1、访仙中学高三化学一轮复习选修 4化学反应原理专题 1 化学反应与能量变化第二单元化学能转化为电能第 1 页 共 7 页第 1 课时 原电池的工作原理及金属的电化学腐蚀【考点解析】一、原电池的工作原理概念：原电池是把 能转化为 的装置。一般构成条件：自发进行的 反应。 两个电极（一极反应或两极都不反应） 。电解质溶液（构成回路或参与反应） 。 形成 （导线连接或两极接触） 。例 1在下图的 8 个装置中，属于原电池的是哪几个?电极名称及电极反应。负极：金属较 ， 电子，电子流 ，发生 反应。正极：金属较 ， 电子，电子流 ，发生 反应。举例：铜锌原电池材料 电极反应 电极现象正极负极总离子反应式
2、总化学反应式闭合回路中 电子从 到 ，电流从 到 ；电解质溶液中：阴离子（SO42 ）移向 极，阳离子（H +）移向 极。例 2在如图所示的铜锌原电池中：Zn 为 极，Cu 为 极；负极上发生 反应，电极反应式为 ，正极上发生 反应，电极反应式为 ；电子流出的极是 极，电子流入的极是 极；电流方向 。盐桥中的盐溶液是 KCl 溶液，其作用为提供定向移动的阴、阳离子。盐桥中的 会移向 ZnSO4 溶液， 移向 CuSO4溶液，使 ZnSO4 溶液和 CuSO4 溶液均保持电中性。该原电池工作一段时间后，两电极的质量将会 。设计原电池：例 3铁及铁的化合物应用广泛，如 FeCl3 可用作催化剂、印
3、刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。（1）写出 FeCl3 溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式 。 （2）若将（1）中的反应设计成原电池，请画出装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。负极反应：正极反应：（3）腐蚀铜板后的混合溶液中，若 Cu2+、Fe 3+、Fe 2+的浓度均为 0.10 molL1 ，请参照下表给出的数据和药品简述除去 CuCl2 溶液中 Fe3+和 Fe2+的实验步骤。访仙中学高三化学一轮复习选修 4化学反应原理专题 1 化学反应与能量变化第二单元化学能转化为电能第 2 页 共 7 页氢氧化物开始沉淀时的 pH 氢氧化物沉淀完全时的 pHFe3+Fe2+Cu2+1.97.04.
4、73.29.06.7提供的药品：Cl 2 浓 H2SO4 NaOH CuO Cu原电池正负极的判断及电极方程式的书写例 4将表面去掉氧化膜的镁片与铝片用带电流表的导线连接，插入盛有烧碱溶液的烧杯中，此时发现电流计指针偏转，判断此原电池的正负极，并写出电极反应式和总反应方程式。正极 ，电极反应式 ，负极 ，电极反应式 ，总反应 。二、金属的电化学腐蚀与防护析氢腐蚀：在金属外面的水膜呈较强酸性时发生析氢腐蚀。以钢铁为例：Fe（ ）极： C （ ）极：总反应式：吸氧腐蚀：在金属外面的水膜呈中性、碱性，溶解一定量 O2 时发生吸氧腐蚀。以钢铁为例：Fe（ ）极：C （ ）极：总反应式：氧化过程：脱水过
5、程：金属的防护（1）将要保护的金属设计成原电池的 极。（2）将要保护的金属设计成电解池的 极。例 5如图水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察。（1）若试管内液面上升，则原溶液呈 性，发生 腐蚀，电极反应：负极： ；正极： 。（2）若试管内液面下降，则原溶液呈强 性，发生 腐蚀，电极反应：负极： ；正极： 。O 2 得电子的产物书写：若为固体电解质，能允许 O2 通过，电极反应式为 ：O 2+4e 2O 2若电解质为酸性溶液，电极反应式为： 。若电解质为中性或碱性溶液，电极反应式为： 。电化学对反应速率的影响电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护腐蚀措施的腐蚀例 6下列各装置中都盛
6、有 0.1 molL1 的 NaCl 溶液，放置一定时间后，装置中的四块相同锌片，腐蚀速率由快到慢的正确顺序是 （ ）A B CD例 7把 a、b、c 、d 四块金属浸泡在稀 H2SO4 中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若 a、b相连时，a 为负极；c 、d 相连，d 上有气体逸出；a 、c 相连时，a 极减轻；b、d 相连时，b 为正极。则四种金属的活动性顺序为 （ ）访仙中学高三化学一轮复习选修 4化学反应原理专题 1 化学反应与能量变化第二单元化学能转化为电能第 3 页 共 7 页Aabcd Bacbd Cacdb Dbdca第 1 课时 原电池的工作原理及金属的电化学腐蚀练习将纯
