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原电池 化学电源
【名师预测】
纵观近几年的高考试题发现，对本专题的考查主要围绕着原电池工作原理及应用进行命题。往往以新型能源电池或燃料电池为载体，考查电极的判断、电极反应的书写、电子或电流的方向、溶液pH的变化或计算，或应用电化学原理解释某些化学现象等。本节主要以选择题、填空题形式出现。常综合学科内知识进行考查，如联系“化学实验现象的判断和分析、定量实验的操作要求、离子方程式的书写、氧化还原反应问题分析、化学计算”等。还可以与新科学及新技术如新型电池等问题相联系考查。 【知识精讲】 一、体系构建
二、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.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；
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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。
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。 4.原电池原理的应用
(1)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。
(2)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。 (3)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。 (4)设计制作化学电源
①首先将氧化还原反应分成两个半反应。
②根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质溶液。 三、常见化学电源及工作原理
（一）一次电池：只能使用一次，不能充电复原继续使用
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负极 锌片 Zn－2e===Zn 氧化反应 －2＋2＋正极 铜片 Cu＋2e===Cu 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 ＋－1.碱性锌锰干电池
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。
负极材料：Zn。
电极反应：Zn＋2OH－2e===Zn(OH)2。 正极材料：碳棒。
电极反应：2MnO2＋2H2O＋2e===2MnOOH＋2OH。 2.纽扣式锌银电池
总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
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电解质是KOH。 负极材料：Zn。
电极反应：Zn＋2OH－2e===Zn(OH)2。 正极材料：Ag2O。
电极反应：Ag2O＋H2O＋2e===2Ag＋2OH。 3.锂电池
Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2。电池的总反应可表示为8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。
(1)负极材料为________，电极反应为_________________________________________。 (2)正极的电极反应为_______________________________________________________。 答案 (1)锂 8Li－8e===8Li (2)3SOCl2＋8e===2S＋SO3＋6Cl
（二）二次电池：放电后能充电复原继续使用 1.铅蓄电池总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)
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2－
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＋
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－
－
－
2PbSO4(s)＋2H2O(l)
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(1)放电时——原电池
负极反应：Pb(s)＋SO4(aq)－2e===PbSO4(s)；
正极反应：PbO2(s)＋4H(aq)＋SO4(aq)＋2e===PbSO4(s)＋2H2O(l)。 (2)充电时——电解池
阴极反应：PbSO4(s)＋2e===Pb(s)＋SO4(aq)；
阳极反应：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e===PbO2(s)＋4H(aq)＋SO4(aq)。 2.图解二次电池的充放电
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＋
2－
－
2－
＋
2－
－
2－
－
3.二次电池的充放电规律
(1)充电时电极的连接：充电的目的是使电池恢复其供电能力，因此负极应与电源的负极相连以获得电子，可简记为负接负后作阴极，正接正后作阳极。
(2)工作时的电极反应式：同一电极上的电极反应式，在充电与放电时，形式上恰好是相反的；同一电极周围的溶液，充电与放电时pH的变化趋势也恰好相反。 （三）“高效、环境友好”的燃料电池
1.氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。
种类 负极反应式 正极反应式 电池总反应式 备注
2.解答燃料电池题目的思维模型
酸性 2H2－4e===4H O2＋4e＋4H===2H2O －＋－＋碱性 2H2＋4OH－4e===4H2O O2＋2H2O＋4e===4OH －－－－2H2＋O2===2H2O 燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用 4
3.解答燃料电池题目的几个关键点
(1)要注意介质是什么？是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 (2)通入负极的物质为燃料，通入正极的物质为氧气。
(3)通过介质中离子的移动方向，可判断电池的正负极，同时考虑该离子参与靠近一极的电极反应。 【典题精练】
考点1、考查原电池的工作原理
例1．下列有关原电池的说法中正确的是( ) A．在内电路中，电子由正极流向负极
B．在原电池中，一定是相对较活泼的金属作负极，不活泼的金属作正极 C．原电池工作时，正极表面一定有气泡产生 D．原电池工作时，可能会伴随着热能变化
解析：A项，内电路中不存在电子的移动；B项，若是由铝、镁、氢氧化钠溶液构成的原电池，则负极是铝；C项，若是由锌、铜、硫酸铜溶液构成的原电池，则正极表面析出铜，没有气泡产生。 答案：D
误区警示：规避原电池工作原理的3个失分点
(1)原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。 (2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。
(3)无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。 考点2、考查原电池正负极的判断及电极反应式的书写
例2．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
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