高中化学原电池知识点总结报告.docx

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高中化学原电池知识点总结报告

高中化学原电池知识点总结报告

　　选修四第四章电化学根底

　　第一节原电池

　　1．定义：

把化学能转化为电能的装置

　　2．实质：

一个能自发进行的氧化复原反响。

　　3．构成条件：

（1）两个活性不同的金属（其中一种可以为非金属，即作导体用）作电极。

（2）两电极插入电解质溶液中。

　　（3）形成闭合回路。

（两电极外线用导线连接，可以接用电器。

）

　　（4）自发地发生氧化复原反响

　　※4．原理：

　　ⅠⅡ

　　两种装置的比拟：

　　装置Ⅰ中复原剂Zn与氧化剂Cu直接接触，易造成能量损耗；装置Ⅱ能防止能量损耗；装置Ⅱ中盐桥的作用是提供离子迁移通路，导电。

　　5.盐桥：

含有琼胶的KCl饱和溶液

　　盐桥作用：

连接两个溶液，并保持两个溶液呈电中性。

K正极，Cl负极+-2+

　　教学过程：

原电池：

　　1、概念：

将化学能转化为电能的装置叫做原电池

　　2、组成条件：

①两个活泼性不同的电极②电解质溶液③电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路④某一电极与电解质溶液发生氧化复原反响

　　原电池的工作原理：

通过氧化复原反响（有电子的转移）把化学能转变为电能。

　　3、电子流向：

外电路：

极—→导线—→

　　内电路：

盐桥中离子移向负极的电解质溶液，盐桥中电流方向：

正极—→导线—→负极

　　4、电极反响：

以锌铜原电池为例：

　　＋负极：

氧化反响：

Zn－2e＝Zn2－反响式：

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：

复原反响：

应，电极反响式：

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。

　　总反响式：

Zn+2H+2+↑

　　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、原电池电极反响的书写方法：

　　（i）原电池反响所依托的化学反响原理是氧化复原反响，负极反响是氧化反响，正极反响是复原反响。

因此书写电极反响的方法归纳如下：

　　①写出总反响方程式。

②把总反响根据电子得失情况，分成氧化反响、复原反响。

　　③氧化反响在负极发生，复原反响在正极发生，反响物和生成物对号入座，注意酸碱介质和水等参与反响。

　　（ii）原电池的总反响式一般把正极和负极反响式相加而得。

　　7、原电池的应用：

①加快化学反响速率，如粗锌制氢气速率比纯锌制氢气快。

②比拟金属活动性强弱。

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

　　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，可以屡次重复使用，又叫充电电池或蓄电池。

　　2、电极反响：

铅蓄电池

　　放电：

负极（铅）：

Pb＋SO2-4－2e＝PbSO4↓

　　正极（氧化铅）：

PbO2＋4H+＋SO2-4＋2e＝PbSO4↓＋2H2

　　充电：

阴极：

PbSO4＋2H2O－2e＝PbO2＋4H+＋SO2-4

　　阳极：

PbSO4＋2e＝Pb＋SO2-4

　　两式可以写成一个可逆反响：

PbO2＋Pb＋2H2SO4

　　2PbSO4↓＋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响直接产生电流的一种原电池

　　2、电极反响：

一般燃料电池发生的电化学反响的最终产物与燃烧产物相同，可根据燃烧反响写出总的电池反响，但不注明反响的条件。

，负极发生氧化反响，正极发生复原反响，不过要注意一般电解质溶液要参与电极反响。

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：

　　负极：

2H2－4e=4H+正极：

Ｏ2＋4e＋4H+=2H2O

　　当电解质溶液呈碱性时：

　　负极：

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。

电极反响式为：

　　－－负极：

CH4＋10OH＋8e＝7H2O；

　　正极：

4H2O＋2O2＋8e-＝8OH-。

　　电池总反响式为：

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响而引起的腐蚀

　　电化学腐蚀—这种腐蚀叫做电化学腐蚀。

　　化学腐蚀与电化腐蚀的比拟

　　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电极反响：

负极:

Fe–2e-=Fe2+

　　正极:

