原电池 学生.doc

1、用心教育 高中化学 028-87809051每一发奋努力的背后,必有加倍的补偿 1专 题 复 习 电 化 学 原 电 池（ 一 ） 原 电 池 的 形 成 条 件 以 及 原 理原 电 池 的 工 作 原 理 原 电 池 反 应 属 于 放 热 的 氧 化 还 原 反 应 ， 但 区 别 于 一 般 的 氧 化 还原 反 应 的 是 ， 电 子 转 移 不 是 通 过 氧 化 剂 和 还 原 剂 之 间 的 有 效 碰 撞 完 成 的 ， 而 是 还 原 剂 在负 极 上 失 电 子 发 生 氧 化 反 应 ， 电 子 通 过 外 电 路 输 送 到 正 极 上 ， 氧 化 剂 在 正 极 上

2、 得 电 子 发生 还 原 反 应 ， 从 而 完 成 还 原 剂 和 氧 化 剂 之 间 电 子 的 转 移 。 两 极 之 间 溶 液 中 离 子 的 定 向 移动 和 外 部 导 线 中 电 子 的 定 向 移 动 构 成 了 闭 合 回 路 ， 使 两 个 电 极 反 应 不 断 进 行 ， 发 生 有 序的 电 子 转 移 过 程 ， 产 生 电 流 ， 实 现 化 学 能 向 电 能 的 转 化 。 从 能 量 转 化 角 度 看 ， 原 电 池 是 将 化 学 能 转 化 为 电 能 的 装 置 ； 从 化 学 反 应 角 度 看 ， 原电 池 的 原 理 是 氧 化 还 原 反

3、 应 中 的 还 原 剂 失 去 的 电 子 经 导 线 传 递 给 氧 化 剂 ， 使 氧 化 还 原 反应 分 别 在 两 个 电 极 上 进 行 。 原 电 池 的 构 成 条 件 有 三 个 ： （ 1） 电 极 材 料 由 两 种 金 属 活 动 性 不 同 的 金 属 或 由 金 属 与 其 他 导 电 的 材 料 （ 非 金属 或 某 些 氧 化 物 等 ） 组 成 。 （ 2） 合 适 的 电 解 质 溶 液 ， 两 电 极 必 须 浸 泡 在 电 解 质 溶 液 中 。 （ 3） 两 电 极 之 间 有 导 线 连 接 ， 形 成 闭 合 回 路 。 只 要 具 备 以 上

4、三 个 条 件 就 可 构 成 原 电 池 。 而 化 学 电 源 因 为 要 求 可 以 提 供 持 续 而 稳 定的 电 流 ， 所 以 除 了 必 须 具 备 原 电 池 的 三 个 构 成 条 件 之 外 ， 还 要 求 有 自 发 进 行 的 氧 化 还 原反 应 。 也 就 是 说 ， 化 学 电 源 必 须 是 原 电 池 ， 但 原 电 池 不 一 定 都 能 做 化 学 电 池 。 形 成 前 提 ： 总 反 应 为 自 发 的 氧 化 还 原 反 应 例 1.分析下图，属于原电池的有(填序号)（ ）例 2.下列变化中与原电池反应有关的是(多选)（ ）A.在空气中金属铝表面迅

5、速氧化形成保护膜B.白铁(镀锌)表面有划损时,也能阻止铁被氧化C.红热的铁丝与水接触表面形成蓝黑色保护层 D.铁与稀硫酸反应时,加入少量硫酸铜溶液时,可使反应加速例3.下列装置能构成原电池的是(多选)（ ）用心教育 高中化学 028-87809051每一发奋努力的背后,必有加倍的补偿 2（ 二 ） 电 解 的 构 成 以 及 判 断电 极 的 构 成 ： a.活 泼 性 不 同 的 金 属 锌 铜 原 电 池 ， 锌 作 负 极 ， 铜 作 正 极 ；b.金 属 和 非 金 属 （ 非 金 属 必 须 能 导 电 ） 锌 锰 干 电 池 ， 锌 作 负 极 ， 石 墨 作 正 极； c.金 属

