4.2原电池与化学电源-【划重点】2023-2024学年高二化学同步讲与练（沪科2020选择性必修1）

4.2 原电池与化学电源 学习目标 重难点 1. 通过对锌铜双液原电池的分析，进一步理解原电池的工作原理，形成原电池的认知模型 2. 了解几种重要的化学电源，能利用原电池模型解释一些化学电池的工作原理 重点： 从能量转化的角度进一步感受化学学科对生产生活的重要影响 知识01 原电池的工作原理 （1） 原电池 1、原电池的定义：把化学能转化为电能的装置叫原电池。 2、形成原电池的条件： 1 电极：有两种活性不同的金属（或一种是非金属导体）做电极，较活泼的金属为负极，较不活泼的金属（或非金属）为正极。 2 电解质溶液：电极材料均插入电解质溶液中。 3 整个装置必须形成闭合电路。 4 自发进行的氧化还原反应 3、原电池的化学原理： （1）自发进行的氧化还原反应在两极进行 （2）电子从负极（较活泼的金属）流向正极（较不活泼的金属或非金属），负极发生氧化反应，正极发生还原反应。 如：Cu─CuSO4─Zn原电池： 正极： Cu2+ + 2e- = Cu↑ 正极得电子，发生还原反应 　　负极： Zn - 2e- = Zn2+ 负极失电子，发生氧化反应 　 总反应式： Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu 电极的类型 例1（2023春·上海徐汇·高一上海中学校考期末）铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述错误的是    A．负极反应为： B．电池总反应为： C．在外电路中，电子从负极流向正极 D．盐桥中的移向溶液 【答案】D 【详解】A．金属性锌强于铜，锌是负极，负极反应为：，A正确； B．铜是正极，铜离子得到电子，电池总反应为：，B正确； C．负极失去电子，在外电路中，电子从负极流向正极，C正确； D．原电池中阳离子移向正极，所以盐桥中的移向溶液，D错误； 答案选D。 【变式1-1】（2023·上海·高二华东师范大学第一附属中学校考期末）对如图实验现象描述或分析正确的是 A．溶液变蓝色 B．片上有气泡 C．一段时间后，溶液的减小 D．是氧化剂 【答案】B 【分析】根据装置图所示，该装置为铜锌原电池，锌作负极，发生氧化反应，负极反应为Zn-2e-=Zn2+，铜作正极，发生还原反应，正极反应为：2H++2e-=H2↑，据此分析解答。 【详解】A．铜作正极，不参与电极反应，无铜离子产生，溶液不变蓝色，故A错误； B．铜作正极，发生还原反应，电解质溶液中的氢离子在铜电极上得到电子转化为氢气，正极反应为：2H++2e-=H2↑，铜电极上有气泡产生，故B正确； C．正极上氢离子得到电子，c(H+)降低，溶液的pH增大，故C错误； D．Cu电极没有参与反应，既不作氧化剂也不作还原剂，故D错误； 答案选B。 例2（2023春·上海·高一期中）根据反应设计如图所示的原电池，下列选项中的组合正确的是 选项 电极M 电极N X Y A 锌片 铜片 溶液 溶液 B 铜片 石墨 溶液 溶液 C 石墨 铜片 溶液 溶液 D 石墨 铜片 溶液 溶液 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】由图中电子移动方向可知，电极N为负极，则N极材料的活泼性比M极的强，排除选项A、B；在反应中得到电子，正极区的X为溶液，负极区的Y为溶液，选项C符合题意； 答案选C。 【变式1-1】（2023春·上海黄浦·高二上海市向明中学校考期中）根据所学的知识回答下列问题 (1)将反应拆写为两个“半反应式”：氧化反应式： ；还原反应式： 。 (2)某化学反应的反应物和产物如下：。 ①该反应的氧化剂是 。 ②该反应的氧化产物是 。 ③配平该反应的化学方程式 。 ④反应过程中转移300个e，生成 个。 (3)某化学兴趣小组的同学设计了如图所示的装置，完成下列问题： ①反应过程中， 棒质量减少。 ②正极的电极反应为 。 ③盐桥的作用是向甲、乙两烧杯中提供和，使两烧杯溶液中保持电中性。反应过程中将进入 (填“甲”或“乙”)烧杯。 【答案】(1) (2) 、 30NA (3) 锌 甲 【详解】（1）部分二氧化氮中氮元素化合价升高发生氧化反应生成硝酸根离子，反应为；部分二氧化氮中氮元素化合价降低发生还原反应生成NO，反应为； （2）①反应中氮元素化合价降低发生还原反应，故该反应的氧化剂是。 ②该反应中铝元素化合价升高发生氧化反应生成氢氧化铝和偏铝酸钠，故氧化产物是、。 ③反应中氮元素化合价有+5变为0，铝元素化合价由0变为+3，根据电子守恒和质量守恒可知，反应为； ④由方程式可知，电子转移为，反应过程中转移3