高三化学原电池原理.docx

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高三化学原电池原理

原电池原理

感悟高考

镍镉（Ni—Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。

已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：

Cd+2NiOOH+2H2OCd（OH）2+2Ni（OH）2有关该电池的说法正确的是（）

A．充电时阳极反应：

Ni（OH）2－e—+OH-=NiOOH+H2O

B．充电过程是化学能转化为电能的过程

C．放电时负极附近溶液的碱性不变

D．放电时电解质溶液中的OH-向正极移动

考试说明：

1、理解原电池的工作原理。

2、能写出常见的简单电极反应和电池反应方程式。

问题探究：

1、什么是原电池？

2、原电池的工作原理？

（电子的流向、电流的流向、离子的流向、形成条件、电极的判断）

1.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是（）

A.MgB.FeC.AlD.Cu

2.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH（）

A.不变B先变大后变小

C逐渐变大D.逐渐变小

下列关于原电池的叙述正确的是（）

A、构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属

B、原电池是将化学能转变为电能的装置

C、原电池中电子流出的一极是负极，该极被还原

D、原电池放电时，电流的方向是从负极到正极

E、在原电池的电解质溶液中带正电荷离子向负极方向移动。

宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池，其电池反应为2H2+O2=2H2O，电解质溶液为KOH，反应保持在高温下，使H2O蒸发，正确叙述不正确的是：

（）

A．H2为正极，O2为负极

B．电极反应（正极）：

O2+2H2O+4e-=4OH-

C．电极反应（负极）：

2H2+4OH-=4H2O-4e-

D．负极发生氧化反应，正极发生还原反应

原电池的应用

（1）

考试说明：

1、了解常见的化学电源，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。

2、认识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原因，能选用恰当的措施防止铁、铝等金属腐蚀。

3、了解提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型化学电源的重要性。

4、认识化学在解决能源危机中的重要作用。

感悟高考：

1.一种燃料电池中发生的化学反应为：

在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。

该电池负极发生的反应是（）

A．CH3OH（g）+O2（g）=H2O

（1）+CO2（g）+2H+（aq）+2e-

B．O2（g）+4H＋（aq）+4e－=2H2O

（1）

C．CH3OH（g）+H2O

（1）=CO2（g）+6H＋（aq）+6e－

D．O2（g）+2H2O

（1）+4e－=4OH－

2.电池是人类生产和生活中重要的能量来源。

各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。

下列有关电池的叙述正确的是（）

A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细

B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能

C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化

D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅

“嫦娥一号”的成功发射，标志着我国航天技术已达到了一个新的领域。

在航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。

氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为2H2+O2=2H2O，酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为2H2-4e-=4H+，则其正极反应式为_______________。

碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应可表示为____________。

4、甲烷燃料电池（电解质为KOH）

负极：

CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O

正极：

2O2+4H2O+8e-=8OH-

总反应：

CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O

5、锂电池（非水有机溶剂电解液）

负极：

2Li-2e-=2Li+，

正极：

I2+2e-=2I-，

总反应：

2Li+I2=2LiI

跟相同质量的其它金属作负极相比，使用寿命延长，高能、质轻、电压高、工作效率高、储存寿命长。

6、银锌电池（电解质为KOH）

负极：

Zn+2OH-－2e-=Zn（OH）2

正极：

Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-

总反应：

Zn+Ag2O+H2O=Zn（OH）2+2Ag

7、海水电池（电解质溶液为海水）

负极：

4Al-12e-=4Al3+，

正极：

3O2+6H2O+12e-=12OH-

总反应：

4Al+3O2+6H2O=4Al（OH）3

1、熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物做电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：

