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(共45張PPT)
第35講　原電池　常見化學電源
1. 理解原電池的構成、工作原理及應用。
2．正確判斷原電池的兩極，能書寫電極反應式和總反應方程式。
3．了解常見化學電源的種類及其工作原理；了解燃料電池的應用。
考點一
考點二
考點一
考點一　原電池的工作原理及應用
1.概念：把化學能轉化為電能的裝置。
2．構成條件
(1)一看反應：看是否有能自發進行的氧化還原反應發生。
(2)二看兩電極：一般是金屬活動性不同的兩電極。
(3)三看是否形成閉合回路：形成閉合回路的三個必要條件①電解質溶液；②兩電極直接接觸或通過導線連接；③兩電極插入電解質溶液。
3．工作原理(以銅鋅原電池為例)
電極名稱 負極 正極
電極材料 鋅片 銅片
電極反應 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu
反應類型 ________ ________
電子流向 由Zn沿導線流向Cu
鹽橋中離子移向 鹽橋含飽和KCl溶液，K＋移向________，Cl－移向________
氧化反應
還原反應
正極
負極
【師說·助學】　裝置Ⅰ、Ⅱ的比較
①鹽橋作用：a.連接內電路形成閉合回路。b.維持兩電極電勢差(中和電荷)，使電池能持續提供電流。
②裝置Ⅰ中有部分Zn與Cu2＋直接反應，使電池效率降低；裝置Ⅱ中使Zn與Cu2＋隔離，電池效率提高，電流穩定。
4．原電池原理的應用
(1)比較金屬的活動性強弱：原電池中，負極一般是活動性________的金屬，正極一般是活動性較弱的金屬(或能導電的非金屬)。
(2)加快化學反應速率：氧化還原反應形成原電池時，反應速率加快。
(3)用于金屬的防護：將需要保護的金屬制品作原電池的________而受到保護。
(4)設計制作化學電源
①首先將氧化還原反應分成兩個半反應。
②根據原電池的工作原理，結合兩個半反應，選擇正、負電極材料以及電解質溶液。
較強
正極
【易錯診斷】　判斷正誤，錯誤的說明理由。
1．理論上，任何自發的氧化還原反應都可設計成原電池：
_______________________________________________________。
2．在鋅銅原電池中，因為有電子通過電解質溶液形成閉合回路，所以有電流產生：
_______________________________________________________。
3．兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定作負極：
_______________________________________________________。
4．一般來說，帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽橋”的原電池效率高：____________________________________________________。
正確。
錯誤。電子只能通過導線，不能通過電解質溶液。
錯誤。 較活潑金屬不一定作負極。如Mg- Al- NaOH溶液電池，Mg比Al活潑，但Al作負極。
正確。
【教考銜接】
典例[2021·廣東卷，9]火星大氣中含有大量CO2，一種有CO2參加反應的新型全固態電池有望為火星探測器供電。該電池以金屬鈉為負極，碳納米管為正極，放電時，下列說法正確的是(　　)
A．負極上發生還原反應
B．CO2在正極上得電子
C．陽離子由正極移向負極
D．將電能轉化為化學能
答案：B
解析：根據題干信息可知，放電時總反應為4Na＋3CO2===2Na2CO3＋C。放電時負極上Na發生氧化反應失去電子生成Na＋，故A錯誤；放電時正極上CO2得到電子生成C，故B正確；放電時陽離子移向正極，故C錯誤；放電時裝置為原電池，將化學能轉化為電能，故D錯誤。
【師說·延伸】　原電池正、負極判斷的一般方法
【對點演練】
考向一　電極的判斷及電極反應式的書寫
1．(1)由組成原電池的電極材料判斷。一般是活動性較強的金屬為________極，活動性較弱的金屬或能導電的非金屬為________極。
(2)根據電流方向或電子流動方向判斷。電流由________極流向________極；電子由______極流向________極。
(3)根據原電池中電解質溶液內離子的移動方向判斷。在原電池的電解質溶液內，陽離子移向________極，陰離子移向________極。
(4)根據原電池兩極發生的變化來判斷。原電池的________極失電子發生氧化反應，其________極得電子發生還原反應。
(5)根據現象判斷。一般情況下，溶解的一極為________極，增重或有氣體逸出的一極為________極。
負
正
正
負
負
正
正
負
負
正
負
正
2．分析下圖所示的四個原電池裝置，按要求回答問題。
(1)裝置①中，_______作負極，該電極反應式為________________。
(2)裝置②中________作負極，該電極反應式為____________________________，正極反應式為________________________。
Mg
Mg－2e－===Mg2＋
Al
2Al－6e－＋8OH－===2Al＋4H2O
6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
(3)裝置③中，______作正極，負極反應式為_________________。
