2.2 原电池 专题 讲义 -2025-2026学年高一下学期化学鲁科版必修第二册

原电池专题 知识点一：原电池 1．原电池的工作原理 (1)反应类型：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。 (2)电子的移动方向：负极流出，经导线流向正极。 (3)离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 2．原电池正、负极的判断方法 易错提醒　(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。 例1.如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下，在卡片上描述合理的是(　　) 实验后的记录： A．①②③ B．③④⑤ C．④⑤⑥ D．②③④ 例2.一种以液态肼(N2H4)为燃料的电池装置如图所示，该电池用空气中的氧气作为氧化剂，KOH溶液做电解质溶液。下列关于该电池的叙述正确的是(　　) A．b电极是负极 B．a电极的电极反应式：N2H4＋4OH－＋4e－===N2↑＋4H2O C．放电时，电子从a电极经过负载流向b电极 D．电池工作时，K＋从正极移向负极 例3.银锌纽扣电池放电时的反应为Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag,下列有关说法中错误的是( )  A.Zn是电池的负极 B.Ag2O为正极，发生还原反应 C.电解质溶液可能是稀盐酸 D.银锌电池具有体积小、质量轻的优点 例4.利用微生物燃料电池原理，可以处理宇航员排出的粪便，同时得到电能。美国宇航局设计的方案是：用微生物中的芽孢杆菌来处理粪便产生氨气，氨气与氧气分别通入燃料电池两极，最终生成常见的无毒物质。示意图如下所示。下列说法正确的是（ ） A. a电极是正极，b电极是负极 B. b极区，每消耗，a向b电极转移电子 C. a极区发生的反应是 D. 电池工作时电子通过由a经负载流向b电极，再穿过离子交换膜回到a电极 例5. 某科研小组用电化学方法将转化为CO实现再利用，转化的基本原理如图所示(该交换膜只允许通过)，下列说法正确的是（ ） A. 电子由M极经过负载流向N极，再从N极经过溶液流向M极 B. N极电极反应方程式为 C. 若生成标准状况下22.4L，有2mol从左室通过交换膜移到右室 D. 工作一段时间后，M电极室中的溶液酸性增强 3. 原电池原理的应用 （1）加快氧化还原反应的速率 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。 实例：实验室用Zn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）比较金属活泼性强弱 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。 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。 （3）设计原电池 以自发的氧化还原反应为基础，设计原电池。 例1.有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验 装置 部分实 验现象 a极质量减小，b极质量增大 b极有气体产生，c极无变化 d极溶解，c极有气体产生 电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　　) A．a＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞a C．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞c 例2.把a、b、c、d 4种金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若a、b相连，a为负极；c、d相连， d上有气泡逸出；a、c相连时， a质量减少；b、d相连，b为正极。则4种金属的活动性顺序由大到小排列为（ ）  A.a>c>d>b B.a>c>b>d C.b>d>c>a D.a>b>c>d 例3.一个原电池的总反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该原电池的合理组成是(　　) 正极 负极 电解质溶液 A Zn Cu CuCl2 B Cu Zn H2SO4 C Cu Zn CuSO4 D Zn Fe CuCl2 例4.通常氢氧燃料电池有酸式(当电解质溶液为稀硫酸时)和碱式(当电解质溶液为NaOH溶液时)两种。 (1)酸式电池的电极反应： 负极：________________________ 正极：___________________________________________________； 电池总反应：________________________________________。 (2)碱式电池的电极反应： 负极：______________________________， 正极：_________________________________________； 电池总反应：___________________________________________ 知识点二：电极反应式的书写 一．