原电池与电解池

原电池电解池装置特点电能转化为化学能化学能转化为电能形成条件①活泼性不同的两个电极②电解质溶液③构成闭合回路①外加电源、两个电极②电解质溶液③构成闭合回路④自发氧化还原反应CompanyLogo普通干电池手机电池钮扣电池笔记本电脑专用电池摄像机专用电池“神六”用太阳能电池原电池原电池负极正极e—e—e—e—e—H+H+Zn－2e－=Zn2+2H＋＋2e－＝H2氧化反应还原反应总反应：Zn＋2H＋=Zn2+＋H2负极（Zn）：Zn-2e－=Zn2+正极（Cu）：2H＋＋2e－＝H2总反应：Zn＋2H＋=Zn2+＋H2原电池的工作原理氧化反应Zn-2e=Zn2+铜锌原电池电解质溶液(盐桥)失e，沿导线传递，有电流产生外电路还原反应Cu2++2e-=Cu阴离子阳离子内电路总反应：负极正极Cu2++2e-=CuZn-2e-=Zn2+Zn+Cu2+=Zn2++CuZn+CuSO4=ZnSO4+Cu(离子方程式）（化学方程式）正极：负极：（氧化反应）（还原反应）阳离子电极反应电池反应考点一、原电池的工作原理复习课堂练习判断下列原电池的正负极，写出电极反应方程式正极负极正极负极正极负极正：？负：？总：？正：2H＋＋2e－＝H2负：Fe-2e－=Fe2+2H＋＋Fe＝Fe2++H2正：Fe3＋＋e－＝Fe2+负：Fe-2e－=Fe2+2Fe3＋＋Fe＝3Fe2+原电池正负极的判断？？？知识梳理·题型构建原电池正、负极判断方法思考原电池工作过程中，在正极上得电子的一定是电解质溶液中的阳离子吗？不一定，当负极与电解质溶液不发生反应时，原电池中其它氧化剂在正极得电子，如：O2+4e-+2H2O=4OH-思考：下列哪些反应可能成为原电池反应？１、MnO2+4HCl==MnCl2+Cl2↑+2H2O2、2CH3OH+3O2==2CO2+4H2O3、2NH4HSO4+2NaOH==(NH4)2SO4+Na2SO4+2H2O为什么?原电池反应的基础是氧化还原反应，故从理论上说任何一个自发进行的氧化还原反应因都会有电子转移的存在，都可能成为原电池反应（1）盐桥？（2）作用？导线的作用是传递电子，沟通外电路。盐桥的作用：1.连接内电路，形成闭合回路2.平衡电荷，使原电池不断产生电流双液原电池(3)盐桥连接内电路原电池的优点：避免了电极与电解质溶液直接反应，可以更彻底的将化学能转化为电能(高考海南化学卷，原电池)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。盐桥XYACuSO4溶液电流计Ag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。铜(或Cu)AgNO3溶液正Ag＋＋e－→AgCu→Cu2＋＋2e－负(Cu)正(Ag)利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2，设计一个单液原电池，一个双液原电池画出原电池的示意图，并写出电极反应。参考答案(+)(-)GZnPtFeCl3溶液负极（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）正极（Pt或C）：2Fe3++2e-=2Fe2+（还原反应）(+)(-)盐桥ZnCZnCl2溶液FeCl3溶液G原电池的设计判断右边原电池的正、负极，并写出电极反应式。A浓HNO3溶液负极：Cu-2e-→Cu2+正极：NO3-+e-+2H+→NO2↑+H2O－＋CuFeMgAlA＋稀硫酸溶液NaOH溶液－（稀硫酸）负极:Mg→Mg2++2e-正极：2H++2e-→H2↑（NaOH溶液）负极：2Al+8OH-→2[Al(OH)4]-+6e-2Al+2OH-+6H2O=2[Al(OH)4]-+3H2↑正极：6H2O+6e-→3H2↑+6OH-说明原电池的正极与负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。某高二化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果如下：试根据上表中的实验现象回答下列问题：⑴实验1、2中Al所作的电极是否相同？⑵写出实验3中的电极反应式和电池总反应方程式。不同；因为两实验中组成原电池的电极金属活动性不同，实验1中Al不活泼作正极，实验2中Al活泼作负极；Al为负极：Al－3e-=Al3+，石墨为正极：2H++2e-==H2↑，2Al+6H+==2Al3++3H2↑；⑶实验4中Al做正极还是做负极，为什么？写出Al电极的电极反应式。⑶Al作负极，因为Al能与NaOH溶液反应而不能，Al+4OH-－3e-=AlO2-+2H2O；⑷解释实验5中电流计指针偏向Al的原因？⑷实验5中由于Al在浓硝酸中发生钝化，所以Zn为负极⑸根据实验结果总结：在原电池中金属铝作正极还是作负极受到哪些因素的影响。⑸与另一电极材料的活泼性、电解质溶液的酸碱性以及电解质溶液的氧化性强弱等因素有关。1、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，下列各图中产生氢气的体积VL与时间tmin的关系，正确的是（）ABCDA（一）原电池原理的应用：1、加快氧化还原反应的速率2、有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线联结起来浸入稀H2SO4中，B极产生气泡，将A、D分别浸入等浓度盐酸中，D比A反应剧烈，将Cu浸入B的盐溶液中，无明显变化，如果把铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出，据此判断它们的活泼性由强到弱的顺序是（）Ａ．Ｄ、Ｃ、Ａ、ＢＢ．Ｄ、Ａ、Ｂ、ＣＣ．Ｄ、Ｂ、Ａ、ＣＤ．Ｂ、Ａ、Ｄ、ＣB2、比较金属活动性强弱3、下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是(4)(2)(1)(3)3、金属腐蚀快慢比较4、下列化学反应有可能设计成原电池的是（）B、DA、CaCO3+2HClCaCl2+CO2+H2OB、Cu+2FeCl3CuCl2+2FeCl2C、Na2SO3+2H2SO4Na2SO4+SO2+H2OD、CH4+2O2CO2+2H2O4、设计电池、寻求和制造化学电源二、原电池应用5.烧过菜的铁锅如果未及时洗净（残液中含NaCl），第二天便出现红棕色锈斑（主要成分为Fe2O3•nH2O）。请问这种现象产生的原因？