7、锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是（ ）A两烧杯中铜片表面均无气泡产生B甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C两烧杯中溶液的 pH 均增大 D产生气泡的速度甲比乙慢钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为：2Fe+2H 2O+O22Fe 2+4OH 。以下说法正确的是 （ ）A负极发生的反应为：Fe 2e Fe 2+B正极发生的反应为：2H 2O+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为了避免青铜器生成铜绿，以下方法正确的是 （ ）A将青铜器放在银质托盘上 B将青铜器保存在干燥的环境中C将青铜器保存在
8、潮湿的空气中 D在青铜器的表面覆盖一层防渗的高分子膜有 A、B、D、E 四种金属，当 A、B 组成原电池时，电子流动方向为 AB；当 A、D 组成原电池时，A 为正极；B 与 E 作电极构成原电池时，电极反应式为：E2+2e E，B2e B 2+，则 A、B、D 、E 金属性由强到弱的顺序为（ ）AABED BABDE CDEAB DDABE100 mL 浓度为 2 molL1 的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，而不影响生成氢气的总量，可采用的方法是 （ ）A加入适量的 6 molL1 的盐酸 B加入数滴氯化铜溶液C加入适量的蒸馏水 D加入适量的氯化钠溶液设计一个实验方案，使如右图装置中
9、的铁棒上析出铜，而铁的质量不变。（可用文字叙述也可用图示意）试用铁棒、铜棒、浓硝酸、导线为材料设计原电池，写出电极反应方程式和总反应方程式。有学生在实验室中向 10 mL 2 molL1 的 CuCl2 溶液里投入少量铝片，并观察到如下现象：铝片表面立刻有紫红色粉末状固体沉积，同时产生较多的无色气体，此无色气体与氧气混合点燃会发生爆鸣；溶液绿色变淡，继而产生蓝色沉淀；混合液温度升高甚至发烫，产生气泡速率明显加快，铝片上下翻滚；混合液浑浊变黑。访仙中学高三化学一轮复习选修 4化学反应原理专题 1 化学反应与能量变化第二单元化学能转化为电能第 4 页 共 7 页试回答下列问题：（1）现象中产生气泡
10、速率加快的两个最主要原因是。（2）混合液中最后产生的黑色沉淀物可能是（填化学式） 。某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下：编号 电极材料 电解质溶液 电流计指针偏转方向1 Mg Al 稀盐酸 偏向 Al2 Al Cu 稀盐酸 偏向 Cu3 Al 石墨 稀盐酸 偏向石墨4 Mg Al NaOH 溶液 偏向 Mg5 Al Zn 浓硝酸 偏向 Al根据上表中的实验现象完成下列问题：（1）实验 1、2 中 Al 所作的电极是否相同? 。（2）指出实验 3 中铝和石墨的电极名称，并写出电极反应式和电池总反应方程式。铝为 极，电极反应式 ，石墨为 极，
11、电极反应式 ，电池总反应： 。（3）实验 4 中的铝作正极还是负极? ；为什么? 。（4）解释实验 5 中的电流计指针偏向铝的原因：。10已知反应 AsO43 +2I +2H+AsO 33 +I2+H2O 是可逆反应，现设计下图所示装置进行下述操作：向 B 烧杯中逐滴加入浓 HCl，发现微安表指针偏转；若改向 B 烧杯中滴加 40%的 NaOH 溶液，发现微安表中指针向中所述相反方向偏转。试回答下列问题：（1）两次操作过程中指针为什么会发生偏转，并且指针偏转方向相反。（2）操作过程中 C1 为 极，电极反应式为 。（3）操作过程中 C2 为 极，电极反应式为 。11实验是化学的最高法庭。以镁条
12、、铝片为电极，以稀 NaOH 溶液为电解质溶液构成的原电池，人们普遍认为铝是负极。某研究性学习小组为探究该原电池究竟谁是负极，发生怎样的电极反应，进行了如下实验：如图，剪取约 8 cm 的镁条及大小相近的铝片，用砂纸去膜，使镁条与铝片分别与量程为 50 A 的教学演示电表的“” 、 “”端相连接，迅速将两电极插入盛有 1 molL1 NaOH 溶液的烧杯中。开始，电表指针向右偏移约 500A，铝片表面有许多气泡，很快电流逐渐减小至 0；随后，指针向左偏移，且电流逐渐增大至约 400 A，此时，铝片表面气泡有所减少，镁条表面只有极少量的气泡产生。根据以上实验现象，回答下列问题：（1）开始阶段，原
13、电池的正极是 （填“镁”或“铝”片；铝片表面产生的气泡是 ；访仙中学高三化学一轮复习选修 4化学反应原理专题 1 化学反应与能量变化第二单元化学能转化为电能第 5 页 共 7 页负极发生的反应是 。（2）随后阶段，铝片发生的电极反应式是 ；镁条表面只有极少量的气泡产生，其原因之一是：2H 2O+2e H 2+2OH （极少） ，试判断此电极发生的主要反应是： ；（3）铝片表面气泡有所减少，但未消失，产生这一现象的可能原因是 。第 2 课时 发展中的化学电源及电极反应式的书写【考点解析】电极反应式的书写：考虑电解质参与电极反应，负极+正极=总反应一次电池（不能充电，不能反复使用）如碱性锌锰电池：
