4.1 原电池一、原电池：1.概念：化学能转化为电能的装置叫做原电池2.组成条件：①两个活泼性不同的电极②电解质溶液③电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路。
3.电子流向：外电路：负极——导线——正极内电路：盐桥中阴离子移向负极的电解质溶液，盐桥中阳离子移向正极的电解质溶液。
4.电极反应：以锌铜原电池为例：负极：氧化反应： Zn－2e＝Zn2＋（较活泼金属）正极：还原反应： 2H＋＋2e＝H2↑（较不活泼金属）总反应式：Zn+2H+=Zn2++H2↑5.正、负极的判断：（1）从电极材料：一般较活泼金属为负极；或金属为负极，非金属为正极。
（2）从电子的流动方向：负极流入正极（3）从电流方向：正极流入负极（4）根据电解质溶液内离子的移动方向：阳离子流向正极，阴离子流向负极（5）根据实验现象：①溶解的一极为负极②增重或有气泡一极为正极二、化学电池1.电池的分类：化学电池、太阳能电池、原子能电池2.化学电池：借助于化学能直接转变为电能的装置3.化学电池的分类：一次电池、二次电池、燃料电池(1)一次电池常见一次电池：碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等(2)二次电池①二次电池：放电后可以再充电使活性物质获得再生，可以多次重复使用，又叫充电电池或蓄电池。
②电极反应：铅蓄电池放电：负极（铅）：Pb＋SO42-－2e-＝PbSO4↓正极（氧化铅）：PbO2＋4H+＋SO42-＋2e-＝PbSO4↓＋2H2O充电：阳极：PbSO4＋2H2O－2e-＝PbO2＋4H+＋SO42-阴极：PbSO4＋2e-＝Pb＋SO42-③目前已开发出新型蓄电池：银锌电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池(3)燃料电池①燃料电池：是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池②电极反应：一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同，可根据燃烧反应写出总的电池反应，但不注明反应的条件;负极发生氧化反应，正极发生还原反应，不过要注意一般电解质溶液要参与电极反应。
以氢氧燃料电池为例，铂为正、负极，介质分为酸性、碱性和中性。
当电解质溶液呈酸性时：负极：2H2－4e-=4H+ 正极：O2＋4 e-4H+ =2H2O当电解质溶液呈碱性时：负极：2H2＋4OH-－4e-＝4H2O 正极：O2＋2H2O＋4e-＝4OH-另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极，又在两极上分别通甲烷燃料和氧气。
电极反应式为：负极：CH4＋10OH-－8e-＝ CO32-＋7 H2O；正极：4H2O＋2O2＋8e-＝8OH-。
电池总反应式为：CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O③燃料电池的优点：能量转换率高、废弃物少、运行噪音低(4)废弃电池的处理：回收利用1.重点掌握电极名称及其判断2.重点掌握一次电池、二次电池和燃料电池等几大类。
例1．右图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MH－Ni电池)。
下列有关说法不正确的是（）A．放电时正极反应为：NiOOH＋H2O＋e－→Ni(OH)2＋OH－B．电池的电解液可为KOH溶液C．充电时负极反应为：MH＋OH－→M＋H2O＋e－D．MH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高解析：镍氢电池中主要为KOH作电解液，充电时，阳极反应：Ni(OH)2+ OH－= NiOOH+ H2O＋e－，阴极反应：M+ H2O＋e－=MH+ OH－，总反应为M+ Ni(OH)2=MH+NiOOH；放电时，正极：NiOOH＋H2O＋e－→Ni(OH)2＋OH－，负极：MH＋OH－→M＋H2O＋e－，总反应为MH+NiOOH=M+Ni(OH)2。
以上各式中M为金属合金，MH为吸附了氢原子的储氢合金。
A.放电时，正极：NiOOH+H2O+e－= Ni(OH)2+OH－，故A正确；B.为了防止MH被氢离子氧化，镍氢电池中电解液为碱性溶液，主要为KOH作电解液，故B 正确；C.充电式，负极作阴极，阴极反应为M+H2O+e－=MH+OH－，故C错误；D.M为储氢合金，MH为吸附了氢原子的储氢合金，储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高，故D正确。
答案：C例2. 2019年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。
下列叙述错误的是（）A．a为电池的正极B．电池充电反应为LiMn2O4=Li1-x Mn2O4+xLiC．放电时，a极锂的化合价发生变化D．放电时，溶液中的Li+从b向a迁移解析：根据题给装置图判断，电极b是原电池的负极，电极反应式为Li-e- =Li+，电极a是原电池的正极，电极反应为LiMn2O4 +xLi +xe- =Li1-x Mn2O4。
A.综上所述，a是原电池的正极，A正确；B.根据正负极的电极反应可知，电池充电反应为LiMn2O4=Li1-x Mn2O4+xLi，B正确；C.放电时，a极锰的化合价发生变化，Li的化合价没有变化，C错误；D.放电时，溶液中的Li+从b向a迁移，D正确。
答案:C例3.有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。
