第13讲-原电池(人教版2019必修第二册)-(原卷版)

第13第13讲原电池必备知识必备知识1．概念和反应本质原电池是把化学转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。2．构成条件一看反应能发生自发进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)二看两电极一般是活泼性不同的两电极(金属或石墨)三看是否形成闭合回路形成需三个条件：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中3．工作原理(以铜锌原电池为例)微提醒：图Ⅱ盐桥中通常装有含琼脂的KCl饱和溶液。(1)反应原理电极名称负极正极电极材料Zn片Cu片电极反应Zn－2e－=Zn2＋Cu2＋＋2e－=Cu反应类型氧化反应还原反应电子流向由Zn片沿导线流向Cu片盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl溶液和琼脂制成的胶冻，K＋移向正极，Cl－移向负极电池反应方程式Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu盐桥作用①连接内电路形成闭合回路②平衡电荷，使原电池能持续产生电流装置差异比较原电池Ⅰ：温度升高，化学能转化为电能和热能，两极反应在相同区域，部分Zn与Cu2＋直接反应，使电池效率降低原电池Ⅱ：温度不变，化学能只转化为电能，两极反应在不同区域，Zn与Cu2＋隔离，电池效率提高，电流稳定4．原电池中的三个移动方向移动原理电性：同性相斥，异性相吸电子方向从负极流出沿导线流入正极电流方向从正极沿导线流向负极离子迁移方向电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移注意要点无论在原电池中还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。5．原电池电极反应式的书写(1)先确定原电池的正、负极，列出正、负极上的反应物。(2)根据氧化还原反应原理写出电极反应式。①负极反应。负极上发生失去电子的氧化反应。要注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存，若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式。②正极反应。正极上发生得到电子的还原反应。当正极上的反应物是O2时：若电解质溶液为中性或碱性，则水必须写入正极反应式中，与O2反应生成OH－，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－；若电解质溶液为酸性，则H＋必须写入正极反应式中，O2得电子与H＋生成水，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－=2H2O。(3)写出电池总反应方程式。结合电子守恒将正、负极电极反应式相加即得到电池总反应方程式。(4)若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，用总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即可得到较难写出的另一极的电极反应式。6．原电池的设计方法设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是：(1)首先判断出氧化还原反应中的还原剂和氧化剂，将还原剂(一般为比较活泼金属)作负极，活动性比负极弱的金属或非金属作正极，含氧化剂的溶液作电解质溶液。(2)如果两个半反应分别在要求的两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液应含有与电极材料相同的金属的阳离子。(3)设计实例：根据反应2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2设计的原电池为：装置如下图所示：7．原电池原理的基本应用①加快氧化还原反应速率一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快，例如Zn与稀硫酸反应时加入少量的CuSO4溶液能使产生氢气的速率加快。②比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属活动性比正极的活泼。③用作金属的防护使被保护的金属制品作原电池的正极而得到保护。例如，保护铁制输水管或钢铁桥梁，可用导线将其和一块锌块相连，使Zn作原电池的负极。易混易错点易混易错点(1)只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。(2)在原电池中活泼性强的金属不一定作负极，但负极一定发生氧化反应。(3)电子不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥。(4)负极失去的电子总数一定等于正极得到的电子总数。