考向20 原电池 化学电源-备战2023年高考化学一轮复习考点微专题（人教）.docx

考向20 原电池 化学电源
【2022·广东卷】科学家基于易溶于的性质，发展了一种无需离子交换膜的新型***流电池，可作储能设备(如图)。充电时电极a的反应为： 。下列说法正确的是
A．充电时电极b是阴极
B．放电时溶液的减小
C．放电时溶液的浓度增大
D．每生成，电极a质量理论上增加
【答案】C
【解析】A．由充电时电极a的反应可知，充电时电极a发生还原反应，所以电极a是阴极，则电极b是阳极，故A错误；
B．放电时电极反应和充电时相反，则由放电时电极a的反应为可知，NaCl溶液的pH不变，故B错误；
C．放电时负极反应为，正极反应为，反应后Na+和Cl-浓度都增大，则放电时NaCl溶液的浓度增大，故C正确；
D．充电时阳极反应为，阴极反应为，由得失电子守恒可知，每生成1molCl2，电极a质量理论上增加23g/mol2mol=46g，故D错误；
答案选C。
知识点一　原电池的工作原理及应用
1．原电池的工作原理
(1)概念和反应本质
原电池是把化学能转化为电能的装置。其本质是能自发进行的氧化还原反应。
(2)原电池的构成条件
一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活动性强的金属与电解质溶液反应)。
二看两电极：一般是活动性不同的两电极。
三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：
①电解质溶液；
②两电极直接或间接接触；
③两电极插入电解质溶液中。
(3)工作原理(以铜锌原电池为例)
Ⅰ.反应原理
电极名称
负极
正极
电极材料
锌片
铜片
电极反应
Zn－2e－===Zn2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
反应类型
氧化反应
还原反应
电子流向
由Zn片沿导线流向Cu片
盐桥中离子移向
盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极
Ⅱ.盐桥的组成和作用
①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。
②盐桥的作用
a．连接内电路，形成闭合回路；
b．维持两电极电势差(平衡电荷)，使电池能持续提供电流。
Ⅲ.原电池装置中的3个移动方向
①电子移向：电子从负极流出经外电路流入正极。
②电流方向：电流从正极流向负极。
③离子移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
[名师点拨]　(1)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，如将铁与石墨相连插入食盐水中。
(2)无论是原电池还是电解池，电子均不能通过电解质溶液。
(3)双液铜锌原电池(带盐桥)比单液原电池的最大优点是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，放电时间长。
2．原电池原理的四大应用
(1)加快氧化还原反应的速率
一个自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率加快。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液置换出的Cu能与Zn形成原电池使产生H2的反应速率加快。
(2)比较金属活动性强弱
如有两种金属A和B，用导线将A和B连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A溶解，而B上有气体放出，则说明A作负极，B作正极，即可以断定金属活动性：AB。
(3)设计制作化学电源
实例：根据Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag设计电池：
(4)用于金属的防护(牺牲阳极的阴极保护法)
使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。
知识点二　常见的化学电源
1．一次电池——不能充电复原继续使用
(1)碱性锌锰干电池
正极反应：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－；
负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。
(2)锌银电池
负极反应：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
正极反应：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；
总反应：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
(3)锂电池
Li­SOCl2电池可用于心脏起博器，该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4­SOCl2，电池总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋SO2↑＋S。其中负极材料是Li，电极反应为4Li－4e－===4Li＋，正极反应为2SOCl2＋4e－===SO2↑＋S↓＋4Cl－。
2．二次电池——放电后能充电复原继续使用
铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是，正极材料是PbO2