原电池知识点及练习答案详解

明确复习重点，突出主干知识

装置特点：化学能转化为电能

形     两个活泼性不同的电极

 成    电解质溶液（一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应）

条    形成闭合回路（或在溶液中接触）

 件    能自发进行的氧化还原反应

            负极：原电池中电子流出的一极，负极一定发生氧化反应

正、负极  

正极：原电池中电子流入的一极，正极一定发生还原反应

  失电子沿导线传递，有电流产生

反

    应                                               

原 （氧化反应）负极         铜锌原电池           正极（还原反应）

不断

阳离子

溶解

移动

理          

                           电解质溶液

主     加快化学反应速率

要    判断金属活动性的强弱

应    制备各种干电池、蓄电池等实用电池 

用             化学腐蚀

     金属

腐蚀              析氢腐蚀

               电化学腐蚀            条件、现象、本质、联系

                           吸氧腐蚀

考点1  原电池工作原理

<原电池电极的极性判断>

根据电极材料判断

一般情况下，活泼性强的金属为负极，活泼性较弱的金属或导电的非金属为正极。

根据电极反应类型判断

失去电子发生氧化反应的电极为负极，得到电子发生还原反应的电极为正极。

根据电极反应现象判断

参与电极反应不断溶解的电极为负极（燃料电池除外）；质量增加或附近有气泡产生

的电极为正极。

根据电子流动方向（或电流方向）判断

在外电路中，电子由原电池的负极流向正极，电流由原电池的正极流向负极。

根据电解质溶液中离子流动方向判断

在内电路中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。

根据电池总反应式判断

若给出电池总反应式，通过标出电子转移的方向可知，失去电子的一极为负极，得到电子的一极为正极。

特别提醒：原电池负极的判断应根据其本质进行判断：即“较易与电解质溶液反应的电极是原电池的负极”，不能一味地根据金属的活泼性进行判断。

例题1....CH3OH和O2在KOH溶液中组成燃料电池，该电池的负极反应式为                    。 解析：第一步：找氧化还原反应中的对应关系：氧化剂——还原产物；还原剂——氧化产物，在负极反应。即：负极：CH3OH（还原剂）→ CO32－ （氧化产物） 第二步：分析电子转移的物质的量，CH3OH中碳元素为－2价，CO32－中碳元素为+4价，1 mol CH3OH转移6 mol电子。即负极：CH3OH→ CO32－ + 6e－ 第三步：依据电荷原理配平以上电极反应式，缺少的物质从反应介质中寻找。因为该电池为碱性电池，而且左右相差8 mol负电荷，所以应该在左边添加8 mol OH－。即： 负极：CH3OH + 8OH－ === CO32－ + 6e－第四步：OH－或H+ 与H2O为对应关系，即一边有OH－或H+，则另一边有H2O。所以负极反应式为： CH3OH + 8OH－ === CO32- + 6e－ + 6H2O或CH3OH－6e－+ 8OH－ === CO32－ + 6H2O

【例1】在下图所示的装置中，能够发生原电池反应的是（      ）              

A          B              C             D            E               F

【例2】（08广东卷）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型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（   ）

①在外电路中，电流由铜电极流向银电极 

②正极反应为：Ag++e-=Ag

③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作

④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同

A． ①②    B．②③    C．②④    D．③④

【例3】将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是（     ）

A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生   B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极

C．两烧杯中溶液的pH均增大        D．产生气泡的速度甲比乙慢

【例4】等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4，同时向a中加入少量的胆矾晶体，下列图表示产生H2的体积V（升）与时间t（分）的关系，其中正确的是（     ）。

考点2   常用的化学电源和新型化学电源

    1．实用电池的特点

实用电池一般具有以下的特点：

（1）能产生比较稳定而且较高电压的电流；（2）安全、耐用且便于携带,易于维护；

（3）能够适用于各种环境；（4）便于回收处理,不污染环境或对环境的污染影响较小；

（5）能量转换率        。

2．几种常见的电池和新型电池分类及反应原理简介

化学电池分类:

         电池(如锌锰干电池、碱性锌锰电池)

         电池(又叫充电电池或蓄电池)(如铅蓄电池)

        电池(如氢氧燃料电池)

(1)一次电池

①碱性锌锰电池  

构成:负极是锌,正极是MnO2,正极是KOH

工作原理:负极 Zn+2OH—－2e－=Zn(OH)2；正极:2MnO2+2H2O+2e－=2MnOOH+2OH－

总反应式:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2

特点:比能量较高,储存时间较长,可适用于大电流和连续放电。

②钮扣式电池(银锌电池)

锌银电池的负极是Zn，正极是Ag20，电解质是KOH，总反应方程式：Zn+Ag20=2Ag+ZnO

    特点：此种电池比能量大，电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电。

③锂电池

    锂电池用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOC12)中组成。

    锂电池的主要反应为：负极：8Li－8e—＝8Li+ ；正极：3SOC12+8e—＝SO32－+2S+6Cl—

    总反应式为：8Li+3SOC12=6LiCl+Li2SO3+2S

特点：锂电池是一种高能电池，质量轻、电压稳定、工作效率高和贮存寿命长的优点。

(2)二次电池

①铅蓄电池:

