原电池一轮复习

原电池化学电源考纲要求1.理解原电池的构成、工作原理及应用2.能书写电极反应式和总反应方程式3.了解常见化学电源的种类及其工作原理一、原电池1．定义2.构成条件(2)通常活动性不同的两电极（或都为惰性电极）活泼电极：活泼金属。惰性电极：石墨、铂电极(4)电解质溶液：酸、碱、盐等，或熔融盐等(3)形成闭合回路。（外电路导线连接，内电路电解质溶液相通。双池原电池，两池用盐桥相连）(1)反应自发进行且△H0的氧化还原反应3.原电池正、负极判断方法注意：(1)活泼性强的金属不一定作负极，但负极一定发生氧化反应。Mg|NaOH(aq)|Al电池中，Al为负极。Fe|HNO3(浓)|Cu电池中，Cu为负极。(2)负极本身不一定参加反应。如燃料电池，负极材料不参加反应，只起导电作用。（3）电极反应①负极：氧化反应。负极反应式：R-ne-=Rn+②正极：还原反应。正极反应式：An++ne-=A（4）原电池反应a.自发的氧化还原反应即为电池反应b.正极、负极反应式联立消去电子，得反应。要考虑溶液中的其它离子影响。负极：2Al+8OH--6e-=2AlO2-+4H2O正极：6H2O+6e-=3H2↑+6OH-总反应：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑稀硫酸负极：Mg-2e-=Mg2+正极：2H++2e-=H2↑总：Mg+2H+=Mg2++H2↑FeCu负极：2Fe-4e-+4OH-=2Fe(OH)2正极：2H2O+O2+4e-=4OH-总反应：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2NaCl溶液负极：Cu-2e-=Cu2+正极：4H++2NO3-+2e-=2NO2↑+2H2O总：Cu+4H++2NO3－=2NO2+Cu2++2H2O3．工作原理(以铜锌原电池为例)：(1)电极反应：锌是极，电子发生反应，_________________；铜是____极，电子发生反应，__________________。负失氧化Zn－2e－=Zn2＋正得还原Cu2＋＋2e－==Cu负极正极Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑还原剂(Zn)失去电子，发生氧化反应氧化剂(H+)在铜极上得到电子，发生还原反应还原剂失去的电子从锌极流出流入铜极经外电路Zn2+H+SO42-电流方向(2)电子方向和电流方向：①电子从负极流出经外电路流入；溶液中不存在电子②电流从正极流出经外电路流入。(3)离子的迁移方向：电解质溶液中，阴离子向极区迁移，阳离子向极区迁移。正极负极负正阴离子向发生氧化反应那极迁移（电解池相同）(4)溶液pH变化电极区pH变化由电极反应式分析原电池pH变化由电池总反应式分析例：分析Fe|NaCl(aq)|C正负极区pH变化与电池pH变化②装置Ⅰ中Zn与Cu2＋直接接触，会有部分Zn与Cu2＋直接反应，化学能转化为热能，造成能量损耗；装置Ⅱ中，Zn在负极区，Cu2＋在正极区，不存在Zn与Cu2＋的直接反应，减少能量损耗，电流稳定，且持续时间长。(5)两种装置的比较：①盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路b.平衡电荷（溶液中离子不能通过盐桥）。U形管内的琼脂浸泡KCl、KNO3等盐溶液1．将Ⅱ中盐桥换成铜导线是否可行？不可行。原电池放电时，电子走外电路(导线)，离子走水路(溶液)。外电路是电子的定向移动，内电路(溶液中)是阴、阳离子的定向移动，电子不通过内电路。2．(2015年长春调研)下图为一原电池装置，下列叙述中正确的是()A．铜离子在铜片表面被还原B．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液C．电流从锌片经导线流向铜片D．铜是阳极，铜片上有气泡产生3．有一种一面镀锌、一面镀二氧化锰的超薄纸质电池，在使用印刷与压层技术后，变成一张可任意裁剪大小的“电纸”，纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解质溶液，电池总反应式为Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH。下列说法不正确的是A．该电池的负极材料为锌B．该电池反应中二氧化锰发生了还原反应C．电池的正极反应式为MnO2＋H2O＋e－===MnOOH＋OH－D．当有0.1mol锌溶解时，流经电解质溶液的电子数为1.204×10234.如图所示的装置能够组成原电池产生电流的是B5．下列有关原电池的说法中正确的是()A．在内电路中，电子由正极流向负极B．在原电池中，相对较活泼的金属作负极，不活泼的金属作正极C．原电池工作时，正极表面一定有气泡产生D．原电池工作时，可能会伴随着热能变化答案：D6.分析下图所示四个原电池装置，其中结论正确的是A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－=6OH－＋3H2↑C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－=Fe2＋D．④中Cu作正极，电极反应式为2H＋＋2e－=H2↑1.比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作的金属比作____的金属活泼。原电池原理应用负极正极2．加快氧化还原反应的速率一个进行的氧化还原反应，设计成原电池，反应速率_____。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。自发增大（1）一定量的稀盐酸跟过量锌粉反应时，为了加快反应速率又不影响生成H2的总量，可采取的措施是()A．加入少量稀NaOH溶液B．加入少量CH3COONa固体C．加入少量NH4HSO4固体D．加入少量CuSO4溶液答案：D（2）为了减慢反应速率又不影响生成H2的总量改变Zn与H＋反应速率的方法(1)加入Cu或CuSO4，形成原电池，加快反应速率，加入Cu不影响Zn的量，但加入CuSO4，Zn的量减少，是否影响产生H2的量，应根据Zn、H＋的相对量多少判断。(2)加入强碱弱酸盐，由于弱酸根与H＋反应，使c(H＋)减小，反应速率减小，但不影响生成H2的量。3．用于金属的防护使被保护的金属制品作原电池而得到保护。例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌做原电池的负极。正极4.原电池的设计利用Fe+Cu2+=Fe2++Cu设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应①前提：自发放热的氧化还原反应②分解为氧化反应和还原反应两个半反应负极：Fe-2e-=Fe2+正极：Cu2＋＋2e-=Cu③以两极反应为原理，确定电极及电解质溶液负极材料：Fe④画出示意图正极材料：Cu或石墨或铂或比Cu不活泼的其他金属电解质溶液：CuSO4溶液（铜的可溶性盐）1．