极C．③中外电路中电流由A电极流向B电极D．④中LixC6作负极[答案] C[解析] 在原电池中阴离子移向负极，所以③中A电极为负极，则外电路中电流应由B电极流向A电极。[方法技巧] 判断原电池正、负极的五种方法注意：原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不能认为活泼金属电极一定为负极。如Mg－Al－NaOH溶液形成的原电池中，Al作负极。〔对点集训1〕 (1)(2022·广东广州模拟)某小组为研究原电池原理，设计如图装置，下列叙述正确的是 ( )A．若X为Fe，Y为Cu，铁为正极B．若X为Fe，Y为Cu，电子由铜片流向铁片C．若X为Fe，Y为C，碳棒上有红色固体析出D．若X为Cu，Y为Zn，锌片发生还原反应[解析] Fe比Cu活泼，Fe作负极，电子从Fe流向Cu，故A、B错误；若X为Fe，Y为C，电解质为硫酸铜，则正极C上析出Cu，故C正确；Zn比Cu活泼，Zn作负极，发生氧化反应，故D错误。C (2)(2022·福建福州模拟)原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中正确的是 ( ) A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－══6OH－＋3H2↑C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－══Fe2＋D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－══H2↑B [解析] ①中Mg作负极；②中Al作负极；③中铜作负极；④是铁的吸氧腐蚀，Cu作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－══4OH－。微考点2 聚焦“盐桥”原电池 (1)(2022·山东滨州高三检测)如图为锌铜原电池装置图，下列说法不正确的是 ( )A．电子经导线由Zn极流向Cu极B．该装置的总反应Zn＋Cu2＋══Zn2＋＋CuC．一段时间后，A池带正电荷，B池带负电荷D．取出盐桥，电流表指针不再偏转典例2C [解析] 原电池电子从负极流向正极，A项正确；该电池负极为锌，电解质溶液是硫酸铜溶液，总反应Zn＋Cu2＋══Zn2＋＋Cu，B项正确；盐桥中阳离子移向B池，阴离子移向A池，起到平衡电荷的作用，故A池和B池中溶液仍然保持电中性，C项错误；取出盐桥后，不再是闭合回路，电流表指针不再偏转，D项正确。(2)将镉(Cd)浸在氯化钴(CoCl2)溶液中，发生反应的离子方程式为Co2＋(aq)＋Cd(s)══Co(s)＋Cd2＋(aq)，如将该反应设计为如图的原电池，则下列说法一定错误的是 ( )A．Cd作负极，Co作正极B．原电池工作时，电子从负极沿导线流向正极C．根据阴阳相吸原理，盐桥中的阳离子向负极(甲池)移动D．甲池中盛放的是CdCl2溶液，乙池中盛放的是CoCl2溶液C [解析] 将该反应设计为原电池时，Cd作负极，电极反应为Cd－2e－══Cd2＋；Co作正极，电极反应为Co2＋＋2e－══Co，盐桥中的阳离子向正极(乙池)移动。盐桥的组成及在原电池中的作用组成：盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻盐桥中的离子流向：盐桥中的阳离子(K＋)向正极区移动，阴离子(Cl－或NO)向负极区移动萃取精华作用：连接内电路，形成闭合回路；平衡电荷，使原电池不断产生电流[若没有盐桥，当反应进行到一定时间后，负极的正电荷增多而导致电子(负电荷)难以流出，正极负电荷增多也会导致电子流入困难，从而电池电流减弱]盐桥导电利用的是阴、阳离子的定向移动，使电解质溶液保持电中性，从而使原电池能相对持续、稳定产生电流。盐桥不能用导线代替。〔对点集训2〕 (1)(2022·山东滨州高三检测)