电化学人教版

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”用太阳能电池电化学复习一．原电池的工作原理：1.定义：化学能转化为电能的装置为原电池。从理论上说，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池(即放热的氧化还原反应)；２.电极名称：原电池相对活泼的电极为负极相对不活泼的电极为正极3.电极反应：原电池负极：正极：失电子,氧化反应得电子,还原反应电子不会游泳！！4、原电池的形成条件(4)形成闭合回路。两电极用导线连接，或直接接触，并插入电解质溶液中。（1）能自发地发生的氧化还原反应：一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应（2）电解质溶液：参与电极反应或构成内电路（3）两导体作电极：①活动性不同的金属（或一种金属和一种非金属导体石墨），与电解质溶液反应的活泼金属为负极。②两不活泼的导体－石墨或Pt等。（燃料电池电极）练习：下列哪几个装置能形成原电池？CuFeH2SO4CuZnH2SO4CuFeNaCl溶液CuFeNaCl溶液CuZn酒精CuZnH2SO4H2SO4ABCDEFMnZnZ4OS2HNnZCu4OS2CuCuSO4√√√√CuFe稀盐酸FeCu稀盐酸粗锌稀盐酸生铁NaCl溶液√√√√【题组训练】[例1]分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是①②③④C.③中Fe作负极，电极反应式为：Fe－2e－===Fe2＋A.①②中Mg作负极，③④中Fe作负极B.②中Mg作负极，电极反应式为：Mg－2e－===Mg2＋D.④中Cu作正极，电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－D知识梳理·题型构建题组二原电池正、负极的判断3.下列有关原电池的说法中正确的是(双选)()A.在外电路中,电子由负极流向正极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AD归纳总结原电池正、负极判断方法说明：原电池的正极和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。离子移动方向：正正负负（２）盐桥的作用是什么？沟通两个半电池，保持其电荷平衡，使反应能继续进行。用作盐桥的电解质不能与电极物质或电解质离子发生反应，常用的盐桥电解质还有KNO3，NH4NO3等。5、双液原电池的工作原理（有关概念）（１）盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出(3)双液原电池的优点：避免氧化剂和还原剂直接反应；能产生持续、稳定的电流。[例2](2014年全国模拟题组合)铜锌原电池工作时，下列叙述正确的是()。A.正极反应为：Zn－2e－===Zn2＋B.电池反应为：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋CuC.在外电路中，电子从正极流向负极D.电池反应进行时，盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液B利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2，设计一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。(+)(-)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：易错警示电化学装置图常见失分点(1)不注明电极材料名称或元素符号。(2)不画出电解质溶液(或画出但不标注)。(3)误把盐桥画成导线。(4)不能连成闭合回路。二、常见的化学电源1．一次电池碱性锌锰电池锌银电池负极反应Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O正极反应2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－总反应Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2Zn＋Ag2O===ZnO＋2AgZn(OH)2Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－Zn－2e－＋2OH－===2．二次电池铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2OPbSO4＋2e－===Pb＋SO2－4PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO2－4D二次电池和燃料电池的几个注意事项(1)可充电电池(二次电池)充电时，电池正极接电源正极，电池负极接电源负极。(2)可充电电池(二次电池)放电时负极发生氧化反应，充电时该极(阴极)发生还原反应；放电时正极发生还原反应，充电时该极(阳极)发生氧化反应。(3)燃料电池的负极为通入燃料的一极，正极为通入助燃剂的一极(一般为氧气)，电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。3．燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种．酸性碱性负极反应式正极反应式电池总反应式2H2＋O2===2H2O2H2－4e－===4H＋2H2＋4OH－－4e－===4H2OO2＋4H＋＋4e－===2H2OO2＋2H2O＋4e－===4OH－燃料电池电极反应式的书写①先写出燃烧反应的化学方程式；再根据电解质溶液改写燃料电池总反应；②写出正极的电极反应式(一般较简单);③负极的电极反应式=燃料电池总反应-正极的电极。