必修2+选修4 电化学原电池+电解池.docx

1、必修2+选修4 电化学原电池+电解池原电池原理及应用考点一原电池的工作原理及其应用1原电池的概念：将化学能转化为电能的装置。2原电池的构成条件：(1)能自发地发生氧化还原反应。(2)两个活泼性不同的电极(材料可以是金属或导电的非金属)。负极：活泼性较强的金属。正极：活泼性较弱的金属或能导电的非金属。(3)电极均插入电解质溶液中。(4)构成闭合回路(两电极接触或用导线连接)。3工作原理以锌铜原电池为例：单液单池： 双液双池：电极名称电极材料电极反应反应类型电子流向盐桥中离子移向原电池反应方程式 要点提取(1)原电池将一个完整的氧化还原反应分为两个半反应，负极发生 ，正极发生 ，（简称： ）一般将

2、两个电极反应中得失电子的数目写为相同，相加便得到电池总反应方程式。(2)不参与电极反应的离子从微观上讲发生移动，但从宏观上讲其在溶液中的浓度 ，(3)原电池反应速率一定比直接发生的氧化还原反应快。4原电池原理的三大应用(1)加快氧化还原反应的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增大。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。(2)比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。(3)设计制作化学电源首先将氧化还原反应分成两个半反应。根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。如：

3、根据反应2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2设计的原电池为：【互动思考】1原电池内部阴、阳离子如何移动？电解池内部阴、阳离子如何移动？2判断正误，正确的划“”，错误的划“”(1)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极()(2)在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强()(3)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应()(4)带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长()答案(1)(2)(3)(4)示向题组1某原电池装置如图所示，电池总反应为2AgCl2=2AgCl。 下列说法正确的是 ()。A正极反应为AgCle=AgCl B放电时，交换膜右侧

4、溶液中有大量白色沉淀生成 C若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变 D当电路中转移0.01 mol e时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子 2 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，示意图如图。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向正极移动跟进题组1下列有关原电池的判断中正确的是()。A工作中原电池的负极发生还原反应B原电池的正、负极材料不一定都参与反应C原电池的正极在放电后质量一定增加D原电池的正极是电子流出的一极2用a、b、c、d四种金属按表中

5、所示的装置进行实验，下列叙述中正确的是()。实验装置甲乙丙现象a不断溶解c的质量增加a上有气泡产生A.装置甲中的 b 金属是原电池的负极 B装置乙中的 c 金属是原电池的阴极C装置丙中的 d 金属是原电池的正极 D四种金属的活泼性顺序：dabc 3利用反应2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2，设计一个原电池装置。(1)画出简易装置图，标明电极材料和电解质溶液。(2)简易装置的效率不高，电流在短时间内就会衰减。为解决以上问题，常将原电池设计成带盐桥的装置，画出该原电池装置，标明电极材料和电解质溶液。(3)写出两个电极上的电极反应。负极：_，正极：_。考点二化学电源1一次电池(碱性锌锰干电池)

6、。碱性锌锰干电池的工作原理如图：2二次电池(以铅蓄电池为例)(1)放电时的反应负极反应： 正极反应： ；总反应： 。(2)充电时的反应阴极反应： ；阳极反应： 总反应： 。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正极反应式电池总反应式2H2O2=2H2O (1)氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将_ _，溶液的pH将_。(填“减小”、“增大”或“不变”)(2)氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将_，溶液的pH将_。(填“减小”、“增大”或“不变”)示向题组12013年3

7、月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是()。Aa为电池的正极 B电池充电反应为LiMn2O4=Li1xMn2O4xLiC放电时，a极锂的化合价发生变化 D放电时，溶液中Li从b向a迁移 跟进题组1某新型氢氧燃料充电电池采用了特殊金属合金材料，可以将氢以固态存储在固态金属合金(M表示固态金属合金)的基体中，与通常的压缩氢气罐相比，其安全系数也很高，并且易于氢气的充放。下列有关说法中正确的是()。A该氢燃料充电电池是将电能转化为化学能 B固态金属合金作还原剂C该电池工作过程中的总反应为H2M=MH2 D该电池反应的最终产物为H2O 3(1)利用反应2CuO22H2SO4

