專題1 原電池化學電源 復習學案

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1、專題1 第二單元 化學能與電能的轉化 第一節(jié) 原電池 化學電源　 一、原電池 1．概念: 把________轉化為_____的裝置。 2．構成條件 ⑴要有活潑性不同的兩個　　　?。虎埔小　　　∪芤?； ⑶兩電極浸入　　　　　中且用導線連接起來組成　　　　　　??； ⑷能自發(fā)的發(fā)生　　　　　　　?。ㄐ纬稍姵氐那疤幔?。 3．鋅銅原電池工作原理 在如圖所示：Zn為____極，Cu為____極；負極上發(fā)生________反應，電極反應式為____________________，正極上發(fā)生________反應，電極反應式為__________________________；電

2、子流出的極是______極，電子流入的極是________極；電流方向______________________。鹽橋中的鹽溶液是飽和KCl溶液，其作用為提供定向移動的陰、陽離子。鹽橋中的Cl－會移向ZnSO4溶液，K＋移向CuSO4溶液，使ZnSO4溶液和CuSO4溶液均保持電中性。該原電池工作一段時間后，兩電極的質量變化情況：___________________________________。 4. 原電池的工作原理和電子流向可用下列圖示表示： 5．原電池正、負極的判斷正、負極的判斷 6．電極反應式的書寫 (1)一般電極反應式的書寫 (2)復雜電極反

3、應式的書寫 （如燃料電池） ＝— 7.注意：(1)電極材料有時并不一定是金屬（如石墨碳棒），有時還可以是相同的金屬（如金屬鉑），但電極反應一定是氧化還原反應。如：氫氧燃料電池。 (2)負極與電解質溶液的溶質不一定要求發(fā)生反應，但負極上一定有物質失去電子變成陽離子或消耗陰離子。 (3)判斷電極時，不能簡單地依據(jù)金屬的活潑性來判斷，要看反應的具體情況，如：a.Al在強堿性溶液中比Mg更易失電子，Al作負極，Mg作正極；b.Fe、Al在濃HNO3中鈍化后，比Cu等金屬更難失電子，Cu等金屬作負極，F(xiàn)e、Al作正極。 例1.下列關于原電池的敘述中，錯誤的是( )。 　A．構成原電

4、池的正極和負極必須是兩種不同的金屬　　B．原電池是將化學能轉化為電能的裝置 　C．在原電池中，電子流出的一極是負極，發(fā)生氧化反應 D．原電池放電時，電流的方向是從正極到負極 例2．有A、B、C、D四種金屬。將A與B用導線連接起來，浸入電解質溶液中，B為正極。將A、D分別投入等濃度鹽酸中，D比A反應劇烈。將銅浸入B的鹽溶液里，無明顯變化。如果把銅浸入C的鹽溶液里，有金屬C析出。據(jù)此判斷它們的活動性由強到弱的順序是 ( )? 　　A．D＞C＞A＞B B．D＞A＞B＞C 　　C．D＞B＞A＞C D．B＞A＞D＞C 例3. 對于由鋅、銅和稀硫酸組成的原電池裝置中，當導線中有1 m

5、ol電子通過時，理論上的兩極變化是( )?！　、黉\片溶解了32.5g ②鋅片增重32.5g ③銅片上析出lg H2 ④銅片上析出1mol H2 　　A．①和③ B．①和④ C．②和③ D．②和④ 例4．有關電化學知識的描述正確的是(　　) A．CaO＋H2O===Ca(OH)2，可以放出大量的熱，故可把該反應設計成原電池，把化學能轉化為電能。 B．某原電池反應為Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，裝置中的鹽橋中可以是由KCl飽和溶液制得的瓊膠 C．因為鐵的活動性強于銅，所以將鐵、銅用導線連接后放入濃硝酸中，若能組成原電池，必是鐵作負極，銅作正極D．理論上說，任何