(1)铅蓄电池放电原理的电极反应

负极：Pb+S042—－2e—＝PbSO4；  　正极：Pb02+4H++S042—+2e—＝PbSO4+2H20

总反应式：Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbS04+2H2O

(2)铅蓄电池充电原理的电极反应

        阳极：PbSO4+2H2O－2e－=PbO2+4H++SO42－    ；阴极：PbSO4+2e－=Pb+SO42－

总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4

  　②镍一镉碱性蓄电池  　 

构成:放电时镉(Cd)为负极,正极是NiO(OH),电解液是KOH

工作原理:负极:Cd+2OH—－2e－=Cd(OH)2；正极:2NiO(OH)+2H2O+2e－=2Ni(OH)2+2OH—

    总反应式: 

特点：电压稳定、使用方便、安全可靠、使用寿命长，但一般体积大、废弃电池易污染环境。

(3)燃料电池

①氢氧燃料电池

当用碱性电解质时，电极反应为：

负极：2H2+40H—－4e—＝4H20；  正极：02+2H20+4e—＝40H—

总反应：2H2+02＝2H2O

②甲烷燃料电池

该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，在两极上分别通甲烷和氧气；

负极：CH4+10OH－－8e－=CO32－+7H2O；  正极：2O2+4H2O+8e－=8OH－

总反应方程式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O

③CH3OH燃料电池

用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中，然后向两极分别通入CH3OH和O2，则发生了原电池反应。

负极：2CH3OH +16OH－－12e－=2CO32－+12H2O；  正极：3O2+6H2O+12e－=12OH－

总反应方程式为：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O

3、原电池电极反应式的判断或书写及电池变化的分析

（1）先写出电池反应（对于简单的电池反应，复杂的电池反应考试往往是已知的）

（2）标出反应前后元素化合价变化

（3）找出氧化剂和还原剂、氧化产物和还原产物，确定电极反应的反应物及生成物

（4）根据化合价的升降数确定得或失的电子数

（5）配平电极反应式（注意考虑电解质溶液的性质，常需考虑H＋、OH-、H2O）

（6）可根据电极反应或电池反应分析两极及电解质溶液的变化等

【例5】据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将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：O2+2H2O+4e- = 4OH―

B.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：2H2+O2 = 2H2O

D.用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24LCl2（标准状况）时，有0.1mol电子转移

考点3原电池PH值的变化和简单计算

1．在原电池工作时，由于        失去电子进入电解溶液，正极附近的阳离子得到电子从溶液中析出,可能会引起溶液PH值的变化。

(1)当负极产生的金属离子结合溶液中的OH－时,电极附近的溶液PH值        。当正极O2得电子时结合溶液中的水时，生成OH－使溶液中的PH值增大。

(2)电池工作时整个溶液PH值的变化必须从总反应式来分析。当电解液中酸被消耗时，溶液PH值增大，当电解质溶液中碱被消耗时，溶液PH值减小。

2．原电池的有关计算

电子守恒法是依据氧化剂与还原剂        相等这一原则进行计算的。电子守恒法是氧化还原计算的最基本的方法。计算时可由电极反应式中的氧化剂(或还原剂)与失去的电子(或得电子)之间的关系进行计算。

【例9】(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。

锌片上发生的电极反应：_____________________________________；

银片上发生的电极反应：______________________________________。

(2)若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47 g，试计算：

产生氢气的体积(标准状况)；

通过导线的电量。(已知NA = 6.02×1023 /mol，电子电荷为1.60×10－19 C)

考点4 原电池原理的应用

金属防腐方法： 改变金属内部结构； 表面覆盖保护层（如钢铁表面涂矿物油、油漆、加电镀层、形成稳定的氧化膜等； 电化学保（接上一块活泼金属使被保护金属成为正极受保护、将被保护金属接到电源负极）。

【例12】把a、b、c、d四块金属片浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时， d上有气泡逸出；a、c相连时，a极减轻；b、d相连时，b为正极。则这四种金属活泼性顺序由强到弱的顺序为（    ）

A．a＞b＞c＞d                       B．a＞c＞b＞d     

C．a＞c＞d＞b                       D．b＞d＞a＞c

【例13】 下列事实不能用电化学理论解释的是  (     )

A．轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的锌块

B．镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用

C．铝片不需要用特殊方法保存

D．锌跟稀硫酸反应时，滴加少量硫酸铜溶液后，反应速率加快

【参】

1.BD   2.C   3.C   4.C   5.D   6.C   7.A   8.A

9.  Zn → Zn2+ + 2e-    2H+ + 2e- → H2    4.48L    3.85× 104C

10.(1)原电池  电解池  （2）正  Cu2+ + 2e- → Cu     阳    2Cl- → Cl2↑+ 2e-   有气泡冒出，溶液变红  （3）减少 0.65      增加 0.015  

11．B   12.C   13.C