高考化学大一轮总复习第八章化学反应中的能量变化电化学原电池化学电源学案38新人教版.docx

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高考化学大一轮总复习第八章化学反应中的能量变化电化学原电池化学电源学案38新人教版

学案38　原电池　化学电源

[考纲要求]　1.了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。

2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。

知识点一　原电池

1．概念

把________能转化为____能的装置。

2．工作原理：

（以锌铜原电池为例）

电极名称

负极

正极

电极材料

电极反应

反应类型

电子流向

由Zn沿导线流向Cu

3.原电池构成条件

（1）两个____________的电极。

（2）将电极插入______________中。

（3）用导线连接电极构成____________。

（4）能自发进行的____________________。

总之原电池的工作原理和电子流向可用下列图示表示：

问题思考

1．在原电池中是否较活泼金属一定作负极？

2．原电池内部阴、阳离子如何移动？

3．怎样判断原电池的正负极？

知识点二　化学电源

1．一次电池

（1）碱性锌锰干电池

负极反应：

________________________________________________________________________；

正极反应：

2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－；

总反应式：

Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn（OH）2。

（2）锌银电池

负极反应：

________________________________________________________________________；

正极反应：

Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－；

总反应式：

Zn＋Ag2O＋H2O===Zn（OH）2＋2Ag。

2．二次电池（可充电，可多次重复使用）

如铅蓄电池：

H2SO4作电解质溶液

负极反应：

________________________________________________________________________；

正极反应：

PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O；

总反应式：

Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。

问题思考

4．可充电电池充电时，电极与外接电源的正负极如何连接？

发生什么变化？

3．燃料电池

（1）氢氧燃料电池

①用酸性电解质时：

负极：

________________________________________________________________________；

正极：

________________________________________________________________________；

总反应：

H2＋O2===H2O。

②用NaOH等碱性溶液时：

负极：

________________________________________________________________________；

正极：

________________________________________________________________________；

总反应：

H2＋O2===H2O。

（2）CH4燃料电池：

电解质为KOH

负极：

________________________________________________________________________；

正极：

________________________________________________________________________；

总反应：

CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O。

问题思考

5．氢氧燃料电池在碱性介质中如何反应？

反应后溶液的碱性有何变化？

一、原电池电极反应式的书写

1．一般电极反应式的书写步骤

2．复杂电极反应式的书写

如CH4酸性燃料电池中，负极反应式为

CH4＋2O2―→CO2＋2H2O……总反应式①

____________________________……正极反应式②

______________________……负极反应式（①－②）

典例导悟1　科学工作者为心脏病人设计的心脏起搏器的电池是以Pt和Zn为电极材料，依靠人体内液体中含有一定浓度的溶解氧、H＋和Zn2＋进行工作。

回答下列问题：

（1）正极材料是________，电极反应是

________________________________________________________________________。

（2）负极材料是________，电极反应是

________________________________________________________________________。

典例导悟2　（2008·广东，16改编）LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。

电池反应为FePO4＋LiLiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li＋导电固体为电解质。

下列有关LiFePO4电池说法正确的是（　　）

A．可加入硫酸以提高电解质的导电性

B．放电时电池内部Li＋向负极移动

C．充电过程中，电池正极材料的质量增加

D．放电时电池正极反应为FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4

听课记录：

二、原电池原理的应用

1．加快氧化还原反应速率

一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率________。

例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率________。

典例导悟3　将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加少量CuSO4溶液，下图中产生H2的体积V（L）与时间t（min）的关系，其中正确的是（　　）

听课记录：

2．比较金属活动性强弱

两种金属作原电池的两极时，其活泼性与正极、负极有什么关系？

典例导悟4　有A、B、C、D四种金属。

将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易腐蚀。

将A、D分别投入等浓度盐酸中，D比A反应剧烈。

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．D、C、A、BB．D、A、B、C

C．D、B、A、CD．B、A、D、C

听课记录：

3．设计化学电源

（1）设计原电池的一般思维方法是什么？

（2）设计原电池时，对电解质溶液有何要求？

若有盐桥时两个半电池中的电解质溶液是否相同？

（3）在电极材料的选择使用方面有何要求？

电极材料必须参与化学反应吗？

典例导悟5　根据下列氧化还原反应设计一个原电池：

2FeCl3＋Fe===3FeCl2。

要求：

（1）画出此原电池的装置图，装置可采用烧杯。

（2）注明原电池的正、负极和外电路中电子的流向。

（3）写出两个电极上发生的电极反应。

题组一　原电池正、负极的判断与电极反应式的书写

1．（2011·福建理综，11）研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。

该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。

关于该电池的下列说法不正确的是（　　）

A．水既是氧化剂又是溶剂

B．放电时正极上有氢气生成

C．放电时OH－向正极移动

D．总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑

2．（2011·安徽理综，12）研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl

下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是（　　）

A．正极反应式：

Ag＋Cl－－e－===AgCl

B．每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子

C．Na＋不断向“水”电池的负极移动

D．AgCl是还原产物

3．（2011·广东理综，12）某小组为研究电化学原理，设计如图装置。

下列叙述不正确的是（　　）

A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出

B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu

C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色

D．a和b分别连接直流电流正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动

4．（2010·福建理综，11）铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，研读下图，下列判断不正确的是（　　）

A．K闭合时，d电极反应式：

PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO

B．当电路中转移0.2mol电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2mol

C．K闭合时，Ⅱ中SO向c电极迁移

D．K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极

5．（2010·广东，23改编）铜锌原电池（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，电子从正极流向负极

D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液

题号

1

2

3

4

5

答案

题组二　原电池原理的应用

6．（2011·江苏，18）Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，可通过下列方法制备：

在KOH溶液中加入适量AgNO3溶液，生成Ag2O沉淀，保持反应温度为80℃，边搅拌边将一定量K2S2O8溶液缓慢加到上述混合物中，反应完全后，过滤、洗涤、真空干燥得固体样品。

反应方程式为2AgNO3＋4KOH＋K2S2O8Ag2O2↓＋2KNO3＋2K2SO4＋2H2O

回答下列问题：

（1）上述制备过程中，检验洗涤是否完全的方法是

________________________________________________________________________。

（2）银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn（OH）4，写出该电池反应方程式：

________________________________________________________________________。

（3）准确称取上述制备的样品（设仅含Ag2O2和Ag2O）2.588g，在一定条件下完全分解为Ag和O2，得到224.0mLO2（标准状况下）。

计算样品中Ag2O2的质量分数（计算结果精确到小数点后两位）。

7．（2009·天津理综，10）氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。

如图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。

请回答：

（1）

氢氧燃料电池的能量转化的主要形式是____________________，在导线中电子流动方向为________（用a、b表示）。

（2）负极反应式为

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）电极表面镀铂粉的原因是

____________________________________