2025届高考化学一轮总复习学生用书第7章化学反应与能量第34讲原电池化学电源考点一原电池的工作原理及其应用

第34讲原电池化学电源1.从氧化还原反应的角度认识原电池的工作原理，能设计简单的原电池。2.能列举常见的化学电源，并能利用相关信息分析化学电源的工作原理。3.能够书写常见化学电源的电极反应式和总反应方程式。考点一原电池的工作原理及其应用1.原电池的概念：把eq\o(□,\s\up1(1))______能转化为eq\o(□,\s\up1(2))______能的装置。其本质是发生eq\o(□,\s\up1(3))____________反应。2.原电池的构成条件一看反应能发生eq\o(□,\s\up1(4))______________的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)二看电极一般是活泼性不同的两个电极(金属或石墨)三看闭合回路(1)电解质溶液(2)两电极直接或间接接触(3)两电极插入电解质溶液中3.原电池的工作原理(以锌铜原电池为例)[说明]盐桥的组成和作用组成装有含KCl饱和溶液的琼胶，离子可在其中自由移动作用a.连接内电路，eq\o(□,\s\up1(5))____________________；b.eq\o(□,\s\up1(6))__________________，使原电池不断产生电流离子移向阴离子移向eq\o(□,\s\up1(7))________，阳离子移向eq\o(□,\s\up1(8))______________4.原电池原理的应用(1)设计制作化学电源。(2)比较金属的活动性强弱：在原电池中，负极一般是活动性eq\o(□,\s\up1(12))________的金属，正极一般是活动性eq\o(□,\s\up1(13))________的金属(或能导电的非金属)，即活动性：负极>正极。(3)增大化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率增大。(4)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作为原电池的eq\o(□,\s\up1(14))________将受到保护。[答案自填]eq\o(□,\s\up1(1))化学eq\o(□,\s\up1(2))电eq\o(□,\s\up1(3))氧化还原eq\o(□,\s\up1(4))自发进行eq\o(□,\s\up1(5))形成闭合回路eq\o(□,\s\up1(6))平衡电荷eq\o(□,\s\up1(7))负极eq\o(□,\s\up1(8))正极eq\o(□,\s\up1(9))负极eq\o(□,\s\up1(10))正极eq\o(□,\s\up1(11))电极材料eq\o(□,\s\up1(12))较强eq\o(□,\s\up1(13))较弱eq\o(□,\s\up1(14))正极[易错秒判](1)锌铜原电池中，盐桥可以换成导线()(2)原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动()(3)构成原电池两极的电极材料一定是活泼性不同的金属()(4)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定是负极()(5)原电池中负极失去电子的总数一定等于正极得到电子的总数()(6)由于CaO＋H2O=Ca(OH)2可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池()(7)实验室制备H2时，用粗锌(含Cu、Fe等)代替纯锌与盐酸反应效果更佳()答案：(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×(7)√一、原电池的工作原理1.下列与甲、乙两套装置有关的说法正确的是()A．甲、乙装置中，锌棒均为负极，发生氧化反应B．甲装置中锌棒直接与稀硫酸接触，故其生成气泡的速率更大C．甲、乙装置的电解质溶液中，阳离子均向碳棒定向迁移D．乙装置中盐桥设计的优点是迅速平衡电荷，提高电池效率答案：D2.某同学利用如下电池装置探究Fe2＋的氧化性和还原性。电流表显示电子由铁电极流向石墨电极，石墨电极上未见Fe析出。下列分析不正确的是()A．盐桥中的阳离子进入右侧烧杯溶液中B．一段时间后两烧杯溶液中c(Fe2＋)均增大C．当两烧杯溶液中c(Fe2＋)相等时，说明反应已停止D．由该装置可知，Fe2＋还原性小于Fe、氧化性小于Fe3＋解析：选C。该原电池总反应式为Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，负极为铁单质失电子生成亚铁离子，正极为铁离子得电子生成亚铁离子。A．铁电极失电子为负极，石墨电极为正极，阳离子从负极向正极移动，故盐桥中的阳离子进入右侧烧杯溶液中，A正确；B．铁电极发生的反应为Fe－2e－=Fe2＋，石墨电极发生的反应为Fe3＋＋e－=Fe2＋，两侧均生成亚铁离子，故一段时间后两烧杯溶液中c(Fe2＋)均增大，B正确；C．负极反应为Fe－2e－=Fe2＋，正极反应为2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋，设两边均为1L溶液，一段时间后转移电子的物质的量为2xmol时，两极溶液中亚铁离子浓度相等，则0.10＋x＝2x＋0.05，解得x＝0.05，右边消耗铁离子0.05mol×2＝0.1mol＜0.10mol·L－1×1L×2＝0.2mol，则反应仍能继续进行，C错误；D．负极反应为Fe－2e－=Fe2＋，正极反应为2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋，总反应为Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，反应中氧化剂为Fe3＋，还原剂为Fe，Fe2＋既是氧化产物也是还原产物，故Fe2＋还原性小于Fe，氧化性小于Fe3＋，D正确。二、电极的判断与电极反应式的书写3.有下图所示的四个装置，回答相关问题：(1)图①中，Mg为__________极。(2)图②中，Mg为__________极，写出负极反应式：_______________，正极反应式：___________________，总反应的离子方程式：______________________。(3)图③中，Fe为__________极，写出负极反应式：______________________，正极反应式：______________________________，总反应的化学方程式：_______________________________________________________________。(4)图④装置能否构成原电池？__________(填“能”或“否”)。若能构成原电池，正极为__________，电极反应式为_________________________________(若不能构成原电池，后两问不用回答)。答案：(1)负(2)正2Al＋8OH－－6e－=2[Al(OH)4]－6H2O＋6e－=6OH－＋3H2↑2Al＋2OH－＋6H2O=2[Al(OH)4]－＋3H2↑(3)正Cu－2e－=Cu2＋2NOeq\o\al(\s\up1(－),\s\do1(3))＋4H＋＋2e－=2NO2↑＋2H2OCu＋4HNO3(浓)=Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O(4)能CuO2＋2H2O＋4e－=4OH－三、原电池原理的应用4.有M、N、P、E四种金属，已知：①M＋N2＋=N＋M2＋；②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－=E，N－2e－=N2＋。四种金属的还原性由强到弱的顺序是_________________________________。解析：①M置换出N，故M的还原性比N的强；②M、P用导线连接放入NaHSO4溶液中，M表面有大量气泡，故M是正极，P的还原性比M的强；③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，N发生氧化反应生成N2＋，故N的还原性比E的强。综上所述，还原性由强到弱的顺序为P>M>N>E。答案：P>M>N>E5.设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋的强。(1)写出能说明氧化性Fe3＋比Cu2＋强的离子方程式：_____________________。(2)若要将上述反应设计成原电池，电极反应式分别是①负极：________________________