8、=2CuSO42H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池，其正极的电极反应式为_。(2)以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池，放电时NiO(OH)转化为Ni(OH)2该电池反应的化学方程式是_。 (3)铝电池性能优越，AlAgO电池可用作水下动力电源，其原理如图所示。该电池反应的化学方程式为_。 (4)Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，其电解质溶液为 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：_。答案Al3NiO(OH)NaOHH2O=NaAlO23Ni(OH)2答案2Al3AgO2N

9、aOH=2NaAlO23AgH2O答案Ag2O22Zn4KOH2H2O=2K2Zn(OH)42Ag(时间：45分钟)1下列有关电池的说法不正确的是()。A手机上用的锂离子电池属于二次电池 B铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极C甲醇燃料电池可把化学能转化为电能 D锌锰干电池中，锌电极是负极2下列反应没有涉及原电池的是()。A生铁投入稀盐酸中 B铜片与银片用导线连接后，同时插入FeCl3溶液中C纯锌投入硫酸铜溶液中 D含铜的铝片投入浓硫酸中3.选用下列试剂和电极：稀 H2 SO4、Fe2(SO4)3溶液、铁棒、铜棒、铂棒，组成如图所示的原电池装置(只有两个电极)，观察到电流计的指针均

10、明显偏转，则其可能的组合共有()。A6种B5种C4种D3种 4如图所示，杠杆AB两端分别挂有大小相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中分别滴入浓CuSO4溶液和浓FeSO4 溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑两球的浮力变化)()。A杠杆为导体或绝缘体时，均为A端高B端低 B杠杆为导体或绝缘体时，均为A端低B端高C当杠杆为导体时，A端低B端高 D当杠杆为导体时，A端高B端低5.实验发现，298 K时，在FeCl3酸性溶液中加少量锌粒后，Fe3立即被还原成Fe2。某夏令营兴趣小组根据该实验事实设计了如图所示原电池装置。

11、下列有关说法正确的是()。A该原电池的正极反应是Zn2e=Zn2B左烧杯中溶液的血红色逐渐褪去C该电池铂电极上有气泡出现D该电池总反应为3Zn2Fe3=2Fe3Zn26.燃料电池具有能量转化率高、无污染等特点，如图为MgNaClO燃料电池的结构示意图。下列说法正确的是()。A镁作Y电极B电池工作时，Na向负极移动C废液的pH大于 NaClO 溶液的pHDX 电极上发生的反应为ClO 2H2O 4e=ClO 4H7利用人工光合作用合成甲酸的原理为2CO22H2O2HCOOHO2，装置如下图所示，下列说法不正确的是()。A该装置将太阳能转化为化学能和电能B电极1周围pH增大C电极2上发生的反应为C

12、O22H2e=HCOOHDH由电极1室经过质子膜流向电极2室8有关电化学知识的描述正确的是()。A理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池B某原电池反应为Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag，装置中的盐桥内可以是含琼脂的KCl饱和溶液C因为铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中组成原电池，必是铁作负极，铜作正极，其负极反应式为Fe2e=Fe2D由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池，其负极反应式为Mg2e2OH=Mg(OH)29下图、分别是甲、乙两组同学将反应“AsO2I2H AsOI2H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图烧杯中逐滴加入

13、适量浓盐酸；乙组向图B烧杯中逐滴加入适量40%NaOH溶液。下列叙述中正确的是()。A甲组操作时，电流计(A)指针发生偏转B甲组操作时，溶液颜色变浅C乙组操作时，C2作正极D乙组操作时，C1上发生的电极反应为I22e=2I10用选项中的电极、溶液和如图所示装置可组成原电池。下列现象或结论的叙述正确的是()。选项电极a电极bA溶液B溶液现象或结论ACuZnCuSO4ZnSO4一段时间后，a增加的质量与b减少的质量相等BCuZn稀H2SO4ZnSO4盐桥中阳离子向b极移动CFeCNaClFeCl3外电路电子转移方向：baDCCFeCl3KI、淀粉混合液若开始时只增大FeCl3溶液浓度，b极附近溶液