(4)裝置④中，_____作負極，正極反應式為_____________________。
Fe
Cu－2e－===Cu2＋
Fe
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
考向二　可逆反應原電池
3．控制適合的條件，將反應2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I2設計成如下圖所示的原電池?；卮鹣铝袉栴}：
(1)反應開始時，負極為________中的石墨(填“甲”或“乙”)，電極反應式為_______________。
(2)電流表讀數為________時，反應達到化學平衡狀態。
(3)當達到化學平衡狀態時，在甲中加入FeCl2固體，此時負極為________中的石墨(填“甲”或“乙”)，電極反應式為________________________________________。
乙
2I－－2e－===I2
零
甲
2Fe2＋－2e－===2Fe3＋或Fe2＋－e－===Fe3＋
4．某同學為探究Ag＋和Fe2＋的反應，按下圖連接裝置并加入藥品(鹽橋中的物質不參與反應)，發現電壓表指針偏移。電子由石墨經導線流向銀。放置一段時間后，向甲燒杯中逐漸加入濃溶液，發現電壓表指針的變化依次為偏移減小→回到零點→逆向偏移。則電壓表指針逆向偏移后，銀為________(填“正”或“負”)極。由實驗得出Ag＋和Fe2＋反應的離子方程式是___________________。
負
　Fe2＋＋Ag＋ Fe3＋＋Ag
考向三　原電池原理的應用
5．用A、B、C、D、E五塊金屬片，進行如下實驗：
(1)A、B用導線相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，A極為負極，活動性________；
(2)C、D用導線相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，電流由D→導線→C，活動性________；
(3)A、C相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，C極產生大量氣泡，活動性________；
(4)B、D相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，D極發生氧化反應，活動性________；
(5)用惰性電極電解含B離子和E離子的溶液，E先析出，活動性________。
綜上所述，這五種金屬的活動性從強到弱的順序為________________。
A＞B
C＞D
A＞C
D＞B
B＞E
A＞C＞D＞B＞E
6．請運用原電池原理設計實驗，驗證Cu2＋、Fe3＋氧化性的強弱。請寫出電極反應式，負極__________________，正極_________________，并在方框內畫出實驗裝置圖，要求用燒杯和鹽橋，并標出外電路電子流向。
Cu－2e－===Cu2＋
2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
畫原電池裝置圖常見的四個失分點
(1)不注明電極材料名稱或元素符號。
(2)不畫出電解質溶液(或畫出但不標注)。
(3)誤把鹽橋畫成導線。
(4)不能連成閉合回路。
7．把適合題意的圖像填在橫線上(用A、B、C、D表示)
(1)將等質量的兩份鋅粉a、b分別加入過量的稀硫酸，同時向a中加入少量的CuSO4溶液，產生H2的體積V(L)與時間t(min)的關系是________。
(2)將過量的兩份鋅粉a、b分別加入等量的稀硫酸，同時向a中加入少量的CuSO4溶液，產生H2的體積V(L)與時間t(min)的關系是________。
(3)將(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他條件不變，則圖像是________。
A
B
C
解析：加入CuSO4溶液，Zn置換出Cu，形成原電池，加快反應速率，（1）a中Zn減少，H2體積減小，所以A正確；（2）中由于H2SO4定量，產生H2的體積一樣多，所以B項正確；（3）當把CuSO4溶液改成CH3COONa溶液時，由于CH3COO－＋H＋ CH3COOH，a中c（H＋）減少，反應速率減小，但產生H2的體積不變，所以C項正確。
考點二
考點二　常見化學電源
1.一次電池
(1)堿性鋅錳干電池
總反應：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。
負極材料：Zn。
負極反應：__________________________。
正極材料：碳棒。
正極反應：___________________________________。
Zn＋2OH－－2e－===Zn（OH）2
2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO（OH）＋2OH－
(2)紐扣式鋅銀電池
總反應式：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
電解質溶液是________。
負極材料：Zn。
負極反應：______________________________。
正極材料：Ag2O。
正極反應：______________________________。
KOH溶液
Zn＋2OH－－2e－===Zn（OH）2
Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
