高中化學(xué)原電池原理及應(yīng)用

高中化學(xué)原電池原理及應(yīng)用第一頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日一、原電池原理

1、對(duì)原電池原理的理解：原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。負(fù)極-------較活潑的金屬---------------失去電子-------發(fā)生氧化反應(yīng)。正極-------較不活潑的金屬-------------得到電子-------發(fā)生還原反應(yīng)。第二頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日

2、粒子流向：在外電路中，電子由負(fù)極流向正極；在電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極3、組成原電池的條件有兩種活性不同的金屬（也可是非金屬導(dǎo)體或可導(dǎo)電的金屬氧化物等）第三頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日二、原電池原理的應(yīng)用與常見(jiàn)的

考查方式1、應(yīng)用與考查方式之一：要求書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式、總反應(yīng)式電池的正極、負(fù)極和總反應(yīng)式三者之間有著緊密的聯(lián)系，那就是正極、負(fù)極反應(yīng)式之和就是總反應(yīng)式，由此可知，三者之間只要知道兩個(gè)，第三個(gè)通過(guò)兩式的加或減也容易推出。第四頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日

[例1]

將兩個(gè)鉑電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入CH4和O2，即構(gòu)成甲烷燃料電池。已知通入甲烷的一極，其電極反應(yīng)為：CH4+10OH-－8e-=CO32-+7H2O；完成有關(guān)的電池反應(yīng)式：正極反應(yīng)式：_________________，電池總反應(yīng)式：_______________。

解析：在燃料電池中燃料都是在負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)，因而可知甲烷燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為：CH4+10OH-－8e-=CO32-+7H2O，而正極上應(yīng)是O2在堿性條件下獲得電子被還原，故反應(yīng)式是:2O2＋8e-＋4H2O====8OH-,將正、負(fù)極反應(yīng)式相加即可得電池總反應(yīng)式為：

CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O第五頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日特別注意問(wèn)題：

1、寫(xiě)電極反應(yīng)式要注意電池的酸堿性環(huán)境，如同樣是氫氧燃料電池，在堿性條件下，正極反應(yīng)式為：O2＋4e-＋2H2O===4OH-；在酸性條件下，正極反應(yīng)式為：

O2＋4e-＋4H＋===2H2O，二者是有明顯區(qū)別的。

2、同一電池中，正極反應(yīng)式與負(fù)極反應(yīng)式中得、失電子數(shù)要相等。第六頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日2、應(yīng)用與考查方式之二：判斷金屬活動(dòng)性順序

[例2]（93年上海高考）有A、B、C、D四種金屬，將A與B用導(dǎo)線(xiàn)聯(lián)結(jié)起來(lái)，浸入電解質(zhì)溶液中，B不易被腐蝕；將A、D分別投入到等濃度的鹽酸中，D比A反應(yīng)劇烈；將銅浸入B的鹽溶液中無(wú)明顯變化；將銅浸入C的鹽溶液中，有金屬C析出。據(jù)此可推知它們的金屬活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)椋ǎ?/p>

A．D＞C＞A＞BB．D＞A＞B＞CC．D＞B＞A＞CD．B＞A＞D＞C

解析：根據(jù)原電池原理，較活潑金屬作負(fù)極，較不活潑金屬作正極，B不易被腐蝕，說(shuō)明B為正極，金屬活動(dòng)性A＞B。另可比較出金屬活動(dòng)性D＞A，B＞C。故答案為B項(xiàng)。第七頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日3.應(yīng)用與考查方式之三：比較反應(yīng)速率的大小

[例3]10mL濃度為1mol·L-1的硫酸跟過(guò)量的鋅片反應(yīng)，為加快反應(yīng)速率，又不影響生成氫氣的總量，可采用的方法是（）

A．加入適量的3mol·L-1的硫酸B．加入適量蒸餾水

C．加入數(shù)滴硫酸銅溶液D．加入適量的硫酸鈉溶液解析：向溶液中再加入硫酸，H+的物質(zhì)的量增加，生成H2的總量也增加，A錯(cuò)。向原溶液中加入水或硫酸鈉溶液都引起溶液中H+濃度的下降，反應(yīng)速率變慢，故B、D都不正確。加硫酸銅后，鋅置換出的少量銅附在鋅片上，形成了原電池反應(yīng)，反應(yīng)速率加快，又鋅是過(guò)量的，生成H2的總量決定于硫酸的量，故C正確。本題答案為C項(xiàng)。第八頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日4.應(yīng)用與考查方式之四：判斷原電池的正、負(fù)電極

