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高二同步辅导： 原电池和化学电源【基础知识梳理】一、原电池1、定义：把化学能转化为电能的装置2实质：一个能自发进行的氧化还原反应，若能设法使氧化与还原分开进行，让电子的不规则转移变成定向移动，便能形成电流。即将化学能转化成电能的形式释放。3原理：（1）当铜片与锌片不连接，一同浸入稀硫酸铜溶液时，锌直接把电子给了_，反应的离子方程式为_，反应把_转化为_。（2）当铜片与锌片用导线连接，一同浸入稀硫酸铜溶液时，由于锌比铜活泼，锌容易_电子被_成Zn2+进入溶液，电极反应式为_。锌片上的电子通过_流向_，溶液中的_从铜片上_电子，被_成_.电极反应式为_.反应的总方程式是_ 。反应是将_转化为_.4.原电池的形成条件构成前提：两个电极中至少有一个可以和电解质溶液自发地发生氧化还原反应（1）活动性不同的金属（其中一种可以为非金属，即作导体用）作电极。（2）两电极插入电解质溶液中。（3）形成闭合回路。（两电极外线用导线连接，可以接用电器。）二、常见的化学电源1.一次电池（1）NH4Cl、ZnCl2和淀粉作电解质溶液电极总的反应式为：Zn+2MnO2 + 2NH4Cl = ZnCl2+ Mn2O3+2NH3+H2O负极：Zn-2e-=Zn2+ 正极：2NH4+2e-=2NH3+H2 ， H2 +2MnO2=Mn2O3+H2O缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液（2）碱性锌-锰干电池电池总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2负极：Zn Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2正极：MnO2 2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-电解质：KOH 优点： 电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液。2.二次电池铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应分为放电和充电两个过程（1）正负极材料 正极：PbO2 负极：Pb 电解质：H2SO4溶液（2）放电过程负极：Pb(s) + SO42- -2e- =PbSO4 (s) 氧化反应正极：PbO2(s) + 4H+SO42- +2e- =2PbSO4 (s) +2H2O 还原反应放电过程总反应： Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4=2PbSO4(s)+2H2O 铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程（3）充电过程阴极：PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- 还原反应 接电源负极阳极： 2PbSO4 (s)+2H2O -2e- = PbO2(s) + 4H+ 2SO42- 接电源正极 氧化反应充电过程总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4铅蓄电池的充放电过程：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 2PbSO4(s)+2H2O(l)3.燃料电池燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。根据介质不同可分为以下几种介质电池总反应式： 2H2 + = 2H2O 酸性负极反应式2H2 - 4e- = 4H+ 正极反应式O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O中性负极反应式 2H2 - 4e- = 4H+ 正极反应式O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-碱性负极反应式2H2 +4OH- 4e- = 4H2O 正极反应式O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-【要点精解】一、原电池的反应原理1.图示2. 原电池的判定方法。先分析有无外接电源，有外接电源者为电解池，无外接电源者可能为原电池；再依据原电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看”：一看电极，两极为导体且活泼性不同；二看溶液，两极插入电解质溶液中；三看回路：形成闭合回路或两极接触；四看有无氧化还原反应。3.电解质溶液中离子的移动规律阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。【例1】将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，即构成CH4燃料电池。已知通入CH4的一极，其电极反应式是：CH410OH8e=CO32-7H2O；通入O2的另一极，其电极反应是：O22H2O4e=4OH，下列叙述不正确的是（ ）A.通入CH4的电极为负极 B.正极发生氧化反应C.燃料电池工作时溶液中的阴离子向负极移动D.该电池使用一段时间后应补充KOH二、原电池正负极的判断和电极反应式的书写1.原电池的正负极的判断(从原电池反应实质角度确定)：2.电极反应式的书写【例2】据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车在北京奥运会期间为运动员提供服务某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是 ()A正极反应式为：O22H2O4e=4OHB工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变C该燃料电池的总反应方程式为：2H2O2=2H2OD用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2(标准状况)时，有0.1 mol电子转移三、原电池原理在化工、农业生产及科研中的应用。1比较不同金属的活动性强弱2加快化学反应速率3用于金属的防护4设计制作化学电源【例3】把A、B、C、D四块金属片浸入稀硫酸中，分别用导线两两相连可以组成原电池A、B相连时A为负极；C、D相连时，电流由DC；A、C相连时，C极上产生大量气泡； B、D相连时，D极发生氧化反应这四种金属的活动顺序是 AABCDBACDB CCABD DBDCA习题训练：3.（2010广东理综卷）铜锌原电池（如图9）工作时，下列叙述正确的是 A 正极反应为：Zn2e-=Zn2+ B电池反应为：Zn+Cu2+=Zn2+ +CU C 在外电路中，电子从负极流向正极 D 盐桥中的K+移向ZnSO4溶液 D.H由a极通过固体酸电解质传递到b极4.（2010安徽卷）某固体酸燃料电池以CaHSO4固体为电解质传递H，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2O22H2O，下列有关说法正确的是A.电子通过外电路从b极流向a极 B.b极上的电极反应式为：O22H2O4e4OHC.每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H26.（2010江苏卷）下列说法不正确的是A铅蓄电池在放电过程中，负极质量减小，正极质量增加B常温下，反应不能自发进行，则该反应的C一定条件下，使用催化剂能加快反应速率并提高反应物的平衡转化率D相同条件下，溶液中、的氧化性依次减弱7.（2010江苏卷）右图是一种航天器能量储存系统原理示意图。 下列说法正确的是 A该系统中只存在3种形式的能量转化 B装置Y中负极的电极反应式为： C装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生 D装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化9可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是A以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O22H2O4e4OHB以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al3OH3e-Al(OH)3C以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变D电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极10. 以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是A该电池能够在高温下工作B放电过程中，从正极区向负极区迁移 C电池的负极反应为：D在电池反应中，每消耗1mol氧气，理论上能生成标准状况下气体5.银锌钮扣电池的两个电极分别是由氧化银与少量石墨组成的活性材料和锌汞合金构成，电解质为氢氧化钾溶液，电极反应为 Zn2OH-2e-ZnOH2O；Ag2OH2O2e-2Ag2OH- ；总反应为：Ag2OZn2AgZnO，下列判断正确的是A锌为正极，Ag2O为负极 B如果有1mol电子转移，就有32.5g Zn参加反应C原电池工作时，正极区PH减小 D. 锌为阳极，Ag2O为阴极15. (9分) Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为：4Li+2SOCl2 = 4LiCl +S +SO2。 请回答下列问题： (1)电池的负极材料为 ，发生的电极反应为 ； (2)电池正极发生的电极反应为 ；(3)SOCl2易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。 如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是 ，反应的化学方程式为 ； (4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是 。6.一种甲醇、氧气和强碱溶液做电解质的新型手机电池，可连续使用一个月，其电池反应为：2CH3OH + 3O2 +4OH- 2CO32- +6H2O，则有关说法正确的是( ) A . 放电时CH3OH参与反应的电极为正极B . 放电时负极的电极反应为CH3OH +8OH- - 6e- = CO32- + 6H2OC . 标准状况下，通入5.6LO2并完全反应后，有0.5mol电子转移D . 放电一段时间后，通入氧气的电极附近溶液的pH降低12.被称之为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片作为传导体，在其一边镀锌，而在其另一边镀二氧化锰。在纸内是离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。电池总反