2．二次電池——可充電電池或蓄電池
鉛酸蓄電池總反應：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)放電,充電2PbSO4(s)＋2H2O(l)
(1)放電時：
負極：____________________________；
正極：___________________________________。
(2)充電時：
陰極：；
陽極：。
【師說·助學】　充電時電極的連接：正接正作陽極，負接負作陰極。
Pb＋－2e－===PbSO4
PbO2＋4H＋＋＋2e－===PbSO4＋2H2O
3．“高效、環境友好”的燃料電池
氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，分為酸性和堿性兩種。
【師說·助學】　燃料電池的電極不參與反應，有很強的催化活性，起導電作用。
電池 酸性 堿性或中性
負極反應式 2H2－4e－===4H＋ __________________
正極反應式 ________________ O2＋4e－＋2H2O===4OH－
總反應式 2H2＋O2===2H2O
2H2－4e－＋4OH－===4H2O
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
【易錯診斷】　判斷正誤，錯誤的說明理由。
1．鉛酸蓄電池放電時，正極與負極質量均增加：
_________________________________________________________。
2．二次電池充電時，二次電池的陰極連接電源的負極，發生還原反應：
_________________________________________________________。
3．鉛酸蓄電池放電時的負極和充電時的陽極均發生還原反應：
_________________________________________________________。
4．在原電池中，正極本身一定不參與電極反應，負極本身一定要發生氧化反應：
_________________________________________________________。
正確。
正確。
錯誤。負極、陽極均發生氧化反應。
錯誤。正極材料不參與電極反應；負極材料有的發生氧化反應，有的不參與電極反應，如燃料電池的負極材料不參與電極反應。
【教考銜接】
典例1 [2023·遼寧卷，11]某低成本儲能電池原理如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．放電時負極質量減小
B．儲能過程中電能轉變為化學能
C．放電時右側H＋通過質子交換膜移向左側
D．充電總反應：
＋2Fe3＋===PbSO4＋2Fe2＋
答案：B
解析：該儲能電池放電時，Pb為負極，失電子結合硫酸根離子生成PbSO4，則多孔碳電極為正極，正極上Fe3＋得電子轉化為Fe2＋，充電時，多孔碳電極為陽極，Fe2＋失電子生成Fe3＋，PbSO4電極為陰極，PbSO4得電子生成Pb和硫酸。放電時負極上Pb失電子結合硫酸根離子生成PbSO4附著在負極上，負極質量增大，A錯誤；儲能過程中，該裝置為電解池，將電能轉化為化學能，B正確；放電時，右側為正極，電解質溶液中的陽離子向正極移動，左側的H＋通過質子交換膜移向右側，C錯誤；充電時，總反應為PbSO4＋2Fe2＋===Pb＋＋2Fe3＋，D錯誤。
典例2 [2023·山東卷，11](雙選)利用熱再生氨電池可實現CuSO4電鍍廢液的濃縮再生。電池裝置如圖所示，甲、乙兩室均預加相同的CuSO4電鍍廢液，向甲室加入足量氨水后電池開始工作。下列說法正確的是(　　)
A．甲室Cu電極為正極
B．隔膜為陽離子膜
C．電池總反應為：Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋
D．NH3擴散到乙室將對電池電動勢產生影響
答案：CD
解析：據圖可知，甲室流出液經低溫熱解得到CuSO4和NH3，則甲室中生成了[Cu（NH3）4]SO4，發生的反應為Cu－2e－＋4NH3===[Cu（NH3）4]2＋，甲室Cu電極為負極，A錯誤；乙室Cu電極為正極，發生反應：Cu2＋＋2e－===Cu，消耗Cu2＋，為維持電解質溶液呈電中性，透過隔膜進入甲室，則隔膜為陰離子膜，B錯誤；根據正、負極反應，可知電池總反應為Cu2＋＋4NH3===[Cu（NH3）4]2＋，C正確；NH3能與Cu2＋反應生成[Cu（NH3）4]2＋，因此若NH3擴散到乙室，則乙室Cu2＋濃度減小，對電池電動勢有影響，D正確。
【師說·延伸】　
典例2解題的關鍵：由圖中低溫熱解得CuSO4溶液和NH3→甲室生成[Cu(NH3)4]SO4→在甲室電極源源不斷地產生Cu2＋。
【對點演練】
考向一　一次電池
1．酸性鋅錳干電池是一種一次性電池，外殼為金屬鋅，中間是碳棒，其周圍是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物。該電池放電過程中產生Mn2O3。
(1)該電池的正極反應式為__________________________________，
電池總反應的離子方程式為
_________________________________________。
(2)維持電流強度為0.5 A，電池工作5分鐘，理論上消耗鋅________ g。(已知F＝)
2MnO2＋2e－＋===Mn2O3＋2NH3＋H2O