电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是（）①每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole-②负极上CH4失去电子，电极反应式CH4+10OH-－8e-=CO32-+7H2O③负极上是O2获得电子，电极反应式为 O2+2H2O+4e-=4OH-④电池放电后，溶液PH不断升高A.①②B.①③C.①④D.③④解析：本题是考查原电池原理在燃料电池中的具体应用;首先要判断出电池的正负极，其方法是确定在该电极上发生的是失电子还是得电子反应，若发生的是失电子反应是原电池的负极，反之是正极。
CH4在铂电极上发生类似于CH4在O2燃烧反应，即CH4 →CO2严格讲生成的CO2还与KOH反应生成K2CO3，化合价升高，失去电子，是电池的负极，电极反应式为CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O，1molCH4参加反应有8mole-发生转移;O2在正极上发生反应，获得电子，电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-。
虽然正极产生OH-，负极消耗OH-，但从总反应CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O可看出是消耗KOH，所以电池放电时溶液的PH值不断下降，故①②正确，③④错误。
答案：A例4.熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：阳极反应式：2CO+2CO32--4e-== 4CO2阴极反应式：_________________，电池总反应式：_______________。
解析：作为燃料电池，总的效果就是把燃料进行燃烧。
本题中CO为还原剂，空气中O2为氧化剂，电池总反应式为：2CO+O2==2CO2。
用总反应式减去电池负极（即题目指的阳极）反应式，就可得到电池正极（即题目指的阴极）反应式：O2+2CO2+4e-== 2CO32-。
例5.下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是 ( )A．a电极是负极B．b电极的电极反应为：4OH--4e-== 2H2O+O2↑C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置解析：分析氢氧燃料电池原理示意图，可知a极为负极，其电极反应为：2H2-4e-==4H+，b 极为正极，其电极反应为：O2+2H2O+4e-==4OH-，电池总反应式为：2H2+O2==2H2O。
H2为还原剂，O2为氧化剂，H2、O2不需全部储藏在电池内。
答案：B例6.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。
锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)+ 2MnO2(s) + H2O(l) == Zn(OH)2(s) + Mn2O3(s)下列说法错误的是（）A．电池工作时，锌失去电子B．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(1)+2e- == Mn2O3(s)+2OH-(aq)C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D．外电路中每通过O.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g解析：该电池的电解液为KOH溶液，结合总反应式可写出负极反应式：Zn(s)+2OH-(aq)-2e- == Zn(OH)2(s)，用总反应式减去负极反应式，可得到正极反应式：2MnO2(s)+H2O(1)+2e- == Mn2O3(s)+2OH-(aq)。
Zn为负极，失去电子，电子由负极通过外电路流向正极。
1molZn失去2mol电子，外电路中每通过O.2mol电子，Zn的质量理论上减小6.5g。
答案：CA卷1. 铅蓄电池放电时发生下列变化：负极：Pb +SO42―－2e－ ==PbSO4↓正极：PbO2 + 4H＋+ SO42―+ 2e－==PbSO4↓+ 2H2O使用该电池电解CuSO4溶液，要得到纯铜1.6g，这时铅蓄电池消耗H2SO4的物质的量为( )A. 0.025molB. 0.05molC. 0.1molD. 0.2mol2. 随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是( )A．利用电池外壳的金属材料B．防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C．不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品D．回收其中石墨电极3. 下列变化中属于原电池反应的是( )A．白铁(镀Zn铁)表面有划损时，也能阻止铁被氧化B．在空气中金属铝表面迅速被氧化形成保护膜C．红热的铁丝与水接触表面形成蓝色保护层D．在铁与稀H2SO4反应时，加几滴CuSO4溶液，可加快H2的产生4. 航天技术上使用一种氢氧燃料电池，它具有高能轻便、不污染环境等优点，该电池总反应方程式为：2H2+O2==2H2O，该电池的正极反应可表示为( )A.4H＋+4e－==2H2↑B.O2+2H2O+4e－==4 OH－C.4OH―－4e－==O2↑+2H2OD．2H2－4e－==4H＋5. 钢铁发生电化腐蚀时，负极发生的反应是( )A.2H++2e－==H2B.2H2O+4e－+O2==4OH－C.Fe－2e－==Fe2+D.4OH―2e－==2H2O+O26. 燃料电池是燃料（如CO、H2、CH4等）跟O2（或空气）反应，将化学能转化为电能的装置，电解质溶液是强碱溶液。
下列关于CH4燃料电池的说法正确的是( )A．负极反应式为：O2+2H2O+4e=4OH－B．负极反应式为：CH4+10OH－－8e=CO32-+7H2OC．随着放电的进行，溶液的pH不变D．放电时溶液中的阴离子向正极移动7. 将两铂片插入KOH溶液中作为电极，在两极区分别通入甲烷和氧气构成燃料电池，则通入甲烷气体的极是原电池的，该极的电极反应是，电池工作时的总反应的离子方程式是。