有A、B、C、D四种金属，做如下实验：①将A与B用导线连接起来，浸入电解质溶液中，B不易腐蚀；②将A、D分别投入等物质的量浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；③将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化，如果把铜浸放C的盐溶液里，有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是()A．ABCDB．CDABC．DABCD．ABDC答案：C2.将镉(Cd)浸在氯化钴(CoCl2)溶液中，发生反应的离子方程式为：Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq)(aq表示溶液)，如将该反应设计为如图的原电池，则下列说法一定错误的是A．Cd作负极，Co作正极B．原电池工作时，电子从负极沿导线流向正极C．根据阴阳相吸原理，盐桥中的阳离子向负极(甲池)移动D．甲池盛放CdCl2溶液，乙池盛放CoCl2溶液答案：C1.概念:将化学能变成电能的装置2.分类:①一次电池又称不可充电电池—干电池锌锰电池、银锌纽扣电池等②二次电池又称充电电池—蓄电池③燃料电池：氢氧/甲醇燃料电池化学电池锌筒石墨棒MnO2和CNH4Cl,ZnCl2和H2O等(一)普通锌锰电池电池反应：Zn+2MnO2+2NH4Cl=Mn2O3+2NH3+ZnCl2+H2OZn(-)：Zn-2e-=Zn2+C(+)：2NH4++2e-+2MnO2=Mn2O3+2NH3+H2O(二)碱性锌锰电池电池反应：2MnO2+Zn+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2Zn(-)：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2Cu(+)：2H2O+2e-+2MnO2=2MnOOH+2OH-优点：提供较大电流，并连续放电(三)纽扣式银锌电池电池反应：Ag2O+Zn+H2O=2Ag+Zn(OH)2Zn(-)：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2Ag2O(+)：H2O+2e-+Ag2O=2Ag+2OH-(四)铅蓄电池总反应式为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2OPb(-):Pb+SO42--2e-=PbSO4PbO2(+):PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O放电时：化学能→电能，为原电池放电充电时：电能→化学能，为电解池放电后，硫酸浓度下降。铅蓄电池工作时，当电路中转移1mol电子时，负极________g，正极________g增加48增加32充电时：①阴极反应：_________________________；②阳极反应：______________________________________；③总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)==Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)注意：充电时的阳极反应为放电时正极反应的逆过程，充电时的阴极反应为放电时负极反应的逆过程PbSO4＋2e－===Pb＋SO2－4PbSO4－2e－＋2H2O===PbO2＋4H＋＋SO2－4NiO2+Cd+2H2ONi(OH)2+Cd(OH)2放电充电负极材料：Cd正极材料：涂有NiO2，电解质：KOH溶液，反应式如下：写出电极反应式。(五)镉镍电池负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2(六)燃料电池燃料电池的电极本身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由________供给。外部(六)燃料电池特点：①高效、低污染电池。活化电极：铂电极、活性碳电极等。电解质溶液一般为KOH溶液。②本质为燃料燃烧，化学能→电能，能量转化率高于燃料燃烧。写出H2|KOH(aq)|O2电极反应式写出H2|H2SO4(aq)|O2电极反应式1.写出CH4|KOH(aq)|O2电极反应式2.写出CH4|H2SO4(aq)|O2电极反应式3.写出CH3OH|KOH(aq)|O2电极反应式4.写出CH3OH与O2在熔融氧化物（高温下能传导O2-）中燃烧的电极反应式5.写出CH3OH与O2在熔融碳酸盐（高温下能传导CO32-）中燃烧的电极反应式练习：1．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。该电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。(1)放电时负极反应为_____________________，正极反应为_____________________________。(2)放电时电子由________极流向________极。(3)放电时1molK2FeO4发生反应，转移电子数是___________。放电2.铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应：Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2，下列有关该电池的说法不正确的是()A.该电池的电解质溶液为碱性溶液，正极为Ni2O3，负极为FeB.该电池放电时，负极反应为：Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2C.该电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低D.该电池充电时，阳极反应为：2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O3．(2014天津卷)已知：锂离子电池的总反应为：LixC＋Li1－xCoO2C＋LiCoO2。锂硫电池的总反应为：2Li＋SLi2S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．右图表示用锂离子电池给锂硫电池充电放电放电2016四川卷全程设计P86下列说法正确的是()A.NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为NiOOH＋H2O＋e－=Ni(OH)2＋OH－B.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：H2O＋M＋e－=MH＋