第7章 第2节 原电池化学电源.docx

1、第7章 第2节 原电池化学电源第二节原电池_化学电源明考纲要求理主干脉络1.了解原电池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。2.了解常见的化学电源的种类及其工作原理。一、原电池1概念把化学能转化为电能的装置。2构成条件(1)有两上活动性不同的电极(常见为金属或石墨)。(2)具有电解质溶液。(3)两电极间形成闭合回路。3工作原理如图是两种CuZn原电池示意图，请填空：(1)电极：负极为Zn，正极为Cu。(2)电极反应；负极：Zn2e=Zn2，正极：Cu22e=Cu。(3)电子移动方向和电流方向：电子从负极流出经外电路流入正极；电流从正极流出经外电路流入负极。(4)离子的迁移方向：电解质溶

2、液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。(5)两种装置的比较：装置中还原剂Zn与氧化剂Cu2直接接触，易造成能量损耗；装置能避免能量损耗；装置中盐桥的作用是提供阴阳离子定向移动的通路，导电。二、化学电源1一次电池碱性锌锰干电池负极材料：Zn电极反应：Zn2OH2e=Zn(OH)2正极材料：碳棒电极反应：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH总反应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)22二次电池(以铅蓄电池为例)(1)放电时的反应：负极：Pb(s)SO (aq)2e=PbSO4(s)正极：PbO2(s)4H(aq)SO (aq)2e=PbSO4(s)2H2O(l)总反应：Pb

3、(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H2O(l)。(2)充电时的反应：阴极：PbSO4(s)2e=Pb(s)SO (aq)阳极：PbSO4(s)2H2O(l)2e=PbO2(s)4H(aq)SO (aq)。总反应：2PbSO4(s)2H2O(l)=Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)。3燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。酸性碱性负极反应式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正极反应式O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OH电池总反应式2H2O2=2H2O,1.如何判断一个装置是原电池？提示：(1)先分析有无外接电源，

4、有外接电源的为电解池，无外接电源的可能为原电池；然后依据原电池的形成条件分析判断。主要是“四看”：看电极两极为导体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极)；看溶液是否是电解质溶液；看回路两极插入溶液中，形成闭合回路或两极直接接触；看本质有无氧化还原反应发生，原电池反应是总反应能够自发进行的氧化还原反应。(2)多池相连，但无外接电源时，两极活泼性差异最大的一池为原电池，其他各池可看做电解池。2实验室常用锌和稀H2SO4反应制备H2，试讨论纯锌和粗锌哪个反应快，为什么？提示：粗锌快，因为粗锌中含有杂质金属，可以和锌形成原电池，反应速率较快。3依据氧化还原反应：2Ag(aq)Cu(s)=Cu

5、2(aq)2Ag(s)设计的原电池如图所示。请回答下列问题：(1)电极X的材料是_；电解质溶液Y是_；(2)银电极为电池的_极，发生的电极反应为_；X电极上发生的电极反应为_；(3)外电路中的电子是从_电极流向_电极。答案：(1)CuAgNO3(2)正Age=AgCu2e=Cu2(3)CuAg4铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式_。(2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。正极反应：_；负极反应：_。解析：(1)Fe3具有强氧化性，可以把一些金

6、属单质如铁、铜等氧化成相应的离子，离子方程式是：2Fe3Cu=2Fe2Cu2。(2)由反应2Fe3Cu=2Fe2Cu2可以判断出铜发生氧化反应，铜作负极，Fe3发生还原反应，正极可以选用石墨棒，电解质溶液可以选用氯化铁溶液，仿照教材上的铜锌原电池装置，可以画出此原电池的装置图。答案：(1)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(2)正极反应：2Fe32e=2Fe2负极反应：Cu2e=Cu2原电池正负极的判断和电极反应式的书写1(2013课标全国卷)银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘故。根据电化学原理可进行如下处理：在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会