2H++2e-=H2↑

　　总式：

Fe+2H+=Fe2++H2↑

　　吸氧腐蚀——反响过程吸收氧气

　　①条件：

中性或弱酸性溶液

　　②电极反响：

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脱去一局部水就生成Fe2

　　O3·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：

原电池反响中，负极被腐蚀，正极不变化

　　应用：

在被保护的钢铁设备上装上假设干锌块，腐蚀锌块保护钢铁设备

　　负极：

锌块被腐蚀；正极：

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，使金属原电池反响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响。

　　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、外表钝化等

　　[根底过关]

　　一、原电池工作原理的应用

　　1．关于右图装置的表达，正确的选项是（）

　　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．氢离子在铜片外表被复原后生成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

　　电子流向如以下图，关于该装置的以下说法正确的选项是（）

　　A．外电路的电流方向为X→外电路→Y

　　B．假设两电极分别为Fe和碳棒，那么X为碳棒，Y为Fe

　　C．X极上发生的是复原反响，Y极上发生的是氧化反响

　　D．假设两电极都是金属，那么它们的活动性顺序为X>Y

　　3．如以下图装置中，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（

　　）

　　4．按以以下图装置实验，假设x轴表示流出负极的电子的物质的量，那么y轴应表示（）

　　①c（Ag）②c（NO3）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，表达错误的选项是

　　（）

　　A．发生氧化反响的一极为负极

　　B．正极为电子流入的一极

　　C．比拟不活泼的金属为负极

　　D．电流流出的一极为正极

　　6．在如以下图的装置中，a的金属活动性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的各

　　种表达不正确的选项是（）

　　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极上发生了氧化反响

　　＋－

　　7．如以下图，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，

　　原电池停止工作时，Fe、Pb都有剩余。

以下有关说法正确的选项是（）

　　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、电极反响式的书写

　　（）

　　A．由Al、Cu、稀硫酸组成原电池，其负极反响式为Al－3e===Al3－＋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。

以下说法中不正确的选项是

　　B．由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反响式为Al－3e＋4OH=

　　==AlO2＋2H2O

　　C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反响式为Cu－2e===Cu2－＋－－－

　　D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反响式为Cu－2e===Cu2－＋

　　9．锌铜原电池（如图）工作时，以下表达正确的选项是（

　　）

　　A．正极反响为Zn－2e===Zn2－＋

　　B．电池反响为Zn＋Cu2===Zn2＋Cu＋＋

　　C．在外电路中，电流从负极流向正极

　　D．盐桥中的K移向ZnSO4溶液

　　10．锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。

某种

　　锂电池的总反响方程式为Li＋MnO2===LiMnO2，以下说法正确的选项是

　　（）

　　A．Li是正极，电极反响为Li－e===Li

　　B．Li是负极，电极反响为Li－e===Li

　　C．MnO2是负极，电极反响为MnO2＋e===MnO2

　　D．Li是负极，电极反响为Li－2e===Li2－＋－－－＋－＋＋

　　[能力提升]

　　11．由锌片、铜片和200mL稀H2SO4组成的原电池如以下图。

（1）原电池的负极反响是

　　，

　　正极反响是。

（2）电流的方向是。

　　（3）一段时间后，当在铜片上放出1.68L（标准状况下）气体时，H2SO4恰好消耗一半。

那么产生这些气体的同时，共消耗g锌，有个电子通过了导线，原硫酸的物质的量浓度是（设溶液体积不变）。

　　1．在以以下图的8个装置中，属于原电池的是哪几个

　　3．在如以下图的铜锌原电池中：

Zn为负极，Cu

　　为正极；负极上发生氧化反响，电极反响式为Zn－2e－=Zn2+，正极上发生复原反响，电极反响式为Cu2++2e－=Cu；电子流出的极是Zn极，电子流入的极是Cu极；电流方向由Cu到Zn。

盐桥中的盐溶液是KCl溶液，其作用为提供定向移动的阴、阳离子。

盐桥中的Cl－会移向ZnSO4溶液，K+移向CuSO4溶液，使ZnSO4溶液和CuSO4溶液均保持电中性。

该原电池工作一段时间后，两电极的质量将会Zn极减小，Cu极增加。

　　3．把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸，分别用导线两两连接可以组成原电池。

A、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流方向为d→c；a、c相连时，c极产生大量气泡；b、d相连时，d极上发生氧化反响。

