第7章 第2节 原电池 化学电源（word教参）-【正禾一本通】2024高考化学高三一轮总复习高效讲义（老高考）

第二节 原电池　化学电源 【备考目标】　1.以原电池为例认识化学能可以转化为电能，从氧化还原反应的角度认识原电池的工作原理，能写出电极反应和总反应方程式，能设计简单的原电池。2.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用，了解原电池及其常见化学电源的工作原理；能利用相关信息分析化学电源的工作原理，开发新型电池。3.体会提高燃料的燃烧效率、开发高纯清洁燃料和研制新型电池的重要性。 　考点1　原电池的工作原理　　　　　　　　　　　　　　　　 梳理必备知识 1．工作原理 (1)锌­铜原电池工作原理 电极名称 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 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(负极)沿导线流向Cu片(正极) 离子移向 电解质溶液中，SO移向负极，Zn2＋、Cu2＋移向正极 盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶，K＋移向正极，Cl－移向负极 盐桥作用 ①连接内电路，形成闭合回路； ②平衡电荷，使原电池不断产生电流 装置Ⅱ与 Ⅰ相比的 优点 由于Zn(还原剂)与Cu2＋(氧化剂)不直接接触，化学能更多地转化为电能，减少能量损耗，故电流稳定，持续时间长 [提醒]　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。 (2)正极、负极的判断方法 [注意]　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，不要形成活泼金属一定作负极的思维定势。如Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池中，Al为负极。 2．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上有气体放出，则说明A作负极，B作正极，金属活动性：A＞B。 (3)用于金属的防护(牺牲阳极法) 例如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。 3．设计制作化学电源 (1)必须是能自发进行且放热的氧化还原反应。 (2)若为单容器，电解质溶液或其中溶解的其他物质(如溶解于溶液中的空气)要能与负极发生反应。 (3)实例：根据Cu＋2Ag＋=== Cu2＋＋2Ag设计电池： 或 巩固题组过关 题组一　原电池的工作原理 1．某实验小组设计了如图所示装置，可观察到与铜导线连接的灵敏电流计指针明显偏转，烧杯a中裸露线头周边溶液蓝色逐渐加深，下列说法错误的是(　　) A．b中导线与硫酸铜浓溶液构成正极区，发生还原反应 B．若a中滴加几滴稀NaOH溶液，降低溶液中Cu2＋浓度，则有利于电极反应进行 C．当两侧溶液中Cu2＋浓度相等时，灵敏电流计指针停止偏转 D．盐桥中的阴离子向烧杯b移动 解析：选D。根据图示装置，烧杯a中裸露线头周边溶液蓝色逐渐加深，说明烧杯a中生成了Cu2＋，则电极为负极，右侧电极为正极，发生还原反应，A正确；烧杯a中滴加稀NaOH溶液消耗Cu2＋，增加了两烧杯中Cu2＋的浓度差，有利于电极反应的进行，B正确；当两侧溶液中Cu2＋浓度相等时，即浓度差为0，此时不再产生电流，灵敏电流计指针停止偏转，C正确；盐桥中的阴离子向负极区移动，烧杯a为负极区，所以向烧杯a移动，D错误。 2．某制取H2O2的绿色方法的原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．a极为正极，发生还原反应 B．X膜为阳离子交换膜 C．当外电路通过2 mol e－时，消耗22.4 L O2 D．该装置可实现化学能与电能间的完全转化 解析：选B。在该原电池中，a极通入氢气，发生氧化反应，是原电池的负极，A错误；a极生成的H＋需要穿过X膜进入到电解质中与HO结合，X膜是阳离子交换膜，B正确；当外电路流过2 mol e－时，根据b极的电极反应式可知需要消耗1 mol O2，但本题中未指明是否为标准状况，不能确定O2体积一定为22.4 L，C错误；原电池不可能实现化学能与电能的完全转化，还有一部分化学能会转化为其他形式的能量，如内能，D错误。 题组二　原电池原理的应用 3．工业固氮原理是利用氢气与氮气合成氨气。理论上该工作原理可设计成原电池，在固氮同时提供电能，下列说法不正确的是(　　) A．氢气在负极上发生氧化反应 B．氮气在正极上得电子 C．放电过程中，介质中的阳离子向正极移动 D．该装置既提供了电能，又增加了化学能 解析：选D。氢气在负极上失电子产生氢离子，发生氧化反应，A正确；氮气在正极上得电子产生氨气，B正确；放电过程中，介质中的阳离子由负极移向正