原电池

河南省安阳市金博教育安阳恒基校区 崔哲炜

1.原电池

(1)概念：将化学能转化为电能的装置。

(2)实质：自发进行氧化还原反应，把化学能转化为电能。

2.原电池工作原理(以锌铜原电池为例)

装置示意图现象 锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质析出，质量增加，电流表指针发生偏转电极 Zn电极 Cu电极电极名称 负极 正极得失电子 失电子 得电子电子流向 流出(填“出”或“入”)流入(填“出”或“入”)反应类型 氧化反应 还原反应电极反应式 Z n－ 2 e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu总反应式 Z n＋ C u 2＋===Cu＋Zn2＋

3.盐桥

(1)成分：含有琼胶的KCl饱和溶液。

(2)离子移动方向：Cl－移向ZnSO4溶液(负极区)，K＋移向CuSO4溶液(正极区)。

(3)作用：使两个半电池形成通路，并保持两溶液的电中性。

4.原电池形成的条件

(1)两个活泼性不同的电极。

(2)电解质溶液或熔融电解质。

(3)形成闭合回路(或两极直接接触)。

(4)能自发地发生氧化还原反应。

5.原电池两极

负极：一般是活泼性较强的金属，发生氧化反应。

正极：一般是活泼性较弱的金属(或导电非金属)，发生还原反应。

原电池的工作原理及正负极的判断

1.工作原理示意图(以铜锌原电池为例)

2.原电池电极的判断

正确理解原电池的负极

一般，在原电池反应中活泼金属作负极包含两层含义：(1)“活泼”是指相对活泼而不是绝对活泼。

(2)在大部分原电池反应中，金属活动性较强的一极作负极，另一电极作正极。但在某些特殊条件下例外，例如：

①冷的浓硝酸作电解质溶液，金属铁或铝与金属铜作电极时，铁或铝在冷的浓硝酸中钝化，金属活动性弱的铜与浓硝酸发生氧化反应充当负极。

②NaOH溶液作电解质溶液，金属镁与金属铝作电极时，因铝能与NaOH溶液反应，充当负极，而金属活动性强的镁只能充当正极。

1.下列反应不可用于设计原电池的是( )

A.NaOH＋HCl===NaCl＋H2O

B.2CH3OH＋3O2―→2CO2＋4H2O

C.Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑

D.4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3

解析：选A。只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池，中和反应不是氧化还原反应。

2.如右图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下。在卡片上，描述合理的是( )

实验后的记录：

①Zn为正极，Cu为负极

②H＋向负极移动

③电子流动方向Zn―→Cu

④Cu极上有H2产生

⑤若有1 mol电子流过导线，则产生H2为0.5 mol

⑥正极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋

A.①②③ B.③④⑤

C.④⑤⑥ D.②③④

解析：选B。Zn比Cu活泼，Zn为负极，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，Cu为正极，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，每转

移1 mol电子，产生0.5 mol H2，电子由负极Zn流出，经导线流向正极铜片，溶液中H＋向正极移动，SO2-向负极移动。

知识点二 原电池原理的应用

原电池原理的应用

1.加快氧化还原反应的速率

例如：在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液，能使产生H2的速率加快。

2.比较金属活动性强弱

3.用于金属的保护

请见本章第四节知识点二。

4.设计化学电池

例如：以2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2为依据，设计一个原电池。

(1)将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别作原电池的负极和正极的电极反应式。

负极：Cu－2e－===Cu2＋，

正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。

(2)确定电极材料

若发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接作负极；若发生氧化反应的为气体(如H2)或溶液中的还原性离子，可用惰性电极(如Pt、碳棒)作负极。

发生还原反应的电极材料一般不如负极材料活泼。

本例中可用铜棒作负极，用铂丝或碳棒作正极。

(3)确定电解质溶液

一般选用反应物中的电解质溶液即可，如本例中可用FeCl3溶液作电解液。

(4)构成闭合回路：将电极用导线连接，使之构成闭合回路。

(1)为获得持续、稳定、较强的电流，所选用的电解质溶液一般能与负极发生氧化还原反应，而且使用盐桥将两个半电池连通。

(2)设计原电池时，若氧化还原方程式中无明确的电解质溶液，可用水作为电解质，但为了增强其导电性，通常加入强碱或一般的强酸，如燃料电池，水中一般要加入KOH或H2SO4。

课后达标检测

[基础巩固]

1.X、Y、Z、W四块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中，组成原电池。X、Y相连时，X为负极；Z、W相连时，电流方向是W→Z；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡；W、Y相连时，W极发生氧化反应。据此判断四种金属的活泼性顺序是( )

A.X＞Z＞W＞Y B.Z＞X＞Y＞W

C.W＞X＞Y＞Z D.Y＞W＞Z＞X

2.某原电池总反应为Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，下列能实现该反应的原电池是( )

选项 A B C D电极材料Cu、Zn Cu、C Fe、Zn Cu、Ag电解液 FeCl3 Fe(NO3)2 CuSO4 Fe2(SO4)3

3.100 mL浓度为2 mol/L的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成H2的总量，可采用的方法是( )

A.加入适量6 mol/L的盐酸

B.加入几滴CuCl2溶液

C.加入适量蒸馏水

D.加入适量的NaCl溶液