原电池知识点总结和随堂练习及答案Word文档格式.doc
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原电池的工作原理:
通过氧化还原反应(有电子的转移)把化学能转变为电能。
3、电子流向:
外电路:
负极—→导线—→正极
内电路:
盐桥中阴离子移向负极的电解质溶液,盐桥中阳离子移向正极的电解质溶液。
电流方向:
正极—→导线—→负极
4、电极反应:
以锌铜原电池为例:
负极:
氧化反应:
Zn-2e=Zn2+(较活泼金属)较活泼的金属作负极,负极发生氧化反应,电极反应式:
较活泼金属-ne-=金属阳离子负极现象:
负极溶解,负极质量减少。
正极:
还原反应:
2H++2e=H2↑(较不活泼金属)较不活泼的金属或石墨作正极,正极发生还原反应,电极反应式:
溶液中阳离子+ne-=单质,正极的现象:
一般有气体放出或正极质量增加。
总反应式:
Zn+2H+=Zn2++H2↑
5、正、负极的判断:
(1)从电极材料:
一般较活泼金属为负极;
或金属为负极,非金属为正极。
(2)从电子的流动方向负极流入正极
(3)从电流方向正极流入负极
(4)根据电解质溶液内离子的移动方向阳离子流向正极,阴离子流向负极
(5)根据实验现象①溶解的一极为负极②增重或有气泡一极为正极
6、原电池电极反应的书写方法:
(i)原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应,负极反应是氧化反应,正极反应是还原反应。
因此书写电极反应的方法归纳如下:
①写出总反应方程式。
②把总反应根据电子得失情况,分成氧化反应、还原反应。
③氧化反应在负极发生,还原反应在正极发生,反应物和生成物对号入座,注意酸碱介质和水等参与反应。
(ii)原电池的总反应式一般把正极和负极反应式相加而得。
7、原电池的应用:
①加快化学反应速率,如粗锌制氢气速率比纯锌制氢气快。
②比较金属活动性强弱。
③设计原电池。
④金属的腐蚀。
化学电池:
1、电池的分类:
化学电池、太阳能电池、原子能电池
2、化学电池:
借助于化学能直接转变为电能的装置
3、化学电池的分类:
一次电池、二次电池、燃料电池
一次电池
1、常见一次电池:
碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等
二次电池
1、二次电池:
放电后可以再充电使活性物质获得再生,可以多次重复使用,又叫充电电池或蓄电池。
2、电极反应:
铅蓄电池
放电:
负极(铅):
Pb+-2e-=PbSO4↓
正极(氧化铅):
PbO2+4H+++2e-=PbSO4↓+2H2O
充电:
阴极:
PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++
放电
充电
阳极:
PbSO4+2e-=Pb+
两式可以写成一个可逆反应:
PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4↓+2H2O
3\目前已开发出新型蓄电池:
银锌电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池
三、燃料电池
1、燃料电池:
是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池
2、电极反应:
一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同,可根据燃烧反应写出总的电池反应,但不注明反应的条件。
,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,不过要注意一般电解质溶液要参与电极反应。
以氢氧燃料电池为例,铂为正、负极,介质分为酸性、碱性和中性。
当电解质溶液呈酸性时:
2H2-4e-=4H+正极:
O2+4e-+4H+=2H2O
当电解质溶液呈碱性时:
2H2+4OH--4e-=4H2O正极:
O2+2H2O+4e-=4OH-
另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极,又在两极上分别通甲烷(燃料)和氧气(氧化剂)。
电极反应式为:
CH4+10OH-+8e--=7H2O;
4H2O+2O2+8e--=8OH--。
电池总反应式为:
CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
3、燃料电池的优点:
能量转换率高、废弃物少、运行噪音低
四、废弃电池的处理:
回收利用
五、金属的电化学腐蚀
(1)金属腐蚀内容:
(2)金属腐蚀的本质:
都是金属原子失去电子而被氧化的过程
(3)金属腐蚀的分类:
化学腐蚀—金属和接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀
电化学腐蚀—不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应。
比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
化学腐蚀与电化腐蚀的比较
电化腐蚀
化学腐蚀
条件
不纯金属或合金与电解质溶液接触
金属与非电解质直接接触
现象
有微弱的电流产生
