高二化学 第一单元 原电池原理与化学电源Word格式.docx

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电流是由正极流向负极；

电子流动方向是由负极流向正极。

（3）根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断。

在原电池的电解质溶液内，阳离子移向的极是正极，阴离子移向的极是负极。

（4）根据原电池两极发生的变化来判断。

原电池的负极总是失电子发生氧化反应，其正极总是得电子发生还原反应。

（5）根据现象判断。

溶解的一极为负极，增重或有气泡放出的一极为正极。

4工作原理较活泼金属发生氧化反应，电子由较活泼金属通过导线流入不活泼金属，溶液中氧化性较强的阳离子在不活泼金属上得到电子被还原。

5原电池原理的应用

（1）加快反应的进行。

（2）判断金属的纯度：

在“ZnH2SO4”构成的原电池中，锌极失去电子发生氧化反应而溶解，溶液中的氢离子在铜极上得到电子发生还原反应，放出氢气。

若在锌极上也有氢气放出，则说明锌极是不纯的。

（3）比较金属的活泼性：

将未知的两种金属分别作为电极，或将一种未知的金属与一种已知金属分别作为电极，选择合适的电解质溶液构成原电池，其中被溶解的一极金属活泼性相对于另一极的金属的活泼性要强。

（4）金属的腐蚀和防护。

二、化学电源

（1）干电池（NH4Cl糊状物为电解质）。

负极（锌筒）：

Zn-2e-Zn2+正极（石墨）：

2NH4++2MnO2+2e-2NH3↑+Mn2O3+H2O总反应：

Zn+2NH4++2MnO2Zn2++2NH3↑+Mn2O3+H2O

（2）银锌电池（电解质为KOH）。

负极：

Zn+2OH--2e-Zn（OH）2（或Zn+2OH--2e-ZnO+H2O）正极：

Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-总反应：

Zn+Ag2O+H2OZn（OH）2+2Ag（或Zn+Ag2OZnO+2Ag）（3）海水电池（电解质溶液为海水）。

4Al-12e-4Al3+正极：

3O2+6H2O+12e-12OH-总反应：

4Al+3O2+6H2O4Al（OH）3（4）铅蓄电池（电解质溶液为稀硫酸）。

负极（Pb）：

Pb+SO42--2e-PbSO4正极（PbO2）：

PbO2+4H++SO42-+2e-PbSO4+2H2O总反应：

Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O（5）锂电池（非水有机溶剂电解液）。

2Li-2e-2Li+正极：

I2+2e-2I-总反应：

2Li+I22LiI（6）燃料电池（电解质溶液一般为40%的KOH溶液）。

CH4＋10OH--8e-CO2-3＋7H2O正极：

4H2O＋2O2＋8e-8OH-总反应：

CH4＋2O2＋2KOHK2CO3＋3H2O［说明］

（1）自发进行的氧化还原反应，理论上可组成原电池。

（2）原电池的负极失去电子的总数等于正极得到电子的总数。

（3）电解质溶液中的离子定向移动（阴离子移向负极、阳离子移向正极），跟外电路共同组成闭合回路。

（4）燃料电池是众多化学电池中的一种，它的名称与它的特点有很大的关系，这是一种类似于物质的燃烧作为原电池反应的原型，但事实上与物质的燃烧还是有很大的区别，其中有可燃物参加氧化反应的电极被称为负极，有助燃物参加还原反应的电极被称为正极，但在电池中并没有真正燃烧反应。

而且可燃物和助燃物（即还原剂和氧化剂）无须像其他电池那样储藏在电池内部。

【知识迷航指南】

如何书写电极反应方程式和电池反应方程式？

原电池电极反应方程式的书写：

（1）“负氧正还”，即负极发生氧化反应（失电子），正极发生还原反应（得电子）。

（2）要注意溶液的酸碱性，适当的在电极方程式两边添加H+、OH-、H2O，以遵循电荷守恒和质量守恒。

（3）要注意电极反应产物是否与电解质溶液发生反应。

对于较复杂的原电池的电极反应式，我们可先写出总反应方程式和某一极的电极反应方程式，再用总反应减去该极反应即得另一极反应方程式，注意电子守恒。

【典型例题解析】

图7-1［例1］如图7-1所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。

小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液。

片刻后可观察到的现象是

A、铁圈和银圈左右摇摆不定

B、保持平衡状态不变

C、铁圈向下倾斜

D、银圈向下倾斜［解析］铁圈和银圈两种活泼性不同的金属相互连接组成闭合回路，放入CuSO4溶液中，构成了原电池，活泼金属铁作负极失电子生成Fe2+进入溶液中质量减轻：

