第18講原電池及其應用

備再導航

1.知道原電池工作原理，能寫出常見電池的總反應式和電極反應式。

復習

2.了解常見的化學電源，認識化學能與電能相互轉(zhuǎn)化的實際意義及應用。

目標

3.認識金屬腐蝕的危害，了解電化學腐蝕的原因，能利用原電池知識防止金屬腐蝕。

一［化學電源）

熟記

|形成條件｝■

網(wǎng)絡

［電極反應）——［金屬的腐蝕與防護］

1.判斷正誤（正確的打“『'，錯誤的打"X”）。

（1）原電池是化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其反應是自發(fā)的（）

⑵Cu-硫酸-Zn原電池中，電子由Zn出發(fā)經(jīng)溶液移動到Cu（）

（3）右圖是鋅銅原電池，鹽橋中的K+向Zn電極移動（）

領鹽橋（裝有

瓊脂與飽和

KC1溶液）

ZnO

Zn/溶液CuSO：溶液

課前⑷（2019?江蘇卷）常溫常壓下，氫氧燃料電池放電過程

自測中消耗11.2LH2，轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目約為6.02X1023（）

（5）鋼鐵水閘可用犧牲陽極法防止其腐蝕（）

2.完成下列填空。

（6）（2019?江蘇卷）堿性氫氧燃料電池的負極反應式：

（7）堿性電解質(zhì)中，苯-氧氣燃料電池的負極反應式:

（8）（2022.江蘇卷）鉛酸蓄電池放電時的負極反應式：

育點翻析

考點1原電池工作原理

知識梳理

知識U原電池定義和反應實質(zhì)

原電池是將轉(zhuǎn)變?yōu)榈难b置，其反應實質(zhì)是自發(fā)進行的氧化還原反應。

知識舊原電池工作原理（以鋅銅原電池為例）

構(gòu)成①兩種不同活性的電極（燃料電池兩極都為石墨電極）；②電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；③形成閉合

條件回路

1.電極反應式（圖2裝置）

負極（氧化反應）：；

正極（還原反應）：o

工作總反應：?

原理2.鹽橋（裝有瓊脂凝膠，內(nèi)含KC1）作用及離子移向

（1）連接內(nèi)電路形成閉合回路。

（2）平衡電荷，鹽橋中K+向—極移動，C「向—極移動。

（3）減少能量損耗。

3.三個流向

工作（1）外電路電子的流向：電子由負極出發(fā)經(jīng)導線流向正極（電子不入水）。

原理（2）溶液中離子的流向（正正負負）：陽離子向正極遷移；陰離子向負極遷移。

（3）電流流向：電流由正極出發(fā)經(jīng)導線流向負極，再由負極出發(fā)經(jīng)溶液流向正極，形成閉合回路

［及時鞏固］

（1）下列裝置能將化學能轉(zhuǎn)化為電能的是_（填序號）。

?②③④⑤

CX-----J]C；uZnX-----IZnZnl-----ICu￡由Fei-----1C

￡野字陽段:辛盤J

H?SO：溶液Cusd溶液

4酒精H：SO,溶液稀硫酸

（2）寫出裝置⑤對應的電極反應式和三個流向。

負極：,

正極：>

+2+

總反應：Fe+2H=H2t+Fe?

電子流向：o

電流流向：o

H+遷移方向：O

（3）（2024.江蘇卷）在AgCl沉淀中埋入鐵圈并壓實，加入足量0.5mol/L鹽酸后靜置，充分反應得到Ago

不與鐵圈直接接觸的AgCl也能轉(zhuǎn)化為Ag的原因是__________________________________________________