Zn＋2MnO2＋===Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3＋H2O
0.05
解析：（2）電池工作5分鐘，通過的電量Q＝0.5 A×5 min×60 s·min－1＝150 C，則理論上消耗Zn的質量m（Zn）＝×65 g·mol－1≈0.05 g。
考向二　二次電池
2．一種碳納米管能夠吸附氫氣，可作二次電池(如圖所示)的碳電極。該電池的電解質溶液為的KOH溶液。
(1)寫出放電時的正、負極電極反應式：
_________________________________________________________。
(2)寫出充電時的陰、陽極電極反應式：
_________________________________________________________。
負極：H2－2e－＋2OH－===2H2O；正極：2NiO（OH）＋2H2O＋2e－===2Ni（OH）2＋2OH－
陰極：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；陽極：2Ni（OH）2＋2OH－－2e－===2NiO（OH）＋2H2O
考向三　燃料電池
3．(1)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料電池，其原理見圖1，該電池在使用過程中石墨Ⅰ電極上生成氧化物Y，其電極反應式為____________________。
NO2＋N－e－===N2O5
(2)化學家正在研究尿素動力燃料電池。用這種電池直接去除城市廢水中的尿素，既能產生凈化的水，又能發電，尿素燃料電池結構如圖2所示：
甲的電極反應式為_________________________________________。
CO（NH2）2＋H2O－6e－===CO2↑＋N2↑＋6H＋
解析：（1）該燃料電池中，正極上通入O2，石墨Ⅱ為正極，電極反應式為O2＋2N2O5＋4e－===4N，負極上通入NO2，石墨Ⅰ為負極，電極反應式為NO2＋N－e－===N2O5。
（2）根據圖示可知，甲電極上CO（NH2）2反應生成二氧化碳和氮氣，N元素化合價升高，失電子，為電源的負極，電解質溶液為酸性，則其電極反應式為CO（NH2）2＋H2O－6e－===CO2↑＋N2↑＋6H＋。
4．以甲烷燃料電池為例來分析在不同的環境下電極反應式的書寫方法。
(1)酸性條件
總反應式：_________________________________；
正極反應式：________________________________；
負極反應式：_________________________________。
(2)堿性條件
總反應式：_________________________________；
正極反應式：__________________________________；
負極反應式：__________________________________。
CH4＋2O2===CO2＋2H2O
2O2＋8H＋＋8e－===4H2O
CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋
CH4＋2O2＋2OH－===＋3H2O
2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
CH4＋10OH－－8e－===＋7H2O
(3)固體電解質(高溫下能傳導O2－)
總反應式：_____________________________________；
正極反應式：____________________________________；
負極反應式：____________________________________。
(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環境下
總反應式： ________________________；
正極反應式：_____________________________；
負極反應式：_______________________________。
CH4＋2O2===CO2＋2H2O
2O2＋8e－===4O2－
CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O
CH4＋2O2===CO2＋2H2O
2O2＋4CO2＋8e－===4
CH4＋4－8e－===5CO2＋2H2O
解答燃料電池題目的三個關鍵點
(1)要注意介質是什么？是電解質溶液還是熔融鹽或氧化物。
(2)通入負極的物質為燃料，通入正極的物質為氧氣。
(3)通過介質中離子的移動方向，可判斷電池的正、負極，同時考慮該離子參與靠近一極的電極反應。第35講　原電池　常見化學電源
1.理解原電池的構成、工作原理及應用。
2．正確判斷原電池的兩極，能書寫電極反應式和總反應方程式。
3．了解常見化學電源的種類及其工作原理；了解燃料電池的應用。
考點一　原電池的工作原理及應用
1.概念：把化學能轉化為電能的裝置。
2．構成條件
(1)一看反應：看是否有能自發進行的氧化還原反應發生。
(2)二看兩電極：一般是金屬活動性不同的兩電極。
(3)三看是否形成閉合回路：形成閉合回路的三個必要條件①電解質溶液；②兩電極直接接觸或通過導線連接；③兩電極插入電解質溶液。
3．工作原理(以銅鋅原電池為例)
電極名稱 負極 正極
電極材料 鋅片 銅片