无电流产生
本质
较活泼的金属被氧化的过程
金属被氧化的过程
关系
化学腐蚀与电化腐蚀往往同时发生,但电化腐蚀更加普遍,危害更严重
(4)、电化学腐蚀的分类:
析氢腐蚀——腐蚀过程中不断有氢气放出
①条件:
潮湿空气中形成的水膜,酸性较强(水膜中溶解有CO2、SO2、H2S等气体)
②电极反应:
负极:
Fe–2e-=Fe2+
正极:
2H++2e-=H2↑
总式:
Fe+2H+=Fe2++H2↑
吸氧腐蚀——反应过程吸收氧气
中性或弱酸性溶液
负极:
2Fe–4e-=2Fe2+
正极:
O2+4e-+2H2O=4OH-
总式:
2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
离子方程式:
Fe2++2OH-=Fe(OH)2
生成的Fe(OH)2被空气中的O2氧化,生成Fe(OH)3,Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3
Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3·
xH2O(铁锈主要成分)
规律总结:
金属腐蚀快慢的规律:
在同一电解质溶液中,金属腐蚀的快慢规律如下:
电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀
防腐措施由好到坏的顺序如下:
外接电源的阴极保护法>牺牲负极的正极保护法>有一般防腐条件的腐蚀>无防腐条件的腐蚀
金属的电化学防护
1、利用原电池原理进行金属的电化学防护
(1)、牺牲阳极的阴极保护法
原理:
原电池反应中,负极被腐蚀,正极不变化
应用:
在被保护的钢铁设备上装上若干锌块,腐蚀锌块保护钢铁设备
负极:
锌块被腐蚀;
钢铁设备被保护
(2)、外加电流的阴极保护法
原理:
通电,使钢铁设备上积累大量电子,使金属原电池反应产生的电流不能输送,从而防止金属被腐蚀
应用:
把被保护的钢铁设备作为阴极,惰性电极作为辅助阳极,均存在于电解质溶液中,接上外加直流电源。
通电后电子大量在钢铁设备上积累,抑制了钢铁失去电子的反应。
2、改变金属结构:
把金属制成防腐的合金
3、把金属与腐蚀性试剂隔开:
电镀、油漆、涂油脂、表面钝化等
[基础过关]
一、原电池工作原理的应用
1.关于右图装置的叙述,正确的是( )
A.铜是负极,铜片上有气泡产生
B.铜片质量逐渐减少
C.电流从锌片经导线流向铜片
D.氢离子在铜片表面被还原后生成H2
2.如图,在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y,外电路中
电子流向如图所示,关于该装置的下列说法正确的是( )
A.外电路的电流方向为X→外电路→Y
B.若两电极分别为Fe和碳棒,则X为碳棒,Y为Fe
C.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应
D.若两电极都是金属,则它们的活动性顺序为X>
Y
3.如图所示装置中,可观察到电流表指针偏转,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( )
M
N
P
A
锌
铜
稀硫酸溶液
B
稀盐酸
C
银
硝酸银溶液
D
铁
硝酸铁溶液
4.按下图装置实验,若x轴表示流出负极的电子的物质的量,则y轴应表示( )
①c(Ag+) ②c(NO) ③a棒的质量 ④b棒的质量
⑤溶液的质量
A.①③B.③④C.①②④D.②
二、原电池正极、负极的判断
5.对于原电池的电极名称,叙述错误的是( )
A.发生氧化反应的一极为负极
B.正极为电子流入的一极
C.比较不活泼的金属为负极
D.电流流出的一极为正极
6.在如图所示的装置中,a的金属活动性比氢要强,b为碳棒,关于此装置的各
种叙述不正确的是( )
A.碳棒上有气体放出,溶液pH变大
B.a是正极,b是负极
C.导线中有电子流动,电子从a极流向b极
D.a极上发生了氧化反应
7.如图所示,烧杯内盛有浓HNO3,在烧杯中放入用铜线相连的铁、铅两个电极,
已知原电池停止工作时,Fe、Pb都有剩余。
下列有关说法正确的是( )
A.Fe比Pb活泼,始终作负极
B.Fe在浓HNO3中钝化,始终不会溶解
C.电池停止工作时,烧杯中生成了Fe(NO3)3
D.利用浓HNO3作电解质溶液不符合“绿色化学”思想
三、电极反应式的书写
8.原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关。
下列说法中不正确的是( )
A.由Al、Cu、稀硫酸组成原电池,其负极反应式为Al-3e-===Al3+
B.由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池,其负极反应式为Al-3e-+4OH-===AlO+2H2O
C.由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池,其负极反应式为Cu-2e-===Cu2+
D.由Al、Cu、浓硝酸组成原电池,其负极反应式为Cu-2e-===Cu2+
9.锌铜原电池(如图)工作时,下列叙述正确的是( )
A.正极反应为Zn-2e-===Zn2+
B.电池反应为Zn+Cu2+===Zn2++Cu
C.在外电路中,电流从负极流向正极