第三篇 原电池的工作原理和化学电源 讲义 苏教版高中化学选修4化学反应原理（机构 原卷+解析）

第三篇 原电池的工作原理和化学电源 1、 原电池的工作原理 1．原电池的基本概念 （1）原电池：把化学能转化为电能的装置。 （2）原电池的电极 负极：电子流出——活动性较强——发生氧化反应； 正极：电子流入——活动性较弱——发生还原反应。 （3）原电池的构成条件 ①能自发发生氧化还原反应。 ②具有活动性不同的两个电极(金属和金属或金属和非金属)。 ③形成闭合回路或在溶液中相互接触。 2．原电池的工作原理 (以Zn−Cu原电池为例] 单液原电池 双液原电池 装置图 电极与电极反应 负极(锌片) Zn−2e−Zn2+ (氧化反应) 正极(铜片) Cu2++2e−Cu (还原反应) 电子流向 由锌片沿导线流向铜片 离子迁移方向 阴离子向负极迁移；阳离子向正极迁移 电池反应方程式 Zn+Cu2+Cu+Zn2+ 两类装置 的不同点 还原剂Zn与氧化剂Cu2+直接接触，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 1．原电池正负极的判断 判断依据 正极 负极 电极材料 不活泼金属或非金属 活泼金属 电子流向 电子流入 电子流出 电极反应 还原反应 氧化反应 电极常见现象 电极增重或产生气体 电极减轻 离子移向 阳离子移向 阴离子移向 2．正确理解原电池的负极 （1）一般在原电池反应中活泼金属作负极包含两层含义 ① “活泼”是指相对活泼而不是绝对活泼。 ② 在大部分原电池反应中，金属活动性较强的一极作负极，另一电极作正极。 （2）但在某些特殊条件下例外 ① 冷的浓硝酸作电解质溶液，金属铁或铝与金属铜作电极时，铁或铝在冷的浓硝酸中钝化，金属活动性弱的铜与浓硝酸发生氧化反应充当负极。 ② NaOH溶液作电解质溶液，金属镁与金属铝作电极时，因铝能与NaOH溶液反应，充当负极，而金属活动性强的镁只能充当正极。 3．原电池工作原理的其它应用 （1）加快氧化还原反应的速率，如：在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，能使产生H2的速率加快。 （2）比较金属活动性强弱 例1下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是(　　) 例2　(2018·铜仁一中期中)把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡。b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性由强到弱的顺序为(　　) A．a＞b＞c＞d B．a＞c＞d＞b C．c＞a＞b＞d D．b＞d＞c＞a 例3　关于下图所示的原电池，下列说法正确的是(　　) A．电子从锌电极通过电流计流向铜电极 B．盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移 C．铜电极发生还原反应，其电极反应是2H＋＋2e－===H2↑ D．取出盐桥后，电流计指针仍会偏转，铜电极在反应前后质量不变 1.如图，下列说法不正确的是(　　) A．在①装置中锌棒逐渐变细，铜棒无变化 B．在②装置中锌棒逐渐变细，铜棒逐渐变粗 C．在②装置中部分化学能转化成了电能 D．在①②装置中锌棒均被氧化 2　根据下列原电池的总反应式，写出其电极反应式。 (1)利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备硫酸铜，若将该反应设计为原电池，其负极反应式是 ， 正极反应式是 。 (2)某原电池总反应为2FeO＋3H2===Fe2O3＋4OH－＋H2O，在该原电池中： 负极反应式是 ； 正极反应式是 。 1．原电池的工作原理 2．设计原电池的方法 （1）电极材料的选择。负极一般是活泼的金属材料。正极一般选用活泼性比负极差的金属材料或石墨等惰性电极。 （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应。但若是两个“半反应”分别在两只烧杯中进行，则左、右两只烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子。 2、 化学电源 1．化学电源的分类及特点 化学电源 2．银锌钮扣电池(一次电池) （1）组成 （2）电极反应和电池反应 负极：