知识清单19 原电池原理与应用-【口袋书】2024年高考化学一轮复习知识清单

知识清单19 原电池原理与应用 知识点01 原电池的工作原理 知识点03 原电池电极反应式的书写 知识点02 原电池工作原理的应用 知识点01 原电池的工作原理 1．定义和反应本质 （1）能量转化：把化学能能转化为电能能 （2）反应本质：发生氧化还原反应。 2．构成条件 （1）一看反应：看是否有能自发进行放热的氧化还原反应 （2）二看两电极：一般是活泼性不同的两电极（两种金属或一种金属和一种能导电的非金属）。 （3）三看是否形成闭合回路 ①有电解质溶液或熔融的电解质 ②两电极直接或间接接触 ③两电极插入电解质溶液中。 3．工作原理（以锌铜原电池为例） （1）电极反应 ①负极：电子流出的一极，发生氧化反应； ②正极：电子流入的一极，发生还原反应。 （2）三个“流向” ①电子流向：负极正极 ②电流流向：正极负极正极 ③离子流向：阳离子→正极；阴离子→负极 （3）盐桥作用 ①导电：盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路 ②平衡电荷：使由它连接的两溶液保持电中性 ③隔离：使相互反应的物质不接触 4．根据经验规律判断电池的正负极 （1）根据电极材料判断正负极 ①金属单质和非金属形成的电池，金属单质为负极 ②金属单质和化合物形成的电池，金属单质为负极 ③电极材料相同的原电池，还原剂为负极 （2）根据电解质溶液的酸碱性及氧化性判断正负极 ①能够和电解质溶液反应的电极为负极 ②容易和电解质溶液反应的电极为负极 （3）燃料电池中，可燃物作负极，助燃物作正极 易错点01 活泼性强的金属不一定作负极 对于某些原电池，如镁、铝和NaOH溶液组成的原电池，Al作负极，Mg作正极。原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成思维定式——活泼金属一定是负极，但负极一定发生氧化反应。 易错点02 电子不能通过电解质溶液，溶液中的离子不能通过盐桥和导线(即电子不下水，离子不上岸)。 易错点03 负极失去电子总数一定等于正极得到电子总数 易错点04 自发发生的氧化还原反应并不一定是电极与电解质溶液反应，也可以是电极与溶解的O2等发生反应，如将铁与石墨相连插入食盐水中 【典例01】（2023·广东卷）负载有和的活性炭，可选择性去除实现废酸的纯化，其工作原理如图。下列说法正确的是 A．作原电池正极 B．电子由经活性炭流向 C．表面发生的电极反应： D．每消耗标准状况下的，最多去除 【答案】B 【解析】在Pt得电子发生还原反应，Pt为正极，Cl-在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极。A．由分析可知，Cl-在Ag极失去电子发生氧化反应，Ag为负极，A错误；B．电子由负极经活性炭流向正极，B正确；C．溶液为酸性，故表面发生的电极反应为，C错误；D．每消耗标准状况下的，转移电子2mol，而失去2mol电子，故最多去除，D错误。 【典例02】锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是 A．铜电极上发生氧化反应 B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO)减小 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D．阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡 【答案】C。 【解析】A项，由锌的活泼性大于铜，可知铜电极为正极，在正极上Cu2＋得电子发生还原反应生成Cu，错误；B项，由于阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，故甲池的c(SO2－4)不变，错误；C项，在乙池中Cu2＋＋2e－===Cu，同时甲池中的Zn2＋通过阳离子交换膜进入乙池中，由于M(Zn2＋)>M(Cu2＋)，故乙池溶液的总质量增加，正确；D项，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，电解过程中Zn2＋通过阳离子交换膜移向正极保持溶液中电荷平衡，阴离子是不能通过交换膜的，错误。 知识点02 原电池工作原理的应用 1．比较金属活泼性 （1）基本规律：一般负极金属活泼 （2）特殊情况 ①强碱性溶液中，Mg-NaOH溶液-Al原电池中，Al负极 ②氧化性溶液中，Cu-浓硝酸-Fe原电池中，Cu是负极 ③铅蓄电池，负极质量增加，正极质量增加 2．加快氧化还原反应的速率 （1）一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。 ①向反应中加入少量不活泼金属的盐溶液 ②不纯的金属腐蚀速率快 （2）金属腐蚀速率：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀 （3）利用原电池原理可加快制氢气的速率，但可能影响生成氢气的量。需注意生成氢气的总量是取决于金属的量还是取决于酸的量。 ①足量的锌和一定量的稀硫酸反应，加入少量硫酸铜，产生氢气的量不变 ②一定量的锌和足量的稀硫酸反应，加入少量硫酸铜，产生氢气的量减少 3．设计原电池 （1）分析原电池反应，判断正负极和溶液 ①能设计成原电池的反应一定是自发的、放热的氧化还原