【電化學專題複習】
考點一原電池化學電源
1．了解原電池的工作原理，能寫出電極反應和總反應。
2．了解常見化學電源的種類及其工作原理。
【基礎梳理】
一、原電池的工作原理
1．概念原電池是將______轉變為____的裝置。
2．工作原理如圖以銅鋅原電池為例：
（1）在znso4溶液中，鋅片逐漸____，即zn被____，鋅原子____電子，形成________進入溶液，從鋅片上釋放出電子，經過導線流向____；溶液中的________從銅片上得電子，還原成為____並沉積在銅片上。
（2）電子流向：從____極流向____極。
（3）電流方向：從____極（____）流向____極（____）。
3．電極材料及反應式（以銅鋅原電池為例）
4．原電池的構成判斷要三看
（1）一看反應：看是否有能自發進行的氧化還原反應發生（一般是活潑性強的金屬與電解質溶液反應）。
（2）二看兩電極：一般是活潑性不同的兩電極。
（3）三看是否形成閉合迴路，形成閉合迴路需三個條件：①電解質溶液；②兩電極直接或間接接觸；③兩電極插入電解質溶液。
即時訓練1 下列裝置可以形成原電池的是____，並寫出形成原電池的電極材料及電極反應：正極負極電解質溶液中的陰離子向_______極移動，陽離子向______極移動，形成電流。
二、常見的化學電源
1．一次電池（以鹼性鋅錳電池為例）
負極：材料____，電極反應
正極：材料mno2，電極反應2mno2＋2e－＋2h2o===2mnooh＋2oh－
總反應：zn＋2mno2＋2h2o===2mnooh＋zn（oh）2
2．二次電池（以鉛蓄電池為例）
負極：材料____，電極反應
正極：材料____，電極反應
總反應：pb＋pbo2＋2h2so4===2pbso4＋2h2o
3．燃料電池（以氫氧燃料電池為例）
即時訓練2 （1）銅鋅原電池中，負極發生氧化反應，電極失電子質量減小，是否所有的化學電源中負極電極材料均減小？答
（2）給二次電池充電時，電極與外接電源的正、負極怎樣連線？答
【歸納突破】
一、原電池的工作原理
1．原理圖示
2．注意點
（1）電解質溶液中陰、陽離子的定向移動，與導線中電子的定向移動共同組成了乙個完整的閉合迴路。
（2）無論在原電池還是在電解池中，電子均不能通過電解質溶液。
（3）原電池的負極失去電子的總數等於正極得到電子的總數。
【例1－1】（2012河南開封四模）某汽車尾氣分析儀以燃料電池為工作原理測定co的濃度，其裝置如圖所示，該電池中電解質為氧化釔氧化鈉，其中o2－可以在固體介質namcon中自由移動。下列說法中正確的是（ ）。
a．感測器中通過的電流越大，尾氣中co的含量越低
b．工作時電子由電極a通過固體介質namcon流向電極b
c．工作時電極b作正極，o2－由電極a流向電極b
d．當固體電解質中有1 mol o2－通過時，電子轉移2 mol
方法歸納
導線中的電流是從正極流向負極，而原電池內溶液中的電流（陽離子）正好相反，是從負極流向正極，陰離子從正極流向負極，這樣才能形成閉合迴路。
【例1－2】 銅鋅原電池（如下圖）工作時，下列敘述不正確的是（ ）。
a．撤掉鹽橋不能形成閉合迴路，所以不能形成原電池
b．電池反應為zn＋cu2＋===zn2＋＋cu
c．在外電路中，電子從負極流向正極
d．鹽橋中的k＋移向znso4溶液
二、原電池電極正負的判斷及書寫
1．正、負極的判斷
2．電極反應的書寫步驟
3．電極反應的書寫舉例
（1）如果題目給定的是圖示裝置，沒給總方程式，先分析正、負極，再根據正、負極反應規律去書寫電極反應。
例如：寫電極反應分三步：
①分別找出氧化劑（h＋）和還原劑（zn）（燃料電池如氫氧燃料電池，一般而言，燃料作還原劑，o2作氧化劑）。氧化劑在正極得電子，還原劑在負極失電子。
②結合介質判斷氧化產物（zn2＋）和還原產物（h2）。
③寫出電極反應（注意兩極得失電子數相等）。
（2）給出總反應，首先分析此反應中電子的得失，即氧化反應或還原反應，化合價公升高、失電子、發生氧化反應，為原電池的負極；化合價降低、得電子、發生還原反應，為原電池的正極。
以鉛蓄電池放電時的反應為例，總反應為pb＋pbo2＋2h2so42pbso4＋2h2o，電極反應的書寫步驟如下：
負極：pb－2e－===pbso4pb＋so－2e－===pbso4；
正極：pbo2＋2e－===pbso4pbo2＋so＋2e－===pbso4 pbo2＋so＋4h＋＋2e－===pbso4＋2h2o（也可以用總反應減去負極反應得到正極反應）。
