第2讲原电池化学电源【2019·备考】最新考纲：1.理解原电池的构成、工作原理及应用。
2.能书写电极反应和总反应方程式。
3.了解常见化学电源的种类及其工作原理。
考点一原电池的工作原理及其应用(频数：★★☆难度：★☆☆)1．概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。
2．原电池的构成条件(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。
(2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。
(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：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．工作原理以锌铜原电池为例(1)反应原理电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应Zn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu反应类型氧化反应还原反应电子流向由Zn片沿导线流向Cu片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，也可能是电极与溶解的氧气等发生反应，如将铁与石墨相连插入食盐水中。
4．原电池原理的应用(1)加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。
例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。
(2)比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。
(3)设计制作化学电源①首先将氧化还原反应分成两个半反应。
②根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。
1．(RJ必修2·P42“实践活动”改编)如图所示是一位同学在测试水果电池，下列有关说法错误的是( )A．若金属片A是正极，则该金属片上会产生H2B．水果电池的化学能转化为电能C．此水果发电的原理是电磁感应D．金属片A、B可以一个是铜片，另一个是铁片答案C2．(溯源题)(2016·上海化学，8)图1是铜锌原电池示意图。
图2中，x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y轴表示________。
①铜棒的质量②c(Zn2＋) ③c(H＋) ④c(SO2－4)答案③探源：本考题源于教材RJ选修4 P71“图41锌铜原电池装置”，对原电池的工作原理进行了考查。
题组一原电池基础1．基础知识判断，正确的打“√”，错误的打“×”(1)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极( )(2)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强( )(3)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应( )(4)在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生( )(5)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，把其中的化学能转化为电能( )(6)在内电路中，电子由正极流向负极( )(7)某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的KCl饱和溶液( )答案(1)√(2)×(3)×(4)×(5)×(6)×(7)×2．课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。
下列结论错误的是( )A．原电池是将化学能转化成电能的装置B．原电池由电极、电解质溶液和导线等组成C．图中电极a为铝条、电极b为锌片时，导线中会产生电流D．图中电极a为锌片、电极b为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片解析D项，电极a为负极，电子由负极(锌片)流出。
答案D【反思归纳】规避原电池工作原理的3个失分点(1)原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。
(2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。
(3)无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。
题组二原电池原理的应用3．用a、b、c、d四种金属按表中所示的装置进行实验，下列叙述中正确的是( )甲乙丙实验装置现象a不断溶解c的质量增加a上有气泡产生A.装置甲中的b金属是原电池的负极B．装置乙中的c金属是原电池的阴极C．装置丙中的d金属是原电池的正极D．四种金属的活泼性顺序：d>a>b>c解析甲中a溶解说明a是负极，活泼性a>b，A错误；原电池用正极或负极命名电极，B 错误，由乙中现象知活泼性b>c；丙中d是负极，活泼性d>a，C错误；综上可知D正确。
答案D4．某学校研究性学习小组欲以镁条、铝片为电极，以稀NaOH溶液为电解质溶液设计原电池。
(1)给你一只电流表，请你画出该原电池的示意图，并标出正负极。
(2)一段时间后，铝片发生的电极反应式是______________________________________________________________________________________________；镁条表面只有极少量的气泡产生，则镁电极产生的主要反应的电极反应式为____________________________________________________________。
解析铝能够与NaOH溶液反应，所以作原电池的负极，而镁与NaOH溶液不反应，故作原电池的正极。
