原电池的11个知识点11个实例和7道2007年原电池高考题详细解答

第1页共7页一、原电池的知识梳理1、原电池是一种将化学能转变成电能的装置。2、原电池的构成条件：活动性不同的两个电极、电解质溶液、形成闭合回路。韵语记忆：一强一弱两块板，两极必用导线连，同时插入电解液，活动导体溶里边。3、只有氧化还原反应才有电子的得失，只有氧化还原反应才可能被设计成原电池（复分解反应永远不可能被设计成原电池）。4、氧化还原反应中还原剂的氧化反应和氧化剂的还原反应同时发生，一个氧化还原反应被设计成原电池后，氧化反应和还原反应被分别设计在负极和正极发生，两极反应式叠加后应该与氧化还原反应式吻合，要求书写电极反应式时，负极失去的电子数与正极得到的电子数相等。5、无论什么样电极材料、电解质溶液（或熔融态的电解质）构成原电池，只要是原电池永远遵守电极的规定：电子流出的电极是负极，电子流入的电极是正极。6、在化学反应中，失去电子的反应（电子流出的反应）是氧化反应，得到电子的反应（电子流入的反应）是还原反应，所以在原电池中：负极永远发生氧化反应，正极永远发生还原反应。7、原电池作为一种化学电源，当它用导线连接上用电器形成闭合回路时就会有电流通过。（1）在外电路：①电流的流向是从电源的正极出发经用电器流向电源的负极。②电子的流向是从电源的负极出发经用电器流向电源的正极。（2）在内电路：①电解质溶液中的阳离子向正极移动，因为：正极是电子流入的电极，正极聚集了大量的电子，而电子带负电，吸引阳离子向正极移动。②电解质溶液中的阴离子向负极移动，因为：负极溶解失去电子变成阳离子，阳离子大量聚集在负极，吸引阴离子向负极移动。（硝酸做电解质溶液时，在H+帮助下，NO3-向正极移动得电子放出NO2或NO）8、原电池的基本类型：（1）只有一个电极参与反应的类型：负极溶解，质量减小；正极本身不参与反应，但是在正极可能有气体产生或正极质量增大。（2）两个电极都参与反应的类型：例如：充电电池类的：蓄电池、锂电池、银锌电池等。（3）两个电极都不参与反应的类型：两极材料都是惰性电极，电极本身不参与反应，而是由引入到两极的物质发生反应，如：燃料电池，燃料电池的电解质溶液通常是强碱溶液。9、电解质溶液的作用：运载电荷或参与电极反应（产生沉淀、放出气体、改变微粒的存在形式）。10、如果负极产生的阳离子和电解质溶液中的阴离子不能共存，二者将发生反应使得各自的离子浓度减少，并可能伴有沉淀或气体的产生。11、在特定的电解质溶液的条件下：能单独反应的金属做负极，不能单独反应的金属做正极。例1：两极材料分别是铜片和铝片，电解质溶液是浓硝酸，虽然金属活动性铝比铜活泼，但是由于铝与浓硝酸发生钝化，不再继续反应，而铜与浓硝酸发生氧化反应，在电池中，铜作原电池的负极，铝作原电池的正极。例2：两极材料分别是镁片和铝片，电解质溶液是氢氧化钠溶液，虽然金属活动性镁比铝活泼，但是由于第2页共7页铝与氢氧化钠溶液发生氧化反应产生氢气，而镁与氢氧化钠溶液不反应，在电池中，铝作原电池的负极，镁作原电池的正极。12、在非氧化性酸的酸性条件下或中性条件下，金属活动性强的金属做负极。二、应该对比掌握11种原电池原电池电极反应式的书写格式：电极名称（电极材料）：氧化还原反应的半反应（氧化还原类型）1、铜锌非氧化性强酸溶液的原电池（伏打电池）（电极材料：铜片和锌片，电解质溶液：稀硫酸）（1）氧化还原反应的离子方程式：Zn+2H+=Zn2++H2↑（2）电极反应式及其意义正极（Cu）：2H++2e-=H2↑（还原反应）；负极（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）。意义：在标准状况下，正极每析出2.24升氢气，负极质量就减小6.5克。（3）微粒移动方向：①在外电路：电流由铜片经用电器流向锌片，电子由锌片经用电器流向铜片。②在内电路：SO24（运载电荷）向锌片移动，H+（参与电极反应）向铜片移动的电子放出氢气。