（3）書寫電極反應應充分注意介質影響，水溶液中不能出現o2－。如圖所示，電池反應為2h2＋o2===2h2o，兩電極為石墨電極，寫出在下列三種介質中的電極反應：
a．電解質是稀硫酸溶液（酸性溶液電極反應中一定無oh－）
負極：2h2－4e－===4h＋； 正極：o2＋4h＋＋4e－===2h2o。
b．電解質是稀koh溶液（鹼性溶液電極反應中一定無h＋）。
負極：2h2＋4oh－－4e－===4h2o； 正極：o2＋2h2o＋4e－===4oh－。
c．電解質是nacl溶液（中性溶液反應物中無h＋和oh－）。
負極：2h2－4e－===4h＋； 正極：o2＋2h2o＋4e－===4oh－。
【例2－1】 現欲以下圖所示裝置用電化學原理將co2、so2轉化為重要化工原料。
①若a為co2，b為h2，c為ch3oh，則通入co2的一極為______極，電極反應為電池反應為
②若a為so2，b為o2，c為h2so4，則負極的電極反應為
方法歸納
書寫電極反應時，正負極的判斷是關鍵，看兩極與電解質溶液得、失電子而快速推斷出正、負極，同時還應充分注意介質與電極生成物的反應：（1）負極生成的金屬離子在鹼性溶液中能與oh－反應生成難溶性鹼，如在鹼性條件下，鋼鐵腐蝕中負極生成的fe2＋與溶液中的oh－結合生成fe（oh）2；（2）在鹼性條件下電極析出的co2能與oh－反應生成co等。
【例2－2】 （2012湖北武漢聯考）下圖是甲烷燃料電池原理示意圖，請回答下列問題：
（1）電池的正極是______（填「a」或「b」）電極，負極上的電極反應是
（2）電池工作一段時間後電解質溶液的ph______（填「增大」「減小」或「不變」）。
三、原電池在化工、農業生產及科研中的應用
1．加快氧化還原反應速率
乙個自發的氧化還原反應，設計成原電池時反應速率增大，例如zn與稀硫酸反應時加入少量的cuso4溶液能使產生氫氣的速率加快。
2．比較金屬活潑性強弱
金屬分別作原電池的兩極時，一般作負極的金屬比正極的活潑。
3．用於金屬的防護
使被保護的金屬製品作原電池的正極而得到保護。例如，保護鐵質輸水管或鋼鐵橋梁，可用導線將其和一塊鋅塊相連，使zn作原電池的負極。
4．設計製作化學電源
（1）首先將氧化還原反應分成兩個半反應。
（2）根據原電池的反應特點，結合兩個半反應找出正負極材料和電解質溶液。
【例3】 已知電極材料：鐵、銅、銀、石墨、鋅、鋁；電解質溶液：cucl2溶液、naoh溶液、鹽酸，按要求回答下列問題。
（1）電工經常說的一句口頭禪：「銅接鋁，瞎糊弄」，所以電工操作上規定不能把銅導線與鋁導線連線在一起使用，說明原因
電極，將燃燒反應的化學能轉化為電能，在燃料電池中，可燃物在____極反應，________在另一極反應。
（3）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，負極正極並在方框內畫出實驗裝置圖。
【鞏固提公升】
1．（高考集萃）（1）（2012課標全國理綜）與mno2zn電池類似，k2feo4zn也可以組成鹼性電池，k2feo4在電池中作為正極材料，其電極反應為該電池總反應的離子方程式為
（2）（2012海南化學）肼（n2h4）空氣燃料電池是一種鹼性電池，該電池放電時，負極的反應為
（3）（2012山東理綜）利用反應2cu＋o2＋2h2so4===2cuso4＋2h2o可製備cuso4，若將該反應設計為原電池，其正極電極反應為
（4）（2012天津理綜）熔融狀態下，na和fecl2能組成可充電電池（裝置示意圖如右），反應原理為：
2na＋fecl2fe＋2nacl
放電時，電池的正極反應為充電時，______（寫物質名稱）電極接電源的負極；該電池的電解質為
2．（2012北京理綜，12）人工光合作用能夠借助太陽能，用co2和h2o製備化學原料。下圖是通過人工光合作用製備hcooh的原理示意圖，下列說法不正確的是（ ）。
a．該過程是將太陽能轉化為化學能的過程b．催化劑a表面發生氧化反應，有o2產生
c．催化劑a附近酸性減弱，催化劑b附近酸性增強 d．催化劑b表面的反應是co2 ＋2h＋＋2e－===hcooh
3．（2012福建理綜，9）將下圖所示實驗裝置的k閉合，下列判斷正確的是（ ）。
電化學專題唐
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