书写电极反应式的原则 电极反应式遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒，遵循离子方程式的书写规则，两电极反应式相加得电池总化学(或离子)方程式。弱电解质、气体和难溶物都不能拆开，其余的以离子形式表示。正极反应产物、负极反应产物根据题意或化学方程式确定，也要注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。 二.书写电极反应式的基本类型 类型一　题目中给出原电池的总反应式 ①分析原电池总反应式中各元素的化合价变化情况，化合价升高，失电子，作负极；化合价降低，得电子，作正极。 ②总反应式减去其中一个电极反应式即可得到另一电极反应式。 例1.研究人员发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电，电池的总反应方程式为。 ①该电池负极的电极反应式为 。 ②电池中，不断移动到“水”电池的__________极（填“正”或“负”）。 ③外电路每通过电子时，生成的物质的量是__________。 例2.微型纽扣电池在生活中有广泛应用，有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应为Ag2O＋Zn＝ZnO＋2Ag，其中一个电极反应为Ag2O＋H2O＋2e－＝2Ag＋2OH－。根据反应式回答问题： （1）Zn是________极，Ag2O发生________反应。 （2）写出另一电极的电极反应式： （3）电子由________极流向________极（填“Zn”或“Ag2O”），当通过电路1 mol电子时，负极消耗物质的质量是________。 （4）在使用过程中，电解质溶液中KOH的物质的量________（填“增大”“减小”或“不变”）。 类型二 题目给定原电池的装置图，未给总反应式 ①根据化合价找出原电池的正负极：化合价升高，失电子，作负极；化合价降低，得电子，作正极。 ②根据装置图并结合电解质判断出产物。 ③遵循氧化还原反应离子方程式配平原则，写出电极反应式。 例1.将石墨和铜片用导线及电流计相连浸入溶液中，构成如图所示的装置，电流计指针偏转，反应一段时间后，烧杯壁温度升高。 ①上述现象说明：化学能可以转变成__________。 ②石墨极发生的反应式为 ；该装置工作一段时间后烧杯中溶液的质量_________（填“增大”、“减小”或“不变”）。 例2.通过NO传感器可监测汽车尾气中NO的含量，其工作原理如图：(提示：可在此固体电解质中自由移动) ①NiO电极上发生的是_______反应(填“氧化”或“还原”)。 ②外电路中，电子是从_______电极流出(填“NiO”或“Pt”)。 ③Pt电极上的电极反应式为 。 三．重点突破-燃料电池的电极反应式和总反应式 燃料电池的总反应相当于燃料的燃烧；书写电极反应式及总反应式时，若产物与电解质溶液能反应，电解质溶液要写在总反应式中。 1.负极为燃料，失电子，发生氧化反应。 如CH4碱性(KOH溶液)燃料电池负极反应式书写方法： 第一步　确定生成物 CH4 第二步　确定电子转移和变价元素原子守恒 H4－8e－―→O＋H2O； 第三步　依据电解质性质，用OH－使电荷守恒 CH4－8e－＋10OH－―→CO＋H2O； 第四步　最后根据氢原子守恒配平H2O的化学计量数 CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O。 2.正极为氧气，得电子，发生还原反应。 由于电解质溶液的不同，其电极反应式有所不同， 酸性电解质溶液：O2＋4H＋＋4e－===2H2O； 碱性电解质溶液：O2＋2H2O＋4e－===4OH－； 【特别强调】 （1）燃料电池两电极材料都不参与反应，参加反应的是通到电极上的燃料和氧气，两电极只是起传导电子的作用。 （2）正、负两极的电极反应式在得失电子守恒的条件下，相叠加后的电池反应式必须是燃料燃烧反应和燃烧产物与电解质溶液反应的叠加反应式。 例1.用催化还原氮氧化物可以消除氮氧化物的污染，在一定条件下也可用于燃料电池。空气碱性燃料电池的能量转化率高，某甲烷燃料电池如图所示。放电时，电子由铂极流出，经电流表流向石墨电极。 ①在石墨电极附近充入_______(填“”或“空气”)。 ②Pt电极上的电极反应式为 。 例2.化学电源在生活中有着广泛的应用。如图是甲烷燃料电池的原理示意图： ①电池负极反应式为 。 ②电池工作一段时间后，电解质溶液的__________（填“增大”、“减小”或“不变”）。 例3.甲醇燃料电池是目前开发最成功的燃料电池之一，这种燃料电池由甲醇、空气(氧气)、KOH(电解质溶液)构成。甲醇碱性燃料电池原理如图所示： Y电极为_______极，X电极的电极反应式为 。 此电池工作过程中，理论上每消耗转移_______mol电子。 例4.某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行以下实验，实验结果记录如下： (1)实验1、2中Al电极的作用是否相同? (2)实验3中铝为 极， 电极反应式为 石墨为 极，电极反应式为 电池总反应式为 。 (3)实验4中的铝为 极，原因是 。 写出铝电极的电极反应式 。 【拔高提升】乙醇燃料电池 ①电解质溶液：KOH溶液 正极： 负极： 总反应式： ②电解质溶液：稀硫酸 正极： 负极： 总反应式： 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $