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1、考点五十三原电池工作原理 聚焦与凝萃 1. 根据氧化还原反应规律，掌握原电池的设计原理和电极、电解质溶液的选择规律； 2. 了解由盐桥连接的原电池的结构和机理，分析比较该电池与普通锌铜原电池的异同。 % k 解读与打通 常规考点 一、原电池 （1）定义：化学能转变为电能的装置 （2）形成条件 : 两个活泼性不同的电极（金屈与金屈或金属与石墨、PbO? 或其他非金屈）； 电解质溶液； 电极与电解质溶液形成闭合回路。 能自发地发生氧化还原反应 （3）工作原理： 负极：一般较活泼金属作负极，负极本身失电子发生氧化反应，宏观上负极逐渐溶解（或被腐 蚀），生成离子进入电解质溶液；注意。负极关键是要有能失
2、去电子的反应发生，可向外输出电子。 正极：较不活泼的导体作正极，正极与电解质溶液间发生还原反应，即溶液中的阳离子（或氧气） 移向正极并在正极上不断得到电子。 电子流方向：在外电路，电子由负极沿导线流向正极；在原电池内，阴、阳离子定向移动，从 而形成闭合冋路产生电流，电流的方向与电子流的方向相反。 Zn-Cu原电池（电解质溶液是稀硫酸）装置及工作原理见下图: （4）电极材料构成 如较不活泼的金屈、金屈氧化物、非金屈单质（如石墨）。 二、盐桥电池 氣化反应亠 ，负 极Zn -2e =Zn + c? f产生电流 止极 还原反应 2H +2e = Hjf Zn 2*H? 负极：还原性较强的物质, 如较
3、活泼的金属。 正极：氧化性较强的物质, 1. 盐桥：将饱和的KC1或 NHN ）, 正、负离子迁移数几乎相等）溶液装在倒置的U形管屮，跨接 于两电解质溶液之间，代替两溶液的直接接触，就构成了盐桥。（见下图） 2. 盐桥的作用 （1）连接内电路，形成闭合冋路; （2）平衡电荷，使原电池不断产牛电流。 3. 单池原电池和盐桥原电池的对比 相同点：正负极、电极反应、总反应、反应现象相同。 负极： Zn-2e=Zn 2+ 正极： Cu 2+ + 2e_Cu 总反应： Zn+Cu+Cu + Zn 3 不同点： 图 1 中 Zn在 CuSO, 溶液中直接接触Cu 2+, 会有一部分 Zn 与 Cu“直接反
4、应，该装置中既有 化学能和电能的转化，又 有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高。 图 2 中 Zn和 CuSOi溶液在两个池子中，Zn与 C+不直接接触，不存在Zn与 Cu“直接反应 的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长。 隐性考点 原电池正负极的判断方法 1.根据定义判断：电子流出一端是负极，电子流入一端为正极； 2.根据电流方向判断：电流是由正极流向负极； 3.根据原电池里电解质溶液中离子的定向移动方向判断：在原电池的电解质溶液内，阳离子移向正极，阴离子移 向负极； 4.根据原电池两极发生的变化来判断：原电池的负极发生氧化反应，正极发生还原反应。 锌片铜片 硫
5、酸铜溶液 图1 r B J G s rt 讥 六 小 t2nso2 5. 根据组成原电池两极材料判断：由两种金属（或一种金属与一种非金属）作电极时，一般是活泼的金属为负极， 活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极； 6. 依据现彖判断（要视具体装置而定）。一般出现溶解的一极为负极，增重或者有气泡放出的一极为正极。 融合与应用 例 1. （2011?安徽高考）研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海 水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO 2 + 2Ag + 2NaCl =Na2Mn5OIO+ 2AgCl0下列“水”电池在海水中放电吋的有关说法正确的是 （
6、） A.正极反应式： Ag+Cl e _=AgCl B.每生成 1 mol MazMruOio 转移 2 mol 电子 C.Na+ 不断向“水”电池的负极移动 D.AgCl 是还原产物 解析：本题考查电化学，意在考查电?极反应式的书写、电子转移情况和溶液中离子的移动情况。电池的 正极得电子A项错误：阳离子向正极移动，C项错误；Ag化合价升髙形成AgCl, AgCl是氧化产物，D 项错误。 答案： B 例 2. （2010 ?新课标全国卷）根据下图，可判断岀下列离子方程式中错误的是 （） A.2Ag(s) +Cd(aq) =2Ag + (aq) +Cd (s) B. Co* (aq) +Cd (
7、s) =Co (s) +Cd + (aq) C. 2Ag + (aq) +Cd (s) =2Ag (s) +Cd2* (aq) D. 2Ag* (aq) +Co (s) =2Ag (s) +Co 2* (aq) 解析：左图中Cd ： Cd(s) 2e=Cd 2+ (aq), Co ： Co 2+ (aq) +2e =Co(s), 右图中 Co： Co(s) 2e 一二 Co“ (aq), Ag： 2Ag 1 (aq) +2e=2Ag (s), 故活泼性 CdCoAg, A 选项错误。 答案： A 扫描与矫正 【正误判断】（正确的打“ 丁”，错误的打“ X”）（每个判断2 分，共 40 分） （
8、）1. 自发进行的氧化还原反应一定都能设计成原电池 （）2. 原电池中电流的产生是发生氧化还原反应引起的 （）3. 两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定做负极 （）4. 把铜片和铁片靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面产生气泡 ()5. 在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极 ()6. 在 Zn与稀硫酸反应时加入少CuSOi溶液能使产生H2的反应速率加快 ()7. 如图所示的装置可形成原电池 ()8. 原电池中的电解液一定参与反应 ()9. 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 ()10. 其他条件均相同，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持
9、续时间长 ()11. 根据电流方向或电子流向可判断原电池正负极；外电路屮，电流由正极流向负极, 电子由负极流向正极 ()12. 根据两极发生的反应类型可判断原电池的?正负极：负极上总是发生氧化反应，正极上总是发生还原反应 ()13. 原电池工作时，正极表面一定有气泡产生 ()14. 原电池工作时，可能会伴随着热能变化 ()15. 原电池的正极上发生氧化反应，负极上发生还原反应 ()16. 在原电池中，负极的活泼性一定比正极强 ()17. 原电池中，电流从负极流向正极 ()18. 在 Zn - Cu-IkSOt原电池中，电子由铜经外电路流向锌极 ()19. 原电池装置屮，溶液屮的阴离子移向正极，
10、阳离子移向负极 ()20. 原电池放电过程中，负极质量一定减轻，正极的质量一定增加 【7+1 模式】 一、单选 (7X6 分=42 分) 1. 有关电化学知识的描述正确的是 () A. Ca0+H 20=Ca(0H)2, 可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转 化为电能 B. 某原电池反应为Cu+2AgNO 3=Cu(NO：02+2Ag,装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的 KC1饱 和溶液 C. 原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成 D. 从理论上讲，任何能口发进行的氧化还原反应都可设计成原电池 2.下列有关原电池的说法中正确的是 () A.在内电路屮，电子由正极流
11、向负极 B.在原电池中，相对较活泼的金属作负极，不活泼的金屈作正极 C.原电池工作时，正极表面一定有气泡产生 D.原电池工作时，可能会伴随着热能变化 3.分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是 () 空气 A.中 Mg作负极，中Fe 作负极 B.中 Mg作正极，电极反应式为6H20+6e=60H _ + 3H21 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_=H 2 t 4.有 A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO1 溶 液中， A极为负极； C、D用导线相连后，同时浸入稀I
12、LSON容液中，电流由D-导线一 C；A、 C 相连后，同时浸入稀號 0( 溶液中， C 极产生大量气泡；B、D相连后，同时浸入稀II2SO4 溶 液屮， D极发生氧化反应；用惰性电极电解含B离子和 E 离子的溶液， E先析出。据此，判断五种金属的活动性顺序是() A.ABC DE B. ACDBE C. CABDE D. BDCAE 5.如图表示利用碳纳米管能够吸附氢气的原理设计的一种新型二次电池。下列叙述正确的是 () A.电池放电时 Q移向负极 B.电池放电时负极反应为：1【22 厂+ 201 厂=21120 C.电池充电时鎳电极NiO(OH)转化为 Ni (OH) 2 D.电池充电吋碳
13、纳米管电极与电源的正极相连 6. 如图，下列判断中正确的是 A.杠杆为导体或绝缘体时，均为A端高 B端低 B.杠杆为导体或绝缘体吋，均为A端低 B端高 C. 当杠杆为导体时， A端低 B端高 D. 当杠杆为导体时， A端高 B端低 二. 填空(18 分) 8.(1) 铁是用途最广的金属材料之一，但生铁易生锈。请讨论电化学实验中有关铁的性质。 ,a / 商介 二ft -st Is CDBEo L B A选项原电池的负极发生失电子氧化反应，即产生阳离子或消耗 阴离子，而溶液是呈电中性的，故阳离子会移向正极，而阴离 子会移向负极， A项错误；电池充电的过程实质上就是电解的过 程，但要注意电池的正负极
14、分别与电源的正负极连接，此时線 电极做阳极，发生氧化反应，C、D 项错误。 6 B 由题给原电池装置可知，电子经过导线，由Zn电极流向 Fe电极，则 O2在 Fe电极发生还原反应：02+2H20+4e _=40H 一， 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： Zn2e _=Zn2+o 7 C 当杠杆为导体时，构成原电池，Fe 作负极， Cu作正极， 电极反 应式分别为负极： Fe 2e 一二 Fe“, 正极： Cu 2+ + 2e =Cu,铜球质量增加，铁球质量减少，杠杆A端低 B端高。 8 (1) 2H +2e=H 2 f 增大 甲池 中:
15、 左一 Fe,右一 C, 乙池屮：左一 Fe,右一 C (2) FeO ： +4H2()+3e 二 Fe (Oil) 3+5011一 6. 72 (1) 原电池反应中Fc 作负极，石墨棒作正极，右侧烧杯中电 极反应式为 2H f +2e _=H 21 0 由于平衡电荷的需要 , 盐桥中的 CL向 负极迁移，故NaCl 溶液中 c(Cl _) 增大。 装置乙是电解装置， 阴极( 右侧) 产生 1【2, 同时根据电池的总 反应式可知 Fe只能作阳极 ( 左侧) 。由已知条件知， 在装置甲中， Fe 作原电池的负极， 在左侧，C作原电池的 正极，在右侧。(2) 以转移的电子数为桥梁建立fcFeO, 和出的物质的量的关 系:2KsFe()4 ? 3 出, 由此可知生成出0.3 mol, 在标准状况下的体 积为 6. 72 L 。