届一轮复习人教版 第六章 第21讲原电池 化学电源 学案Word文件下载.docx
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(1)反应原理
电极名称
负极
正极
电极材料
锌片
铜片
电极反应
Zn-2e-===Zn2+
Cu2++2e-===Cu
反应类型
氧化反应
还原反应
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+移向正极,Cl-移向负极
(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。
(1)理论上说,任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池(√)
(2)在原电池中,发生氧化反应的一极一定是负极(√)
(3)用Mg、Al分别作电极,用NaOH溶液作电解液构成的原电池,Mg为正极(√)
(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(×
(7)一般来说,带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高(√)
(8)由于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(×
原电池正负极的判断方法
(1)由组成原电池的电极材料判断。
一般是活动性较强的金属为______极,活动性较弱的金属或能导电的非金属为______极。
(2)根据电流方向或电子流动方向判断。
电流由______极流向______极;
电子由______极流向______极。
(3)根据原电池中电解质溶液内离子的移动方向判断。
在原电池的电解质溶液内,阳离子移向______极,阴离子移向______极。
(4)根据原电池两极发生的变化来判断。
原电池的______极失电子发生氧化反应,其______极得电子发生还原反应。
(5)根据现象判断。
一般情况下,溶解的一极为______极,增重或有气体逸出的一极为______极。
答案
(1)负 正
(2)正 负 负 正 (3)正 负 (4)负 正 (5)负 正
提示 判断电极时,不能简单地依据金属的活动性顺序来判断,要看反应的具体情况,例如:
Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子,Al作负极,Mg作正极;
Fe、Al在浓HNO3中钝化,比Cu等金属更难失电子,Cu等金属作负极,Fe、Al作正极。
题组一 原电池的工作原理
1.
(1)下列装置属于原电池的是________。
(2)在选出的原电池中,________是负极,电极反应为__________;
________是正极,电极反应为__________。
答案
(1)⑤
(2)Fe Fe-2e-===Fe2+ Cu 2H++2e-===H2↑
2.(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↑
答案 B
解析 ②中Mg不与NaOH溶液反应,而Al能和NaOH溶液反应失去电子,故Al是负极;
③中Fe在浓硝酸中钝化,Cu和浓HNO3反应失去电子作负极,A、C错;
②中电池总反应为2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑,负极反应式为2Al+8OH--6e-===2AlO+4H2O,二者相减得到正极反应式为6H2O+6e-===6OH-+3H2↑,B正确;
④中Cu是正极,电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-,D错。
(1)Fe作负极,发生氧化反应时,失2e-变成Fe2+,而不是Fe3+。
(2)书写某一极电极反应式时,若书写困难,也可先写另一极的电极反应式。
用“减法”来处理,即用总的电极反应式减去容易写出一极的电极反应式(前提是电量守恒)。
题组二 聚焦“盐桥”原电池
3.(2017·
太原市第五中学高三模拟)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↑
解析 由题给原电池装置可知,电子经过导线,由Zn电极流向Fe电极,则O2在Fe电极发生还原反应:
O2+2H2O+4e-===4OH-,烧杯a中c(OH-)增大,溶液的pH升高;
烧杯b中,Zn发生氧化反应:
Zn-2e-===Zn2+。
4.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,在甲中加入FeCl2固体,乙中的石墨电极为负极
答案 D
解析 由图示结合原电池原理分析可知,Fe3+得电子变成Fe2+被还原,I-失去电子变成I2被氧化,所以A、B正确;
电流表读数为零时,Fe3+得电子速率等于Fe2+失电子速率,反应达到平衡状态,C正确;
在甲中加入FeCl2固体,平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2向左移动,I2被还原为I-,乙中石墨为正极,D不正确。
题组三 原电池工作原理的应用
5.(2018·
江门质检)M、N、P、E四种金属,已知:
①M+N2+===N+M2+;
②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中,M表面有大量气泡逸出;
③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中,电极反应为E2++2e-===E,N-2e-===N2+。
则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是( )
A.P>M>N>EB.E>N>M>P
C.P>N>M>ED.E>P>M>N
答案 A
解析 由①知,金属活动性:
M>N;
M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中,M表面有大量气泡逸出,说明M作原电池的正极,故金属活动性:
P>M;
N、E构成的原电池中,N作负极,故金属活动性:
N>E。
综合可知,A正确。
6.依据氧化还原反应:
2Ag+(aq)+Cu(s)===Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示(盐桥为盛有KNO3琼脂的U形管)。
请回答下列问题:
(1)电极X的材料是________;
电解质溶液Y是________(填化学式)。
(2)银电极为电池的________极,其电极反应为____________________________________
________________________________________________________________________。
(3)盐桥中的NO移向________溶液。
答案
(1)Cu AgNO3
(2)正 Ag++e-===Ag(3)Cu(NO3)2
原电池设计类试题的解题思路
(1)利用氧化还原反应知识判断题给总反应中的氧化反应、还原反应。
(2)选择合适的电极材料和电解质溶液。
(3)画出原电池装置图。
画图时应注意:
电极材料、电解质溶液;
简易装置图和带有盐桥的装置图的区别等。
7.银器日久表面会逐渐变黑,这是因为生成了硫化银。
有人设计用原电池原理进行“抛光”,其处理方法:
将一定浓度的氯化钠溶液放入一铝制容器中,再将变黑的银器浸入溶液中,放置一段时间后,黑色会褪去,而银器恢复光泽,且不会损失。
试回答:
(1)氯化钠溶液的作用是________________________________________________。
(2)在此原电池反应中,负极发生的电极反应为______________________________________
__________________________________________________________,正极发生的电极反应为
(3)反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体,溶液中发生的反应为____________________________
________________________________________________________________________,原电池总反应方程式为__________________________________________________________________
答案
(1)为电解质溶液,起导电作用
(2)2Al-6e-===2Al3+ 3Ag2S+6e-===6Ag+3S2-
(3)2Al3++3S2-+6H2O===2Al(OH)3↓+3H2S↑ 3Ag2S+2Al+6H2O===6Ag+2Al(OH)3↓+3H2S↑
解析 要善于抓住题给信息,“黑色会褪去,而银器恢复光泽,且不会损失”,必然发生Ag2S―→Ag,显然这是原电池的正极反应,Ag2S+2e-===2Ag+S2-,负极反应为活泼金属Al发生氧化反应:
Al-3e-===Al3+。
正极生成的S2-和负极生成的Al3+在溶液中发生双水解反应:
2Al3++3S2-+6H2O===2Al(OH)3↓+3H2S↑,与题意产生臭鸡蛋气味的气体相吻合。
原电池的总反应为上述三个反应的和:
3Ag2S+2Al+6H2O===6Ag+2Al(OH)3↓+3H2S↑。
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:
Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2;
总反应:
Zn+2MnO2+2H2O===2MnOOH+Zn(OH)2。
(2)锌银电池——一次电池
Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-;
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Pb,正极材料是PbO2。
①放电时的反应
a.负极反应:
Pb+SO-2e-===PbSO4;
b.正极反应:
PbO2+4H++SO+2e-===PbSO4+2H2O;
c.总反应:
Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O。
②充电时的反应
a.阴极反应:
PbSO4+2e-===Pb+SO;
b.阳极反应:
PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++SO;
2PbSO4+2H2OPb+PbO2+2H2SO4。
注 可充电电池的充、放电