原电池及其工作原理
考点一 原电池及其工作原理
1．概念:把化学能转化为电能的装置。 2．构成条件
(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生。 (2)二看两电极：一般是金属活动性不同的两电极。
(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：①电解质溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入电解质溶液。
3．工作原理(以下图铜—锌原电池为例)
电极材料 电极名称 电极反应 反应类型 电子流向 离子流向 溶液中离子流向 4、电极的判断
负极：较活泼的金属，发生氧化反应。 正极：较不活泼的金属或非金属，发生还原反应。
判断依据 电极材料 电子流向 离子移动方向 发生反应 反应现象 负极 活泼性较强的金属 电子流出极 阴离子移向的极 氧化反应 溶解的极 正极 活泼性较弱的金属或石墨 电子流入极 阳离子移向的极 还原反应 增重或有气泡冒出的极 锌 铜 电子从 极流出经外电路流入 极 阳离子流向 极，阴离子流向 极 说明：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，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。 5、.电极反应式的书写
1．一般电极反应式的书写
2．复杂电极反应式的书写: 复杂电极反应式＝总反应式－较简单一极的电极反应式 ※ 而盐桥的作用则是沟通内电路
原电池的判断
1．下列示意图中能构成原电池的是( )
2.根据右图，可判断出下列离子方程式中错误的是( )
A．2Ag(s)＋Cd2(aq)===2Ag(aq)＋Cd(s) B．Co2(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2(aq) C．2Ag(aq)＋Cd(s)===2Ag(s)＋Cd2(aq) D．2Ag(aq)＋Co(s)===2Ag(s)＋Co2(aq)
原电池正、负极的判断
3．如图所示装置中，观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是( ) A B C D M Zn Cu Ag Zn N Cu Fe Zn Fe P 稀H2SO4 稀HCl AgNO3溶液 Fe(NO3)3溶液 ＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
＋
4．分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是( ) 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↑
对原电池工作原理的考查
5．如下图是Zn和Cu组成的原电池示意图，某小组做完该实验后，在读书卡片上作了如下记录，其中合理的是( )
卡片：No.10 Date：2015－3－11
实验记录：①导线中电流方向：锌→铜。②铜极上有气泡产生。③锌片变薄。 实验结论：④Zn为正极，Cu为负极 ⑤铜比锌活泼 ⑥H向铜片移动 A．①②③ B．④⑤⑥ C．③④⑤ D．②③⑥
6.如右图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡，小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是( )
A．铁圈和银圈左右摇摆不定 B．保持平衡 C．铁圈向下倾斜 D．银圈向下倾斜
原电池中的“3”个方向
＋
＋
－－
＋
－
－
(1)电子方向：电子从负极流出经外电路流入正极； (2)电流方向：电流从正极流出经外电路流入负极；
(3)离子的迁移方向：电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。
二.原电池原理的应用
1．设计制作化学电源 2．比较金属活动性强弱 3．加快氧化还原反应的速率 4．用于金属的防护
设计原电池
1．某原电池总反应为：Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，下列能实现该反应的原电池是( )
电极材料 电解液 A Cu、Zn FeCl3 B Cu、C Fe(NO3)2 C Fe、Zn CuSO4 D Cu、Ag Fe2(SO4)3 2．请运用原电池原理设计实验，验证Cu2＋、Fe3＋氧化性的强弱。请写出电极反应式， 负极________________________________________________________________________， 正极________________________________________________________________，
判断金属的活泼性
3．有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C；③A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡；④B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应；⑤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．A>B>C>D>E C．C>A>B>D>E
加快化学反应速率
5．把适合题意的图像填在横线上(用A、B、C、D表示)
B．A>C>D>B>E D．B>D>C>A>E
(1)将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t (min)的关系是____________。
(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是____________。
(3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图像是____________。
三.化学电源
燃料电池电极反应式的书写方法: 正极上发生还原反应的物质都是O2, 随着电解质溶液的不同，其电极反应有所不同
(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O (2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ (3)固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反应式：O2＋4e－===2O2－
2－ (4)熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下电极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO3
化学电源中电极反应式的书写
1．热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如下图所示，其中作为电解质的无水LiCl－KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为： PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。下列有关说法正确的是( )
A．正极反应式：Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2 B．放电过程中，Li＋向负极移动
C．每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g Pb
D．常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转
2．高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。
