福建省泰宁某中学2023-2023学年下学期化学复习：选修4《化学反应原理》复习之《原电池及化学电源》知识要点

?原电池及化学电源？知识要点

一、原电池

1、定义：把化学能转化为电能的装置

2.实质：一个能自发进行的氧化复原反响。

3.原电池的形成条件

构成前提：两个电极中至少有一个可以和电解质溶液自发地发生氧化复原反响

(1)活动性不同的金属(其中一种可以为非金属，即作导体用)作电极。

(2)两电极插入电解质溶液中。

(.3)形成闭合回路。(两电极外线用导线连接，可以接用电器。)

4.原理：

电极名称负极正极

电极材料ZnCu

电极反响Zn—2e====Zn2+Cu2++2e====Cu

反响类型氧化反响复原反响

电子方向和电流方向电子从负极流出经外电路流入正极；

电流从正极流出经外电路流入负极。

5.两种装置的比拟

装置I中复原剂Zn与氧化剂Ci?+直接接触，易造成能量损耗；装置H能防止能量损耗；装

置n中盐桥的作用是提供离子迁移通路，导电。

二、常见的化学.电源

1.一次电池(碱性锌镭干电池)

反响原理：负极：ZnZn+20H--2e-====Zn(OH)2

正极：MnOr22MnO2+2H2O+2©-====2MnOOH+2OH-

总反响式：Zn+2MnO2+2H2O====2MnOOH+Zn(0H)2

2.二次电池(可充电电池)

铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反响分为放电和充电两个过程

m正负极材料

正极：PbO2负极：Pb电解质：H2s。4溶液

(2)放电过程

2

负极：Pb(s)+SO4'(aq)-2e-====PbSO4(s)氧化反响

+2

正极.PbO2(s)+4H(.aq)+SO4'(aq)+2e-====PbSO4(s)+2H2O(l)复原反响

放电过程，总反响：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4====2PbSO4(s)+2H2O(I)

铅蓄电池充电的反响那么是上述反响的逆过程

(3)充电过程

-2-

阴极：PbSO4(s)+2e====Pb⑶+SO4(aq)复原反响接电源负极

-4.2-

阳极：2Pbs。4(S)+2H2O-2e====PbO2(s)+4H+2SO4(aq)接电源正极氧化反响

充电过程总反响：2PbsO4(s)+2H2O(l)====Pb(s)+PbC)2(s)+2H2s(^(aq)

啰电

铅蓄电池的充放电过程：Pb+PbO2+2H2s。42PbSO+2HO

关电42

3.燃料电池

氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。

酸性碱性

负极反响式

2H2r_4e====4H+2H2+40H-4e====4H2。

正极反响式

+4H++4G====2H2。+2H2。+4e====40H

总反响式2H2+02=2H2O

【热点难点全析】

※考点一原电池的构成和电极反响式的书写

1.原电池的构成

两极是导体且存在活动性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极)；两极.要用导线连接起

来(或直接接触)插入电解质溶液中；必须有一个释放能量的(自发的)氧化复原反响发生——

作为电池反响。

【特别提醒】多池相连，但无外接电源时，两极活动性差异最大的一池为原电池，其他

各池可看做电解池。

2.原电池的正负极的判断：

3.电极反响式的书写

(1)一般电极反响式的书写

(2)复杂的电极反响式的书写

对于复杂的电极反响式可由电池反响减去负极反响.而得到正极反响。此时必须保证电

池反响转移的电子数等于电极反响转移的电子数，即遵守电荷守恒和质量守恒和电子守恒规

律。

如CH4酸性燃料电池中，负极反响式为：

CH4+2O2===CO2+2H2O……总反响式

+-

2O2+8H+8e===4H2O……正极反响式

+

CH4+2H2O-8e-===CO2+8H……负极反响式

【高考警示钟】(1)负极本身不一定都参加反响，如燃料电池中，作为负极的材料本身并不参加反响。

(2)不注意电解质溶液的成分，容易误写电极反响式，如AI负极，在酸性溶液中生成AI3+,在碱性溶液

中生成AI02-。

(3)电子从负极经外电路流向正极，但电子不能通过电解液，是通过阴阳离子的移动形成闭合回路。

(4)用总电极反响减去一极的电极反响时，须在两式电子转移数相等的前提下进行。

【典例1】根.据以下图.，以下判断中正确的选项是()

A.烧杯a中的溶液pH降低

B.烧杯b中发生氧化反响

C.烧杯a中发生的反响为2H++2e==H2

D.烧杯b中发生的反响为2c「-2e==Cl2

解析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，那么。2在Fe电

极发生复原反响：O2+2H2O+4e==4OFr,烧杯a中c(OH-)增大，溶液的pH升高。烧

2+

杯b中，Zn发生氧化反响：Zn-2e=Zno

答案B

※考点二原电池工作原理的应用

1.比拟不同金属的活动性强弱

根据原电池原理可知，在原电池反响过程中，一般活动性强的金属作负极，而活动性

弱的金属(或碳棒)作正极.假设有两种金属A和B,用导线将A和B连接后，插入到稀硫酸中，

一段时间后，假设观察到A极溶解，而B极上有气体放出，说明在原电池工作过程中，A被氧

化成阳离子而失去电子作负极，B作正极，那么金属A的金属活动性比B强.

2.加快化学反响速率

由于原电池将氧化复原反响拆成两个半反响且有电流产生，因.而反响漉率加快.

如Zn与稀H2s04反响制氢气时，可向溶液中滴加少量CuS04溶液，形成Cu—Zn原电

池，加快反响进行.

3.用.于金属的防护

使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。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，使锌作原电池的负极。

4.设计制作化学电源

设计原电池时要紧扣构成原电池的条件.

(1)首要将氧化复原反响拆分为两个半反响；

(2)根据原电池的电极反响特点，结合两个半反响找出正负极材料(负极就是失电子的物

质，正极用比负极活泼性差的金属或导电的非金属如石墨)及电解质溶液

①电极材料的选择

在原电池中，选择活泼性较强的金属作为负极；活泼性较弱的金属或非金属作为正极，

并且原电池的电极必须导电。一般来说，负极应该跟电解质溶液发生反响。

②电解质溶液的选择

电解质溶液一般要.能够与负极发生反响，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极

发生反响(如溶解于溶液中的空气)。但如果两个.半反响分别在两个容器中进行(中间连接盐

桥)，那么左右两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。如在Cu-Zn-硫酸构

成的原电池中，负极Zn浸泡在含有ZM+的电解质溶液中，而正极Cu浸泡在含有Cu2+的电解

质溶液中。

(3)按要求画出原电池装置图。

如根据2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+设计原电池：

负极：.Cu-2e-====Ci|2+

正极：2Fe3++2e'====2Fe2+

【高考警示钟】(1)能设计成原电池的反响一定是放热的氧化复原反响，吸热反响不可能将化学能转化为电

能。

(2)利用原电池原理可加快制氢气的速率，但可能影响生成氢气的量。需注意生成氢气的总量是取决于金属

的量还是取决于酸的量。

(3)设计原电池时，负极材料确定之后，正极材料的选择范围较广，只要合理都可以。

【典例2】控制适合的条件，将反响2F