[例4]扣式銀鋅電池的電極反應(yīng)如下：鋅極：Zn+2OH－－2e=Zn(OH)2

氧化銀極：Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH－下列說(shuō)法正確的是 （BC）

A．鋅是正極,被氧化 B．Ag2O是正極,發(fā)生還原反應(yīng)

C．電子從鋅極流向Ag2O極 D．鋅是負(fù)極,被還原

解析：在原電池中，正、負(fù)電極的變化通常有如下規(guī)律：易被腐蝕的一極、失去電子的一極、易被氧化的一極、所含元素化合價(jià)升高的一極、質(zhì)量減輕的一極、電子流出的一極等通常都是負(fù)極；反之，不易被腐蝕的一極、得到電子的一極、有金屬析出的一極、質(zhì)量增大的一極、電子流入的一極等通常都是正極。由此易知，本題答案為BC項(xiàng)。第九頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日5.應(yīng)用與考查方式之五：判斷金屬腐蝕的快慢順序

[例5]如下圖，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序?yàn)椋ǎ〢．②①③④B．④③①②C．④②①③D．③②④①解析：②、③、④實(shí)質(zhì)均為原電池裝置。③中Fe為正極，被保護(hù)；②、④中Fe為負(fù)極，均被腐蝕，但相對(duì)來(lái)說(shuō)Fe和Cu的金屬活動(dòng)性較Fe和Sn的差別大，故Fe—Cu原電池中Fe被腐蝕的快；①中鐵因不純而發(fā)生微電池反應(yīng)。故答案為C。規(guī)律：金屬腐蝕的快慢判斷方法：電解原理引起的腐蝕〉原電池原理引起的腐蝕〉化學(xué)腐蝕〉有防腐蝕措施的腐蝕；同一種金屬腐蝕：強(qiáng)電解質(zhì)〉弱電解質(zhì)〉非電解質(zhì)溶液。第十頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日6.應(yīng)用與考查方式之六：與生活知識(shí)相聯(lián)系，推斷反應(yīng)產(chǎn)物

[例6]

銀器皿日久表面逐漸變黑，這是由于生成硫化銀。有人設(shè)計(jì)用原電池原理加以除去，其處理方法為：將一定濃度的食鹽溶液放入一鋁制容器中，再將變黑的銀器浸入溶液中，放置一段時(shí)間后，黑色會(huì)褪去而銀不會(huì)損失。試回答：在此原電池反應(yīng)中，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為

；正極發(fā)生的反應(yīng)為

；反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生有臭雞蛋氣味的氣體，原電池總反應(yīng)為。

解析：要善于抓住題示信息?！昂谏珪?huì)褪去而銀不會(huì)損失”，必然發(fā)生變化Ag2S→Ag，顯然這是原電池的正極反應(yīng)：Ag2S＋2e-===2Ag＋S2-,,負(fù)極反應(yīng)為活潑金屬發(fā)生氧化反應(yīng)：

Al-3e-=Al3+，正極生成的S2-和負(fù)極生成的Al3+發(fā)生雙水解反應(yīng)：

2Al3+＋3S2-＋6H2O====2Al（OH）3↓＋3H2S↑。第十一頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日7.應(yīng)用與考查方式之七：原電池原理的綜合應(yīng)用

[例7]堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅—錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為:Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)==Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)

下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（）

A．電池工作時(shí)，鋅失去電子

B．電池正極的電極反應(yīng)式為：2MnO2(s)+H2O(1)+2e-==Mn2O3(s)+2OH-(aq)C．電池工作時(shí)，電子由正極通過(guò)外電路流向負(fù)極