解疑釋惑25

原電池正、負極的判斷

1.依據(jù)電子流向：電子由負極出發(fā)經(jīng)導線流向正極（溶液中無電子流動）。

2.依據(jù)電流流向：電流由正極出發(fā)經(jīng)導線流向負極，正極的電勢高，負極的電勢低。

3.依據(jù)離子遷移方向（正正負負）：陽離子向正極遷移；陰離子向負極遷移。

4.依據(jù)兩極材料：一般活潑金屬作負極，活動性較弱的金屬或惰性電極作正極。

特例：Al-NaOH溶液-Mg原電池中，雖然Mg比A1活潑，但是Mg不與NaOH溶液反應，故A1作負

極，Mg作正極。Fe（Al）-濃硝酸-Cu原電池中，雖然Fe、Al比Cu活潑，但是Fe、Al會在濃硝酸中鈍化，

故鈍化后，Cu作負極，F(xiàn)e或A1作正極。

5.依據(jù)電極現(xiàn)象：一般，電極逐漸溶解的為負極，電極增重或有氣體放出的為正極。

6.依據(jù)電極反應：失去電子發(fā)生氧化反應的一極是負極，得到電子發(fā)生還原反應的一極是正極。

7.依據(jù)電解質(zhì)溶液：能與電解質(zhì)溶液反應的一極作負極，不能與電解質(zhì)溶液反應的一極作正極。

典題悟法

類型II原電池工作原理

gT（2024?寶應中學）利用電化學原理消除污染，還可獲得電能，一種處理垃圾滲透液的裝置工作

A.X極的電極反應式為2NH；—6e-+6OJr=N2t+6H2O

B.Y是正極，NO*發(fā)生還原反應

C.當電路中通過51noi電子，正極區(qū)有14g氣體放出

D.鹽橋內(nèi)C廣移向X電極

類型日原電池原理的應用

阿麗2有a、b、c、d四種金屬，當a、b組成原電池時，電子流動方向a-b；當a、d組成原電池時,

a為正極；b與c構(gòu)成原電池時，電極反應式為c?++2e-^=c、1>一2-==b?+,則a、b、c、d的金屬性由

強到弱的順序為（）

A.a>b>c>dB.a>b>d>c

C.d>c>a>bD.d>a>b>c

畫曲（2024?南京二模）為探究銅離子濃度對Cr（VI）去除率的影響，向1000mL某濃度酸性廢水中加

入2.0g鐵粉，隨著Cu2+濃度由0升高至15mg/L,測得廢水中Cr（VI）的去除率增大，其可能原因為

深度指津

原電池的應用與設計

1.原電池原理的應用

(1)比較金屬活動性強弱

原電池的兩極為兩種金屬時，一般作負極的金屬比作正極的金屬活潑(注意電解質(zhì)溶液的種類)。(2)加

快化學反應速率

有原電池的反應比沒有原電池的反應速率快。如Zn與稀硫酸反應制氫氣時，可向溶液中滴加幾滴

溶液，形成，產(chǎn)生氫氣的速率(填“加快”或“減慢”)。

(3)用于金屬的防護

將需要保護的金屬制品作原電池的正極而受到保護。如在輪船船體四周鑲嵌鋅塊，保護船體不受腐蝕。

2.設計化學電源

(1)首先將氧化還原反應分成兩個半反應。

(2)根據(jù)原電池反應的特點，結(jié)合兩個半反應找出正、負極材料和電解質(zhì)溶液。

(3)如氧化還原反應：2FeCb+Fe=3FeC12可以設計成原電池。

考點2燃料電池

知識梳理

知識U氫氧燃料電池

常考歸納:

酸性電池中，用H+平衡電荷，不允許出現(xiàn)0H，堿性電池中，用OIT平衡電荷，不允許出現(xiàn)H+。

知識舊常見燃料電池電極反應式的書寫

1.幾種燃料電池分別在酸性、堿性溶液中電極反應式的比較。

燃料電極酸性溶液(如H2s04溶液)堿性溶液(如KOH溶液)

負極反應式

甲烷正極反應式

總反應

負極反應式

乙醇正極反應式

總反應

負極反應式

苯正極反應式

總反應

歷常考歸納.

(1)如何判斷有機物中C元素化合價：有機物中H元素一般定義為+1價，O元素一般定義為一2價,

C元素算平均價態(tài)。如：CH3OH、CH3cH20H中的C元素一般認定為一2價，C6H6中的C元素一般認定

為一1價，HC00H中的C元素一般認定為+2價。

(2)有機物在酸性電池中的含碳產(chǎn)物為CO2，一個電極消耗H+,另一個電極產(chǎn)生H+；在堿性電池中

的含碳產(chǎn)物為C0V，一個電極消耗0H,另一個電極產(chǎn)生OH,

2.電解質(zhì)為熔融碳酸鹽或熔融氧化物的電極反應式的書寫。

(1)CH4熔融碳酸鹽燃料電池

負極反應式：0

(2)CH4熔融氧化物燃料電池

負極反應式：o

典題悟法

類型U電解質(zhì)溶液燃料電池

國的一種助燃料電池的工作原理如圖所示，電池工作過程中會有少量N2H4在電極表面發(fā)生自分解

反應生成NH3、N2、H2逸出。下列說法正確的是()