14、变蓝的速度加快11依据氧化还原反应：2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(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_。(3)外电路中的电子流向为_。(4)盐桥中的Cl向_极移动。答案(1)铜(或Cu)AgNO3溶液 (2)正Age=Ag (3)从负极(Cu)流向正极(Ag) (4)Cu(或负)12为节省药品和时间，甲、乙、丙三位同学用铜片、锌片、稀硫酸、CuSO4 溶液、直流电源、石墨电极、导线、烧杯、试管等中学化学常见的药品和仪器(用品)，通过巧妙的构思，设计了比较铜、锌金属活动性相对强弱的系列

15、实验。试填写下列空白：(1)甲同学分别将一小片铜片、锌片置于烧杯底部(铜与锌不接触)，向烧杯中小心加入稀硫酸，观察到的现象是_。甲同学的设计思路是_。(2)乙同学接着甲的实验，向烧杯中滴加_溶液，进而观察到的现象是_。乙同学作出锌、铜金属活动性相对强弱的结论所依据的原理是_。(3)丙同学使用直流电源、石墨电极组装好电解装置，向乙同学实验后的溶液中补充了必要的试剂_溶液(作为电解液)。反应在调控下随即开始，实验中有关反应的化学方程式为_。实验中的明显现象是_。(4)请你再单独设计一个简单的实验(试剂、仪器自选)，探究和证实锌、铜金属活动性的相对强弱(简要说明操作和现象)_。答案(1)锌片上有气泡

16、产生，铜片上无气泡锌能置换出酸中的氢，而铜不能(2)CuSO4锌片上有红色的铜析出，锌片上产生气泡的速率明显加快活泼金属可以把不活泼金属从其盐溶液中置换出来(或Zn、Cu、稀硫酸组成原电池，Zn为负极)(3)CuSO42CuSO4 2H2O2CuO22H2SO4阴极上有红色的铜析出，阳极附近有气体产生(4)分别取一小片铜片与锌片置于两支试管中，向试管中加入少量浅绿色的FeCl2溶液，片刻后，加锌片的试管中溶液的颜色褪去，溶液近乎无色(其他合理答案也可)13 (1)观察如图所示的两个装置，图1装置中铜电极上产生大量的无色气泡，图2装置中铜电极上无气体产生，而铬电极上产生大量的有色气体。根据上述现

17、象试推测金属铬具有的两种重要化学性质为_。(2)如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：电池的负极是_(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为_。电池工作一段时间后电解质溶液的pH_(填“增大”、“减小”或“不变”)。答案(1)金属铬的活泼性比铜强且能和稀硫酸反应生成 H2金属铬易被稀硝酸钝化(2)a CH410OH8e=CO 7H2O 减小 14(1)第三代混合动力车，可以用电动机、内燃机或二者结合推动车辆。汽车上坡或加速时，电动机提供推动力，降低汽油的消耗；在刹车或下坡时，电池处于充电状态。混合动力车目前一般使用镍氢电池，该电池中镍的化合物为正极，储氢金属(以M表示)为负极，碱液(

18、主要为KOH)为电解质溶液。镍氢电池充放电原理如图1所示，其总反应式为H22NiOOH2Ni(OH)2。图1根据所给信息判断，混合动力车上坡或加速时，乙电极周围溶液的pH将_(填“增大”、“减小”或“不变”)，该电极的电极反应式为_。(2)图2是一种新型燃料电池，以CO为燃料，一定比例的Li2CO3和Na2CO3的熔融混合物为电解质，图3是粗铜精炼的装置图，现用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验。回答下列问题：A极为电源_(填“正”或“负”)极，写出A极的电极反应式：_。要用燃料电池为电源进行粗铜的精炼实验，则B极应该与_极(填“C”或“D”)相连。当消耗标准状况下2.24 L CO时，C电极的

19、质量变化为_。答案(1)增大NiOOHeH=Ni(OH)2(2)负CO2eCO=2CO2D 增加6.4 g综合课时4新型化学电源 新型燃料电池的分析与判断题型示例【示例1】某种熔融碳酸盐燃料电池以Li2CO3、K2CO3 为电解质，以CH4为燃料时，该电池工作原理如图，下列说法正确的是()。Aa为CH4，b为CO2BCO 向正极移动C此电池在常温时也能工作D正极电极反应式为O22CO24e=2CO 题组精练1美国圣路易斯大学研制了一种新型的乙醇电池，用质子(H)溶剂，在200 C左右时供电。电池总反应为：C2H5OH3O2=2CO23H2O，电池示意图如下，下列说法正确的是()。Aa极为电池的