6、 与 化 合 物 铅 蓄 电 池 ， 铅 板 作 负 极 ， 二 氧 化 铅 作 正 极 ；d.惰 性 电 极 氢 氧 燃 料 电 池 ， 电 极 均 为 铂 。 电 解 液 的 选 择 ： 电 解 液 一 般 要 能 与 负 极 材 料 发 生 自 发 的 氧 化 还 原 反 应 。 根据电极材料判断一般情况下，活泼性强的金属为负极，活泼性较弱的金属或导电的非金属为正极。 根据电极反应类型判断失去电子发生氧化反应的电极为负极，得到电子发生还原反应的电极为正极。 根据电极反应现象判断参与电极反应不断溶解的电极为负极（燃料电池除外） ；质量增加或附近有气泡产生的电极为正极。 根据电子流动方向（或

7、电流方向）判断在外电路中，电子由原电池的负极流向正极，电流由原电池的正极流向负极。 根据电解质溶液中离子流动方向判断在内电路中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 根据电池总反应式判断若给出电池总反应式，通过标出电子转移的方向可知，失去电子的一极为负极，得到电子的一极为正极。特别提醒：原电池负极的判断应根据其本质进行判断：即“较易与电解质溶液反应的电极是原电池的负极” ，不能一味地根据金属的活泼性进行判断。特 殊 情 况 : Mg-Al-NaOH， Al 作 负 极 。负 极 ： Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O；正 极 ： 2H2O+2e-=H2 +2OH- Cu-Al-HNO

8、3， Cu 作 负 极 。 例 1.人造卫星用到的一种高能电池银锌电池，其电极反应为：Zn+ 2OH 2e =Zn(OH)2 Ag2O+H2O+2e =2Ag+2OH 根据反应式判断氧化银是( )A负极 被氧化 B正极 被还原C负极 被还原 D正极 被氧化例 2某原电池总反应离子方程式为 2Fe3+Fe=3Fe2+，能实现该反应的原电池是( )A正极 Cu，负极 Fe，电解质为 FeCl3溶液 B正极为 C，负极为 Fe，电解质为 Fe(NO3)2溶液C正极为 Fe，负极为 Zn，电解质为 Fe2(SO4)3溶液 D正极为 Ag，负极为 Fe，电解质为 CuSO4溶液例 3把 a、b、c 、d

9、 四种金属片浸泡在稀 H2SO4 中，用导线两两相连可以组成各种原电若 a、b 相连时，a 为负极；c 、d 相连时，c 为负极；a 、c 相连时，c 为正极；b、d 相连时，b 为正极，则这四种金属活动性顺序由大到小为（ ）Aa b c d Ba c d b用心教育 高中化学 028-87809051每一发奋努力的背后,必有加倍的补偿 3Cc a b d Db d c a 例 4.(2012南京调研)X、Y、Z 都是金属，把 X 投入 Z 的硝酸盐溶液中，X 的表面有 Z 析出，X 与 Y 组成原电池时，Y 为电池的负极，X、Y、Z 三种金属的活泼性顺序为( )AXYZ BXZYCYXZ D

10、YZX例 5.(2012河源质检)如图所示，电流表 G 发生偏转，同时 A 极逐渐变粗，B 极逐渐变细，C 为电解质溶液。则 A、B、C 分别为( )AA 是 Zn，B 是 Cu，C 是稀 H2SO4BA 是 Cu，B 是 Zn，C 是稀 H2SO4CA 是 Fe，B 是 Ag，C 是稀 AgNO3溶液DA 是 Ag，B 是 Fe，C 是稀 AgNO3溶液例 6.某原电池的离子方程式是 Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu，该原电池正确的组成是（ ）正极 负极 电解质溶液A Cu Zn HClB Zn Cu CuSO4C Cu Zn CuSO4D Cu Zn ZnCl2（ 三 ） 燃 料