電極反應 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu
反應類型 ________ ________
電子流向 由Zn沿導線流向Cu
鹽橋中離子移向 鹽橋含飽和KCl溶液，K＋移向________，Cl－移向________
【師說·助學】　裝置Ⅰ、Ⅱ的比較
①鹽橋作用：a.連接內電路形成閉合回路。b.維持兩電極電勢差(中和電荷)，使電池能持續提供電流。
②裝置Ⅰ中有部分Zn與Cu2＋直接反應，使電池效率降低；裝置Ⅱ中使Zn與Cu2＋隔離，電池效率提高，電流穩定。
4．原電池原理的應用
(1)比較金屬的活動性強弱：原電池中，負極一般是活動性________的金屬，正極一般是活動性較弱的金屬(或能導電的非金屬)。
(2)加快化學反應速率：氧化還原反應形成原電池時，反應速率加快。
(3)用于金屬的防護：將需要保護的金屬制品作原電池的________而受到保護。
(4)設計制作化學電源
①首先將氧化還原反應分成兩個半反應。
②根據原電池的工作原理，結合兩個半反應，選擇正、負電極材料以及電解質溶液。
【易錯診斷】　判斷正誤，錯誤的說明理由。
1．理論上，任何自發的氧化還原反應都可設計成原電池：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．在鋅銅原電池中，因為有電子通過電解質溶液形成閉合回路，所以有電流產生：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定作負極：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．一般來說，帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽橋”的原電池效率高：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【教考銜接】
典例[2021·廣東卷，9]火星大氣中含有大量CO2，一種有CO2參加反應的新型全固態電池有望為火星探測器供電。該電池以金屬鈉為負極，碳納米管為正極，放電時，下列說法正確的是(　　)
A．負極上發生還原反應
B．CO2在正極上得電子
C．陽離子由正極移向負極
D．將電能轉化為化學能
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【師說·延伸】　原電池正、負極判斷的一般方法
【對點演練】
考向一　電極的判斷及電極反應式的書寫
1．(1)由組成原電池的電極材料判斷。一般是活動性較強的金屬為________極，活動性較弱的金屬或能導電的非金屬為________極。
(2)根據電流方向或電子流動方向判斷。電流由________極流向________極；電子由______極流向________極。
(3)根據原電池中電解質溶液內離子的移動方向判斷。在原電池的電解質溶液內，陽離子移向________極，陰離子移向________極。
(4)根據原電池兩極發生的變化來判斷。原電池的________極失電子發生氧化反應，其________極得電子發生還原反應。
(5)根據現象判斷。一般情況下，溶解的一極為________極，增重或有氣體逸出的一極為________極。
2．分析下圖所示的四個原電池裝置，按要求回答問題。
(1)裝置①中，________作負極，該電極反應式為____________________________________。
(2)裝置②中________作負極，該電極反應式為____________________________________，正極反應式為________________________________________。
(3)裝置③中，________作正極，負極反應式為____________________________________。
(4)裝置④中，________作負極，正極反應式為____________________________________。
考向二　可逆反應原電池
3．控制適合的條件，將反應2Fe3＋＋2I－ 2Fe2＋＋I2設計成如下圖所示的原電池。回答下列問題：
(1)反應開始時，負極為________中的石墨(填“甲”或“乙”)，電極反應式為________________________________________。
(2)電流表讀數為________時，反應達到化學平衡狀態。
(3)當達到化學平衡狀態時，在甲中加入FeCl2固體，此時負極為________中的石墨(填“甲”或“乙”)，電極反應式為________________________________________。
4．某同學為探究Ag＋和Fe2＋的反應，按下圖連接裝置并加入藥品(鹽橋中的物質不參與反應)，發現電壓表指針偏移。電子由石墨經導線流向銀。放置一段時間后，向甲燒杯中逐漸加入濃溶液，發現電壓表指針的變化依次為偏移減小→回到零點→逆向偏移。則電壓表指針逆向偏移后，銀為________(填“正”或“負”)極。由實驗得出Ag＋和Fe2＋反應的離子方程式是______________________________________。
考向三　原電池原理的應用
5．用A、B、C、D、E五塊金屬片，進行如下實驗：
(1)A、B用導線相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，A極為負極，活動性________；
