1、第一节 原电池知识点讲解一、原电池1. 原电池(1) 概念：将化学能转化为电能的装置。(2) 实质：自发进行氧化还原反应，把化学能转化为电能。2原电池工作原理(以锌铜原电池为例)装置示意图现 象 锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质析出，质量增加，电流表指针发生偏转电 极 Zn 电极 Cu 电极电极名称 负极 正极电子流向 流出 流入反应类型 氧化反应 还原反应电极反应式 Zn2e =Zn2 Cu2 2e =Cu总反应式 ZnCu 2 =CuZn 23原电池形成的条件(1) 两个活泼性不同的电极。(2) 电解质溶液或熔融电解质，形成闭合回路(或两极直接接触) 。(3) 能自发地发生氧化还原反应。4.
2、 电子流向负极 正极（电子不能通过溶液）5电极反应负极：一般是活泼性较强的金属，发生氧化反应。正极：一般是活泼性较弱的金属(或导电非金属) ，发生还原反应。6. 盐桥的组成和作用 盐桥中装有饱和的 KCl、KNO 3 等溶液和琼胶制成的胶冻。 盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。【总结提升】1工作原理示意图(以铜锌原电池为例)2原电池电极的判断3. 原电池的负极一般，在原电池反应中活泼金属作负极包含两层含义：(1) “活泼”是指相对活泼而不是绝对活泼。 (2) 在大部分原电池反应中，金属活动性较强的一极作负极，另一电极作正极。但在某些特殊条件下例外，例
3、如： 冷的浓硝酸作电解质溶液，金属铁或铝与金属铜作电极时，铁或铝在冷的浓硝酸中钝化，金属活动性弱的铜与浓硝酸发生氧化反应作负极。 NaOH 溶液作电解质溶液，金属镁与金属铝作电极时，因铝能与 NaOH 溶液反应，作负极，而金属活动性强的镁只能作正极。4. 原电池的设计从理论上讲，能自发进行的氧化还原反应均可以设计成原电池，实际设计时应注意以下几点： 负极(还原性较强的物质)； 正极是活动性较差的金属或能导电的非金属； 电解质溶液：两电极浸入电解质溶液中，阴离子移向负极，阳离子移向正极。二、原电池原理的应用1加快氧化还原反应的速率例如：在锌与稀硫酸反应时加入少量 CuSO4 溶液，能使产生 H2
4、 的速率加快。2比较金属活动性强弱3设计化学电池例如：以 Fe CuCl2=FeCl2 Cu 为依据，设计一个原电池。(1) 将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别作原电池的负极和正极的电极反应式。负极：Fe2e =Fe2 ，正极：Cu 2+2e =Cu。(2) 确定电极材料若发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作负极；若发生氧化反应的为气体(如 H2)或溶液中的还原性离子，可用惰性电极 (如 Pt、碳棒)作负极。发生还原反应的电极材料一般不如负极材料活泼。本例中可用 Fe 作负极，用铂丝或碳棒作正极。(3) 确定电解质溶液一般选用反应物中的电解质溶液即可，如本例中可用
5、CuCl2 溶液作电解液。(4) 构成闭合回路：将电极用导线连接，使之构成闭合回路。4电化学防护：牺牲阳极的阴极保护法 利用原电池原理 负极(阳极)是作保护材料的金属； 正极(阴极)是被保护的金属设备。典例 1 锌铜原电池(如图) 工作时，下列叙述正确的是( )A. 正极反应为 Zn2e =Zn2B. 电池反应为 ZnCu 2 =Zn2 CuC. 盐桥中的 K 移向 ZnSO4 溶液D. 在外电路中，电流从负极流向正极【答案】B【解析】A、该装置是原电池，较不活泼的金属铜作正极，正极上铜离子得电子发生还原反应，电极反应式为：Cu 2+2e-=Cu，选项 A 错误；B、该原电池中，负极上锌失电子
