第21讲 原电池 化学电源
考纲要求 1.理解原电池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。2.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应用
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 电极材料 电极反应 反应类型 电子流向 盐桥中离子移向
(2)盐桥的组成和作用
①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。
负极 锌片 Zn－2e===Zn2 －＋＋正极 铜片 Cu2＋2e===Cu －氧化反应 还原反应 由Zn片沿导线流向Cu片 盐桥含饱和KCl溶液，K移向正极，Cl移向负极 ＋－②盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。
(1)理论上说，任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池(√) (2)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极(√)
(3)用Mg、Al分别作电极，用NaOH溶液作电解液构成的原电池，Mg为正极(√) (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)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(×) (6)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极(×) (7)一般来说，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高(√)
(8)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(×)
原电池正负极的判断方法
(1)由组成原电池的电极材料判断。一般是活动性较强的金属为______极，活动性较弱的金属或能导电的非金属为______极。
(2)根据电流方向或电子流动方向判断。电流由______极流向______极；电子由______极流向______极。
(3)根据原电池中电解质溶液内离子的移动方向判断。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向______极，阴离子移向______极。
(4)根据原电池两极发生的变化来判断。原电池的______极失电子发生氧化反应，其______极得电子发生还原反应。
(5)根据现象判断。一般情况下，溶解的一极为______极，增重或有气体逸出的一极为______极。
答案 (1)负 正 (2)正 负 负 正 (3)正 负 (4)负 正 (5)负 正
提示 判断电极时，不能简单地依据金属的活动性顺序来判断，要看反应的具体情况，例如：Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作负极，Mg作正极；Fe、Al在浓HNO3中钝化，比Cu等金属更难失电子，Cu等金属作负极，Fe、Al作正极。
题组一 原电池的工作原理
1．(1)下列装置属于原电池的是________。
(2)在选出的原电池中，________是负极，电极反应为__________；________是正极，电极反应为__________。
答案 (1)⑤ (2)Fe Fe－2e===Fe2 Cu 2H＋2e===H2↑
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＋
－
2．(2017·信阳质检)分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是( )
A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极
B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e===6OH＋3H2↑ C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e===Fe2
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＋
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－
D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋2e===H2↑ 答案 B
解析 ②中Mg不与NaOH溶液反应，而Al能和NaOH溶液反应失去电子，故Al是负极；③中Fe在浓硝酸中钝化，Cu和浓HNO3反应失去电子作负极，A、C错；②中电池总反应为2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，负极反应式为2Al＋8OH－6e===2AlO2＋4H2O，二者相减得到正极反应式为6H2O＋6e===6OH＋3H2↑，B正确；④中Cu是正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e===4OH，D错。
(1)Fe作负极，发生氧化反应时，失2e变成Fe2，而不是Fe3。
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＋－
(2)书写某一极电极反应式时，若书写困难，也可先写另一极的电极反应式。用“减法”来处理，即用总的电极反应式减去容易写出一极的电极反应式(前提是电量守恒)。 题组二 聚焦“盐桥”原电池
3．(2017·太原市第五中学高三模拟)根据下图，下列判断中正确的是( )
A．烧杯a中的溶液pH降低 B．烧杯b中发生氧化反应
C．烧杯a中发生的反应为2H＋2e===H2↑ D．烧杯b中发生的反应为2Cl－2e===Cl2↑ 答案 B
解析 由题给原电池装置可知，电子经过导线，由Zn电极流向Fe电极，则O2在Fe电极发生还原反应：O2＋2H2O＋4e===4OH，烧杯a中c(OH)增大，溶液的pH升高；烧杯b中，Zn发生氧化反应：Zn－2e===Zn2。
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4．控制适合的条件，将反应2Fe3＋2I??2Fe2＋I2设计成如下图所示的原电池。下列判
＋
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＋
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，在甲中加入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极 答案 D
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；在甲中加入FeCl2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。 题组三 原电池工作原理的应用
5．(2018·江门质检)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表面有大量气泡逸出；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。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序
＋
－
－
＋
是( ) A．P＞M＞N＞E C．P＞N＞M＞E 答案 A
解析 由①知，金属活动性：M＞N；M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡逸出，说明M作原电池的正极，故金属活动性：P＞M；N、E构成的原电池中，N作负极，故金属活动性：N＞E。综合可知，A正确。
6．依据氧化还原反应：2Ag(aq)＋Cu(s)===Cu2(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示(盐桥为
＋
＋
B．E＞N＞M＞P D．E＞P＞M＞N
盛有KNO3琼脂的U形管)。
请回答下列问题：
(1)电极X的材料是________；电解质溶液Y是________(填化学式)。
(2)银电极为电池的________极，其电极反应为____________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)盐桥中的NO3移向________溶液。
答案 (1)Cu AgNO3 (2)正 Ag＋e===Ag(3)Cu(NO3)2
原电池设计类试题的解题思路
(1)利用氧化还原反应知识判断题给总反应中的氧化反应、还原反应。 (2)选择合适的电极材料和电解质溶液。
(3)画出原电池装置图。画图时应注意：电极材料、电解质溶液；简易装置图和带有盐桥的装置图的区别等。
7．银器日久表面会逐渐变黑，这是因为生成了硫化银。有人设计用原电池原理进行“抛光”，其处理方法：将一定浓度的氯化钠溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去，而银器恢复光泽，且不会损失。试回答：
(1)氯化钠溶液的作用是________________________________________________。 (2)在此原电池反应中，负极发生的电极反应为______________________________________ __________________________________________________________，正极发生的电极反应为 ________________________________________________________________________。 (3)反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体，溶液中发生的反应为____________________________
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