1、第 1 页教材知识点第四节 原电池原理及其应用一、原电池1、原电池原理(铜锌原电池)总反应:Zn + 2H + =Zn2+ H2 负极反应:(锌片) Zn - 2e =Zn 2+ (氧化反应)正极反应:(铜片) 2H + + 2e = H2 (还原反应)电子流动方向:由锌片经导线流向铜片。原电池的定义:把化学能转变为电能的装置。2、原电池的组成条件和原理 3.原电池原理:较活泼的金属发生 反应,电子从较活泼的金属( 极)流向较不活泼的金属( 极) 。溶液中 离子流向正极,在正极 电子被 ;溶液中的 离子流向负极。第 2 页二、化学电源1干电池(ZnCl 2、MnO 2糊状混和物作电解质溶液)
2、2锌锰碱性电池 总反应: 2NH4+Zn = Zn2+2NH3+H2 总反应: 2MnO2 + Zn + H2O = Zn(OH)2 + Mn2O3负极反应式(Zn): 负极反应式: 正极反应式(C): 正极反应式:3银锌电池(KOH 溶液) 4爱迪生电池( KOH 溶液)总反应: Zn+Ag2O+H2O = 2Ag+Zn(OH)2 总反应:NiO 2+ Fe +2H2O = Ni(OH)2+ Fe(OH)2负极反应式(Zn): 负极反应式(Fe): 正极反应式(Ag 2O): 正极反应式(NiO 2): 5镉镍电池(KOH 溶液) 11铅蓄电池(放电) (H 2SO4溶液(30%))总反应:
3、 NiO 2+Cd+2H2O = Ni(OH)2+ Cd(OH)2 总反应:PbO 2+Pb+4H+ = 2Pb2+ + 2H2O负极反应式(Cd): 负极反应式(Pb):正极反应式(NiO 2): 正极反应式(PbO 2):6氢氧燃料电池(KOH 溶液) 12氢氧燃料电池(稀 H2SO4溶液) 总反应:2H 2+O2 = 2H2O 总反应:2H 2+O2 = 2H2O 负极反应式(C): 负极反应式(C): 正极反应式(C): 正极反应式(C):7甲烷燃料电池(KOH 溶液) 13甲烷燃料电池(H 2SO4溶液)总反应:CH 4+2O2+ 2OH- = CO32-+3H2O 总反应:CH 4
4、+2O2 = CO2 + 2H2O负极反应式(C): 负极反应式(C):正极反应式(C): 正极反应式(C): 8乙炔燃料电池(KOH 溶液) 14乙炔燃料电池(H 2SO4溶液) 总反应:2C 2H2+ 5O2+ 8OH- = 4CO32-+6H2O 总反应:2C 2H2+5O2 = 4CO2 + 2H2O 负极反应式(C): 负极反应式(C): 正极反应式(C): 正极反应式(C): 9CO 燃料电池(KOH 溶液) 15CO 燃料电池(H 2SO4溶液)总反应:2CO+ O 2+ 4OH- = 2CO32-+2H2O 总反应:2CO + O 2 = 2CO2 负极反应式(C): 负极反应
5、式(C): 正极反应式(C): 正极反应式(C): 10酒精燃料电池(KOH 溶液) 16酒精燃料电池(H 2SO4溶液)总反应:C 2H5OH + 3O2+ 4OH- = 2CO32-+5H2O 总反应:C 2H5OH +3O2 = 2CO2 + 3H2O负极反应式(C): 负极反应式(C): 正极反应式(C): 正极反应式(C): 17氢氧燃料电池(NaCl 溶液) 18甲烷燃料电池(KCl 溶液) 总反应:2H 2+O2 = 2H2O 总反应: CH 4+2O2 = CO2 + 2H2O 负极反应式(C): 负极反应式(C):正极反应式(C): 正极反应式(C): 19乙炔燃料电池(Na
6、Cl 溶液) 20酒精燃料电池(NaCl 溶液) 总反应:2C 2H2 + 5O2 = 4CO2 + 2H2O 总反应:C 2H5OH +3O2 = 2CO2 + 3H2O负极反应式(C): 负极反应式(C): 正极反应式(C): 正极反应式(C): 第 3 页21镁铝电池(H 2SO4溶液) 22镁铝电池(KOH 溶液)总反应:Mg+H 2SO4=H2+MgSO4 总反应:2Al+2KOH +2H 2O = 2KAlO2 + 3H2负极反应式( ): 负极反应式(Al):正极反应式( ): 正极反应式(Mg) :23心脏起搏电池 1(人体体液) 24铝空气电池(海水) 总反应:2Zn+O 2
7、+2H2O = 2Zn(OH)2 总反应:4Al+3O 2+6H2O = 4Al(OH)3负极反应式(Zn): 负极反应式(Al):正极反应式(Pt): 正极反应式(C):25高铁电池总反应: 3Zn + 2K 2FeO4 +8H2O = 3Zn(OH)2 +2Fe(OH)3 + 4KOH负极反应式( ): 正极反应式( ):三、金属的电化学腐蚀 M - ne - = Mn+ 1、化学腐蚀2、电化学腐蚀(1) 析氢腐蚀 (2) 吸氧腐蚀总反应: Fe + 2H + =Fe2+ H2 总反应: 2Fe + 2H 2O +O2 = 2Fe(OH)2负极反应式(Fe): 负极反应式(Fe): 正极反
8、应式(C): 正极反应式(C): 第四节 原电池原理及其应用一、选择题1下列装置能够组成原电池产生电流的是 A B C D2下列有关原电池的叙述中,不正确的是 A原电池中,相对活泼的金属极板为负极B形成原电池时,氧化、还原反应分别在两个极上发生C原电池工作时,阳离子向负极移动D电子流入的极是正极3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 第 4 页4某原电池的电池反应为 Fe2Fe 3+ 3Fe 2+,与此电池反应不符的原电池是 A铜片、铁片、FeCl 3 溶液组成的原电池 B石墨、铁片、Fe(NO 3) 3溶液组成的原电池C铁片、锌片、Fe 2
9、(SO4) 3溶液组成的原电池 D银片、铁片、Fe(NO 3) 3溶液组成的原电池5干电池使用时,其中发生的是哪类反应 A中和反应 B氧化还原反应 C分解反应 D电解反应6. 某原电池反应的离子方程式为:Fe+2H +=Fe2+H2,则下列说法正确的是 AHNO 3为电解质溶液 B锌为原电池正极 C铁极质量不变 D铜为原电池正极7某金属能跟稀盐酸作用放出氢气,该金属与锌组成原电池时,锌为负极,此金属是 AMg BFe CAl DCu8在如右图所示装置中,观察到电流计指针偏转;M 棒变粗,N 棒变细,由此判断下表中所列 M、N、P 物质,其中可以成立的是( ) 9有关钢铁腐蚀的说法正确的是 A无
10、论是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀,都是铁被腐蚀 B吸氧腐蚀时,负极放出氧气C析氢腐蚀时,负极放出氢气 D化学腐蚀超过电化学腐蚀速度10、由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时,电解质溶液中 pH的变化为( ) A、不变 B、先变小后变大 C、逐渐变大 D、逐渐变小 11在铁的吸氧腐蚀中,发生还原反应的那个电极上进行的电极反应是 A2H 2O+O2+4e = 4OH- B2H +2e = H2C4OH- - 4e = 2H 2O+O2 DFe-2e = Fe 2+12铁钉和碳棒用导线连接后,浸入 0.01molL 的食盐溶液中,可能发生的反应是 A碳棒上放出氯气 B碳棒附近产生 OH-C碳棒上放出氧气 D铁
11、钉被还原13钢铁发生吸氧腐蚀时,正极上发生的电极反应是 A2H +2e _H 2 BFe 2+2e _FeC2H 2OO 24e _4OH _ DFe 3+e _ Fe 2+14在装有水的容器中,用棉线悬挂一个在水中保持平衡的金属棒,该棒由铁和铜焊接而成,棉线系在两种金属接缝处(如图) ,再向水中加入少量 CuSO4,经过一段时间应看到的现象是 第 5 页A铁端将附着铜增重下沉 B铜端将附着铜增重下沉C铁端将不变 D铜端粗细不变将下沉15已知空气-锌电池的电极反应为:锌片:Zn+2OH -2e-=ZnO+H2O 石墨:1/2O 2+H2O+2e-=2OH-据此判断,锌片是( ) A、负极,被氧