5、解释金属的腐蚀、设计金属的防护（一）原电池原理的应用：1、加快氧化还原反应的速率2、比较金属活动性强弱3、金属腐蚀快慢比较4、设计电池、寻求和制造化学电源负极（锌筒）：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2，正极（石墨）:2H2O+2MnO2+2e-=2MnOOH+2OH-总反应：Zn+2H2O+2MnO2=2MnOOH+Zn(OH)2，1、碱性锌锰干电池一次电池二次电池锂电池2、铅蓄电池Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O负极材料：正极材料：电解质：PbPbO2H2SO4不溶于水的白色沉淀电池反应方程式：放电是原电池原理；充电是电解原理知识梳理·题型构建深度思考深度思考1．可充电电池充电时电极与外接电源的正、负极如何连接？答案知识梳理·题型构建深度思考深度思考2．铅蓄电池是典型的可充电电池，它的正负极极板是惰性材料，请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原)：(1)放电时电解液中H2SO4的浓度将变______________；当外电路通过1mol电子时，理论上负极板的质量增加________g。(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按右图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成________，B电极上生成____________，此时铅蓄电池的正负极的极性将________。PbO2小48Pb对换电解液H2O3、氢氧燃料电池2e-2e-氢气氧气H+OH-A负极正极O2H2H2O2H2+4OH--4e-→4H2OO2+2H2O+4e-→4OH-总反应式：2H2+O2=2H2O碱性燃料电池负极：正极：总反应式：2H2+O2=2H2O酸性/中性燃料电池负极：正极：2H2－4e-→4H+O2+4e-+4H＋→2H2O总反应式：2H2+O2=2H2O固体电解质燃料电池负极：正极：2H2－4e-→4H+O2+4e-→2O2-知识梳理·题型构建3．以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法：(1)酸性条件燃料电池总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O①燃料电池正极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O②①－②×2，得燃料电池负极反应式：_______________________________。(2)碱性条件燃料电池总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O①燃料电池正极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－②①－②×2，得燃料电池负极反应式：______________________________。________________。CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O知识梳理·题型构建(3)固体电解质(高温下能传导O2－)燃料电池总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O①燃料电池正极反应式：O2＋4e－===2O2－②①－②×2，得燃料电池负极反应式：_____________________________。(4)熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下电池总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O①正极电极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3②①－②×2，得燃料电池负极反应式：______________________________。CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2OCH4＋4CO2－3－8e－===5CO2＋2H2O知识梳理·题型构建燃料电池电极反应式的书写根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－(3)固体电解质(高温下能传导O2－)环境下电极反应式：O2＋4e－===2O2－(4)熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下电极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3。第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式电池的总反应和正、负极反应之间有如下关系：电池的总反应式＝电池正极反应式＋电池负极反应式故根据第一、二步写出的反应，有：电池的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。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)31、下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是A．a电极是负极B．b电极的电极反应为：4OH—－4e→2H2O+O2C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D．氢氧燃料电池是一种只能将氧化剂和燃料全部储藏在电池内的发电装置BD废旧电池要进行回收，回收的主要目的是：1、废电池渗出的重金属离子，主要是Hg2＋离子，会造成地下水源和土壤的污染。2、废旧电池中的有色金属是宝贵的自然资源。污染中的“五毒”—HgCd镉Pb铅Cr铬As砷探讨1有人设计Pt和Zn为电极材料，埋入人体内作为某种心脏病人的心脏起搏器的电源。它依靠体内体液中含有一定量的溶解氧、H+和Zn2+进行工作。请写出两极反应。___________、___________。心脏起搏器负极：正极：Zn-2e-=Zn2+O2+