6、发生氧化反应，正极上铜离子得电子发生还原反应，所以电池反应式为：Zn+Cu 2+=Zn2+Cu，选项 B 正确；C 、该原电池放电时，盐桥中阳离子向正极移动，所以 K+移向 CuSO4 溶液，选项 C 错误；D、原电池放电时，在外电路中电子从负极沿导线流向正极，选项 D 错误；答案选 B。典例 2 关于如图所示装置(假设溶液体积不变),下列叙述正确的是A. 锌片逐渐溶解B. 反应一段时间后,溶液逐渐变为蓝色C. 电子由铜片通过电解质溶液流向锌片D. 该装置能将电能转化为化学能【答案】AC 错误；D. 该装置是原电池，能将化学能转化为电能， D 错误。答案选 A. 典例 3 一种可连续使用的锂电
7、池结构如图所示，下列有关该电池放电时的说法正确的是A. 电子由 Li 电极经 Li+透过膜进入 Fe2+、Fe 3+的水溶液移向 Ti 电极B. Ti 电极上发生的电极反应为：Fe 3+ + e- Fe2+C. Li+透过膜除允许 Li+通过外, 还允许 H2O 分子通过D. 贮罐中发生的离子反应为：S 2O82- + 2Fe3+ 2Fe2+ + 2SO42-【答案】BD将亚铁离子氧化成铁离子，发生的离子反应为 S2O82-+2Fe2+2Fe3+2SO42-，故 D 正确；故选BD。典例 4 某新型电池，以 NaBH4(B 的化合价为3)和 H2O2 作原料，该电池可用作深水勘探等无空气环境电
8、源，其工作原理如图所示。下列说法正确的是 ( )A. 电池工作时 Na 从 b 极区移向 a 极区B. 每消耗 3 mol H2O2，转移 3 mol eC. b 极上的电极反应式为：H 2O22e 2H =2H2OD. a 极上的电极反应式为：BH 48OH 8e =BO26H 2O【答案】D【解析】该电池工作时，a 极电极反应式为 BH48OH 8e =BO26H 2O；b 极电极反应式为 4H2O28e =8OH ；随着不断放电， a 极负电荷减少， b 极负电荷增多，故 Na 从a 极区移向 b 极区；每消耗 3 mol H2O2 转移 6 mol e ，故 A、B、C 错误，D 正确
9、。典例 5 如图所示甲、乙两个装置，所盛溶液体积和浓度均相同且足量，当两装置电路中通过的电子都是 1 mol 时，下列说法不正确的是A. 溶液的质量变化：甲减小，乙增大B. 溶液 pH 变化：甲减小，乙增大C. 相同条件下产生气体的体积：V 甲 V 乙D. 电极反应式：甲中阴极：Cu 2+2e =Cu，乙中负极：Mg 2e =Mg2+【答案】C =Mg2+，故 D 正确。课后练习：1实验室用锌粒和稀硫酸反应制取氢气，下列措施不能使反应速率加快的是A. 锌粉代替锌粒 B. 滴加少量硫酸铜溶液C. 滴加少量 98%的浓硫酸 D. 降低反应温度【答案】D【解析】锌粉代替锌粒，增大固体表面积，加快反应
10、速率，错误；锌能够置换出铜，锌和铜、稀硫酸构成原电池，加快反应速率，B 错误；由于水多，滴加少量 98%的浓硫酸，增加了硫酸浓度，反应速率加快，C 错误；降低反应温度，反应速率减慢，D 正确；正确选项 D。2某高能电池以稀硫酸作为电解质溶液,其总反应式为 CH2=CH2+O2=CH3COOH。下列说法正确的是（ ）A. 在电池工作过程中,溶液中的 SO42-向正极移动B. 随着反应的进行,正极区域附近溶液的 pH 变小C. 当转移 4 mol 电子时,溶液中的 CH3COOH 分子数为 NA(NA 为阿伏加德罗常数的值)D. 负极的电极反应式为 CH2=CH2-4e-+2H2O=CH3COOH