6、能自發(fā)進行的氧化還原反應都可被設計成原電池 二、化學電源 1．一次電池(堿性鋅錳干電池) 2．二次電池(可充電電池) 鉛蓄電池是最常見的二次電池，負極材料是____，正極材料是______。 (1)放電時的反應 ①負極反應：Pb(s)＋SO42- (aq)－2e－===PbSO4(s) ②正極反應：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO42- (aq) ＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l) ③電池總反應：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l) (2)充電時的反應 ①陰極反應：PbSO4(s)＋

7、2e－===Pb(s)＋SO42- (aq) ②陽極反應：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO42- (aq) ③電池總反應：2PbSO4(s)＋2H2O(l)===Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) 3．燃料電池 （1）氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分酸性和堿性兩種。 （2） 總結：燃料電池中，O2作正極，可燃物作負極，酸性電池不能出現(xiàn)氫氧根，堿性不能出現(xiàn)氫離子。重點記正極，負極由總反應—正極。 例5： A．放電時，負極的電極反應式：Li－e－===

8、Li＋ B．充電時，Li0.85NiO2既發(fā)生氧化反應又發(fā)生還原反應 C．該電池不能用水溶液作為電解質 D．放電過程中Li＋向負極移動 例6．(2009年高考江蘇卷)以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池的結構示意圖如圖所示。關于該電池的敘述正確的是(　　) A．該電池能夠在高溫下工作 B．電池的負極反應為：C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋ C．放電過程中，H＋從正極區(qū)向負極區(qū)遷移 D．在電池反應中，每消耗1 mol氧氣，理論上能生成標準狀況下CO2氣體 L 三、原電池原理的應用 1．加快氧化還原反應的速率 一個自發(fā)進行的氧化還原反應，設計成原電池時反

9、應速率增大。例如，在Zn與稀H2SO4反應時加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的反應速率加快。 2．比較金屬活動性強弱 兩種金屬分別作原電池的兩極時，一般作負極的金屬比作正極的金屬活潑。 3．用于金屬的防護 使被保護的金屬制品作原電池正極而得到保護。例如，要保護一個鐵制的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可用導線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負極。 4．設計制作化學電源 (1)首先將已知的氧化還原反應拆分為兩個半反應； (2)根據(jù)原電池的電極反應特點，結合兩個半反應找出正、負極材料及電解質溶液。 ①電極材料的選擇 在普通原電池中，較活潑的電極作負極；電池中的負極能夠與電解質溶液或其中

10、溶解的物質反應。 ②電解質溶液的選擇 A．電解質溶液一般要能夠與負極發(fā)生反應，或者電解質溶液中溶解的其他物質能與負極發(fā)生反應(如空氣中的氧氣)。 B．如果兩個半反應分別在兩個容器中進行(中間連接鹽橋)，則左右兩個容器中的電解質溶液應選擇與電極材料相同的陽離子溶液。如在銅—鋅—硫酸銅構成的原電池中，負極金屬鋅浸泡在含有Zn2＋的電解質溶液中，而正極銅浸泡在含有Cu2＋的電解質溶液中。 【特別提醒】　應用原電池原理可以設計任一自發(fā)的氧化還原反應的電池，但有的電流相當微弱。同時要注意電解質溶液不一定參與反應，如燃料電池，水中一般要加入NaOH、H2SO4或Na2SO4等。 　例7.根據(jù)下列

11、反應設計一個原電池：2FeCl3＋Fe===3FeCl2。 要求：(1)畫出此原電池的裝置圖。(2)注明原電池的正、負極和外電路中電子的流向。 (3)寫出兩電極上發(fā)生的電極反應式。 例8．實驗室準備較快地制取氫氣，可采用的方法是(　　) A．用純鋅與稀H2SO4溶液 B．用純鋅與濃醋酸溶液 C．用粗鋅與硝酸溶液 D．用在CuSO4溶液中浸泡過的鋅與稀H2SO4溶液反應 例9．根據(jù)下圖，下列判斷中正確的是(　　) A．燒杯a中的溶液pH降低 B．燒杯b中發(fā)生氧化反應 C．燒杯a中發(fā)生的反應為2H＋＋2e－===H2↑ D．燒杯b中發(fā)生的反

