原电池-电解池

原电池

[考纲展示]1.了解原电池的工作原理,能写出电极反应和电池反应方程式.2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。教材回顾夯实双基体验高考解析：选D。本题考查电化学，意在考查考生对原电池、电解池的电极反应、现象和电极反应式的书写等的掌握情况。a、b不连接，未形成原电池，Cu2＋与Fe在接触面上直接反应，A项正确；a、b用导线连接，铜片作正极，Cu2＋在该电极上得电子，B项正确；a、b连接与否，溶液中的Cu2＋均得电子发生还原反应生成Cu，Fe均失电子发生氧化反应生成Fe2＋，故溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色，C项正确；a与电源正极相连时，Cu片作阳极，Cu2＋向Fe电极移动，D项错误。

1．原电池原理(1)装置特点：化学能转化为_____构建双基电能氧化正极得到O2＋2H2O＋4e－考点串讲深度剖析考点1原电池的工作原理1．原理图示2．原电池的判断方法(1)先分析有无外接电源，有外接电源的为电解池，无外接电源的可能为原电池。然后依据原电池的形成条件分析判断。(2)多池相连，但无外电源时，两极活泼性差异最大的一池为原电池，其他各池可看作电解池。特别提醒：原电池工作原理是将氧化还原反应拆分在两个电极上，分别发生氧化反应(负极反应)和还原反应(正极反应)，电子经外电路由负极流向正极(产生电流)。即时应用考点2原电池正、负极的判断与电极反应式的书写1．正、负极的判断即时应用学科规律方法提升原电池工作原理的应用1．比较金属的活动性强弱

原电池中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或非金属)作正极。如有两种金属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，若观察到A极溶解，而B极上有气体放出，则说明A作负极，B作正极，则可以断定金属活动性A>B。2．加快化学反应速率

由于形成了原电池，导致反应速率加快。如Zn与稀硫酸反应制氢气时，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成Cu­Zn原电池，加快反应进行。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要紧扣构成原电池的三个条件：(1)首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应。(2)根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正负极材料(负极就是失电子的物质，正极用比负极活泼性差的金属即可，也可以用石墨)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应。例

某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性，他们提出了以下两种方案。请你帮助他们完成有关实验项目：方案Ⅰ：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为____________________________________________________。方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池，以确定它们的活动性。试在下面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应式。正极：_____________________________________________；负极：______________________________________________。方案Ⅲ：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案(与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)：____________________________________________________，用离子方程式表示其反应原理：____________________________________________________。【解析】方案Ⅰ：铁可以和稀硫酸(或稀盐酸)反应生成H2，而Cu在金属活动性顺序表中位于H的后面，不能置换出酸中的氢。方案Ⅱ：利用原电池原理证明金属活动性Fe>Cu，可以把铁片作为原电池的负极，铜片作为原电池的正极，稀硫酸作电解质溶液，按要求组成闭合回路，画出装置图，并写出相应的电极反应式。也可以设计盐桥组成原电池。方案Ⅲ：可以利用金属与盐溶液的置换反应验证金属的活动性。把铁片插入CuSO4溶液中观察现象。【解题感悟】

(1)能设计成原电池的反应一定是放热的氧化还原反应，吸热反应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。跟踪训练2．原电池原理广泛应用于科技、生产和生活中，请回答以下问题：(1)肼(N2H4)又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。肼­空气燃料电池是一种碱性燃料电池，产物无污染，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。肼­空气燃料电池放电时，正极的电极反应式是_____________________________；负极的电极反应式是_________________________________。(2)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl­NH4Cl溶液为电解质溶液制造新型燃料电池。试写出该电池的正极反应式：__________________________。(3)请运用原电池原理设计实验，验证Cu2＋、Fe3＋氧化性的强弱。请画出实验装置图并写出电极反应式。解析：(1)氧气在正极上发生还原反应生成氢氧根离子，肼在负极上被氧化为无污染的氮气。(2)相当于氮气和氢气先合成氨，然后结合盐酸生成氯化铵。(3)三价铁离子能够氧化铜生成铜离子，从而设计成原电池证明该结论。真题集训把脉高考题组1原电池工作原理解析：选B。解答本题时应特别注意：未说明状况无法由物质的量计算气体的体积，这是选择题常出现的陷阱之一。化学反应的过程中既有物质变化又有能量变化，A项错误；NaHCO3、HCOONa属于离子化合物，含有离子键，另外酸根中含有共价键，B项正确；储氢过程中，H2中的H元素由0价升到＋1价，化合价升高，被氧化，NaHCO3中的碳元素由＋4价降到＋2价，化合价降低，被还原，C项错误；由化学方程式可知，释氢过程中，每消耗0.1molH2O会生成0.1molH2，若为标准状况，则H2的体积为2.24L，未说明状况，则体积数值不能确定，D项错误。解析：选C。本题考查原电池工作原理及考生解决新情境中实际问题的能力。该电池的负极是锂，氧化剂水在正极上得到电子生成氢气，又电解质是LiOH，故A、B、D项正确；原电池中正极周围聚集大量OH－，因此溶液中的阳离子Li＋向正极移动，负极周围聚集大量的Li＋，因此溶液中的阴离子OH－向负极移动，C项错误。题组2原电池原理的综合应用3．(2012·高考大纲全国卷)①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是(