11、+4H+【答案】D【解析】A、根据原电池的工作原理，阴离子向负极移动，即 SO42 向负极移动，故 A 错误；B、电解质是硫酸，正极反应式为 O24H 4e =2H2O，正极区域 pH 增大，故 B 错误；C、负极反应式为 CH2=CH22H 2O4e =CH3COOH4H ，当转移 4mol 电子时，生成1molCH3COOH，但 CH3COOH 属于弱电解质，部分电离，因此溶液 CH3COOH 分子的物质的量小于 1mol，故 C 错误；D、根据电池总反应，电解质是硫酸，因此负极反应式为CH2=CH22H 2O4e =CH3COOH4H ，故 D 正确。3中国科学院成功开发出一种新型铝-石
12、墨双离子充电电池，大幅提升了电池的能量密度。该电池放电时的总反应为: AlLi+CxPF6=Al+xC+Li+PF6-，则下列有关说法正确的是A. 充电时， PF6-向阳极移动 B. 充电时，铅电极质量减少C. 放电时，正极反应式为:Al+Li +e-=AlLi D. 放电时，电子由石墨沿导线流向铝【答案】A放电时，属于原电池的工作原理，电子由负极沿导线流向正极，即由铝沿导线流向石墨，选项 D 错误。答案选 A。4下列措施不能增大锌与稀硫酸反应制氢气的化学反应速率的是A. 改用热的稀硫酸溶液 B. 向该稀硫酸溶液中加几滴硫酸铜溶液C. 用浓硫酸代替稀硫酸 D. 使用粗锌粒或使用锌粉【答案】C【
13、解析】升高温度，反应速率加快，不合题意，A 错误；锌能够从硫酸铜溶液中置换出铜，锌、铜、稀硫酸构成原电池，反应速率加快，不合题意，B 错误；浓硫酸与锌反应生成二氧化硫，不产生氢气，符合题意，C 正确；使用粗锌粒或使用锌粉，增大了固体的表面积，加快了反应速率，不合题意，D 错误；正确选项 C。5如图所示，甲池的总反应式为 2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O下列说法正确的是（ ）A. 若将乙池电解液换成 AgNO3 溶液，则可以实现在石墨棒上镀银B. 甲池通入 CH3OH 的电极反应式为 CH3OH+6e +2H2OCO2 3+8H+C. 反应一段时间后，向乙池中加入一定量 Cu
14、（OH）2 固体，能使 CuSO4 溶液恢复到 原浓度D. 甲池中消耗 224mL（标准状况下） O2，此时丙池中理论上产生 1.16g 固体【答案】D0.01mol）O 2 则转移 0.04mol 电子，根据丙装置中，在阴极上是氢离子放电所以 Mg+与 OH-之间反应生成氢氧化镁，理论上最多产生氢氧化镁 0.02mol58g/mol=“1.16g“ 故 D 选项正确。6 2016 年 8 月，联合国开发计划署在中国的首个“氢经济示范城市” 在江苏落户。用吸附了 H2 的碳纳米管等材料制作的二次电池的原理如图所示。下列说法正确的是（ ）A. 放电时，甲电极为正极，OH 移向乙电极B. 放电时，
15、乙电极反应为：Ni（OH） 2OH e NiO（ OH）H 2OC. 充电时，电池的碳电极与直流电源的正极相连D. 电池总反应为 H22NiOOH 2Ni（OH） 2【答案】D【解析】试题分析：A、放电属于电池，根据装置图，H 2 作负极，即甲作负极，乙作正极，故错误；B、放电时，乙电极为正极，电极反应式为 NiO（OH）H 2Oe =Ni（OH）2OH ，故错误；C、充电时，电池的正极接电源的正极，电池的负极接电源的负极，甲作负极，应接电源的负极，故错误；D、负极反应式为 H22OH 2e =2H2O，正极反应式为：NiO（OH）H 2Oe =Ni（OH） 2OH ，总反应式为：H22NiO
