01 考点一 原电池的工作原理及应用-2025年高考化学一轮复习基础知识讲义（新高考通用）

化学upupup 高考化学讲义 《专题一 电化学》 01 【基础知识】原电池原理 化学电源 【基础知识】原电池 化学电源 考点一 原电池的工作原理及应用 【知识模型】 1、原电池的概念及构成条件 (1)定义：将 能转化为 能的装置。（太阳能电池：将 能转化为 能） (2)原电池的形成条件 ①能自发进行的 反应。 ②两个 不同的电极(燃料电池的两个电极可以相同)。 ③形成 回路，需满足三个条件： a.存在电解质；b.两电极直接或间接接触；c.两电极插入电解质溶液或熔融电解质中。 2、工作原理(以锌铜原电池为例) (1)装置变迁 名称 单液原电池 双液原电池 装置 相同点 电极名称 负极： 片 正极： 片 电极反应 负极： (氧化反应) 正极： (还原反应) 总反应 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 电子流向 电子由 经导线流向 电流流向 电流由 经导线流向 不同点 离子迁移 方向 电解质溶液中，阴离子向 迁移，阳离子向 迁移 移向正极， 移向负极 盐桥含饱和KCl溶液， 移向正极， 移向负极 能量转化效率 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。 【微点拨】 ①盐桥的成分：盐桥通常是装有饱和KCl或者NH4NO3琼脂溶胶的U形管，溶液不致流出来，但离子则可以在其中自由移动 ②盐桥的作用有三种： a.连接内电路，形成闭合回路； b.平衡电荷，使原电池不断产生电流； c.隔绝正负极反应物，避免直接接触，导致电流不稳定，提高电池效率。 ③盐桥中离子移向：阴离子移向负极，阳离子移向正极。 ④无论是单液原电池装置还是双液原电池装置，电子均不能通过电解质溶液（离子走水，电子走线） 3、原电池电极判断 负极 正极 反应类型 得失电子 离子移向 电极材料 化合价变化 电势大小 4、原电池的应用 (1)加快氧化还原反应的速率：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。 如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率 (2)比较金属活动性的强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属) 方法：电极质量减少作负极，较活泼；有气体生成、电极质量不断增加或不变作正极，较不活泼 (3)设计制作化学电源 ①拆分反应：将氧化还原反应分成两个半反应 ②选择电极材料：电极材料必须导电。根据氧化还原反应找出正、负极材料，一般选择活动性较强的金属作为负极(或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料)；活动性较弱的金属或可导电的非金属(如石墨等)作为正极 ③构成闭合回路：将两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子的溶液 【模型再构】 例1、常见原电池（写出以下总反应、正负极电极反应式） ①Fe | FeCl3(aq) | Cu 总反应: 正极: 负极： ②Mg | NaOH(aq) | Al 总反应: 正极: 负极： ③Fe | 浓HNO3(aq) | Cu 总反应: 正极: 负极： ④Zn | NaCl(aq) | Cu 总反应: 正极: 负极： 【微点拨】 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. 例2