这四种金属的活动性由强到弱的顺序是（）AabcdBacdbCcabdDbdca

　　4．把a、b、c、d四块金属浸泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。

假设a、b相连时，a为负极；c、d相连，d上有气泡放出；a、c相连时a极减轻；b、d相连，b为正极。

那么四种金属的活动顺序为（）Aa＞b＞c＞dBa＞c＞b＞dCa＞c＞d＞bDb＞d＞c＞a

　　5如以下图的原电池装置，X、Y为为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图，对此装置的以下说法正确的选项是（）

　　A外电路的电流方向为：

X→外电路→Y

　　B假设两电极分别为Zn和碳棒，那么X为碳棒，Y为ZnC假设两电极都是金属，那么它们的活动性为X＞YDX极上发生的是复原反响，Y极上发生的是氧化反响

　　6关于如右图所示装置的表达，正确的选项是（）

　　A铜是阳极，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氢离子在铜片外表被复原原电池电化学方程式的书写练习：

　　7．原电池反响X—Y（电解质溶液）或X//电解质溶液//Y

（1）不可逆电池

　　苏打电池：

Zn—Cu（H2SO4）

　　Zn极（-）Zn–2e-==Zn2+（氧化反响）

　　Cu极（+）2H++2e-==H2↑（复原反响）离子方程式Zn+2H+==H2↑+Zn2+化学方程式Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑铁碳电池：

Fe—C（H2CO3）

　　Fe极（-）Fe–2e-==Fe2+（氧化反响）

　　C极（+）2H++2e-==H2↑（复原反响）离子方程式Fe+2H+==H2↑+Fe2+（析氢腐蚀）铁碳电池：

Fe—C（H2O、O2）Fe极（-）（反响）

　　C极（+）（反响）

　　化学方程式2Fe+O2+2H2O==2Fe（OH）2（腐蚀）

　　铝镍电池：

Al—Ni（NaCl溶液、O2）

　　Al极（-）4Al–12e-==4Al3+（氧化反响）

　　Ni极（+）3O2+6H2O+12e-==12OH（复原反响）

　　化学方程式4Al+3O2+6H2O==4Al（OH）3（海洋灯标电池）干电池：

Zn—MnO2（NH4Cl糊状物）NH4Cl+H2O==NH3·H2O+HClZn极（-）Zn–2e-==Zn2+（氧化反响）

　　Cu极（+）2MnO2+2H++2e-==Mn2O3+H2O（复原反响）化学方程式Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3↑

（2）可逆电池

　　铅蓄电池：

Pb—PbO2（浓硫酸）放电

　　Pb极（-）Pb+H2SO4–2e-==PbSO4+2H+（氧化反响）

　　PbO2极（+）PbO2+H2SO4+2H++2e-==PbSO4+2H2O（复原反响）化学方程式Pb+PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2OPb—PbO2（浓硫酸）充电

　　Pb极（-）PbSO4+2H+–2e-==Pb+H2SO4（复原反响）

　　PbO2极（+）PbSO4+2H2O+2e-==PbO2+H2SO4+2H+（氧化反响）化学方程式2PbSO4+2H2O==Pb+PbO2+2H2SO4

　　（3）高能燃料电池：

　　氢氧燃料电池氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂（Pt）或石墨做电极材料，负极通入H2，正极通入O2，总反响为：

2H2+O2===2H2O电极反响特别要注意电解质，有以下三种情况：

1、电解质是KOH溶液（碱性电解质）负极：

正极：

总反响方程式2H2+O2===2H2O

　　2、电解质是H2SO4溶液（酸性电解质）负极：

正极：

总反响方程式2H2+O2===2H2O3、电解质是

　　NaCl

　　溶液（中性电解质）

　　负极：

正极：

总反响方程式2H2+O2===2H2O说明1、碱性溶液反响物、生成物中均无H+2、.水溶液中不能出现O2-