铜-锌原电池及其原理-(4).doc

第20讲 原电池 化学电源
班级：________ 第____组 姓名：________ 组内评价：________教师评价：________
考纲展示：
1.了解原电池和电解池的工作原理，会书写电极反应式和电池反应方程式。
2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。
学情分析：
纵观近几年的高考试题发现，高考主要围绕着原电池工作原理及其应用进行命题。考查原电池工作原理往往以新型能源电池或燃料电池为载体，考查原电池正负极的判断、电极反应的书写、电子或电流的方向及溶液pH的变化等；原电池的应用主要考查原电池的设计、电化学腐蚀及解释某些化学现象等，主要以选择题、填空题形式出现。
【知识梳理】
一.原电池的工作原理
1．概念和反应本质
原电池是把 转化为 的装置，其反应本质是 。
2．工作原理(以铜—锌原电池为例)
装置图

电极名称
负极
正极
电极材料
片
片
电极反应

反应类型
反应
反应
电子流向
由 片沿导线流向 片
电流方向
由 片沿导线流向 片
电解质
溶液中
离子流向
电解质溶液中，阴离子向 迁移，阳离子向 迁移
盐桥中
离子流向
盐桥中含有饱和KCl溶液， 移向正极， 移向负极
电池反应
方程式

3．构成条件
(1)一看反应：看是否有能自发进行的 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 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 溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入 溶液中。
【总结提升】原电池中判断正负极的方法
二.化学电源
1.一次电池 ：（1）碱性锌锰干电池总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。
负极材料： 电极反应：
正极材料： 电极反应：
(2)银锌纽扣电池(电解质溶液为KOH溶液)
负极材料： ，电极反应： ，
正极材料： ，电极反应： ，
总反应： 。
2．二次电池
铅蓄电池(电解质溶液为30%H2SO4溶液) 总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。
①放电时的反应 负极反应： ，
正极反应： ，
总反应： 。
电解质溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。
②充电时的反应 阴极反应：
阳极反应： ，
3．燃料电池
(1)氢氧燃料电池①氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池。
电池
酸性
碱性或中性
负极反应式

正极反应式

总反应式
2H2＋O2===2H2O
②燃料电池的电极本身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由 供给。
(2)铝—空气—海水电池 负极材料：铝片，正极材料：铂片， 电解质溶液：海水，
负极反应： ，
正极反应： ，
总反应： 。
【总结提升】原电池电极反应的书写方法
【细研考题】
1．[2015·天津卷改编]锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。

(1)铜电极上发生________反应。
(2)电池工作一段时间后，甲池的c(SO)________(填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量________。
(4)________通过交换膜向正极移动，保持溶液中电荷平衡。
2．[2016·全国新课标卷Ⅲ改编]锌—空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)。
(1)放电时，负极反应为___________________________________________。
(2)放电时，电路中通过2 mol电子，消耗氧气________L(标准状况)。
3．[2016·北京卷节选]用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO)已成为环境修复研究的热点之一。
Fe还原水体中NO的反应原理如图所示。
(1)作负极的物质是________。
(2)正极的电极反应式是_____________________。
4．[2016·浙江卷]金属(M)—空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4M＋nO2＋2nH2O===4M(OH)n。已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是(　　)
A．采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面
B．比较Mg、Al、Zn三种金属—空气电池，Al—空气电池的理论比能量最高
C．M—空气电池放电过程的正极反应式：4Mn＋＋nO2＋2nH2O＋4ne－===4M(OH)n
D．在Mg—空气电池中，为防止负极区沉积Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜
【递进题组】
1．[2017·连云港模拟]Al－Ag2O电池是一种可用作水下动力的优良电源，其原理如图所示。该电池工作时总反应式2Al＋3Ag2O＋2NaOH===2NaAlO2＋6Ag＋H2O，则下列说法错误的是(　　)

A．工作时正极发生还原反应 B．当电极上生成1.08 g Ag时，电路中转移的电子为0.01 mol
C．Al电极的反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO＋2H2O
D．工作时电解液中的Na＋透过隔膜移向Al电极
2．“天宫一号”飞行器白天靠太阳能帆板产生电流向镍氢电池充电，夜间镍氢电池向飞行器供电。镍氢电池的结构示意图如图所示。若电池总反应为 2Ni(OH)22NiOOH＋H2。则下列说法正确的是(　　)
A．放电时，NiOOH发生氧化反应
B．充电时，a电极的pH增大，K＋移向b电极
C．充电时，a电极的电极反应为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
D．放电时，负极反应为NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－
3．有四种燃料电池：A.固体氧化物燃料电池　B．碱性氢氧燃料电池　C．质子交换膜燃料电池D．熔融碳酸盐燃料电池，下面是工作原理示意图，其中正极反应生成水的是(　　)