D．外電路中每通過(guò)O.2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5g

解析：該電池的電解液為KOH溶液，結(jié)合總反應(yīng)式可寫(xiě)出負(fù)極反應(yīng)式：

Zn(s)+2OH-(aq)-2e-==Zn(OH)2(s)，用總反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式，可得到正極反應(yīng)式：2MnO2(s)+H2O(1)+2e-==Mn2O3(s)+2OH-(aq)。Zn為負(fù)極，失去電子，電子由負(fù)極通過(guò)外電路流向正極。1molZn失去2mol電子，外電路中每通過(guò)O.2mol電子，Zn的質(zhì)量理論上減小6.5g。故答案為C項(xiàng)。第十二頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日自主練習(xí)第十三頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日1．發(fā)生原電池的反應(yīng)通常是放熱反應(yīng)，在理論上可設(shè)計(jì)成原電池的化學(xué)反應(yīng)是 （）

A．C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g);△H>0 B．Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH-4Cl(s)=BaCl2(1)+2NH3·H2O(1)+8H2O(1)；△H>0 C．CaC2(s)+2H2O(1)→Ca(OH)2(s)+C2H2(g);△H<0

D．CH4(g)+2O2(g)→CO2(g)+2H2O(1);△H<0D第十四頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日2．（08廣東卷）用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線(xiàn)和鹽橋（裝有瓊脂-KNO3的U型管）構(gòu)成一個(gè)原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是（）①在外電路中，電流由銅電極流向銀電極②正極反應(yīng)為：Ag++e-=Ag③實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作④將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同

A．①② B．②③ C．②④ D．③④解析：Cu作負(fù)極，Ag作正極。負(fù)極：Cu-2e-==Cu2+；正極：A++e-==Ag在外電路中，電子由Cu電極流向Ag電極，而電流方向與電子流向相反，所以1錯(cuò)。沒(méi)有鹽橋，原電池不能繼續(xù)工作，3錯(cuò)。無(wú)論是否為原電池，反應(yīng)實(shí)質(zhì)相同，均為氧化還原反應(yīng)，4對(duì)。答案：CC第十五頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日

3.某原電池總反應(yīng)的離子方程式為2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，不能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池組成是（）

A.正極為銅，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液

B.正極為碳，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為Fe(NO3)3溶液

C.正極為鐵，負(fù)極為鋅，電解質(zhì)溶液為Fe2(SO4)3溶液

D.正極為銀，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液

解析：本題要設(shè)計(jì)成原電池必須滿(mǎn)足：①Fe作負(fù)極；②C、Pt或活動(dòng)性比Fe弱的金屬作正極；③電解質(zhì)溶液中必須含F(xiàn)e3+。答案：CDCD第十六頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日

4．（08重慶卷）如題圖所示，將緊緊纏繞不同金屬的鐵釘放入培養(yǎng)皿中，再加入含有適量酚酞和NaCl的瓊脂熱溶液，冷卻后形成瓊膠（離子在瓊膠內(nèi)可以移動(dòng)），下列敘述正確的是（）

A．a(chǎn)中鐵釘附近呈現(xiàn)紅色

B．b中鐵釘上發(fā)生還原反應(yīng)

C．a(chǎn)中銅絲上發(fā)生氧化反應(yīng)

D．b中鋁條附近有氣泡產(chǎn)生解析：a、b均能形成原電池，其中a中Fe作負(fù)極：Fe－2e－Fe2＋，發(fā)生氧化反應(yīng)，Cu作正極：2H＋＋2e－===H2↑，發(fā)生還原反應(yīng)，銅絲附近呈現(xiàn)紅色；B中Al作負(fù)極：

Al＋3e－===Al3＋，發(fā)生氧化反應(yīng)，而Fe作正極：

2H＋＋2e－===H2↑，發(fā)生還原反應(yīng)答案：BB第十七頁(yè)，共十九頁(yè)，2022年，8月28日5．如圖所示裝置，在盛有水的燒杯中，鐵圈和銀圈的相接處吊著一根絕緣的細(xì)絲，使之平衡。小心地從燒杯中央滴入CuSO4溶液。

(1)片刻后可觀(guān)察到的現(xiàn)象是(指懸吊的金屬圈)（）

A．鐵圈和銀圈左右搖擺不定 B．保持平衡狀態(tài)不變

C