2、铜锌强碱溶液的原电池（电极材料：铜片和锌片，电解质溶液：氢氧化钠溶液）（1）氧化还原反应的离子方程式：Zn+2OH-=ZnO22+H2↑（2）电极反应式及其意义①正极（Cu）：2H++2e-=H2↑（还原反应）；修正为：2H2O+2e-=H2↑+2OH-②负极（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）；修正为：Zn+4OH--2e-=ZnO22+2H2O意义：在标准状况下，正极每析出2.24升氢气，负极质量就减小6.5克。（3）微粒移动方向：①在外电路：电流由铜片经用电器流向锌片，电子由锌片经用电器流向铜片。②在内电路：OH-（参与溶液反应）向锌片移动遇到Zn2+发生反应产生ZnO22，Na+（运载电荷）向正极移动。3、铝铜非氧化性强酸溶液的原电池（电极材料：铜和铝；电解质溶液：稀硫酸。）（1）氧化还原反应的离子方程式：2Al+6H+=2Al3++3H2↑（2）电极反应式及其意义正极（Cu）：6H++6e-=3H2↑（还原反应）；负极（Al）：2Al-6e-=2Al3+（氧化反应）。意义：在标准状况下，正极每析出6.72升氢气，负极质量就减小5.4克。（3）微粒移动方向：①在外电路：电流由铜片经用电器流向铝片，电子由铝片经用电器流向铜片。②在内电路：SO24（运载电荷）向铝片移动，H+（参与电极反应）向铜片移动得电子放出氢气。4、铜铝强碱溶液的原电池（电极材料：铜片和铝片，电解质溶液：氢氧化钠溶液）（1）氧化还原反应的离子方程式：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2+3H2↑（2）电极反应式及其意义①正极（Cu）：6H++6e-=3H2↑（还原反应）；修正为：6H2O+6e-=3H2↑+6OH-②负极（Al）：2Al-6e-=2Al3+（氧化反应）；修正为：2Al+8OH--6e-=2AlO2+4H2O第3页共7页意义：在标准状况下，正极每析出6.72升氢气，负极质量就减小5.4克。（3）微粒移动方向：①在外电路：电流由铜片经用电器流向铝片，电子由铝片经用电器流向铜片。②在内电路：OH-（参与溶液反应）向铝片移动遇到Al3+发生反应产生AlO2，Na+（运载电荷）向正极移动。5、铝铜电池浓硝酸原电池（电极材料：铜片和铝片，电解质溶液：浓硝酸）（1）氧化还原反应的离子方程式：Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O（2）电极反应式及其意义①正极（Al）：4H++2NO3-+2e-=2NO2↑+2H2O（还原反应）；②负极（Cu）：Cu-2e-=Cu2+（氧化反应）；意义：在标准状况下，正极每析出4.48升NO2，负极质量就减小6.4克。（3）微粒移动方向：①在外电路：电流由铝片经用电器流向铜片，电子由铜片经用电器流向铝片。②在内电路：H+（参与电极反应）向铝片移动与NO3-汇合，NO3-（参与电极反应）得电子产生NO2。6、镁铝非氧化性强酸溶液的原电池（电极材料：镁和铝；电解质溶液：稀硫酸。）（1）氧化还原反应的离子方程式：Mg+2H+=Mg2++H2↑（2）电极反应式及其意义正极（Al）：2H++2e-=H2↑（还原反应）；负极（Mg）：Mg-2e-=Mg2+（氧化反应）。意义：在标准状况下，正极每析出2.24升氢气，负极质量就减小2.4克。（3）微粒移动方向：①在外电路：电流由铝片经用电器流向镁片，电子由镁片经用电器流向铝片。②在内电路：SO24（运载电荷）向铝片移动，H+（参与电极反应）向镁片移动得电子放出氢气。7、镁铝强碱溶液的原电池（电极材料：镁片和铝片，电解质溶液：氢氧化钠溶液）（1）氧化还原反应的离子方程式：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2+3H2↑（2）电极反应式及其意义①正极（Mg）：6H++6e-=3H2↑（还原反应）；修正为：6H2O+6e-=3H2↑+6OH-②负极（Al）：2Al-6e-=2Al3+（氧化反应）；修正为：2Al+8OH--6e-=2AlO2+4H2O意义：在标准状况下，正极每析出6.72升氢气，负极质量就减小5.4克。（3）微粒移动方向：①在外电路：电流由镁片经用电器流向铝片，电子由铝片经用电器流向镁片。