11、 电 池燃料电池氢氧燃料电池碱性电池：电解质溶液为 30%的氢氧化钾溶液：负极： 2H2 4e- + 4OH-= 4H2O正极： O2+ 4e- + 2H2O = 4OH-酸性电池：电解质溶液为硫酸溶液：负极： 2H2 4e-= 4H+正极： O2+ 4e- + 4H+ = 2H2O反应物不是贮存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂。产物是水，无污染。一种高效、环境友的发电装置。例 1：一种新型燃料电池，它是用两根惰性金属做电极插入 KOH 溶液中，然后向两极上分别通入甲烷和氧气，发生的电极反应为： X 极：CH 410OH 8e CO 32 7H 2O Y 极：4H 2O2O 28e

12、8OH 关于此燃料电池的下列说法中错误的是（ ）AX 极为负极，Y 极为正极 B工作一段时间后，KOH 的物质的量不变C在标准状况下通入 5.6LO2完全反应，则有 1.0mol 电子发生转移D该电池工作时甲烷一极附近溶液的 pH 降低例 2：一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：CH 3CH2OH 4e- + H2O = CH3COOH + 4H+。下列有关说法正确的是（ ）A检测时，电解质溶液中的 H+向负极移动B若有 0.4 mol 电子转移，则在标准状况下消耗 4.48 L 氧气用心教育 高中化学 028-87809051每一发奋努力的背后,必有加倍的补偿 4C电池

13、反应的化学方程式为：CH 3CH2OH + O2 = CH3COOH + H2OD正极上发生的反应为：O 2 + 4e- + 2H2O = 4OH-（ 四 ） 电 化 腐 蚀1.吸 氧 腐 蚀吸 氧 腐 蚀 ： 金 属 在 酸 性 很 弱 或 中 性 溶 液 里 ， 空 气 里 的 氧 气 溶 解 于 金 属 表 面 水 膜 中而 发 生 的 电 化 腐 蚀 ， 叫 吸 氧 腐 蚀 例 如 钢 铁 在 接 近 中 性 的 潮 湿 的 空 气 中 腐 蚀 属 于 吸 氧 腐 蚀 ， 其 电 极 反 应 如 下 ： 负 极 （ Fe） ： 2Fe - 4e- = 2Fe2+ 正 极 （ C） ：

14、2H2O + O2 + 4e- = 4OH- 钢 铁 等 金 属 的 电 化 腐 蚀 主 要 是 吸 氧 腐 蚀 2.析 氢 腐 蚀析 氢 腐 蚀 定 义 ： 金 属 在 酸 性 较 强 的 溶 液 中 发 生 电 化 腐 蚀 时 放 出 氢 气 ， 这 种 腐 蚀 叫做 析 氢 腐 蚀 。 在 酸 性 较 强 的 溶 液 中 发 生 电 化 腐 蚀 时 放 出 氢 气 ， 这 种 腐 蚀 叫 做 析 氢 腐 蚀 。 在 钢 铁制 品 中 一 般 都 含 有 碳 。 在 潮 湿 空 气 中 ， 钢 铁 表 面 会 吸 附 水 汽 而 形 成 一 层 薄 薄 的 水 膜 。 水膜 中 溶 有 二

15、 氧 化 碳 后 就 变 成 一 种 电 解 质 溶 液 ， 使 水 里 的 H+增 多 。 是 就 构 成 无 数 个 以铁 为 负 极 、 碳 为 正 极 、 酸 性 水 膜 为 电 解 质 溶 液 的 微 小 原 电 池 。 这 些 原 电 池 里 发 生 的 氧 化还 原 反 应 是 ：负 极 （ 铁 ） ： Fe-2e-=Fe2+； 铁 被 氧 化正 极 （ 碳 ） ： 2H+2e-=H2 ； 溶 液 中 的 H+被 还 原例 1： (00 苏浙理综)钢铁发生电化学腐蚀时，负极发生的反应是（ ）A2H +2e H 2 B2H 2O+O2+4e 4OH CFe2e Fe 2+ D4OH

