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: