1、1第 3 课时 化学能与电能(1)原电池、化学电源(过基础)知识点一 原电池工作原理及应用1概念原电池是把化学能转化为 能的装置。电2构成条件反应 能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)电极 一般是活泼性不同的两电极(金属或石墨)闭合回路电解质溶液两电极直接或间接接触两电极插入电解质溶液中3工作原理(如锌铜原电池可用简图表示)总反应离子方程式为 Zn2H =Zn2 H 2(1)电极 负极：失去电子，发生氧化反应；正极：得到电子，发生还原反应。(2)电子定向移动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；故电子定向移动方向与电流方向正好
2、相反。(3)离子移动方向阴离子向负极移动(如 SO )，阳离子向正极移动(如 Zn2 和 H ，溶液中 H 在正极上24得电子形成氢气在铜片上冒出)。提醒 电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。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。4原电池正、负极的判断2提醒 原电池的正极和负极既与电极材料的性质有关，又与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。5单液原电池(无盐桥)和双液原电池(有盐桥)对比名称 单液原电池 双液原电池装置相同点 正、负极电极反应，总反应式，电极现象不同点还原剂 Zn 与氧化剂 Cu2 直接接触，
3、既有化学能转化为电能，又有化学能转化为热能，造成能量损耗Zn 与氧化剂 Cu2 不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长提醒 盐桥的作用：使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触；平衡电荷；提高电池效率。6原电池原理的应用(1)加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率加快。例如，在 Zn 与稀H2SO4反应时加入少量 CuSO4溶液置换出的 Cu 能与 Zn 形成原电池使产生 H2的反应速率加快。(2)比较金属活动性强弱如有两种金属 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 溶解，而 B
4、上有气体放出，则说明 A 作负极，B 作正极，即可以断定金属活动性：AB。(3)设计制作化学电源3实例：根据 Cu2Ag =Cu2 2Ag 设计电池：对点训练1判断正误(正确的打“” ，错误的打“”)。(1)理论上说，任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池()(2)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极()(3)用 Mg、Al 分别作电极，用 NaOH 溶液作电解液构成的原电池，Mg 为正极()(4)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动()(5)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高()(6)原电池放电时，电流方向由电源的负极流向正极()(7)
5、实验室制备 H2时，用粗锌(含 Cu、Fe 等)代替纯锌与盐酸反应效果更佳()(8)由于 CaOH 2O=Ca(OH)2，可以自发进行，且放出大量的热，故可以设计成原电池()2(2015浙江 10 月选考)如图所示进行实验，下列说法不正确的是( )A装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生B甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能C装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转D装置乙中负极的电极反应式：Zn2e =Zn2解析：选 B 甲装置不是原电池，不能将化学能转化成电能。43有 a、b、c、d 四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：实验装置部分实验
6、现象a 极质量减小；b极质量增加b 极有气体产生；c 极无变化d 极溶解；c 极有气体产生电流从 a 极流向 d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )Aabcd BbcdaCdabc Dabdc解析：选 C 把四个实验从左到右分别编号为、，则由实验可知，a 作原电池负极，b 作原电池正极，金属活动性：ab；由实验可知，b 极有气体产生，c 极无变化，则活动性：bc；由实验可知，d 极溶解，则 d 作原电池负极，c 作正极，活动性：dc；由实验可知，电流从 a 极流向 d 极，则 d 极为原电池负极，a 极为原电池正极，活动性：da。综合所述可知活动性：dabc。4.利用反应 Cu2Fe 3