16、 4e 2H 2O+O2例 2.家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是（ ）A4Fe(OH) 2+2H2O+O24Fe(OH) 3 B2Fe+2H 2O+O22Fe(OH) C 2H 2O+O2+4e OH DFe3e Fe 3+例 3.以下现象与电化腐蚀无关的是( )A 黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿 B 生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈 C 锈质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈 D 银质奖牌久置后表面变暗 用心教育 高中化学 028-87809051每一发奋努力的背后,必有加倍的补偿 5【高考仿真练习】1.（2011 安徽高考 12）研究

17、人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO22Ag2NaCl=Na 2Mn5O102AgCl，下列“水” 电池在海水中放电时的有关说法正确的是（ ）A.正极反应式：AgCl e =AgClB.每生成 1 mol Na2Mn5O10转移 2 mol 电子C.Na 不断向“水”电池的负极移动D. AgCl 是还原产物2.以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如右图所示。关于该电池的叙述正确的( ) A.该电池能够在高温下工作 B.电池的负极反应为：C 6H12O6+6H2O2-4e-=6CO2+24H +C.放电过程中，H

18、+从正极区向负极区迁移D.在电池反应中，每消耗 1 mol 氧气，理论上能生成标准状况下 CO2气体 22.4/6 L3.(04 江苏)碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列说法错误的是（ ）A电池工作时，锌失去电子B电池正极的电极反应式为：2MnO 2(s)+H2O(1)+2e=Mn2O3(s)+2OH(aq)C电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D外电路中每通过 0.2mol 电子，锌的质量理论上减小 6.5g4.（2011 海南）

19、根据下图，下列判断中正确的是( )来源:学科网 ZXXK用心教育 高中化学 028-87809051每一发奋努力的背后,必有加倍的补偿 6A.烧杯 a 中的溶液 pH 降低B.烧杯 b 中发生氧化反应C.烧杯 a 中发生的反应为 2H+2e-=H2D.烧杯 b 中发生的反应为 2Cl-2e-=Cl25.(2013苏锡常镇二模)(1)高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn2K 2FeO48H 2O 3Zn(OH)22Fe(OH) 34KOH。请回答下列问题： 放 电 充 电高铁电池的负极材料是_。放电时，正极发生_(填“氧化”

20、或“还原”)反应：已知负极反应为 Zn2e 2OH =Zn(OH)2，则正极反应为_。放电时，_(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。(2)某种燃料电池的工作原理示意如图所示，a、b 均为惰性电极。使用时，空气从_口通入(填“A”或“B”)；假设使用的“燃料”是甲醇，a 极的电极反应式为_ _；假设使用的“燃料”是水煤气(成分为 CO、H 2)，如用这种电池电镀铜，待镀金属的质量增加 6.4 g，则至少消耗标准状况下水煤气的体积为_。6.化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。(1)下列相关说法正确的是_(填序号)。A通过某种电池单位质量或单位体积所能输出能量的多少，可以判断该电池

21、的优劣B二次电池又称充电电池或蓄电池，这类电池可无限次重复使用C除氢气外，甲醇、汽油、氧气等都可用作燃料电池的燃料D近年来，废电池必须进行集中处理的问题被提上日程，其首要原因是电池外壳的金属材料需要回收(2)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应式可表示为2Ni(OH)2Cd(OH) 2 Cd2NiO(OH)2H 2O 充 电 放 电用心教育 高中化学 028-87809051每一发奋努力的背后,必有加倍的补偿 7已知 Ni(OH)2和 Cd(OH)2均难溶于水，但能溶于酸，以下说法正确的是_(填序号)。A以上反应是可逆反应B反应环境为碱性C电池放电时 Cd 作负极D该电池是一种二次电池(3)在宇宙飞船和其他航天器上经常使用的氢氧燃料电池是一种新型电源，其构造如图所示：a、b 两个电极均由多孔的碳块组成，通入的氢气和氧气由孔隙中逸入，并在电极表面发生反应而放电。a 电极是电源的_极；若该电池为飞行员提供了 360 kg 的水，则电路中通过了_mol 电子。