(1)FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，其反应的离子方程式为__________________________ (2)与MnO2-Zn电池类似，K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应为________________________，该电池总反应的离子方程式为________________________。 3．以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法：
(1)酸性条件
燃料电池总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O①
燃料电池正极反应式：_____________________________________________________ 负极反应式为:___________________________________________________________。 (2)碱性条件
燃料电池总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O①
燃料电池正极反应式：___________________________________________________ 负极反应式为:_______________________________________________________________。 (3)固体电解质(高温下能传导O2－)
燃料电池总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O①
燃料电池正极反应式：_____________________________________________________ 负极反应式为:______________________________________________________。 (4)熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下 电池总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O①
正极电极反应式：___________________________________________________ 电池负极反应式：___________________________________________________ 。
4．(2011·新课标全国卷，11)铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2下列有关该电池的说法不正确的是( )
A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe B．电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2 C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低
D．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O
[练习]
1．一种充电电池放电时的电极反应为：H2＋2OH－2e===2H2O;NiOOH＋H2O＋e===Ni(OH)2＋OH。当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是( )
A．H2O的还原 B．NiOOH的还原 C．H2的氧化 D．Ni(OH)2的氧化
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2．纽扣电池的两极材料分别为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液。放电时两个电极反应分别为： Zn＋2OH－2e===Zn(OH)2 、 Ag2O＋H2O＋2e===2Ag＋2OH，下列说法中，正确的是( )
A．锌是负极，氧化银是正极
B．锌发生还原反应，氧化银发生氧化反应 C．溶液中OH向正极移动，K、H向负极移动
D．在电池放电过程中，电解质溶液的酸碱性基本保持不变
3．铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4，工作时的电池反应式为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，下列结论正确的是( )
A．Pb为正极被氧化 B．溶液的pH不断减小 C．SO4只向PbO2处移动 D．电解质溶液的pH不断增大 4．锂电池是新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应为：Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法正确的是( )
A．锂是正极，电极反应为：Li－e===Li B．锂是负极，电极反应为：Li－e===Li C．锂是负极，电极反应为：MnO2＋e===MnO2 D．锂是负极，电极反应为：Li－2e===Li 5．某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。下列有关该电池的叙述不正确的是( )
A．正极反应式为：O2＋2H2O＋4e===4OH B．工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变 C．该燃料电池的总反应方程式为：2H2＋O2===2H2O D．消耗2.24 L H2(标准状况)时，有0.1 mol电子转移 6．如图是一种应用广泛的锂电池，LiPF6是电解质，SO(CH3)2是溶剂，反应原理是4Li＋FeS2===Fe＋2Li2S。下列说法不正确的是 ( )
A．该装置将化学能转化为电能 B．电子移动方向是由a极流向b极 C．可以用水代替SO(CH3)2作溶剂
D．b极反应式是FeS2＋4Li＋4e===Fe＋2Li2S
7．氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式是
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2＋
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＋
2－
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＋
＋
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H2＋2NiOOH 2Ni(OH)2。根据此反应式判断，下列叙述中正确的是( )
A．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大 B．电池放电时，镍元素被氧化 C．电池充电时，氢元素被氧化 D．电池放电时，H2在负极放电
8．乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在200℃左右时供电，电池总反应式为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，电池示意图如图所示，下列说法中正确的是( )
A．电池工作时，质子向电池的负极迁移 B．电池工作时，电流由b极沿导线流向a极
C．a极上发生的电极反应是C2H5OH＋3H2O＋12e===2CO2＋12H D．b极上发生的电极反应是2H2O＋O2＋4e===4OH
9．一种新型熔融盐燃料电池具有很高的发电效率。现用Li2CO3和Na2CO3的熔融混合物作电解质，一极通CO气体，另一极通O2和CO2混合气体，其总反应为2CO＋O2===2CO2。则下列说法中正确的是( )
A．通CO的一极是电池的正极 B．负极发生的电极反应是O2＋2CO2＋4e===2CO3 C．负极发生的电极反应是CO＋CO3－2e===2CO2 D．正极发生氧化反应
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原电池及其工作原理练习1 - 图文