(5)同一氧化还原反应，设计成原电池反应的速率一定比直接发生氧化还原反应的速率快。(6)电极产物在电解质溶液的环境中，应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应结合OH－生成水。电极反应式要遵守电荷守恒、质量守恒及电子得失守恒。(7)活泼金属不一定为负极,如镁、铝和氢氧化钠溶液组成的电池中,铝为负极。(8)当氧化剂得电子速率与还原剂失电子速率相等时，可逆反应达到化学平衡状态，电流表指针示数为零；当电流表指针往相反方向偏转，暗示电路中电子流向相反，说明化学平衡移动方向相反。(9)一般情况下，常采用以下方法判断原电池的正极和负极判断方法负极正极①电极材料较活泼金属较不活泼金属或石墨②通入物通入还原剂的电极通入氧化剂的电极③两极反应类型发生氧化反应的电极发生还原反应的电极④电子流向(或电流方向)电子流出的电极(或电流流入的电极)电子流入的电极(或电流流出的电极)⑤离子流向阴离子流向的电极阳离子流向的电极⑥电极质量变化质量减小的电极质量增加的电极⑦有无气泡—有气泡产生的电极(10)特殊情况①金属的活动性受所处环境的影响。如Mg、Al的活动性：在中性或酸性溶液中活动性Mg>Al；而在碱性溶液中，Al可以与OH－反应，而Mg不反应，所以Mg与Al用导线连接后放入NaOH溶液中，Al是负极，Mg是正极。②Fe、Cu相连，浸入稀HNO3中，Fe作负极；浸在浓HNO3中，Cu作负极(Fe发生钝化)。细细剖精析·易混不混·易错不错1．(1)在双液原电池中，盐桥的作用是什么？【细剖精析】形成闭合回路，使两溶液保持电中性。(2)能用金属代替盐桥吗？为什么？【细剖精析】不能。在电路接通的情况下，盐桥是原电池内电路的一部分，盐桥中含有的阴、阳离子定向移动，从而达到传导电流及保持溶液呈电中性的目的；若用金属代替盐桥，溶液中的离子不能通过金属，故不能用金属代替盐桥。2．在原电池中是否较活泼金属一定作负极？【细剖精析】不一定，例如将Mg和Al用导线连接插入NaOH溶液中，Al作负极，Mg作正极。3．原电池内部阴、阳离子如何移动？【细剖精析】根据同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原理可知，在电解质溶液中，阴离子移向负极，阳离子移向正极。4．怎样判断原电池的正负极？【细剖精析】(1)根据电子流动方向判断。在原电池中，电子流出的一极是负极；电子流入的一极是正极。(2)根据两极材料判断。一般活泼性较强金属为负极；活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。(3)根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断。阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。(4)根据原电池两极发生的变化来判断。负极总是失去电子，发生氧化反应，正极总是得到电子，发生还原反应。(5)根据现象判断。溶解的一极为负极，质量增加或放出气体的一极为正极。对点训练对点训练1．下列有关原电池的说法正确的是A．正极发生氧化反应，负极发生还原反应B．电子在溶液中从负极流向正极C．溶液中依靠阴阳离子的定向移动传递电荷D．电流从负极经导线流向正极2．氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如图。下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是A．该电池工作时电能转化为化学能B．该电池中电极a是正极C．外电路中电子由电极b通过导线流向电极aD．该电池的总反应：2H2＋O2=2H2O3．利用石墨、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。下列结论不正确的是A．原电池是将化学能转化成电能的装置B．原电池由电极、电解质溶液和导线等组成C．图中电极a为石墨、电极b为锌片时，导线中会产生电流D．图中电极a为锌片、电极b为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片4．关于原电池的下列说法中，正确的是A．在正极上发生还原反应B．化学性质较活泼的金属为正极C．在外电路，电子流出正极D．是由电能转化为化学能的装置5．如图所示，电流计G发生偏转，同时A极逐渐变细，B极逐渐变粗，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的A．A是Zn、B是Cu、C为稀硫酸B．A是Cu、B是Al、C为CuSO4溶液C．A是Zn、B是石墨、C为AgNO3溶液D．A是石墨、B是Fe、C为FeCl3溶液6．下图为铜锌原电池示意图，下列说法中不正确的是A．锌为阴极，铜为阳极B．电子由锌片通过导线流向铜片C．锌片质量逐渐减少，溶液的质量逐渐增加D．该装置能把化学能转化为电能7．燃料电池以熔融的金属氧化物为电解质、CH4为燃料，装置如图所示。下列说法不正确的是A．b极加入的物质为空气(O2)，发生还原反应B．O2—向a极移动C．正极电极反应式为：O2+4H++4e—=2H2OD．