答案(1)如图所示(2)Al＋4OH－－3e－===AlO－2＋2H2O2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－【规律总结】原电池设计程序在设计原电池装置时，首先要书写出总氧化还原反应的离子方程式，确定原电池的正、负极，再把总反应的离子方程式拆写成氧化反应(负极反应)和还原反应(正极反应)。
热点说明：相对于常规原电池，盐桥原电池能减少副反应，提高电池的供电效率。
一些原电池装置考查题，常带有盐桥，正确理解盐桥作用，注意盐桥中的离子移向是解题关键。
1．盐桥的构成盐桥里的物质一般是强电解质而且不与两池中电解质反应，教材中常使用装有饱和KCl琼脂溶胶的U形管，离子可以在其中自由移动，这样溶液是不致流出来的。
2．盐桥的作用(1)连接内电路，形成闭合回路；(2)平衡电荷，使原电池不断产生电流。
3．单池原电池和盐桥原电池的对比图1和图2两装置的比较相同点正负极、电极反应、总反应、反应现象负极：Zn－2e－===Zn2＋正极：Cu2＋＋2e－===Cu总反应：Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋不同点图1中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2＋，会有一部分Zn与Cu2＋直接反应，该装置中既有化学能和电能的转化，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高。
图2中Zn和CuSO4溶液在两个池子中，Zn与Cu2＋不直接接触，不存在Zn与Cu2＋直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长关键点盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区[模型解题]盐桥原电池装置分析1．一定条件下，实验室利用如图所示装置，通过测电压求算K sp(AgCl)。
工作一段时间后，两电极质量均增大。
下列说法正确的是( )A．右池中的银电极作负极B．正极反应为Ag－e－===Ag＋C．总反应为Ag＋＋Cl－===AgCl↓D．盐桥中的NO－3向右池方向移动解析若“右池中的银电极作负极”，Ag失去电子被氧化为Ag＋：Ag－e－===Ag＋，电极质量减轻，不符合题干中的信息“两电极质量均增大”，A项错误。
该装置图很容易让考生联想到盐桥电池，抓住“两电极质量均增大”判断，若左池Ag失去电子被氧化为Ag＋，Ag＋再结合溶液中的Cl－生成AgCl：Ag－e－＋Cl－===AgCl，即左池的银失去电子作负极；此时右池电解质溶液中的Ag＋在银电极表面得到电子被还原为Ag：Ag＋＋e－===Ag，即右池的银电极为正极；两个电极反应式相加得到总反应：Ag＋＋Cl－===AgCl↓；综上所述，B项错误，C项正确。
根据“阴阳相吸”可判断盐桥中的NO－3向负极方向(即左池)移动，D项错误。
答案C2．事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是________(填序号，下同)。
a．C(s)＋H2O(g)===CO(g)＋H2(g) ΔH>0b．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l) ΔH<0c．NaOH(aq)＋HCl(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH<0若以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其正极的电极反应为____________________________________________________________。
某同学用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂－KNO3的U形管)设计成一个原电池，如图所示，下列判断中正确的是________。
a．实验过程中，左侧烧杯中NO－3浓度不变b．实验过程中取出盐桥，原电池能继续工作c．若开始时用U形铜代替盐桥，装置中无电流产生d．若开始时用U形铜代替盐桥，U形铜的质量不变解析根据题中信息，设计成原电池的反应通常是放热反应，排除a，根据已学知识，原电池反应必是自发进行的氧化还原反应，排除c。
原电池正极发生还原反应，由于是碱性介质，则电极反应中不应出现H＋，故正极的电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
该原电池的工作原理是Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋，盐桥起形成闭合回路和平衡电荷的作用，因此当电池工作时，盐桥中的NO－3向负极移动，因此左侧烧杯中NO－3的浓度将增大，a错误。
当取出盐桥，不能形成闭合回路，电池处于断路状态，不能继续工作，b错误。
若开始时用U形铜代替盐桥，则左侧烧杯相当于电解装置，而右侧烧杯相当于原电池装置，电极反应从左往右依次为阳极：Cu－2e－===Cu2＋，阴极：Cu2＋＋2e－===Cu，负极：Cu－2e－===Cu2＋，正极Ag＋＋e －===Ag，由此可知c错误、d正确。
答案 b O2＋4e－＋2H2O===4OH－d可逆反应中的“盐桥”3．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I 2设计成如下图所示的原电池。
下列判断不正确的是( )A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原C．电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态D．电流表读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极解析由图示结合原电池原理分析可知，Fe3＋得电子变成Fe2＋被还原，I－失去电子变成I2被氧化，所以A、B正确；电流表读数为零时，Fe3＋得电子速率等于Fe2＋失电子速率，反应达到平衡状态，C正确；D项，在甲中溶入FeCl 2固体，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2向左移动，I2被还原为I－，乙中石墨为正极，D不正确。