高考化学一轮复习基础知识讲义专题一考点一 原电池的工作原理及应用（2份打包，原卷版+解析版）

这是一份高考化学一轮复习基础知识讲义专题一考点一 原电池的工作原理及应用（2份打包，原卷版+解析版），文件包含高考化学一轮复习基础知识讲义专题一考点一原电池的工作原理及应用解析版doc、高考化学一轮复习基础知识讲义专题一考点一原电池的工作原理及应用学生版doc等2份试卷配套教学资源，其中试卷共13页， 欢迎下载使用。
【知识模型】
1、原电池的概念及构成条件
(1)定义：将 能转化为 能的装置。（太阳能电池：将 能转化为 能）
(2)原电池的形成条件
①能自发进行的 反应。
②两个 不同的电极(燃料电池的两个电极可以相同)。
③形成 回路，需满足三个条件：
a.存在电解质；b.两电极直接或间接接触；c.两电极插入电解质溶液或熔融电解质中。
2、工作原理(以锌铜原电池为例)
(1)装置变迁
【微点拨】
①盐桥的成分：盐桥通常是装有饱和KCl或者NH4NO3琼脂溶胶的U形管，溶液不致流出来，但离子则可以在其中自由移动
②盐桥的作用有三种：
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；
c.隔绝正负极反应物，避免直接接触，导致电流不稳定，提高电池效率。
③盐桥中离子移向：阴离子移向负极，阳离子移向正极。
④无论是单液原电池装置还是双液原电池装置，电子均不能通过电解质溶液（离子走水，电子走线）
3、原电池电极判断
4、原电池的应用
(1)加快氧化还原反应的速率：原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。
如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率
(2)比较金属活动性的强弱：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)
方法：电极质量减少作负极，较活泼；有气体生成、电极质量不断增加或不变作正极，较不活泼
(3)设计制作化学电源
①拆分反应：将氧化还原反应分成两个半反应
②选择电极材料：电极材料必须导电。根据氧化还原反应找出正、负极材料，一般选择活动性较强的金属作为负极(或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料)；活动性较弱的金属或可导电的非金属(如石墨等)作为正极
③构成闭合回路：将两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，则两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子的溶液
【模型再构】
例1、常见原电池（写出以下总反应、正负极电极反应式）
①Fe | FeCl3(aq) | Cu
总反应:
正极: 负极：
②Mg | NaOH(aq) | Al
总反应:
正极: 负极：
③Fe | 浓HNO3(aq) | Cu
总反应:
正极: 负极：
④Zn | NaCl(aq) | Cu
总反应:
正极: 负极：
【微点拨】
自发发生的氧化还原反应并不一定是电极与电解质溶液反应，也可以是电极与溶解的O2等发生反应.
例2、设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强。
(1)写出能说明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的离子方程式：_________________________________。
(2)若要将上述反应设计成原电池，电极反应式分别是：
①负极：________________________________________________________________________。
②正极：________________________________________________________________________。
(3)在方框中画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：
【问题解决】
例1、（2021 北京卷，16节选）某小组实验验证“Ag++Fe2+Fe3++Ag↓”为可逆反应并测定其平衡常数。
实验I：将0.0100 ml/L Ag2SO4溶液与0.0400 m/L FeSO4溶液(pH=1)等体积混合，产生灰黑色沉淀，溶液呈黄色。
实验II：向少量Ag粉中加入0.0100 ml/L Fe2(SO4)3溶液(pH=1)，固体完全溶解。
①取I中沉淀，加入浓硝酸，证实沉淀为Ag。现象是_______________________________。
②II中溶液选用Fe2(SO4)3，不选用Fe(NO3)3的原因是_______________________________。
综合上述实验，证实“Ag++Fe2+Fe3++Ag↓”为可逆反应。
③小组同学采用电化学装置从平衡移动角度进行验证。补全电化学装置示意图,写出操作及现象_______。
例2、(2022·湖南卷)海水电池在海洋能源领域备受关注，一种锂-海水电池构造示意图如下。下列说法错误的是( )