)A．①③②④

B．①③④②C．③④②① D．③①②④解析：选A。形成原电池时活泼金属作负极，正极均被保护，A正确；Ⅰ中负极为活泼金属Zn，B错误；Ⅱ中是酸性溶液，电极反应式中不能有OH－生成，C错误；Ⅰ中无Fe2＋生成，所以无蓝色沉淀生成，D错误。5．(2011·高考新课标全国卷节选)已知甲醇的燃烧热ΔH为－726.5kJ/mol，则在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为__________________________、正极的反应式为___________________________________________________。理想状态下，该燃料电池消耗1mol甲醇所能产生的最大电能为702.1kJ，则该燃料电池的理论效率为________(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。电解池第一课时活动与探究向氯化铜溶液中通入直流电交流研讨：

通电后，溶液中、电极上为什么会出现这些现象呢？发生了哪些反应呢？

实验现象：电解CuCl2溶液与电源负极相连石墨（阴极）---有红色物质析出；与电源正极相连石墨（阳极）---有使湿润淀粉KI试纸变蓝的气体放出。

CuCl2溶液颜色变浅实验：用惰性（石墨）电极电解氯化铜溶液【实验分析】通电前：分析氯化铜溶液中的离子情况

通电后：（必须直流电）

Cu2+

、H+移向阴极，Cu2+得到电子变成Cu，发生还原反应。即：Cu2++2e-=Cu

｝做无规则运动阳离子：Cu2+

、H+阴离子：Cl-

、OH-总反应式：

CuCl

2Cu+Cl2↑通电

Cl-

、OH-移向阳极，Cl-失去电子变成Cl2，发生氧化反应。即：2Cl---2e-=Cl2↑＋－阴极

阳极ｅ－阳离子阴离子得电子还原反应失电子氧化反应使电流通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程。借助电流引起氧化还原反应的装置.即：把电能转化为化学能的装置。一、电解1、定义电解池:电解:练习符合电解原理的是：①电解是把化学能转变为电能;②电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化;③不能自发进行的氧化还原反应，通过电解原理可以实现;④原电池的负极与电解池的阴极发生的都是氧化反应.()A:①②③④；B:①②③；

C:②③；D:②③④；C2、构成条件(1)外加直流电源(2)与电源相连的两个电极(3)电解质溶液或熔化的电解质(4)用导线连接形成闭合回路CCCuCl2溶液阳极阴极e－e－

判断下列装置何为原电池？何为电解池？CC稀H2SO4FeCCuCl2溶液电解池原电池分析下图，属于电解池的有③⑥【巩固练习】阳极：阴极：与电源正极相连，阴离子移向此极，失去电子，发生氧化反应。与电源负极相连，阳离子移向此极，得到电子，发生还原反应。3、电极名称及判断：阳离子1、如右图是电解氯化铜溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正确的是A、a为负极，b为正极B、a为阳极，b为阴极C、电解过程中，d电极质量增加D、电解过程中，氯离子浓度不变亲身体验C

为何当一个电极存在多种可能的放电离子时，不是大家共同放电，而是只有一种离子放电？放电能力与什么因素有关？质疑？物质在电解池的阴、阳两极发生反应的过程叫放电。4、电极反应：用惰性（石墨）电极电解氯化铜溶液中Cu2+

、H+移向阴极后，为什么是Cu2+得到电子变成Cu，发生还原反应？同样

Cl-

、OH-移向阳极，为什么

Cl-失去电子变成Cl2，发生氧化反应？5、电极材料：（1）、惰性电极：用石墨、金、铂等材料做的电极，一般通电条件下不发生反应；（2）、活性电极：用铁、锌、铜等还原性较强金属做的电极，活性电极作阳极时，优先发生氧化反应。

若阳极为活性电极，则优先M－ne-

＝Mn+1).阴极：___电子，发生____反应，离子__越强，反应越容易。常见阳离子放电顺序：得还原氧化性失氧化还原性6、电极反应：

若阳极为活性电极，则优先M－ne-

＝Mn+①电极本身不参加反应②一定是电解质溶液中阳离子“争”得电子2).阳极：___电子，发生____反应，离子_____越强，反应越容易。Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

当阳极为惰性电极(石墨、铂、金)时,常见阴离子放电顺序：

S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-

1.在水中加入等物质量的Ag+、Mg2+、Na+、SO42-、NO3-、Cl-，将该溶液放入惰性材料做电极的电解槽中通电片刻，则阳极产物与阴极产物的分别为（）

A.

Cl2；AgB.O2；H2

C.Na；Cl2D.H2；O2[趁热打铁]B2Cl-

—2e-

=Cl2↑2H++2e-

=H2↑2NaCl+2H2OH2↑

+Cl2↑电解阳极阴极氯气氢气NaCl溶液[趁热打铁]CC阳极:阴极:总反应方程式：+2NaOH分析电解反应的一般思路：明确溶液中存在哪些离子判断放电顺序根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物离子在电场作用下怎样移动阴阳两极附近有