12、化 B、负极,被还原 C、正极,被氧化 D、正极,被还原 16铅蓄电池的两极分别为 Pb、PbO 2,电解质溶液为 H2SO4,工作时反应为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H 2O,下列结论正确的是( ) A、Pb 为正极被氧化 B、SO 42-只向 PbO2极移动 C、电池溶液密度不断减小 D、溶液的 pH不断减小 17.银锌蓄电池是一种高能电池,它的两极材料分别为锌和氧化银,电解质溶液为 KOH溶液,放电时它的正、负两极的电极反应式如下:Zn+2OH -2e=Zn(OH) 2 Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH-下列判断正确的是 A锌极为还原反应; B锌为正极,氧化银为负
13、极;C原电池工作时,负极区溶液 pH增大; D原电池反应的化学方程式为: Zn+Ag 2O+H2O=Zn(OH) 2+2Ag18电子表电源常用微型银-锌电池,电极分别是 Ag2O和 Zn,电解液为 KOH溶液,电极反应为:Zn+2OH -2e-=ZnO+H2O,Ag 2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-,总反应为:Ag 2O+Zn=2Ag+ZnO,根据上述变化下列判断正确的是:( ) A、Zn 是负极,Ag 2O是正极 B、Zn 是正极,Ag 2O是负极 C、工作时电子由 Ag2O极经外电路流向 Zn极 D、工作时,电池负极区溶液 pH值减小 19.钢铁在很弱的酸性或中性条件下发生电化学腐蚀
14、时,正极的反应式为: AFe-2e = Fe 2+ B2H + + 2e= H2C2H 2O + O2+4e = 4OH- DFe-3e=Fe 3+20把铁钉和碳棒用铜线连接后,浸入 0.1mol/L的 NaCl溶液中,可能发生的为( ) A、碳棒上放出氯气 B、碳棒附近产生 OH- C、碳棒上放出 O2 D、铁钉上放出 H2 21铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中,锌片是 A阴极 B正极 C阳极 D负极22、有 a、b、c、d 四种金属片,将 a与 b用导线连接起来,浸入电解质溶液中,b 不易腐蚀;将 a、d 分别投入等浓度的盐酸中,d 比 a反应剧烈;将铜浸入 b的盐溶液中,无明显变化;如
15、果把铜浸入 c的盐溶液中,有金属 c析出。据此判断它们的金属活动性由强到弱的顺序是( ) A、d c a b B、d a b c C、d b a c D、b a d c 23a、b、c 三种金属分别放入稀 H2SO4中,只有 C产生 H2,a、b 同时放入 a的硝酸盐溶液中 a的质量增加,则离子氧化能力的顺序是( ) A、a 2+b2+c2+H+ B、b 2+a2+c2+H+ C、a 2+b2+H+c2+ D、c 2+H+b2+a2+ 24. 根据下列实验事实:(1)X+Y 2+=X2+Y (2)Z + 2H2O(冷水) = Z(OH)2 + H2(3)Z 2+离子的氧化性比X2+弱(4)由
16、Y、W 做电极组成的原电池反应为:Y-2e = Y2+由此可知,X、Y、Z、W 的还原性由强到弱的顺序是 AXYZW BYXWZ CZXYW DZYXW25将 X,Y,Z,W 四块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中组成原电池,X,Y 相连时,X 为负极;Z,W 相连时,电流由 W流向 Z;X,Z 相连时,Z 极上产生大量气泡;W,Y 相连时,W 极发生氧化反应,据此判断四种金属的活动顺序是 AXZWY BZXYW CXYZW DYWZX 26a、b、c、d 四种金属片浸泡在稀硫酸中,用导线两两相连可以组成各种原电池,若 a、b 相连时,a第 6 页为负极;c、d 相连时,d 为正极;a、c 相