(2)C、D用導線相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，電流由D→導線→C，活動性________；
(3)A、C相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，C極產生大量氣泡，活動性________；
(4)B、D相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，D極發生氧化反應，活動性________；
(5)用惰性電極電解含B離子和E離子的溶液，E先析出，活動性________。
綜上所述，這五種金屬的活動性從強到弱的順序為________________。
6．請運用原電池原理設計實驗，驗證Cu2＋、Fe3＋氧化性的強弱。請寫出電極反應式，負極________________________________________________，正極____________________________________，并在方框內畫出實驗裝置圖，要求用燒杯和鹽橋，并標出外電路電子流向。
畫原電池裝置圖常見的四個失分點
(1)不注明電極材料名稱或元素符號。
(2)不畫出電解質溶液(或畫出但不標注)。
(3)誤把鹽橋畫成導線。
(4)不能連成閉合回路。
7．把適合題意的圖像填在橫線上(用A、B、C、D表示)
(1)將等質量的兩份鋅粉a、b分別加入過量的稀硫酸，同時向a中加入少量的CuSO4溶液，產生H2的體積V(L)與時間t(min)的關系是________。
(2)將過量的兩份鋅粉a、b分別加入等量的稀硫酸，同時向a中加入少量的CuSO4溶液，產生H2的體積V(L)與時間t(min)的關系是________。
(3)將(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他條件不變，則圖像是________。
考點二　常見化學電源
1.一次電池
(1)堿性鋅錳干電池
總反應：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。
負極材料：Zn。
負極反應：______________________。
正極材料：碳棒。
正極反應：_____________________________。
(2)紐扣式鋅銀電池
總反應式：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
電解質溶液是________。
負極材料：Zn。
負極反應：___________________________________。
正極材料：Ag2O。
正極反應：______________________________。
2．二次電池——可充電電池或蓄電池
鉛酸蓄電池總反應：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)放電,充電2PbSO4(s)＋2H2O(l)
(1)放電時：
負極：____________________________；
正極：_____________________________。
(2)充電時：
陰極：；
陽極：。
【師說·助學】　充電時電極的連接：正接正作陽極，負接負作陰極。
3．“高效、環境友好”的燃料電池
氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，分為酸性和堿性兩種。
電池 酸性 堿性或中性
負極反應式 2H2－4e－===4H＋ __________________
正極反應式 ________________ O2＋4e－＋2H2O===4OH－
總反應式 2H2＋O2===2H2O
【師說·助學】　燃料電池的電極不參與反應，有很強的催化活性，起導電作用。
【易錯診斷】　判斷正誤，錯誤的說明理由。
1．鉛酸蓄電池放電時，正極與負極質量均增加：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
2．二次電池充電時，二次電池的陰極連接電源的負極，發生還原反應：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
3．鉛酸蓄電池放電時的負極和充電時的陽極均發生還原反應：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．在原電池中，正極本身一定不參與電極反應，負極本身一定要發生氧化反應：________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
【教考銜接】
典例1 [2023·遼寧卷，11]某低成本儲能電池原理如圖所示。下列說法正確的是(　　)
A．放電時負極質量減小
B．儲能過程中電能轉變為化學能
C．放電時右側H＋通過質子交換膜移向左側
D．充電總反應：
＋2Fe3＋===PbSO4＋2Fe2＋
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
典例2 [2023·山東卷，11](雙選)利用熱再生氨電池可實現CuSO4電鍍廢液的濃縮再生。電池裝置如圖所示，甲、乙兩室均預加相同的CuSO4電鍍廢液，向甲室加入足量氨水后電池開始工作。下列說法正確的是(　　)
A．甲室Cu電極為正極
B．隔膜為陽離子膜
C．電池總反應為：Cu2＋＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋
D．NH3擴散到乙室將對電池電動勢產生影響
聽課筆記　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【師說·延伸】　典例2解題的關鍵：由圖中低溫熱解得CuSO4溶液和NH3→甲室生成[Cu(NH3)4]SO4→在甲室電極源源不斷地產生Cu2＋。
【對點演練】
考向一　一次電池
1．酸性鋅錳干電池是一種一次性電池，外殼為金屬鋅，中間是碳棒，其周圍是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物。該電池放電過程中產生Mn2O3。
(1)該電池的正極反應式為_________________，
電池總反應的離子方程式為_________________________________。
(2)維持電流強度為0.5 A，電池工作5分鐘，理論上消耗鋅________ g。(已知F＝)
考向二　二次電池
2．一種碳納米管能夠吸附氫氣，可作二次電池(如圖所示)的碳電極。該電池的電解質溶液為的KOH溶液。
(1)寫出放電時的正、負極電極反應式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)寫出充電時的陰、陽極電極反應式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
考向三　燃料電池
3．(1)NO2、O2和熔融NaNO3可制作燃料電池，其原理見圖1，該電池在使用過程中石墨Ⅰ電極上生成氧化物Y，其電極反應式為________________________________________。
(2)化學家正在研究尿素動力燃料電池。用這種電池直接去除城市廢水中的尿素，既能產生凈化的水，又能發電，尿素燃料電池結構如圖2所示：
甲的電極反應式為
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
4．以甲烷燃料電池為例來分析在不同的環境下電極反應式的書寫方法。
(1)酸性條件
總反應式：
________________________________________________________________________；
正極反應式：
________________________________________________________________________；
負極反應式：
________________________________________________________________________。
(2)堿性條件
總反應式：
________________________________________________________________________；
正極反應式：
________________________________________________________________________；
負極反應式：
________________________________________________________________________。
(3)固體電解質(高溫下能傳導O2－)
總反應式：
________________________________________________________________________；
正極反應式：
________________________________________________________________________；
負極反應式：
________________________________________________________________________。
(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環境下
總反應式： ___________________；
正極反應式：________________________；
負極反應式：________________。
解答燃料電池題目的三個關鍵點
(1)要注意介質是什么？是電解質溶液還是熔融鹽或氧化物。
(2)通入負極的物質為燃料，通入正極的物質為氧氣。
(3)通過介質中離子的移動方向，可判斷電池的正、負極，同時考慮該離子參與靠近一極的電極反應。
第35講　原電池　常見化學電源
考點一
夯實·必備知識
3．氧化反應　還原反應　正極　負極
4．（1）較強　（3）正極
易錯診斷
1．正確。
2．錯誤。電子只能通過導線，不能通過電解質溶液。
3．錯誤。 較活潑金屬不一定作負極。如Mg Al NaOH溶液電池，Mg比Al活潑，但Al作負極。
4．正確。
突破·關鍵能力
教考銜接
典例　解析：根據題干信息可知，放電時總反應為4Na＋3CO2===2Na2CO3＋C。放電時負極上Na發生氧化反應失去電子生成Na＋，故A錯誤；放電時正極上CO2得到電子生成C，故B正確；放電時陽離子移向正極，故C錯誤；放電時裝置為原電池，將化學能轉化為電能，故D錯誤。
答案：B
對點演練
1．答案：（1）負　正?。?）正　負　負　正　（3）正　負　（4）負　正　（5）負　正
2．答案：（1）Mg　Mg－2e－===Mg2＋
（2）Al　2Al－6e－＋8OH－===2AlO＋4H2O　6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑
（3）Fe　Cu－2e－===Cu2＋