7、 =2Fe2 Cu 2 设计了如图所示的原电池。回答下列问题：(1)该原电池的负极材料是_，发生_(填“氧化”或“还原”)反应。(2)X 是_，图中“”表示_的方向。(3)盐桥中的 SO 移向_溶液。24答案：(1)Cu 氧化(2)Fe2(SO4)3(或 FeCl3)溶液 电子移动(3)CuSO4知识点二 化学电源1一次电池(1)碱性锌锰干电池5正极反应：2MnO 22H 2O2e =2MnOOH2OH ；负极反应：Zn2OH 2e =Zn(OH)2；总反应：Zn2MnO 22H 2O=2MnOOHZn(OH) 2。(2)锌银电池负极反应：Zn2OH 2e =Zn(OH)2；正极反应：Ag 2
8、OH 2O2e =2Ag2OH ；总反应：ZnAg 2OH 2O=Zn(OH)22Ag。2二次电池(可充电电池)铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是 ，正极材料是 PbO2。Pb(1)放电时的反应负极：Pb(s)SO (aq)2e =PbSO4(s)(氧化反应)。24正极：PbO 2(s)4H (aq)SO (aq)2e =PbSO4(s)2H 2O(l)(还原反应)。24总反应：Pb(s)PbO 2(s)2H 2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H 2O(l)。(2)充电时的反应阴极：PbSO 4(s)2e =Pb(s)SO (aq)(还原反应)。24阳极：PbSO 4(s)2H 2O(
9、l)2e =PbO2(s)4H (aq)SO (aq)(氧化反应)。24总反应：2PbSO 4(s)2H 2O(l)=Pb(s)PbO 2(s)2H 2SO4(aq)。3燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分成酸性和碱性两种。酸性 碱性负极反应式 2H24e =4H2H24OH 4e =4H2O正极反应式O24H 4e =2H2OO22H 2O4e =4OH电池总反应式 2H2O 2=2H2O提醒 燃料电池中通入 O2的一极为正极，通入可燃物的一极为负极。6书写燃料电池的电极反应时，要注意溶液的酸碱性，介质的酸碱性对电极反应和总反应都会产生影响。对点训练1镉镍可充电电池的充、放电反应
10、按下式进行：Cd2NiO(OH)2H 2O Cd(OH) 放 电 充 电22Ni(OH) 2，由此判断错误的是( )A放电时，Cd 作负极B放电时，NiO(OH)作负极C电解质溶液为碱性溶液D放电时，负极反应为 Cd2OH 2e =Cd(OH)2解析：选 B 镉镍电池放电时，Cd 作负极，电板反应式为 Cd2OH 2e =Cd(OH)2；NiO(OH)作正极，电解质溶液为 KOH 等碱性溶液，B 项错误。2由我国科学家研发成功的铝锰电池是一种比能量很高的新型干电池，以氯化钠和稀氨水混合溶液为电解质，铝和二氧化锰石墨为两极，其电池反应为Al3MnO 23H 2O=3MnO(OH)Al(OH) 3
11、。下列有关该电池放电时的说法不正确的是( )A二氧化锰石墨为电池正极B负极反应式为 Al3e 3NH 3H2O=Al(OH)33NH 4COH 不断由负极向正极移动D每生成 1 mol MnO(OH)转移 1 mol 电子解析：选 C 由电池反应方程式知，铝为电池负极，铝失去电子转化为 Al(OH)3，A、B 正确；阴离子移向负极，OH 应不断由正极向负极移动，C 错误；由反应中锰元素价态变化知 D 正确。3(2017浙江 4 月选考)银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：ZnAg 2OH 2O=Zn(OH)22Ag。其工作示意图如图所示。下列说法不正确的是( )AZn 电极是负极BAg 2
12、O 电极发生还原反应CZn 电极的电极反应式：Zn2e 2OH =Zn(OH)2D放电前后电解质溶液的 pH 保持不变解析：选 D 由电池的总反应 ZnAg 2OH 2O=Zn(OH)22Ag 知，Zn 从 0 价变为2价，化合价升高，失去电子，故 Zn 电极为负极，A 正确；Ag 2O 中 Ag 从1 价变为 0 价，化合价降低，得到电子，发生还原反应，B 正确；在碱性条件下，Zn 2 与 OH 结合生成Zn(OH)2，故 Zn 电极的电极反应式为 Zn2e 2OH =Zn(OH)2，C 正确；根据总反应可知，反应中 H2O 被不断地消耗，电解质溶液中 OH 浓度增大，所以放电后电解质溶液的 pH 增大，D 错误。7