14、电解质为 KOH总反应：Zn+2MnO 2+2H2O2MnO(OH)+Zn(OH) 2 ，则负极：正极：二次电池（可充电，可多次重复使用）如铅蓄电池，H 2SO4 作电解液，总反应为：（1）放电时，总反应：Pb+PbO 2+2H2SO42PbSO 4+2H2O负极：正极：（2）充电时，总反应：2PbSO 4+2H2OPb+PbO 2+2H2SO4阴极：阳极：燃料电池（1）氢氧燃料电池用酸性电解质时：负极： 正极：总反应：2H 2+O22H 2O用 NaOH 等碱性溶液时：负极： 正极：总反应：2H 2+O22H 2O（2）CH 4 燃料电池：电解质为 KOH负极：正极：总反应：CH 4+2O2
15、+2OH CO 32 +3H2O（3）CH 3OH 燃料电池：电解质为 KOH负极：正极：总反应：CH 3OH +3O2+4OH 2CO 32 +6H2O例固体氧化物燃料电池是由美国西屋（Westinghouse）公司研制开发的。它以固体氧化锆一氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O 2 ）在其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极 a、b 均不参与电极反应。下列判断正确的是 （ ）访仙中学高三化学一轮复习选修 4化学反应原理专题 1 化学反应与能量变化第二单元化学能转化为电能第 6 页 共 7 页A该电池的总反应方程式为： 2H2O 2 高温 2H2OB有氢气进入发生反
16、应的 b 极为电池的正极Ca 极对应的电极反应为：O 22H 2O4e 4OH D有氧气进入发生反应的 a 极为电池的负极燃料电池是燃料（例如 CO、H 2、CH 4 等）跟氧气或空气起反应，将此反应的化学能转化为电能的装置，电解质溶液通常是 KOH 溶液。下列关于甲烷燃料电池的说法不正确的是（ ）A负极反应式为：CH 4+10OH 8e CO 32 +7H2OB正极反应式为：2O 2+4H2O+8e 8OH C随着不断放电，电解质溶液碱性不变D甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率大生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的 PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，
17、发生的反应是：下列对铅蓄电池的说法错误的是 （ ）A需要定期补充硫酸B工作时铅是负极，PbO 2 是正极C工作时负极上发生的反应是：Pb2e SO 42 PbSO 4D工作时电解质的密度增大一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y 2O3）的氧化锆（ZrO 2）晶体，在熔融状态下能传导 O2 。下列对该燃料电池说法正确的是 （ ）A在熔融电解质中，O 2 由负极移向正极B电池的总反应是：2C 4H10+13O28CO 2+10H2OC通入空气的一极是正极，电极反应为： O2+4e 2O 2D通入丁烷的一极是正极，电极反应为： C4H10+26e +13O2 4
18、CO 2+5H2O生物体中细胞膜内的葡萄糖、细胞膜外的富氧液体及细胞膜构成微型的生物原电池，下列有关判断正确的是 （ ）A正极的电极反应式可能是： O2+4e +2H2O4OH B负极的电极反应式可能是：O 2+4e +2H2O4OH C负极的电极反应式可能是： C6H12O624e +24OH 6CO 2+18H2OD正极主要是 C6H12O6（葡萄糖）被氧化生成 CO2 或 HCO3下图是某空间站能量转化系统的局部示意图，其中燃料电池采用 KOH 为电解液，下列有关说法中不正确的是 （ ）A该能量转化系统中的水可以循环使用B燃料电池系统产生的能量实际上来自于水C水电解系统中的阳极反应：4O
19、H 4e 2H 2O+O2D燃料电池放电时的负极反应： H22e +2OH 2H 2O科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机酸转化为氢气，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 （ ）AH 2+2OH 2H 2O+2e BO 2+4H+4e 2H 2OCH 22H +2e DO 2+2H2O+4e 4OH 天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴（Li CoO2） ，充电时 LiCoO2 中 Li 被氧化，Li +迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳（C 6）中，以访仙中学高三化学一轮复习选修 4化学反应原理专题 1 化学反应与能量变化第二单元化学能转化为电能第 7 页 共 7 页LiC6 表示。电池反应为 Li CoO2+C6 CoO2+ LiC6 ，下列说法正确的是 （ ）A充电时，电池的负极反应为 LiC6e Li +C6B放电时，电池的正极反应为 CoO2+Li+e LiCoO 2C羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质D锂离子电池的比能量（单位质量释放的能量）低