16、OH 2Ni（OH） 2，故正确。7控制适合的条件，将反应 2Fe3 2I 2Fe2 I 2 设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是A. 为证明反应的发生，可取甲中溶液加入铁氰化钾溶液B. 反应开始时，甲中石墨电极上 Fe3 被还原，乙中石墨电极上发生氧化反应C. 电流计读数为零时，在甲中溶入 FeCl2 固体时，甲中的石墨电极为正极D. 此反应正反应方向若为放热，电流计读数为零时，降低温度后乙中石墨电极为负极【答案】C反应, 为负极 ,所以 D 选项是正确的；所以 C 选项是本题的正确答案。.8某兴趣小组设计的水果电池装置如图所示。该电池工作时,下列说法正确的是 ( )A. 铜片作负极
17、B. 锌片发生还原反应C. 将电能转化为化学能D. 电子由锌片经导线流向铜片【答案】D【解析】A、锌作负极，铜为正极，选项 A 错误；B、锌作负极，负极上锌失电子发生氧化反应，选项 B 错误；C、该装置是原电池，将化学能转化为电能，选项 C 错误；D、电子从负极锌沿导线流向正极铜，选项 D 正确；答案选 D。9 TiS2 是镁电池的重要组成材料 ,其制备原理为 Ti(SO4)2+8H2 TiS2+8H2O。下列说法正确的是 ( )A. Ti(SO4)2 得电子 B. H2 被还原 C. H2 是氧化剂 D. Ti(SO4)2 被氧化【答案】A【解析】A. Ti(SO4)2 中 S 元素从+6
18、价变为-2 价得电子被还原，选项 A 正确；B. H2 化合价由0 价变为+1 价被氧化，选项 B 错误；C. H2 化合价由 0 价变为 +1 价被氧化，是还原剂，选项C 错误；D. Ti(SO4)2 中 S 元素从+6 价变为-2 价得电子被还原，选项 D 错误。答案选 A。10把 A、B、C、D 四块金属泡在稀 HSO4 中用导线两两相连可以组成各种原电池 .若 A、B相连时,A 为负极:C、D 相连,D 上有气泡逸出;A、C 相连时 A 极减轻:B、D 相连,B 为正极.则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为A. ACBD B. ACDB C. BDCA D. ABCD【答案】B11茫茫
19、黑夜中,航标灯为航海员指明了方向航标灯的电源必须长效、稳定。我国科技工作者研制出以铝合金、Pt-Fe 合金网为电极材料的海水电池。在这种电池中铝合金是阳极铝合金是负极海水是电解液铝合金电极发生还原反应A. B. C. D. 【答案】B【解析】原电池中只称为正和负极，故错误；原电池中活泼的一极为负极，即铝合金为负极，故正极；电极在海水中，海水中含有大量的电解质，故正确；原电池中负极失电子发生氧化反应，故错误；选 B。12 “暖宝宝取暖片的材料中含有铁粉、水、活性炭、硅石、食盐等它们组成一个原电池在反应时释放出热量,铁粉在原电池中充当A. 正极 B. 负极 C. 阴极 D. 阳极【答案】B【解析】