A．海水起电解质溶液作用 B．N极仅发生的电极反应：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
C．玻璃陶瓷具有传导离子和防水的功能 D．该锂－海水电池属于一次电池
例3、（2023海南卷，8）利用金属Al、海水及其中的溶解氧可组成电池，如图所示。下列说法正确的是（ ）
A. b电极为电池正极 B. 电池工作时，海水中的向a电极移动
C. 电池工作时，紧邻a电极区域的海水呈强碱性 D. 每消耗1kgAl，电池最多向外提供37ml电子的电量
例4、某学习小组设计如图所示原电池装置。该电池总反应为Cl－＋Ag＋===AgCl↓。下列说法正确的是( )
A．放电时，X电极发生还原反应
B．放电时，Y电极反应式为Ag＋＋e－===Ag
C．放电时，盐桥中K＋向盛有NaCl溶液的烧杯中移动
D．外电路中每通过0.1 ml e－，X电极质量增加14.35 g
【基础练习】
1、银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag，其工作示意图如图。下列说法不正确的是( )
A．Zn电极发生氧化反应
B．Ag2O电极是电源的正极
C．电池工作时，电子从Zn电极经导线流向Ag2O电极，再由Ag2O电极经电解质溶液流向Zn电极
D．Zn电极上发生的反应：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
2、(2016·全国2)Mg-AgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是( )
A.负极反应式为Mg-2e-Mg2+ B.正极反应式为Ag++e-Ag
C.电池放电时Cl-由正极向负极迁移 D.负极会发生副反应Mg+2H2OMg(OH)2+H2↑
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作负极，电极反应式为Mg - 2e－===Mg2+
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O2＋2H2O＋4e－===4OH－
4、有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )
A．a＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞a C．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞c
5、某医院设计的锌-铁原电池，可以控制胃内氢释放，改善肥胖2型糖尿病的胰岛素抵抗。其工作原理如图所示，下列说法不正确的是（ ）
A.N代表铁
B.该过程发生析氢腐蚀
C.锌表面的电极反应为Zn－2e－===Zn2+
D.标准状况下，每生成2.24mLH2，理论上原电池质量损耗0.013g
6、(2020全国1卷)为验证不同化合价铁的氧化还原能力，利用下列电池装置进行实验，回答下列问题：
(1)由FeSO4·7H2O固体配制0.10ml· L-1 FeSO4溶液，需要的仪器有药匙、玻璃棒、 （从下列图中选择，写出名称。）
(2)电池装置中，盐桥连接两电极电解质溶液。盐桥中阴、阳离子不与溶液中的物质发生化学反应，并且电迁移率（ u ）应尽可能地相近。根据下表数据，盐桥中应选择 作为电解质。
(3)电流表显示电子由铁电极流向石墨电极。可知，盐桥中的阳离子进入 电极溶液中。
(4)电池反应一段时间后，测得铁电极溶液中c(Fe2+ )增加了0.02ml· L-1 。石墨电极上未见Fe 析出。可知，石墨电极溶液中c(Fe2+ )= 。
(5)根据（3）（4）实验结果，可知石墨电极的电极反应式为 ，铁电极的电极反应式为 。因此，验证了Fe2+ 氧化性小于 ，还原小于 。
(6)实验前需要对铁电极表面活化。在FeSO4 溶液中加入几滴Fe2 (SO4) 3溶液，将铁电极浸泡一段时间，铁电极表面被刻蚀活化。检验活化反应完成的方法是 。
名称
单液原电池
双液原电池
装置
相同点
电极名称
负极： 片 正极： 片
电极反应
负极： (氧化反应) 正极： (还原反应)
总反应
Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
电子流向
电子由 经导线流向
电流流向
电流由 经导线流向
不同点
离子迁移
方向
电解质溶液中，阴离子向 迁移，阳离子向 迁移
移向正极， 移向负极
盐桥含饱和KCl溶液，
移向正极， 移向负极
能量转化效率
还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，既有化学能转化为电能，又有化学能转化为热能，造成能量损耗。
Zn与氧化剂Cu2＋不直接接触，仅有化学能转化为电能，避免了能量损耗，故电流稳定，持续时间长。
负极
正极
反应类型
得失电子
离子移向
电极材料
化合价变化
电势大小
①不含盐桥
②含盐桥
实验装置
部分实验现象
a极质量减少；b极质量增加
b极有气体产生；c极无变化
d极溶解；c极有气体产生
电流从a极流向d极
阳离子
u 108 / m2 s1 V1 
阴离子
u 108 / m2 s1 V1 
Li+
4.07
HCO3-
4.61
Na+
5.19
NO3-
7.40
Ca2+
6.59
Cl-
7.91
K+
7.62
SO42-
8.27