17、连时,a 被腐蚀;b、d 相连时,b 极产生氢气这四种金属的活动性顺序(由大到小)是 Aabcd Bacdb Ccabd Dbdca 28. 以锌片和铜片为两极,以稀硫酸为电解质溶液组成原电池,当导线中通过 2mol电子时,下列说法正确的是 A锌片溶解了 1mol时,铜片上析出 2mol氢气 B两极上溶解和析出的物质质量相等C锌片溶解了 1g,铜片上析出 1g氢气 D锌片溶解了 1mol,硫酸消耗了 1mol30白铁皮(镀锌铁)发生析氢腐蚀时,若有 0.4mol电子发生转移,下列说法正确的是 A有 11.2g金属被氧化; B有 13g金属被氧化;C产生的气体在标准状态下是 4.48L; D产生
18、的气体在标准状态下是 8.96L31为防止轮船体的腐蚀,应在船壳水线以下位置嵌下一定数量的 A铜块 B铅块 C锌块 D钠块32用铁片与稀硫酸反应制取氢气时,下列措施不能使氢气生成速率加大的是 A加热 B不用稀硫酸,改用 98%浓硫酸C滴加少量 CuSO4溶液 D不用铁片,改用铁粉二、填空题1分析图,按下列要求写出有关的电极反应式或化学方程式 (1)此装置为_池,其中铁为_极(2)炭棒上发生的电极反应式为_(3)铁棒上发生的电极反应式为_(4)溶液中发生反应的化学方程式为_4炒过菜的铁锅未及时洗净(残液中含 NaCl),第二天便会因腐蚀出现红褐色锈斑试回答:(1)铁锅的锈蚀应属于_,腐蚀的原因是
19、_;(2)铁锅锈蚀的电极反应式为:负极_,正极_正负电极反应产物会继续发生反应,反应的离子方程式或化学方程式为_ 2将_能转化为_的装置叫原电池构成原电池的条件为_、_、_以上三条缺一不可_作负极,_(填得、失)电子,经外电路流向_极,再经_回到负极,构成闭合回路,电流的流动方向与电子的流动方向_3试根据氧化还原反应:2FeCl 3Cu2FeCl 2CuCl 2设计原电池,并给出装置图指出电解质溶液是_,负极是_,电极反应式为_,正极是_,电极反应式为_5一般说来,根据一个氧化还原反应便可设计一个电池例如某燃料电池的总反应是:CH4 + 2O2 +2HO=CO32 + 3H2O,在此燃料电池中
20、,向正极通入的物质是_ ;负极发生的反应是(写反应式)_;可选择的电解质溶液是_8、航天技术上使用的氢-氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。氢-氧燃料电池有酸式和碱式两种,它们放电时的电池总反应的化学方程式均可表示为 2H2+O2=2H2O。酸式氢-氧燃料电池中的电解质是酸,其负极反应为 2H2-4e-=4H+,则其正极反应为_;碱式氢-氧燃料电第 7 页池中的电解质是碱,其正极反应为 O2+2H2O+4e-=4OH-,则其负极反应为_。 10近年我国首创以 Al空气海水为能源的新型电池,以海水为电解液靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流其工作时电极总反应式为:4Al + 3O 2 +
21、6H2O = 4Al(OH)3;请判断:(1)原电池的负极是_;(2)工作时原电池的两极反应:A负极_;B正极_;(3)工作时原电池正极附近 pH_(增大,减小,不变) 11.有人将铂丝插入 KOH溶液中做电极,又在两极片上分别通入甲烷和氧气,设计一种燃料电池,则通入甲烷的铂丝为_极,发生的电极反应为_该电池放电反应的化学方程式为_电池工作时,溶液的 pH(填“变小” “不变” “变大” )_12、铅蓄电池(原电池)的电极分别为 PbO2和 Pb,电解质溶液为稀硫酸溶液,工作时原电池的总反应是 PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,根据上述变化,判断:(l)原电池的负极是_(填