标准状况下，每消耗11.2L甲烷，导线中转移的电子数为4NA8．原电池的电极反应式不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法错误的是A．由金属Al、Cu和浓硝酸组成的原电池，经过一段时间后负极反应式为：B．由金属Al、Cu和稀硫酸组成的原电池，负极反应式为：C．由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，负极反应式为D．由Fe、Cu、溶液组成的原电池，负极反应式为：9．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是A．产生气泡的速率甲比乙慢B．两烧杯中溶液的酸性均减弱C．甲中铜片作正极，乙中铜片作负极D．两烧杯中铜片表面均无气泡产生10．、两根金属棒插入溶液中构成如图所示装置，实验中电流表指针发生偏转，同时棒变粗，棒变细，则、、溶液可能是下列中的编号溶液A稀硫酸B硝酸银溶液C硫酸铜溶液D稀硫酸11．把a、b、c、d四块金属片浸泡在稀硫酸中，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相连时，d上有气泡逸出；a、c相连时，a极减轻；b、d相连时，b为正极。则这四种金属活泼性顺序由强到弱的顺序为A．a＞b＞c＞d B．a＞c＞b＞d C．a＞c＞d＞b D．b＞d＞a＞c12．某同学控制适当条件，将反应Ag+Fe3+⇌Ag++Fe2+设计成如图所示的原电池装置(已知电流表指针偏向与电子的流向相同，盐桥中装有含有硝酸钾的琼胶)。下列有关判断不正确的是A．若电流表指针向左转，则盐桥中的K+向右烧杯中移动B．若电流表指针归零时，则反应达到平衡状态C．若电流表指针向右偏转，则银电极发生氧化反应D．上述实验能说明其他条件不变时Ag+与Fe3+的氧化性强弱与其离子浓度有关提升训练提升训练1．某化学兴趣小组利用反应Zn+2FeC13=ZnCl2+2FeCl2，设计了如图所示的原电池装置，下列说法正确的是A．Zn为负极,发生还原反应B．b电极反应式为2Fe3+＋2e-=2Fe2+C．电子流动方向是a电极FeCl3溶液b电极D．电池的正极材料可以选用石墨、铂电极，也可以用铜电极2．某同学设计如下原电池，其工作原理如图所示。下列说法不正确的是A．该装置将化学能转化为电能B．负极的电极反应是：Ag+I-－e-=AgIC．电池的总反应是Ag++I-=AgID．盐桥（含KNO3的琼脂）中NO3-从左向右移动3．银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag，其工作示意如图所示。下列说法不正确的是A．Zn电极是负极B．工作时K+移向Zn电极C．Ag2O电极发生还原反应D．Zn电极的电极反应式：Zn－2eˉ＋2OHˉ===Zn(OH)24．将Al片和Cu片用导线联接，一组插入浓硝酸中，一组插入稀氢氧化钠溶液中，分别形成的原电池，在这两个原电池中，负极分别为A．Cu片、Al片 B．Al片、Cu片 C．Al片、Al片 D．Cu片、Cu片5．下列实验操作的现象与对应结论均正确的是选项实验操作现象结论A将碘水倒入分液漏斗，加适量乙醇，振荡后静置溶液分层，上层呈紫色I2更易溶于有机溶剂B将铜片和M金属片用导线连接并插入M的硝酸盐溶液中铜片溶解金属性：M＞CuC将一小块Na放入酒精中有气泡产生酒精中含有水D将石蜡油分解产生的气体通入到酸性高锰酸钾溶液中溶液褪色气体中可能含有烯烃6．某兴趣小组设计的简易原电池装置如下图所示。该电池工作时，下列说法正确的是A．锌片作正极B．碳棒上有气泡产生C．可将电能转化为化学能D．电子由碳棒经滤纸流向锌片7．下列图示的装置不能形成原电池的是A． B． C． D．8．将Mg条、Al条平行插入一定浓度的NaOH溶液中，用导线、电流计连接成原电池，此电池工作时，下列叙述中正确的是

A．Mg比Al活泼，Mg失去电子被氧化成Mg2+B．负极反应式为：Al+4OH－－3e－＝AlO2－+2H2OC．该电池的内外电路中，电流均是由电子定向移动形成的D．原电池工作过程中溶液PH不变9．化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法不正确的是A．Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度增加B．正极的电极反应式为Ag2O＋2e−＋H2O=2Ag＋2OH−C．锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄D．使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降10．锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是A．铜电极上发生氧化反应B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO42－)减小C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增