FeFe2+，电子传给了银圈，溶液中的Cu2+在银圈上得电子生成铜单质而增重：

Cu2++2e-Cu，所以铁圈向上倾斜，银圈向下倾斜。

［答案］D［例2］把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。

若a、b相连时，a为负极；

c、d相连时，电流由d到c；

a、c相连时，c极上产生大量气泡；

b、d相连时，b极上有大量气泡产生，则四种金属的活泼性顺序由强到弱为

A、a＞b＞c＞d

B、a＞c＞d＞b

C、c＞a＞b＞d

D、b＞d＞c＞a［解析］根据原电池原理，作为负极的金属的活泼性比正极金属的活泼性强。

电子流动方向是负极流向正极，电流方向与电子流动的方向相反，溶液中的H+在正极上得电子生成H2，因此可依次作出如下判断：

活泼性a＞b，c＞d，a＞c，d＞b，综合得到结论：

金属活泼性：

a＞c＞d＞b，所以B项正确。

［答案］B［例3］（xx年广东）一种新燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；

电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2-。

下列对该燃料说法正确的是

A、在熔融电解质中，O2-由负极移向正极

B、电池的总反应是：

2C4H10+13O28CO2+10H2O

C、通入空气的一极是正极，电极反应为：

O2+4e-2O2-

D、通入丁烷的一极是正极、电极反应为：

C4H10+26e-+13O24CO2+5H2O［解析］该燃料电池利用丁烷、氧气的反应：

2C4H10+13O28CO2+10H2O依据原电池反应规律：

还原剂C4H10在负极被氧化，所以D错误；

氧化剂O2在正极被还原O2+4e-2O2-。

电子由负极流出沿外电路流入正极，所以阴离子（O2-）向负极移动。

所以A错误。

［答案］BC图7-2［例4］将Mg条、Al条平行插入一定浓度的NaOH溶液中，用导线、电流表连接成原电池（图7-2），此电池工作时，下列叙述中正确的是

A、Mg比Al活泼，Mg失去电子被氧化成Mg2+

B、负极反应式为：

Al-3e-+4OH-AlO2-+2H2O

C、该电池的内外电路中，电流均是由电子定向移动形成的

D、Al是电池正极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出［解析］在碱性溶液中，铝的活泼性强于镁，铝作负极，Al-3e-Al3+，Al3+继续和OH-反应生成AlO2-，即Al-3e-+4OH-AlO2-+2H2O。

［答案］B

【单元同步训练】

一、选择题1以下现象与电化学腐蚀无关的是

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、铁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2下列各变化中属于原电池反应的是

A、在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层

B、镀锌铁表面有划损时，也能阻止铁被氧化

C、红热的铁丝与冷水接触，表面形成蓝黑色保护层

D、浓硝酸比稀硝酸更能氧化金属铜3图7-3为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述正确的是

A、a电极是负极

B、b电极的电极反应为：

4OH--4e-2H2O＋O2↑

C、电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极

D、氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源图7-34在理论上可用于设计原电池的化学反应是

A、2Al（s）+2NaOH（aq）+2H2O（l）2NaAlO2（aq）+3H2（g）

B、Ba（OH）28H2O（s）+2NH4Cl（s）BaCl2（aq）+2NH3H2O（aq）+8H2O（l）

C、CaC2（s）+2H2O（l）Ca（OH）2（s）+C2H2（g）

D、FeCl3（aq）+3H2O（l）Fe（OH）3（s）+3HCl（aq）5生物体中细胞膜内的葡萄糖，细胞膜外的富氧液体及细胞膜构成微型的生物原电池，下列有关判断正确的是

A、负极发生的电极反应可能是：

O2＋4e-＋2H2O4OH-

B、正极发生的电极反应可能是：

O2＋4e-＝2O2-

C、负极反应主要是C6H12O6生成CO2或HCO3-

D、正极反应主要是C6H12O6生成CO2或CO32-6某原电池总反应离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+，能实现该反应的原电池是

A、正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液

B、正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为Fe（NO3）2溶液

C、正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2（SO4）3溶液

D、正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为CuSO4溶液7锂电池是新一代高能电池，目前已研究出多种锂电池。

某种锂电池的总反应式为：

Li+MnO2LiMnO2。

下列说法中正确的是

A、Li是正极，MnO2是负极

B、放电时负极的反应：

Li-e-Li+

C、放电时正极的反应：

MnO2-+e-MnO2

D、电池放电时，产生高锰酸根离子

二、综合题8如图7-4所示，烧杯中都盛有稀硫酸。

图7-4

（1）中反应的离子方程式为；

（2）中的电极反应：

Fe：

，Sn：

Sn极附近溶液的pH（填“增大”、“减小”或“不变”）；

（3）中被腐蚀的金属是，其电极反应式为。

比较

（1）、

（2）、（3）中纯铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是。

9市场上出售的“热敷袋”其主要成分为铁屑、炭粉、木屑和少量氯化钠、水等。

热敷袋启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量，使用完后，会发现有大量铁锈存在。

请回答下列问题：

（1）热敷袋产生热量的来源是。

（2）炭粉的主要作用是。

（3）加入NaCl的主要作用是。

（4）写出生成铁锈的有关方程式。

（按生成过程分步写，不可合并成总式）10将洁净的金属片

A、B、

C、D分别放置在浸有盐溶液的滤纸上面并压紧（如图7-5所示）。

在每次实验时，记录电压指针的移动方向和电压表的读数如下表所示：

图7-5金属电子流动方向电压/VAA→Fe+076BFe→B-018CC→Fe+132DD→Fe+028已知构成原电池两电极的金属活泼性相差越大，电压表读数越大。

请判断：

（1）

A、

B、

C、D四种金属中活泼性最强的是（用字母表示）。

（2）若滤纸改用NaOH溶液浸润一段时间后，则在滤纸上能看到有白色物质析出，后迅速变为灰绿色，最后变成褐色。

则滤纸上方的金属片为（用字母表示），此时对应的电极反应式为：

负极，正极。

11从某铝镁合金上剪下一小片（其质量为20g），立即投入盛有20mL5mol/L氢氧化钠溶液的烧杯中。

（1）由反应开始到反应结束，可能观察到烧杯中的现象依次为。

（2）反应开始时，合金片表面产生气泡较慢，其原因是，一段时间后反应速率相当快，其原因是。

（3）写出合金片与溶液反应时可能形成的微电池的负极材料是，正极的电极反应式：

。

（4）若要利用该反应来测定合金中铝的质量分数，还应测定哪些数据（如有多种可能，请逐一写出）？

答：