20、正极B电池工作时电子由b极沿导线经灯泡再到a极C. 电池正极的电极反应为：4H O24e=2H2O D电池工作时，1 mol 乙醇被氧化时就有 6 mol 电子转移2利用甲烷燃料电池电解50 mL 2 molL1氯化铜溶液的装置如图所示，下列说法中正确的是()。A装置甲的负极电极反应式为CH42H2O8e=CO28HB装置甲内部酸性电解质中H向负极移动C电极a石墨棒上逐渐覆盖一层红色的铜D电极b上发生氧化反应3氨气是一种富氢燃料，可以直接用于燃料电池，下图是供氨水式燃料电池工作原理：(1)氨气燃料电池的电解质溶液最好选择_(填“酸性”、“碱性”或“中性”)溶液。(2)空气在进入电池装置前需要通

21、过过滤器除去的气体是_。(3)氨气燃料电池的反应是氨气与氧气生成一种常见的无毒气体和水，该电池的电极总反应是_，正极的电极反应式是_。答案(1)碱性(2)CO2(3)4NH3 3O2=2N2 6H2O3O212e 6H2O=12OH(或O2 4e 2H2O=4OH)可充电电池的分析判断题型示例【示例2】已知：锂离子电池的总反应为：LixCLi1xCoO2CLiCoO2锂硫电池的总反应为：2LiSLi2S有关上述两种电池说法正确的是()。A锂离子电池放电时，Li向负极迁移B锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应C理论上两种电池的比能量相同D如图表示用锂离子电池给锂硫电池充电思路点拨：比能量是指这种电

22、池单位质量或单位体积所能输出的电能，当二者质量相同时，转移电子的物质的量不相等，即比能量不同；题组精练1镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：Ni(OH)2M=NiOOHMH已知：6NiOOHNH3H2OOH=6Ni(OH)2NO下列说法正确的是()。ANiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为：NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OHB充电过程中OH 离子从阳极向阴极迁移 C充电过程中阴极的电极反应式：H2OMe=MHOH ，H2O中的H被M还原DNiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液

23、2高铁电池是电动汽车首选的电池之一，该电池的工作原理为：3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH，下列关于该电池的说法中正确的是()。A放电时，高铁酸钾在负极上发生氧化反应B放电时，正极反应式为Zn2OH 2e=Zn(OH)2C充电时，电解质溶液的 pH 先减小后增大D充电时，每生成1 mol 高铁酸钾转移 3 mol电子3镍氢电池的化学方程式为NiO(OH)MHNiOMH2O(M为储氢合金，电解质为KOH)，下列说法不正确的是()。A充电过程中，阴极发生的反应为H2OMe=MHOHB储氢合金位于电池的负极C放电时，OH向电池的负极移动D充电过程中，化学能转化为电能

24、储存在电池中其他新型、高效环保电池题型示例【示例3】右图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MHNi电池)。下列有关说法不正确的是()。A放电时正极反应为：NiOOHH2OeNi(OH)2OHB电池的电解液可为KOH溶液C充电时负极反应为：MHOHH2OMeDMH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高 题组精练1热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示，其中作为电解质的无水LiClKCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为：PbSO42LiClCa=CaCl2Li2SO4Pb。下列有关说法正确的是()。A正极反应式：Ca2Cl2e=CaCl2B放电过程中，Li向负极移动C每转移0.1 mol电子，理论上生成20.7 g PbD常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转2某新型电池，以NaBH4(B的化合价为3价)和H2O2作原料，该电池可用作深水勘探等无空气环境电源，其工作原理如图所示。下列说法正确的是()。A电池工作时Na从b极区移向a极区B每消耗3 mol H2O2，转移3 mol eCb极上的电极反应式为：H2O22e2H=2H2ODa极上的电极反应式为：BH8OH8e=BO