7、褪去。下列说法正确的是()A处理过程中银器一直保持恒重B银器为正极，Ag2S被还原生成单质银C该过程中总反应为2Al3Ag2S=6AgAl2S3D黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl解析：选B根据信息可知在银器处理过程中运用了原电池原理，铝质容器作负极，电极反应为2Al6e=2Al3；银器作正极，电极反应为3Ag2S6e=6Ag3S2；继而Al3和S2发生互相促进的水解反应：2Al33S26H2O=2Al(OH)33H2S，故原电池的总反应为：3Ag2S2Al6H2O=6Ag2Al(OH)33H2S，故C错误。黑色褪去的原因是Ag2S被还原为Ag，此过程中银器质量逐渐减小，故A、D错

8、误，B正确。2(2013江苏高考)MgH2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如下。该电池工作时，下列说法正确的是()AMg电极是该电池的正极BH2O2在石墨电极上发生氧化反应C石墨电极附近溶液的pH增大D溶液中Cl向正极移动解析：选C根据题意可知电池的总反应为：MgH2O22H=Mg22H2O。Mg电极是该电池的负极，A错误。H2O2在正极发生还原反应，B错误。石墨电极的电极反应式为：H2O22H2e=2H2O，由于水电离出的H不断被消耗，所以该电极附近溶液的pH增大，C正确。在原电池中，阴离子向负极移动，D错误。3高考组合题书写以下电极反应式或电池反应方程式

9、。(1)(2013新课标全国卷节选)二甲醚(CH3OCH3)直接燃料电池具有启动快、效率高的特点，若电解质为酸性，其负极反应式为_。(2)(2012新课标全国高考节选)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3和KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，其反应的离子方程式为_；与MnO2Zn电池类似，K2FeO4Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为_，该电池总反应的离子方程式为_。(3)(2013新课标全国卷节选)普通锌锰电池放电时发生的主要反应为：Zn2NH4Cl2MnO2=Zn(NH3)2Cl22MnOOH该电

10、池中，负极材料主要是_，电解质的主要成分是_，正极发生的主要反应是_。(4)(2011四川高考节选)用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示)，NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量、长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：NiO(OH)MHNi(OH)2M电池放电时，负极的电极反应式为_。解析：(1)首先判断酸性条件下的反应产物。电池正极O2为反应物，正极反应为O24e4H=2H2O，则负极二甲醚被氧化为CO2。负极发生氧化反应，由反应物、生成物，结合得失电子守恒、原子守恒及溶液呈酸性，可写出负极反应式为CH3OCH33H2O12e=2CO21

11、2H。(2)FeCl3和KClO在强碱性条件下反应，实质是KClO氧化Fe(OH)3，ClO的还原产物应该是Cl；K2FeO4Zn组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，FeO中6价铁元素被还原为Fe(OH)3中3价铁元素，其电极反应式为FeO3e4H2O=Fe(OH)35OH；书写总反应的离子方程式时，关键是抓住Fe和Zn的存在形式分别是Fe(OH)3和Zn(OH)2。(3)由普通锌锰电池放电时的总反应可知，Zn作负极，NH4Cl为电解质，正极上发生还原反应：MnO2NHe=MnOOHNH3。(4)负极实际上是稀土储氢合金吸附的H2失去电子生成H，H再与OH结合生成H2O，所以负极的

12、电极反应式为MHeOH=MH2O答案：(1)CH3OCH33H2O12e=2CO212H(2)2Fe(OH)33ClO4OH=2FeO5H2O3ClFeO3e4H2O=Fe(OH)35OH2FeO8H2O3Zn=2Fe(OH)33Zn(OH)24OH(3)ZnNH4ClMnO2NHe=MnOOHNH3(4)MHeOH=MH2O1原电池正、负极判断的七种方法(1)由组成原电池的两极材料判断。一般相对较活泼的金属为负极，相对不活泼的金属或能导电的非金属为正极。(2)根据电流方向或电子流动方向判断。在外电路，电流由正极流向负极；电子由负极流向正极。(3)根据原电池里电解质溶液中离子的定向移动方向判断。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向正极，阴离子移向负极。(4)根据原电池两极发生的变化来判断。原电池的负极发生氧化反应，正极发生还原反应。(5)X极增重