第六章 第21讲原电池 化学电源Word文件下载.docx

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正极

电极材料

锌片

铜片

电极反应

______

反应类型

______反应

电子流向

由Zn片沿导线流向Cu片

盐桥中

离子移向

盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向___极，Cl－移向__极

（2）盐桥的组成和作用

①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。

②盐桥的作用：

a.连接内电路，形成闭合回路；

b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。

深度思考

正误判断，正确的打“√”，错误的打“×

”

（1）在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极（　　）

（2）在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强（　　）

（3）在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应（　　）

（4）在锌铜原电池中，因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路，所以有电流产生（　　）

（5）原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动，盐桥中的阳离子向正极移动（　　）

（6）两种活泼性不同的金属组成原电池的两极，活泼金属一定作负极（　　）

题组一　原电池的形成条件及正负极的判断

1．有关电化学知识的描述正确的是（　　）

A．CaO＋H2O===Ca（OH）2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能

B．原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成

C．从理论上讲，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池

D．原电池工作时，正极表面一定有气泡产生

2．在如图所示的8个装置中，属于原电池的是。

3．（2017·

信阳质检）分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是（　　）

A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极

B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑

C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋

D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑

1．规避原电池工作原理的3个失分点

（1）原电池闭合回路的形成有多种方式，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极相接触。

（2）电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。

（3）无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。

2．判断原电池正、负极的5种方法

说明　原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。

题组二　应用原电池原理比较金属活动性强弱

4．有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：

（1）A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极，活动性；

（2）C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D→导线→C，活动性；

（3）A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡，活动性；

（4）B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应，活动性；

（5）用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出，活动性。

综上所述，这五种金属的活动性从强到弱的顺序为。

5．（2016·

襄阳一模）有A、B、C、D四种金属，做如下实验：

①将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易腐蚀；

②将A、D分别投入等物质的量浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；

③将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化，如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出。

据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是（　　）

A．A＞B＞C＞DB．C＞D＞A＞B

C．D＞A＞B＞CD．A＞B＞D＞C

题组三　聚焦“盐桥”原电池

6．根据下图，下列判断中正确的是（　　）

A．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－===H2↑

D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑

7．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如下图所示的原电池。

下列判断不正确的是（　　）

A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应

B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原

C．电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态

D．电流表读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极

8．下图Ⅰ、Ⅱ分别是甲、乙两组同学将反应“AsO＋2I－＋2H＋AsO＋I2＋H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。

甲组向图Ⅰ烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；

乙组向图ⅡB烧杯中逐滴加入适量40%NaOH溶液。

下列叙述中正确的是（　　）

A．甲组操作时，电流表（A）指针发生偏转

B．甲组操作时，溶液颜色变浅

C．乙组操作时，C2作正极

D．乙组操作时，C1上发生的电极反应为I2＋2e－===2I－

当氧化剂得电子速率与还原剂失电子速率相等时，可逆反应达到化学平衡状态，电流表指针示数为零；

当电流表指针往相反方向偏转，暗示电路中电子流向相反，说明化学平衡移动方向相反。

考点二　化学电源　　　　　　　　　　　　　　　　　　

1．日常生活中的三种电池

（1）碱性锌锰干电池——一次电池

正极反应：

2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－；

负极反应：

____________________________________；

总反应：

Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn（OH）2。

（2）锌银电池——一次电池

______________________________；

Zn＋Ag2O＋H2O===Zn（OH）2＋2Ag。

（3）二次电池（可充电电池）

铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是______，正极材料是______。

①放电时的反应

a．负极反应：

b．正极反应：

c．总反应：

Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。

②充电时的反应

a．阴极反应：

b．阳极反应：

____________________________________

2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。

注　可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。

2．“高效、环境友好”的燃料电池

氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。

种类

酸性

碱性

负极反应式

正极反应式

电池总反应式

2H2＋O2===2H2O

备注

燃料电池的电极不参与反应，有很强的催化活性，起导电作用

1．可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极如何连接？

2．

（1）氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将____（填“减小”、“增大”或“不变”，下同），溶液的pH。

（2）氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将______（填“减小”、“增大”或“不变”，下同），溶液的pH。

1．镍镉（Ni－Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。

已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：

Cd＋2NiOOH＋2H2OCd（OH）2＋2Ni（OH）2，有关该电池的说法正确的是（　　）

A．充电时阳极反应：

Ni（OH）2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O

B．充电过程是化学能转化为电能的过程

C．放电时负极附近溶液的碱性不变

D．放电时电解质溶液中的OH－向正极移动

2．有一种MCFC型燃料电池，该电池所用燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3。

电池的总反应为2H2＋O2===2H2O，负极反应：

H2＋CO－2e－===H2O＋CO2。

下列说法正确的是（　　）

A．电路中的电子经正极、熔融的K2CO3、负极后再到正极，形成闭合回路

B．电池放电时，电池中CO的物质的量将逐渐减少

C．正极反应为：

2H2O＋O2＋4e－===4OH－

D．放电时CO向负极移动

3．铅蓄电池是典型的可充电电池，它的正、负极板是惰性材料，电池总反应式为

Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO2PbSO4＋2H2O

请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）：

（1）放电时：

正极的电极反应式是

；

电解液中H2SO4的浓度将变；

当外电路通过1mol电子时，理论上负极板的质量增加g。

（2）在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按如图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成，B电极上生成，此时铅蓄电池的正极、负极的极性将。

可充电电池常考查内容

（1）充、放电时电极的判断。

（2）充、放电时电极反应及反应类型的判断。

（3）充、放电时离子（外电路中电子的移动方向的判断）。

（4）充、放电时电解质溶液离子浓度的变化，特别是酸、碱性的变化。

近几年高考中的新型电池种类繁多，“储氢电池”、“高铁电池”、“海洋电池”、“燃料电池”、“锂离子电池”等，这些新型电源常以选择题的形式呈现。

解析这类考题，首先要理解常见的化学电源种类及原电池的工作原理，其次会判断正负电极或阴阳极，以及会书写电极反应式等。

1．电极反应式书写的一般步骤（类似氧化还原反应方程式的书写）

2．已知总方程式，书写电极反应式

（1）书写步骤

①步骤一：

写出电池总反应式，标出电子转移的方向和数目（ne－）。

②步骤二：

找出正、负极，失电子的电极为负极；

确定溶液的酸碱性。

③步骤三：

写电极反应式。

还原剂－ne－===氧化产物

氧化剂＋ne－===还原产物

（2）书写技巧

若某电极反应式较难写时，可先写出较易的电极反应式，用总反应式减去较易的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。

如：

CH3OCH3（二甲醚）酸性燃料电池中：

总反应式：

CH3OCH3＋3O2===2CO2＋3H2O

正极：

3O2＋12H＋＋12e－===6H2O

负极：

CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋

特别提醒　简单电极反应中转移的电子数，必须与总方程式中转移的电子数相同。

3．氢氧燃料电池在四种常见介质中的电极反应总结

专题训练

题组一　判断正、负极，书写化学电源电极反应式

1．Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器。

该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是LiAlCl4－SOCl2。

电池的总反应可表示为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。

请回答下列问题：

（1）电池的负极材料为，发生的电极反应为

。