A,電池工作時，化學能完全轉(zhuǎn)化為電能

B,放電過程中，負極區(qū)溶液pH增大

C.負極的電極反應式為N2H4—4屋=N2+4H+

D.電池工作時，負極區(qū)消耗的NaOH與正極區(qū)生成的NaOH物質(zhì)的量相等

類型日熔融碳酸鹽燃料電池

畫的一種熔融碳酸鹽燃料電池的工作原理如圖所示。下列有關(guān)該電池的說法正確的是()

電極A電極B

陽

c。

pco：

HNK

1NT

co,、/

X3-1

H20

A.電極B是該電池的負極

B.電池工作時，CO歹向電極A移動

C.電極B上發(fā)生的電極反應為O2—4e-^=2O2-

-

D.H2參與的電極反應為H2+2OH-2e-=2H2O

類型?微生物燃料電池

me(2024.海安中學)微生物電池具有高效、清潔、環(huán)保等優(yōu)點。某微生物電池工作原理如圖所示。

下列說法正確的是()

A.電極a為該電池的正極

B.放電過程中電極a附近溶液pH增大

C.電極b的電極反應式為[Fe(CN)6]L—e--[Fe(CN)6p-

D.每消耗23gCH3cH2OH,理論上會有6moiH+通過質(zhì)子交換膜移向電極b

考點3常見的化學電源

知識梳理

知識常見的化學電源

名稱裝置圖電極材料及電極反應式

負極材料：Zn；正極材料：MnO2

-石墨棒

(1)普通鋅錦—MnO?糊負極反應式：________________________________________________

-NHC糊

干電池一鋅筒正極反應式：______________________________________________

總反應：Zn+2MnO+2NHCl=Zn(NH)2C12+2Mn0(0H)

1243

負極材料：Zn；正極材料：MnO?

堿性鋅鎰鋅粉和KOH負極反應式：_______________________________________________

(2)■1-----的混合物

1—MnO:

干電池1,:』金屬夕澆正極反應式：_______________________________________________

總反應：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2

負極材料：______;正極材料：____________

/—一一、一金屬外殼

(3)紐扣式鋅靠KOH負極反應式：_______________________________________________

i溶液的隔板

銀電池A&O正極正極反應式：_______________________________________________

總反應：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag

①放電(如圖1)是原電池原理

負極材料：;正極材料：

負極反應式：______________________________________________

正極反應式:________________________________________________

總反應：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O

(4)鉛酸蓄電池

②充電(如圖2)是電解池原理，是原電池的逆反應

陰極反應式：_______________________________________________

陽極反應式：_______________________________________________

總反應：2Pbsc)4+2H2O=^=Pb+PbO2+2H2SO4

典題悟法

類型11如何判斷裝置是原電池

國而下列裝置不屬于原電池裝置的是()

類型日常見的化學電池

酶監(jiān)（2024?江蘇卷）堿性鋅錦電池的總反應為Zn+2MnO2+H2O=2MnOOH+ZnO,電池構(gòu)造示意

圖如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是（）

-----鋅粉和KOH

—MnCh和KOH

J隔膜

A,電池工作時，MnO?發(fā)生氧化反應

B.電池工作時，OJT通過隔膜向正極移動

C.環(huán)境溫度過低，不利于電池放電

D,反應中每生成1molMnOOH,轉(zhuǎn)移電子數(shù)約為2X6.02義1（）23

畫的鉛酸蓄電池工作時的反應為Pb+PbO+4H++2SOF*由2PbS0+2H0o某狀態(tài)下測得

2允用42

兩電極的質(zhì)量都增加。在該狀態(tài)下，下列說法正確的是（）

30%H,SO,

A.a極為鉛酸蓄電池的正極

B.鉛酸蓄電池正在充電

C.一段時間后，溶液的pH減小

+

D.b極反應式為PbO2+4H+SOr+2e=PbSO4+2H2O

類型￡］新型海水電池

鶴麗（2023-淮安期末）我國成功研制出新型“海水電池”。電池反應為4A1+302+

6H2O=4A1（OH）3O下列關(guān)于該電池的說法正確的是（）

A.鋁片作正極

B.海水作為電解質(zhì)溶液

C.電池工作時02失去電子

D,電池工作時實現(xiàn)了電能向化學能的轉(zhuǎn)化

深度指津

海水淡化裝置分析

微生物脫鹽池是在微生物燃料電池的基礎上發(fā)展而來的新興生物電化學系統(tǒng)，示意圖如下，判斷隔膜

1、2分別是什么類型的離子交換膜。

考點4金屬的腐蝕

知識梳理

知識11金屬腐蝕

［化學腐蝕

金屬腐蝕;________腐蝕（酸性環(huán)境）

1電化學腐蝕］腐蝕（中性或弱

酸性環(huán)境）

用?？細w納.