20、原电池中的两个电极称为正极、负极；原电池中，一般是活泼金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极，铁粉、水、活性炭、硅石、食盐等它们组成的原电池中铁粉是负极，故 B 正确。13在盛有稀 H2SO4 的烧杯中放入导线连接的锌片和铜片,下列叙述正确的是A. 正极附近的 SO42离子浓度逐渐增大B. 电子通过导线由铜片流向锌片C. 铜片上有 H2 逸出D. 正极有 O2 逸出【答案】C【解析】在盛有稀 H2SO4 的烧杯中放入导线连接的锌片和铜片，构成原电池，锌片是负极、铜片是正极；原电池中阴离子移向负极，故 A 错误；电子通过导线由锌片流向铜片，故 B错误；铜片是正极，电极反应式是 ，所以
21、铜片上有 H2 逸出，故 C 正确；铜片是正极，正极有氢气逸出，故 D 错误。14电化学气敏传感器可用于监测环境中 NH3 的含量，其工作原理示意图如下。下列说法不正确的是（ ）A. O2 在电极 b 上发生还原反应B. 溶液中 OH 向电极 a 移动C. 反应消耗的 NH3 与 O2 的物质的量之比为 45D. 负极的电极反应式为 2NH36e 6OH =N26H 2O【答案】CC。15某原电池装置如图所示，下列对该装置的说法正确的是（ ）A. 锌片作负极B. 铜片上发生氧化反应C. 电子由铜片沿导线流向锌片D. 该装置可将电能转化为化学能【答案】A【解析】A该原电池中，锌易失电子而作负极，
22、铜作正极，选项 A 正确；B该原电池中，锌易失电子发生氧化反应，铜片上氢离子得电子发生还原反应，选项 B 错误；C锌为负极，铜作正极，电子从负极锌沿导线流向正极铜，选项 C 错误；D该装置是原电池，是将化学能转化为电能的装置，选项 D 错误。答案选 A。16有一合金由 X、Y、Z、W 四种金属组成，若将合金放入盐酸中只有 Z、Y 能溶解；若将合金置于潮湿空气中，表面只出现 Z 的化合物；若将该合金做阳极，用 X 盐溶液作电解液，通电时四种金属都以离子形式进入溶液中，但在阴极上只析出 X。这四种金属的活动性顺序是（ ）A. ZY WX B. YZW XC. WZYX D. XYZ W【答案】A离
23、子的氧化性最强，所以 X 的活泼性最弱，故活泼性顺序是：ZYWX ，故选 A。17下列有关实验装置的说法正确的是A. 用图甲装置收集并测量 NO2 的体积 B. 用图乙装置可以完成“喷泉” 实验C. 用图丙装置可以实现化学能转化为电能 D. 用图丁装置制取并收集 SO2【答案】C【解析】NO 2 气体与水反应，不能用排水法进行收集，A 错误；氯气在饱和食盐水中几乎不溶，不能造成烧瓶内气体的压强迅速减小，不能形成“喷泉” ，B 错误；带有盐桥的原电池，锌做负极，插入硫酸锌溶液中，铜做正极，插入硫酸铜溶液中，符合原电池构成条件，C 正确；铜与浓硫酸需要加热才反应，D 错误；正确选项 C。18有关如
24、下图所示原电池的叙述，正确的是(盐桥中装有含 KCl 饱和溶液的琼脂)( )A. 反应中，盐桥中的 K 会移向 CuSO4 溶液B. 取出盐桥后，电流计依然发生偏转C. 铜片上有气泡逸出D. 反应前后铜片质量不改变【答案】ADCu 为正极，发生还原反应 Cu2+2e Cu，析出 Cu 附着在 Cu 电极上，故铜片质量增加，故 D 错误，故选：A 19读图、读表是高中学生需要具备的重要能力。下列关于各图象的解读正确的是（ ） A. 由甲推知氢气的燃烧热为 219.8kJmol-1B. 由乙推知离子反应 Co2+（aq）+Cd（s）=Co（s）+Cd 2+（aq）可以发生C. 由丙可知：将 A、B
