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第四章　化学反应与电能
第一节　原电池
2.无盐桥的锌铜原电池的工作原理
3.有盐桥的锌铜原电池的工作原理
装置示意图
现象 锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质生成，电流表指针发生偏转
电极 Zn作负极 Cu作正极
电极反应
总反应
电子流向 负极(Zn)经外电路流向正极(Cu)
离子迁移方向 阳离子移向正极、阴离子移向负极(盐桥中Cl－移向ZnSO4溶液，K＋移向CuSO4溶液)
盐桥的作用 ①形成闭合回路
②平衡两侧溶液的电荷，使溶液保持电中性
③避免电极与电解质溶液直接接触，减少电流的衰减
溶液中不存在电子的移动，外电路中没有离子的移动，记忆口诀为“电子不下水，离子不上岸”。
2.二次电池
可充电电池充电时原来的负极发生还原反应(生成原来消耗的物质)，即作阴极，连接电源的负极；同理，原来的正极连接电源的正极作阳极，简记为负连负，正连正。
原电池原理的应用
(1)加快氧化还原反应的速率
有原电池的反应比没有原电池的反应快。例如：实验室制取氢气时，粗锌与稀硫酸的反应速率比纯锌快；或向溶液中滴入几滴硫酸铜溶液，产生氢气的速率加快。
(2)比较金属活动性强弱
对于酸性电解质，一般是负极金属的活动性较强，正极金属的活动性较弱。例如：a和b两种金属，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生，则a为负极，b为正极，金属活动性：a＞b。
(3)设计原电池
设计原电池装置证明Fe3＋的氧化性比Cu2＋强。
(1)写出能说明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的离子方程式：　 　　　　　　。
(2)若要将上述反应设计成原电池，电极反应如下：
①负极：　　　　　　　。
②正极：　　　　　　　。
(3)画出装置图，指出电极材料和电解质溶液：
①不含盐桥 ②含盐桥

若将上述反应设计为原电池，Cu为负极，活动性比Cu弱的电极(如石墨)为正极。若不含有盐桥，含有Fe3＋的溶液如FeCl3溶液为电解质溶液；若含有盐桥，则Cu电极插入含有Cu2＋的电解质溶液，如CuCl2溶液中；正极石墨插入含有Fe3＋的溶液，如FeCl3溶液中。
设计原电池的过程中需要选择两极材料、电解质溶液、盐桥等。
(1)选择两极材料时，负极材料一般为在反应中失电子的物质，正极材料一般为活动性弱于负极的金属或非金属导体。
(2)选择电解质溶液时，如不含盐桥，参与正极反应的为氧化剂；如含盐桥，负极溶液一般含负极金属离子。另外，有时电解质也可以是能传导某些离子的固态。
(3)画装置图时，须注明电极材料和溶液成分。同时，利用导线或盐桥，确保回路闭合。
电池类型 导电介质 反应
酸性燃料电池 H＋
正极
负极
电池类型 导电介质 反应
碱性燃料电池 OH－
正极
负极
熔融碳酸盐燃料电池
正极
负极
电池类型 导电介质 反应
固态氧化物燃料电池 O2－
正极
负极
质子交换膜燃料电池 H＋
正极
负极
正极　
电池放电时，Ag2O得电子变为单质 Ag，发生还原反应，故为正极。
(3)如图1是 Mg、Al、氢氧化钠溶液组成的原电池装置，其负极电极反应为________
　　　　　　　　　。
图1
(4)氢氧燃料电池的简易装置如图2所示。
写出正极电极反应：　　　　　　　　　 　　。室温下，若该电池每消耗1 mol H2可提供电能214.5 kJ，则该电池的有效能量转化率为　　　　。(已知：室温下，1 mol H2完全燃烧生成液态水时，释放286.0 kJ能量)
图2
解答燃料电池题目的思维模型

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