（4）Fe　O2＋2H2O＋4e－===4OH－
3．答案：（1）乙　2I－－2e－===I2
（2）零
（3）甲　2Fe2＋－2e－===2Fe3＋或Fe2＋－e－===Fe3＋
4．答案：負　Fe2＋＋Ag＋ Fe3＋＋Ag
5．答案：（1）A＞B?。?）C＞D?。?）A＞C　（4）D＞B?。?）B＞E　A＞C＞D＞B＞E
6．答案：Cu－2e－===Cu2＋　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
7．解析：加入CuSO4溶液，Zn置換出Cu，形成原電池，加快反應速率，（1）a中Zn減少，H2體積減小，所以A正確；（2）中由于H2SO4定量，產生H2的體積一樣多，所以B項正確；（3）當把CuSO4溶液改成CH3COONa溶液時，由于CH3COO－＋H＋ CH3COOH，a中c（H＋）減少，反應速率減小，但產生H2的體積不變，所以C項正確。
答案：（1）A　（2）B?。?）C
考點二
夯實·必備知識
1．（1）Zn＋2OH－－2e－===Zn（OH）2　2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO（OH）＋2OH－?。?）KOH溶液　Zn＋2OH－－2e－===Zn（OH）2　Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－
2．（1）Pb＋－2e－===PbSO4　PbO2＋4H＋＋＋2e－===PbSO4＋2H2O
3．2H2－4e－＋4OH－===4H2O　O2＋4e－＋4H＋===2H2O
易錯診斷
1．正確。
2．正確。
3．錯誤。負極、陽極均發生氧化反應。
4．錯誤。正極材料不參與電極反應；負極材料有的發生氧化反應，有的不參與電極反應，如燃料電池的負極材料不參與電極反應。
突破·關鍵能力
教考銜接
典例1　解析：該儲能電池放電時，Pb為負極，失電子結合硫酸根離子生成PbSO4，則多孔碳電極為正極，正極上Fe3＋得電子轉化為Fe2＋，充電時，多孔碳電極為陽極，Fe2＋失電子生成Fe3＋，PbSO4電極為陰極，PbSO4得電子生成Pb和硫酸。放電時負極上Pb失電子結合硫酸根離子生成PbSO4附著在負極上，負極質量增大，A錯誤；儲能過程中，該裝置為電解池，將電能轉化為化學能，B正確；放電時，右側為正極，電解質溶液中的陽離子向正極移動，左側的H＋通過質子交換膜移向右側，C錯誤；充電時，總反應為PbSO4＋2Fe2＋===Pb＋＋2Fe3＋，D錯誤。
答案：B
典例2　解析：據圖可知，甲室流出液經低溫熱解得到CuSO4和NH3，則甲室中生成了[Cu（NH3）4]SO4，發生的反應為Cu－2e－＋4NH3===[Cu（NH3）4]2＋，甲室Cu電極為負極，A錯誤；乙室Cu電極為正極，發生反應：Cu2＋＋2e－===Cu，消耗Cu2＋，為維持電解質溶液呈電中性，SO透過隔膜進入甲室，則隔膜為陰離子膜，B錯誤；根據正、負極反應，可知電池總反應為Cu2＋＋4NH3===[Cu（NH3）4]2＋，C正確；NH3能與Cu2＋反應生成[Cu（NH3）4]2＋，因此若NH3擴散到乙室，則乙室Cu2＋濃度減小，對電池電動勢有影響，D正確。
答案：CD
對點演練
1．解析：（2）電池工作5分鐘，通過的電量Q＝0.5 A×5 min×60 s·min－1＝150 C，則理論上消耗Zn的質量m（Zn）＝×65 g·mol－1≈0.05 g。
答案：（1）2MnO2＋2e－＋===Mn2O3＋2NH3＋H2O　Zn＋2MnO2＋===Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3＋H2O　
（2）0.05
2．答案：（1）負極：H2－2e－＋2OH－===2H2O；
正極：2NiO（OH）＋2H2O＋2e－===2Ni（OH）2＋2OH－
（2）陰極：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；
陽極：2Ni（OH）2＋2OH－－2e－===2NiO（OH）＋2H2O
3．解析：（1）該燃料電池中，正極上通入O2，石墨Ⅱ為正極，電極反應式為O2＋2N2O5＋4e－===4N，負極上通入NO2，石墨Ⅰ為負極，電極反應式為NO2＋N－e－===N2O5。
（2）根據圖示可知，甲電極上CO（NH2）2反應生成二氧化碳和氮氣，N元素化合價升高，失電子，為電源的負極，電解質溶液為酸性，則其電極反應式為CO（NH2）2＋H2O－6e－===CO2↑＋N2↑＋6H＋。
答案：（1）NO2＋N－e－===N2O5　（2）CO（NH2）2＋H2O－6e－===CO2↑＋N2↑＋6H＋
4．答案：（1）CH4＋2O2===CO2＋2H2O
2O2＋8H＋＋8e－===4H2O
CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋
（2）CH4＋2O2＋2OH－===＋3H2O
2O2＋4H2O＋8e－===8OH－
CH4＋10OH－－8e－===＋7H2O
（3）CH4＋2O2===CO2＋2H2O
2O2＋8e－===4O2－
CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O
（4）CH4＋2O2===CO2＋2H2O
2O2＋4CO2＋8e－===4
CH4＋4－8e－===5CO2＋2H2O

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