12、應為2Cl－－2e－===Cl2↑ 例10．如圖所示裝置中，觀察到電流計指針偏轉；M棒變粗；N棒變細，由此判斷表中所列M、N、P物質，其中可以成立的是(　　) M N P A Zn Cu 稀H2SO4溶液 B Cu Fe 稀HCl溶液 C Ag Zn AgNO3溶液 D Zn Fe Fe(NO3)3溶液 1．關于原電池的說法，正確的是(　　) A．在正極上發(fā)生氧化反應 B．某電極上有氧氣產(chǎn)生，則此電極為正極 C．在外電路電子流出的為正極 D．在負極上發(fā)生還原反應 2．某學生設計一水果電池：他把一鐵釘和碳棒用導線連接好，然后將鐵釘和碳棒平行

13、插入一新鮮西紅柿中，再在導線中接一個靈敏電流表。據(jù)此下列敘述正確的是(　　) A．電流表指針不會發(fā)生偏轉 　 B．金屬鐵會被腐蝕 C．碳棒作負極 　 D．鐵表面有氣體逸出 3．下列事實不能用原電池原理解釋的是(　　) A．輪船吃水線以下的船殼上裝有一定數(shù)量的鋅塊 B．鋁片不用特殊方法保存 C．純鋅與稀硫酸反應時，滴入少量硫酸銅溶液后反應速率加快 D．鍍鋅鐵比鍍錫鐵更耐用 4．(2013年惠州學業(yè)水平考試模擬)人造衛(wèi)星使用的一種高能電池——銀鋅蓄電池，其電池的電極反應式為Zn＋2OH－＋2e－===ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2O

14、H－。判斷Ag2O是(　　) A．負極，被氧化 B．正極，被還原 C．負極，被還原 D．正極，被氧化 5．下面是四個化學反應，你認為理論上不能用于設計原電池的化學反應是(　　) A．2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ B．2H2＋O22H2O C．Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑ D．CH4＋2O2CO2＋2H2O 6．為充分利用海洋資源，研究人員發(fā)明海水電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進行發(fā)電，在海水中電池總反應可表示為：5MnO2+2Ag+2NaCl= Na2Mn5O10 + 2AgCl下列說法錯誤

15、的是 A．負極反應式： Ag+Cl- -e－ = AgCl B．每生成1 mol Na2Mn5O10轉移2 mol電子 C．Cl―不斷向電池的正極移動 D．Na2Mn5O10是還原產(chǎn)物 7．A、B、C、D四種金屬按下表中的裝置圖進行實驗。 裝置 現(xiàn)象 二價金屬A不斷溶解 C的質量增加 A上有氣泡產(chǎn)生 根據(jù)實驗現(xiàn)象回答下列問題： (1)裝置甲中負極的電極反應是________________ 。 (2)裝置乙中正極的電極反應是___________________。 (3)裝置丙中溶液的pH________(填“變大”、“變小”或“不變

16、)。 (4)四種金屬活動性由強到弱的順序是_________________________________。 8．在由銅片、鋅片和200 mL稀硫酸組成的原電池中，在銅片上放出氣體的體積為3.36 L時(標準狀況)硫酸恰好用完。試求： (1)產(chǎn)生這些氣體消耗鋅的質量為________g。(2)產(chǎn)生這些氣體通過導線的電子的數(shù)目為________。 (3)原稀硫酸的物質的量濃度為________。 9．鋁-空氣海水電池：以鋁板為負極，鉑網(wǎng)為正極，海水為電解質溶液，空氣中的氧氣與鋁反應產(chǎn)生電流。電池總反應為4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3 負極：____________________； 正極：_____________________。 6