②在内电路：OH-（参与溶液反应）向铝片移动遇到Al3+发生反应产生AlO2，Na+（运载电荷）向正极移动。8、氢气和氧气细菌燃料电池（电解质溶液是磷酸）（1）氧化还原反应的化学方程式：2H2+O2=2H2O（2）电极反应式及其意义①正极（惰性材料）：O2+4e-=2O2-（还原反应）；修正为：O2+4H++4e-=2H2O第4页共7页②负极（惰性材料）：2H2-4e-=4H+（氧化反应）；意义：在标准状况下，正极每消耗3.2升氧气，负极同时消耗0.4克氢气，电解质溶液增加3.6克水。9、氢气和氧气燃料电池（电解质溶液是氢氧化钾溶液）（1）氧化还原反应的化学方程式：2H2+O2=2H2O（2）电极反应式及其意义①正极（惰性材料）：O2+4e-=2O2-（还原反应）；修正为：O2+2H2O+4e-=4OH-②负极（惰性材料）：2H2-4e-=4H+（氧化反应）；修正为：2H2+4OH--4e-=4H2O意义：在标准状况下，正极每消耗3.2升氧气，负极同时消耗0.4克氢气，电解质溶液增加3.6克水10、甲烷和氧气燃料电池（电解质溶液是氢氧化钾溶液）（1）氧化还原反应的化学方程式：CH4+2O2=CO2+2H2O。在强碱性条件下修正为：CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O；CH4+2O2+2OH-=CO23+3H2O（2）电极反应式及其意义①正极（惰性材料）：2O2+8e-=4O2-（还原反应）；在强碱性条件下修正为：2O2+4H2O+8e-=8OH-②负极（惰性材料）：CH4-8e-→CO2（氧化反应）；修正为：CH4–8e-+10OH-=CO32-+7H2O意义：在标准状况下，正极每消耗4.48升氧气，负极同时消耗2.24升甲烷。11、丙烷和氧气燃料电池（电解质溶液是氢氧化钾溶液）（1）氧化还原反应的化学方程式：C3H8+5O2=3CO2+4H2O。在强碱性条件下修正离子方程式为：C3H8+5O2+6OH-=3CO23+7H2O（2）电极反应式及其意义①正极（惰性材料）：5O2+20e-=10O2-（还原反应）；在强碱性条件下修正为：5O2+10H2O+20e-=20OH-②负极（惰性材料）：C3H8–20e-→3CO2（氧化反应）；修正为：C3H8–20e-+26OH-=3CO23+17H2O意义：在标准状况下，正极每消耗11.2升氧气，负极同时消耗2.24升丙烷。强调八点：①书写电极反应式要注意酸碱性环境对产物存在形式的影响。②在酸性环境中，氢元素的存在形式有：H+、H2O、H2三种形式，不会出现OH-形式。③在碱性环境中，氢元素的存在形式为：OH-、H2O、H2三种形式，不会出现H+形式。④在酸性环境中，氧元素的存在形式有：H2O一种形式，不会出现OH-、O2-两种形式。⑤在碱性环境中，氧元素的存在形式为：OH-、H2O两种形式，不会出现O2-形式。⑥检验电极反应式的三个标准：正负极得失电子数相等，原子个数守恒，微粒存在形式符合酸碱环境。⑦在正负极得失电子数相同的情况下，两个电极反应式叠加，会得到总反应式。⑧用总反应式减去任何一个电极反应式会得到另一个电极反应式。三、2007年高考原电池部分试题及其详细解答1、(2007年高考广东理基)钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为：2Fe＋2H2O＋O2=2Fe2＋＋4OH－。以下说法正确的是（）第5页共7页(A)负极发生的反应为：Fe－2e－=Fe2＋(B)正极发生的反应为：2H2O＋O2＋2e－=4OH－(C)原电池是将电能转变为化学能的装置(D)钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀2、(2007年高考广东化学卷)科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为（）(A)H2＋2OH－＝2H2O＋2e－(B)O2＋4H＋＋4e－＝2H2O(C)H2＝2H＋＋2e－(D)O2＋2H2O＋4e－＝4OH－3、(2007年高考广东化学