专题11 原电池工作原理 -2023年浙江省普通高中学业水平考试冲A新教材新学考必备系列（考点梳理 真题回顾 模拟预测）

专题11 原电池工作原理 【核心考点梳理】 一、原电池的工作原理 1．概念：是将化学能直接转变为电能的装置；原电池的反应本质是氧化还原反应。 原电池的构成条件 (1)原电池反应必须是自发的氧化还原反应。 (2)具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)。 (3)两电极均插入电解质溶液中。 (4)电解质溶液、电极、导线形成闭合回路。 2．原电池的工作原理 原电池总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。 能量转化过程：原电池在工作时，负极失电子，电子通过导线流向正极，被氧化性物质得到，闭合回路中形成电流，化学能转变为电能。 3．原电池正负极的判断方法 注意： (1)构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石墨。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。 (2)两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能自发进行的氧化还原反应。 (3)在判断原电池正负极时，既要考虑金属活泼的强弱也要考虑电解质溶液的性质。如Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。 4．原电池电极反应式的书写 (1)一般电极反应式的书写，以离子方程式形式表示。 ①书写步骤 A.列物质，标得失：按照负极氧化反应，正极还原反应，判断电极反应物、生成物，标出电子得失。 B.看环境，配守恒：电极产物在电解质溶液的环境中应能稳定存在，如酸性介质中，OH－不能存在，应生成水；碱性介质中，H＋不能存在，应生成水；电极反应式同样要遵循电荷守恒、原子守恒、得失电子守恒。 C.两式加，验总式：正负极反应式相加，与总反应离子方程式验证。 ②常见介质 常见介质 注意事项 中性溶液 反应物若是H＋得电子或OH－失电子，则H＋或OH－均来自于水的电离 酸性溶液 反应物或生成物中均没有OH－ 碱性溶液 反应物或生成物中均没有H＋ 水溶液 不能出现O2－ (2)利用总反应式书写电极反应式 ①根据总反应式，找出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物。 ②确定介质的酸碱性或者其它特性。 ③按照负极反应：还原剂-ne-=氧化产物 正极反应：氧化剂+ne-=还原产物，书写电极反应式。 ④书写技巧：若某电极反应式较难写出时，可先写出较易写的电极反应式，然后根据得失电子守恒，用总反应式减去较易写的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。 二、原电池原理的应用 1．原电池能加快氧化还原反应的速率 (1)原理：原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。 (2)实例：实验室用锌和稀硫酸反应制取氢气时，可滴入几滴硫酸铜溶液，形成原电池，加快反应速率。 2．原电池能比较金属活泼性强弱 (1)原理：一般原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应，不活泼金属作正极，发生还原反应。 (2)实例：有两种金属A和B，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生。由原电池原理可知，金属活动性A＞B。 例如：A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验 装置 现象 二价金属A不断溶解 C的质量增加 A上有气体产生 (1)装置甲中负极的电极反应式是A－2e－===A2＋。 (2)装置乙中正极的电极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu。 (3)四种金属活动性由强到弱的顺序是D>A>B>C。 3．根据氧化还原反应设计原电池 (1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(即电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。 (2)选择合适的材料 ①电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料。 ②电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应。 4．钢铁的电化学腐蚀与防护 (1)电化学腐蚀 不纯的金属跟电解质溶液接触，发生原电池反应，较活泼的金属失去电子被氧化的腐蚀。 (2)钢铁的电化学腐蚀 电解质溶液 钢铁表面水膜中含有H＋和OH－，还溶有O2等气体 电极 负极 材料：Fe，电极反应：2Fe－4e－===2Fe2＋ 正极 材料：C，电极反应：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 总反应 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，进一步被氧化，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，Fe(OH)3易脱水生成铁锈(Fe2O3·xH2O) (3)牺牲阳极的阴极保护法-应用原电池原理实现金属的电化学防护 【真题回顾】 1. （2022年浙江学考）常见的锌锰干电池构造示意图如图所示，下列说法不正确的是 A. 该电池属于一次电池