2020届浙江学考一轮复习考点精讲通用版考点32原电池的工作原理学案

2020届浙江学考一轮复习考点精讲通用版考点32原电池的工作原理学案

考点32　原电池的工作原理 知识条目 必考要求 加试要求 ‎1.原电池的概念 a a ‎2.铜－锌原电池的原理及电极反应式 b b ‎3.原电池的构成条件 a b ‎4.原电池的构造与工作原理，盐桥的作用 b ‎5.判断与设计简单的原电池 c ‎6.原电池的电极反应式及电池反应方程式 b ‎7.原电池的正、负极和电子流向的判断 c 一、概念 把化学能转化成电能的装置。‎ 二、工作原理 ‎1．单池原电池(以铜锌原电池为例)‎ ‎　‎ 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(外电路)‎ 由锌电极经过导线流向铜电极 离子移动方向(内电路)‎ SO移向负极，Cu2＋移向正极 ‎2．盐桥原电池(加试)‎ 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。‎ ‎3．单池原电池和盐桥原电池的对比 图1和图2两装置的相同点：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溶液分别在两个池子中，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。‎ 三、原电池正、负极判断的一般方法 四、应用 ‎1．比较金属的活泼性强弱 原电池中，一般活泼性强的金属作负极，而活泼性弱的金属(或非金属)作正极。‎ ‎2．加快化学反应速率 由于形成了原电池，导致反应速率加快。‎ ‎3．用于金属的防护 使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护。‎ ‎4．设计制作化学电源 ‎【例1】　下列说法正确的是(　　)‎ A．构成原电池的两个电极必须是活泼性不同的两种金属 B．右图原电池中，电流由锌棒经外电路流向铜棒 C．通过构成原电池，能将反应的化学能全部转化为电能 D．银锌纽扣电池的放电反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag，其中Ag2O作正极，发生还原反应 ‎【解析】　原电池的两个电极也可以是一种金属和一种非金属，比如石墨，故A错；电子由负极流向正极而电流是由正极经外电路流向负极，B错；原电池把化学能大部分转化成电能，也有一部分转化为热能，C错。‎ ‎【答案】　D ‎【提炼】　原电池就是一种将化学能转化为电能的装置，其两个电极由两种活泼性不同的金属或金属与其他能导电的材料(非金属或某些氧化物等)组成。外电路电子从原电池的负极流出，沿导线流向正极，而内电路是离子的定向移动，阳离子移向正极，阴离子移向负极。‎ ‎【例2】　如图所示进行实验，下列说法不正确的是(　　)‎ A．装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生 B．甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能 C．装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转 D．装置乙中负极的电极反应式：Zn－2e－===Zn2＋‎ ‎【解析】　本题考查原电池工作原理。装置甲中锌与稀硫酸反应产生气体，乙装置是原电池装置，铜为正极，在铜片上有气体产生，锌为负极，锌片上电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，装置乙工作时有电流产生，电流方向由铜流向锌，故A、C、D正确；装置甲不能构成原电池，故化学能不能转化为电能，B错。‎ ‎【答案】　B ‎【提炼】　原电池的电极反应，一般负极是负极材料本身失电子，正极是表面的电解质阳离子得电子。‎ ‎【例3】　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＋‎ D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑‎ ‎【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－===2AlO＋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。‎ ‎【答案】　B ‎【提炼】　原电池一般是自发进行的氧化还原反应，一般负极比较活泼。当然也有特殊情况，如Mg—Al/NaOH溶液、Fe—Cu/浓HNO3，虽然活泼性：Mg＞Al、Fe＞Cu，由于分别发生的氧化还原反应为：2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑、Cu＋4HNO3(浓)===Cu(NO3)2＋2NO2↑＋2H2O，因此负极分别为Al、Cu。‎ ‎【例4】　某电化学气敏传感器的工作原理如图所示。下列说法不正确的是(　　)‎ A．a极为负极 B．b极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－‎ C．电解质溶液中的OH－移向a极 D．该传感器在工作一段时间后，电解质溶液的pH值变大 ‎【解析】　传感器在工作过程中，负极上氨气失电子生成氮气，则a为负极，氧气在正极上得电子生成氢氧根离子，其电池的总反应为4NH3＋3O2===2N2＋6H2O。A.传感器在工作过程中，负极上氨气失电子生成氮气，则a为负极，故A正确；B.氧气在正极上得电子生成氢氧根离子，b极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，故B正确；C.碱性条件下，氨气失电子生成氮气和水，则a极的电极反应式为2NH3＋6OH－－6e－===N2＋6H2O ‎，消耗OH－，电解质溶液中的OH－移向a极，故C正确；D.该传感器在工作过程中总反应为4NH3＋3O2===2N2＋6H2O，由于反应生成了H2O，而KOH的物质的量不变，故KOH的物质的量浓度变小，pH值变小，故选D。‎ ‎【答案】　D ‎【提炼】　正确理解原电池原理，能根据图示分析电池的总反应，一般正极反应比较容易书写，而负极反应则利用总反应减去正极反应即可。‎ ‎【例5】　某化学小组构想将汽车尾气(NOx)转化为重要的化工原料HNO3，其原理如图所示，其中A、B为多孔材料。写出总化学方程式________________________________________________________________________。‎ ‎【解析】　分析所给图：通O2的为正极，通尾气的为负极，题中汽车尾气(NOx)转化为重要的化工原料HNO3，根据质量守恒及电子得失守恒，即可写出总反应为4NOx＋(5－2x)O2＋2H2O===4HNO3。‎ ‎【答案】　4NOx＋(5－2x)O2＋2H2O===4HNO3‎ ‎【提炼】　根据所给装置图，首先要分析是原电池原理还是电解池工作原理，其次找到两极发生反应的物质，弄清楚电子流向及得失电子情况。‎