鋼鐵的腐蝕主要是吸氧腐蝕。

知識舊析氫腐蝕與吸氧腐蝕（以Fe為例）

1.析氫腐蝕

條件：溶液呈酸性

負極反應式：________________________________________

正極反應式：_______________________________________

2.吸氧腐蝕

F聲樂贏班"^而

圖2鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖

條件：中性或弱酸性

負極反應式：________________________________________

正極反應式：_______________________________________________________

電池反應：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2

Fe(0H)2進一步被O2氧化：

4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

2Fe(OH)3=Fe2O3-xH2O+(3-x)H2O

典題悟法

隰淅！(2023?江蘇各地模擬重組)下列有關(guān)說法正確的是()

A.中性環(huán)境微生物介導的鐵循環(huán)過程，其部分過程見圖：畫4叵，此環(huán)境下主要發(fā)生析氫

腐蝕

B.鋼鐵制品在潮濕空氣中發(fā)生電化學腐蝕的負極反應式：Fe-3e-=Fe3+

C.以Zn、Fe為電極，以酸化的3%NaCl溶液作電解質(zhì)溶液，連接成原電池裝置，過一段時間，從

Fe電極區(qū)域取少量溶液于試管中，再向試管中滴入2滴K3[Fe(CN)6]溶液，觀察現(xiàn)象，探究金

屬的電化學保護法

D.將中間裹有鋅皮的鐵釘放在滴有酚髓的飽和NaCl溶液中，一段時間后觀察鐵釘周圍溶液顏色變化,

探究鐵釘能發(fā)生吸氧腐蝕

質(zhì)量評/

1.一種鋅-空氣電池工作原理如圖所示，放電時Zn轉(zhuǎn)化為ZnO。下列說法正確的是()

A.空氣中的氧氣在石墨電極上發(fā)生氧化反應

B.該電池的負極反應為Zn—2「+2OJT=ZnO+H2。

C.該電池放電時，溶液中的OIT向石墨電極移動

D.該電池工作一段時間后，溶液pH明顯增大

2.（2023?連云港）下列有關(guān)金屬的保護方法的說法正確的是（)

A.常使用的快餐杯表面有一層搪瓷，搪瓷層破損后仍能起到防止鐵生銹的作用

B.白鐵（鍍鋅鐵）鍍層破損后，鐵皮的腐蝕仍很慢

C.輪船的船殼水線以下常裝有一些鋅塊，利用的是犧牲陰極法

D.鋼鐵制造的暖氣管道外常涂有一層瀝青，利用的是鋼鐵的電化學保護法

3.（1）（2024.無錫錫東高級中學）如右圖所示裝置—（填“能”或“不能”）用于驗證鐵釘?shù)奈醺g。

連接壓強

傳感器

斤，鐵釘

乩浸食鹽水的棉團

（2）（2024?蘇錫常鎮(zhèn)5月）用氨氣研發(fā)燃料電池反應為4NH3+3O2=2N2+6H2O,使用1mol/LKOH溶

液作電解質(zhì)溶液,請寫出通入NH3氣體一極的電極反應式:

第18講原電池及其應用

［備考導航］

1.(1)V(2)x(3)x(4)x(5)V

-

2.(6)H2-2e-+2OH=2H2O

(7)C6H6—301+42OJT=6CO歹+24氏0

⑻Pb-2e+SOF=PbSO4

考點1

［知識梳理］

知識1化學能電能

知識21.Zn—2e^^=Zn2+Cu2++2e^^=Cu

Zn+Cu2+=Cu+Zn2+2.(2)正負

［及時鞏固］

+-

⑴⑤（2）Fe—2e-=Fe2+2H+2e=H2t由Fe電極經(jīng)外電路流向C電極由C電極出發(fā)經(jīng)導

線流向Fe電極，再由Fe電極出發(fā)經(jīng)溶液流向正極，形成閉合回路向C電極（正極）遷移（3）形成了

以Fe為負極，AgCl為正極，鹽酸為電解質(zhì)溶液的原電池，正極AgCl得到電子，電極反應式為AgCl+1

=Ag+CF,生成Ag

［典題悟法］

典例1A【解析】X電極上NH1轉(zhuǎn)化為沖，X電極為負極，負極反應式為2NH：—6鼠=用t+

8H+,A錯誤；Y電極上NO,轉(zhuǎn)化為N2,NO,發(fā)生還原反應，B正確；Y電極為正極，正極反應式為2NO,

-+

+10e+12H=N2f+6H2O,即每產(chǎn)生1mol2會轉(zhuǎn)移10mol電子，當電路中通過51noi電子時正極區(qū)