25、 饱和溶液分别由 T1升温 T2时，溶质的质量分数：BAD. 由丁可知：同温度、同浓度 NaA 溶液与 NaB 溶液相比，其 pH：NaANaB【答案】B【解析】A1mol 氢气完全燃烧生成液态水放出的热量为燃烧热，甲图中生成的产物为气态水，所以不能计算燃烧热，故 A 错误；B原电池反应一定是自发的氧化还原反应，Co 2+与 Cd 能发生原电池反应，则离子反应 Co2+(aq)+Cd(s)Co(s)+Cd2+(aq)可以发生，故 B 正确；C T1时，A 和 B 的溶解度相同，饱和溶液中溶质的质量分数相同，当升温到 T2时，两者的溶解度均变大，无晶体析出，故溶液中的溶质的质量分数均不变，仍相等
26、，故 C 错误；D从图像可以看出，加水稀释时，HA 的 pH 变化大，故 HA 的酸性强于 HB，而酸越弱，其对应的盐越水解，故同温度、同浓度的 NaA 溶液与 NaB 溶液相比，NaB 的水解程度大，pH 更大，其 pH 前者小于后者，故 D 错误；故选 B。20如图所示是原电池的装置图( 为电流表) 。请回答：（1 ）若 C 为稀 H2SO4 溶液，电流表指针发生偏转，B 电极材料为 Fe 且做负极，则 A 电极上发生的电极反应式为_；（2 ）若 C 为 CuSO4 溶液，A 电极材料为 Zn，B 电极材料为石墨，电流表指针发生偏转，此时 B 为_极，反应一段时间后 B 电极上能够观察到的
27、现象是_；（3 ）若 C 为 NaOH 溶液，A 电极材料为 Al，B 电极材料为 Mg，负极上发生的电极反式为_。【答案】 2H+2e =H2 正 B 上生成一种红色物质 Al3e +4OH =AlO2 +2H2O（2 ）若 C 为 CuSO4 溶液，A 电极材料为 Zn，B 电极材料为石墨，电流表指针发生偏转，形成原电池，锌是负极，此时 B 为正极，溶液中的铜离子放电析出铜，因此反应一段时间后B 电极上能够观察到的现象是 B 上生成一种红色物质；（3 ）若 C 为 NaOH 溶液，A 电极材料为 Al，B 电极材料为 Mg，由于铝能与氢氧化钠溶液反应，镁不反应，则镁是正极，铝是负极，则负极
28、上发生的电极反式为Al3e +4OH AlO 2 +2H2O。21按要求填空（1 ）请将 Zn + 2Ag+ = 2Ag + Zn2+设计成双液原电池，并画出简易装置图，并注明电极材料以及电解质溶液_（2 ）书写甲醛- 空气燃料电池（电解质溶液为 KOH）的负极电极反应式_ 。（3 ）氯铝电池是一种新型的燃料电池，电解质溶液是 KOH 溶液，请写出电子流出的电极的电极反应式为：_。（4 ）酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是有碳粉，二氧化锰，氯化锌和氯化铵等组成的填充物，该电池在放电过程产生 MnOOH，该电池反应的离子方程式为 _。【答案】 （1） HCHO4e
29、6OH =CO 4H 2O Al3e 4OH =AlO 2H 2O Zn2MnO 22H Zn 2 2MnOOH 或Zn 2MnO22NH 4 Zn 2 2MnOOH2NH 3解析：（1）根据 Zn + 2Ag+ = 2Ag + Zn2+，Zn 发生氧化反应，所以 Zn 作负极，Ag +发生还原反应生成 Ag，所以可溶性硝酸银作电解质溶液，用石墨作正极，装置如图；（2）甲醛-空气燃料电池，甲醛在负极失电子，碱性条件下生成 CO ，负极电极反应式是 HCHO4e 6OH =CO 4H 2O；（3）电子流出的电极是负极；氯铝电池，铝在碱性条件下失电子生成 AlO ，负极反应式是 Al3e 4OH =AlO2H 2O；（4）根据题意，酸性锌锰干电池的负极是锌，锌失电子生成锌离子，正极是二氧化锰，二氧化锰得电子生成 MnOOH，所以该电池反应的离子方程式为Zn 2MnO22H Zn 2 2MnOOH。