阳极反应式：

2CO+2CO32-→4CO2+4e-

阴极反应式：

总电池反应：

2、氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。

氢镍电池的总反应式是：

1/2H2+NiO（OH）＝Ni（OH）2

根据此反应判断，下列叙述中正确的是（）

A、电池放电时，负极周围溶液的pH不断增大

B、电池放电时，镍元素被氧化

C、电池充电时，氢元素被还原

D、电池放电时，H2是负极

3、有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。

电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是（）

①每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole-

②负极上CH4失去电子，电极反应式：

CH4+10OH-－8e-=CO32-+7H2O

③负极上是O2获得电子，电极反应式为：

O2+2H2O+4e-=4OH-

④电池放电后，溶液pH不断升高

A.①②B.①③C.①④D.③④

二、原电池的应用

1.金属的腐蚀：

金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。

其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。

（1）化学腐蚀与电化腐蚀

化学腐蚀

电化腐蚀

条件

金属跟非金属

单质直接接触

不纯金属或合金跟

电解质溶液接触

现象

无电流产生

有微弱电流产生

本质

金属被氧化

较活泼金属被氧化

联系

两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍

请你根据原电池原理，写出钢铁吸氧腐蚀的电极反应式及电池反应方程式。

2、金属防护的几种重要方法

①改变金属内部的组成结构，将金属制成合金，增强抗腐蚀能力。

②在金属表面覆盖保护层，使金属和周围物质隔离开来。

③电化学保护法：

利用电解池反应将需要保护的金属作为电解池的阴极而受到保护或者利用原电池反应将需要保护的金属作为电池的正极而受到保护。

④还可以利用电化学反应使金属钝化而受到保护。

3、金属腐蚀速率大小

电解池阳极＞原电池负极＞化学腐蚀

下列各情况下，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是。

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

将锌片和铜片用导线连接置于稀硫酸溶液中,下列各叙述正确性的是（）

A.锌片做负极，锌发生还原反应

B.铜片做正极，铜得电子

C.溶液中的PH值增大

D.锌片、铜片同时有气泡冒出，说明锌片不纯

把a、b、c三种金属片浸泡在稀H2SO4中。

若a、b相连时，a为负极；b、c相连时，c为负极；a、c相连时，c上有气泡冒出。

则这三种金属的活动性顺序（）

A.a>b>c;B.a>c>b

C.c>a>b;D.b>a>c

a今有2H2+O2=2H2O反应,KOH为电解质溶液构成燃料电池,则负极应通入___气,正极通入___气,电极反应为:

负极_______________正极_____________

b如把KOH改为H2SO4作导电物质则电极反应:

负极____________正极____________

a和b的电池液不同,反应进行后溶液的PH值各有何变化_________________

c.如把H2改CH4,KOH作导电物质则电极反应为:

负极_______________正极____________

总反应式______________

电解池原理

考试说明：

1、理解电解池的工作原理。

2、能写出常见的电极反应和电池反应方程式。

试写出以石墨为电极分别电解下列溶液的电极反应式和电解总反应式：

1、硫酸、2、氢氧化钠、3、硫酸钠

4、硝酸铜、5、硫酸铜、

6、氯化铜

7、氯化钠、8、氯化铝

1、从H+、Cu2+、Na+、SO42-、Cl-、OH-六种离子中选取一些恰当的组成电解质，按下列要求进行电解。

（1）以碳棒为电极，使电解质质量减小，水质量不变，进行电解，则可采用的电解质是。

（2）以碳棒为电极，使电解质质量不变，水质量减小，进行电解，则可采用的电解质是。

（3）以碳棒为阳极，铁棒为阴极，使电解质和水质量都减小，进行电解，则可采用的电解质是。

四、电解过程中溶液的PH变化规律

（1）电解时，只生成H2而不生成O2，则溶液的pH。

（2）电解时，只生成O2而不生成H2，则溶液的pH。

（3）电解时，既生成H2又生成O2，则实际为电解水。

①若为酸性pH，

②若碱性溶液，则溶液的pH，

③若为中性，则pH。

感悟高考：

1．电解100mL含c（H＋）=0.30mol·L－1的下列溶液，当电路中通过0.04mol电子时，理论上析出金属质量最大的是（）

A．0.10mol·L－1Ag＋

B．0.20mol·L－1Zn2＋

C．0.20mol·L－1Cu2＋

D．0.20mol·L－1Pb2＋

构成原电池的条件：

①两种活动性不同的电极②与电解质溶液形成闭合回路③有能自发发生的氧化还原反应

构成电解池的条件：

①有外加电源②有阴阳两个电极③与电解质溶液（或熔化的电解质）形成闭合回路

分析点解反应的一般思路：

明确溶液中存在哪些离子；阴阳两极附近有哪些离子；根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物。

电解原理的应用

考试说明：

1、理解原电池和电解池的工作原理。

2、能写出常见的简单电极反应和电池反应方程式。

3、认识化学在解决能源危机中的重要作用。

金属镍有广泛的用途。

粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（）（已知：

氧化性Fe2+＜Ni2+＜Cu2+）

A．阳极发生还原反应，其电极反应式：

Ni2++2e—=Ni

B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等

C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+

D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt

氯碱工业：

（1）在NaCl溶液中,NaCl电离出，H2O电离出。

通电后，在电场的作用下，向阴极移动，

向阳极移动。

在阳极，由于容易失去电子，被氧化生成。

阳极方程式：

;

（2）在阴极，由于容易得到电子被还原生成．

使H2O电离向右移动，因此阴极浓度增大PH。

阴极方程式：

。

总化学方程式：

；

总离子方程式：

。

（3）电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：

，两极极板上都有气体产生，如何检验气体的种类？

（1）生产设备名称：

阳离子交换膜电解槽

（2）阳离子