22、电极材料) ;(2)工作时蓄电池正极反应为_;(3)工作时蓄电池里电解质溶液 pH为_(选填增大,不变,变小) 13、取 6根铁钉,6 支干净的试管及其它材料,准备如下图,试管(1)放入一根铁钉,再注入蒸馏水,使铁钉和空气及水接触;试管(2)的试管底放入硅胶(是一种干燥剂) ,再放入铁钉,用棉花团堵住试管口,使铁钉和干燥空气接触试管(3)先放入一根铁钉,趁热倒入煮沸的蒸馏水(赶出原先溶液在蒸馏水中的空气)浸没铁钉,再加上一层植物油,使铁钉不能跟空气接触试管(4)中放入铁钉注入食盐水,使铁钉和空气及食盐水接触试管(5)放入相连的铁钉和锌片,注入自来水,浸没铁钉和锌片试管(6)放入相连的铁钉和铜丝
23、,注入自来水浸没铁钉和铜丝把 6支试管放在试管架上,几天后观察铁钉被腐蚀的情况其中_试管内的铁钉未被腐蚀从铁钉被腐蚀的情况可知引起和促进铁钉腐蚀的条件是_29铜片、锌片连接后漫入稀 H2SO4中构成原电池,当导线上通过电子 3.011022个,则锌失去电子_mol,锌片质量减少_g铜片表面析出氢气_L 14根据下列发生的反应:A+B 2+A 2+B 2A 2+C22A 3+2C- B+2A 3+B 2+2A2+(1)试判断 A2+、B 2+、A 3+、C 2氧化性的强弱(2)判断 A+A3+、A 2+B2+能否反应,能反应的写出离子方程式第 8 页32【参考答案】(化学能;电能;活泼性不同的两
24、种金属(或金属与非金属) 、电解质溶液、导线联接;活泼金属;失;正;电解质溶液;相反)3【参考答案】(FeCl 3 Cu Cu2e -Cu 2+ Pt(或石墨) 2Fe 3+2e -2Fe 2+ )4【参考答案】26(1)电化学腐蚀;铁锅材料为铁合金,其中铁和少量碳及 NaCl残液构成原电池(2)2Fe4e -2Fe 2+;2H 2OO 24e -4OH -;Fe 2+2OH -Fe(OH) 2,4Fe(OH)2O 22H 2O4Fe(OH) 3,2Fe(OH) 3(n3)H 2OFe 2O3nH2O 5(O2;CH 4 8e + 10HO=CO32 + 7H2O;KOH 溶液)6【参考答案】
25、 (1)Fe-2e = 2Fe 2+ (2)2H 2O + O2 + 4e = 4OH- (3)Fe 2+2OH- = Fe(OH)2(4)4Fe(OH) 2+O2+2H2O = 4Fe(OH)37【参考答案】(负极:4Al-12e -=4Al3+ 正极:3O 2+6H2O+12e-=12OH- ) 8【参考答案】 解析原电池正极发生还原反应:O 2+2H2O+4e-=4OH- 在酸性溶液中:4OH -+4H+=4H2O 故正极反应为(+):O 2+4H+4e-=2H2O 原电池负极发生氧化反应:2H 2-4e-=4H+ 在碱性溶液中:4H +4OH-=4H2O 故负极反应为(+):2H 2+
26、4OH-4e-=4H2O 9【参考答案】(2H 2- 4e=4H+;O 2+4e+4H+=2H2O)10【参考答案】 ((1)Al, (2)Al-3e=Al 3+;O 2+2H2O+4e=4OH- (3)增大)11【参考答案】 (负极,CH 4+10OH- 8e=CO32-+7H2O CH 4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O;变小)12【参考答案】((1)Pb (2) PbO 2+2e_ + 4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2O (3)增大)14【参考答案】 (铁钉未被腐蚀的试管是:(2) (3) (5) ;引起和促进铁钉被腐蚀的条件是:水、空气、电解质溶液,不活泼金属杂质的存在)15【参考答案】((1)C 2A 3+B 2+A 2+ (2)A+A 3+能反应,离子方程式为 A + 2A3+ = 3A2+ A2+B2+不能反应)