產(chǎn)生0.5mol氮氣，質(zhì)量為14g,C正確；陽離子移向正極，陰離子移向負極，即鹽橋內(nèi)C1移向X極，D

正確。

典例2D【解析】當a、b組成原電池時，電子流動方向a-b,則金屬性：a>b；當a、d組成原

電池時，a為正極，則金屬性：d>a；b與c構(gòu)成原電池時，電極反應式：。2++2―=c、b—2e=b2+,b

失去電子，則金屬性：b>c；綜上所述，金屬性：d>a>b>c,D正確。

典例3鐵粉置換出銅形成Fe-Cu原電池，增加了c(Fe2+),Cr(VI)去除率增大

［深度指津］1.(2)CuSO4銅鋅原電池加快

考點2

［知識梳理］

知識1

+

H2~2e=2HH2+2OH——2e—=2H2。

-+--

O2+4e+4H=2H2OO2+4e+2H2O=4OH

知識2

+

1.CH4-8e~+2H2O=CO2+8H

CH4-8e"+10OH-=COr+7H2O

-+

O2+4e+4H=2H2O

O2+4e-+2H2O=4OH^

CH4+202=82+2H2O

CH4+2O2+2KoH=K2cO3+3H2O

+

C2H5OH-12e-+3H2O=2CO2t+12H

C2H5OH-12e~+16OH~=2COF+HH2O

+

O2+4e-+4H=2H2O

O2+4e-+2H2O=4OH~

C2H50H+3O2=2CO2+3H2。

C2H5OH+3O2+4KOH=2K2CO3+5H2O

+

C6H6-30e-+12H2O=6CO2t+30H

C6H6—301+420H一=6C0F+24H2O

-+

O2+4e+4H=2H2O

O2+4屋+2H2O=4OH

2c6H6+1502=12co2+6H2O

2c6H6+15O2+24KOH=12K2CO3+18H2O

2.(1)CH4-8e~+4COr=5CO2+2H2O

-2

(2)CH4-8e+4O"=CO2+2H2O

［典題悟法］

典例4D【解析】任何實用電池都不可能將化學能完全轉(zhuǎn)化為電能，A錯誤；通入N2H4的一極

是負極，由圖可知，放電時負極反應消耗OH,pH減小，B錯誤；負極反應式為N2H廠4屋+40JT=用

+4H2O,C錯誤；總反應為N2H4+O2=N2+2H2O,反應前后NaOH的物質(zhì)的量不變，即負極消耗的NaOH

與正極生成的NaOH的物質(zhì)的量相等，D正確。

典例5B【解析】電極B通入的是。2、CO2,則電極B為正極，電極A為負極，負極反應式為

-

H2+COr-2e~=H2O+CO2>CO+COj-2e=2CO2,正極反應式為。2+4屋+2co2=2CO1，A、C、

D錯誤；原電池工作時，陰離子(CO/)向負極(電極A)移動，B正確。

典例6D【解析】該微生物電池中乙醇轉(zhuǎn)化為CO2，電極a為該電池的負極，A錯誤；電極a的

電極反應式為CH3cH2OH—121+3H2O=2CO2t+124，其附近pH降低，B錯誤；電極b的電極反應

式為［Fe(CN)6：T+屋=［Fe(CN)6「一，C錯誤；每消耗23gCH3cH20H(即0.5mol),根據(jù)電極a的電極反應

式，產(chǎn)生6moiH*,6moiH卡通過質(zhì)子交換膜移向b極即移向正極，D正確。

考點3

［知識梳理］

知識⑴Zn—2e-+2NH3=［Zn(NH3)2p+

MnO2+e-+NH：=MnO(OH)+NH3

-

(2)Zn+20H-2e^=Zn(OH)2

-

MnO2+H2O+e^=MnO(OH)+OH

(3)ZnAg2OZn+2OHT—2e-=ZnO+H2。

Ag2。+H?0+2e-^=2Ag+20H

-

⑷①PbPbO2Pb-2e+SOF=PbSO4

+

PbO2+2e-+SOr+4H=PbSO4+2H2O

-

@PbSO4+2e=Pb+SOF

+

PbSO4+2H2O-2e^=PbO2+SOr+4H

［典題悟法］

典例7D【解析】D項裝置中含有外接電源，屬于電解池，D符合題意。

典例8C【解析】堿性鋅銃電池的總反應為Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnO(OH),負極為鋅，

正極為MnCh。電池工作時，正極MnCh發(fā)生還原反