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，熟记以下四种情况：(1)酸性电解质溶液环境下正极反应式：O2＋4H＋＋4e－==2H2O(2)碱性电解质溶液环境下正极反应式：O2＋2H2O＋4e－==4OH－(3)固体电解质(高温下能传导O2－)环境下正极反应式：O2＋4e－==2O2－(4)熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下正极反应式：O2＋2CO2＋4e－==2CO32-原电池，负极材料是Cu，电极反应式为：Cu－2e－===Cu2＋[例3]下列说法正确的是()。A.用导线将金属A和石墨棒连接后插入稀硫酸中，一段时间后观察到A极溶解，则说明A是正极。B.向稀硫酸溶液中滴加少量硫酸铜溶液，会减慢锌和硫酸反应制取氢气的速率。D.甲醇燃料电池总反应式为：2CH3OH＋3O2＋4OH－C.根据反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的电子2CO2－3＋6H2O，充电时每生成1molCH3OH转移12molC4、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)35、锂电池（非水有机溶剂电解液）负极：2Li-2e—=2Li+，正极：I2+2e—=2I—，总反应：2Li+I2=2LiI跟相同质量的其它金属作负极相比，使用寿命延长，高能、质轻、电压高、工作效率高、储存寿命长。2.[浙江卷]Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2Li＋＋FeS＋2e－===Li2S＋Fe。有关该电池的下列说法中，正确的是()A．Li-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为＋1价B．该电池的电池反应式为2Li＋FeS===Li2S＋FeC．负极的电极反应式为Al－3e－===Al3＋D．充电时，阴极发生的电极反应式为Li2S＋Fe－2e－===2Li＋＋FeSB3.(安徽)某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2＋O2===2H2O。下列有关说法正确的是()A．电子通过外电路从b极流向a极B．b极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．每转移0.1mol电子，消耗1.12L的H2D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极答案：D4.乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，电池总反应为C2H5OH＋3O2＝2CO2＋3H2O，下列说法错误的是()A．电池工作时，质子向电池的正极迁移B．电池工作时，电流由b极沿导体流向a极C．a为负极，电极反应式是C2H5OH+3H2O+12e-=2CO2+12H+D．b为正极，电极反应式是4H++O2+4e-=2H2OC微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是（）A．正极反应中有CO2生成B．微生物促进了反应中电子的转移C．质子通过交换膜从负极区移向正极区D．电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2OA15国卷[例4]把适合题意的图象填在横线上(填序号)。ABCD(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中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是________。(2)将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是________。(3)将(1)中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液，其他条件不变，则图象是________。CAB三、电解池。1.概念：把电能转化为化学能的装置。2.构成：直流电源、电极、电解质(溶液或熔融盐)、闭合回路。3.电极名称及电极反应式(如下图)。阳极氧化2Cl－－2e－===Cl2↑阴极还原Cu2＋＋2e－===Cu电解原理：连接顺序：阳正阴负离子移动方向：阴阳相吸电子移动方向：阳极→电源正极，电源负极→阴极4.两极放电顺序。(1)若阳极为活泼金属(金属活动性顺序表Ag及Ag之前金属)，则金属失电子，电极被溶解；若是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则OH－含氧酸根离子(一般是最高价)F－。(2)在阴极，阳离子放电，顺序与金属活动性顺序表相反：Na＋Ca2＋K＋。溶液中阴离子失电子，阴离子放电顺序：S2－I－Br－Cl－Ag＋Fe3＋Cu2＋H＋(酸)Fe2＋Zn2＋H＋(水)Al3＋Mg2＋分析电解反应的一般思路：列离子，排顺序两极写阴阳，强者先放电，“升失氧，负失氧，阳失氧。”看电源，定阴阳，辨惰活知识梳理·题型构建①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电；阳极要优先考虑电极活性。②最常用最重要的放电顺序是：阳极，Cl－OH－；阴极：Ag＋Cu2＋H＋。③电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。(4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。注意(5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。知识梳理·题型构建深度思考深度思考1．用分析电解过程的思维程序分析电解下列物质的过程，并总结电解规律(用惰性电极电解)电解质(水溶液)电极方程式被电解的物质总化学方程式或离子方程式电解质浓度溶液pH电解质溶液复原含氧酸(如H2SO4)阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O阴极：4H＋＋4e－===2H2↑水2H2OO2↑＋2H2↑增大减小加H2O强碱(如NaOH)阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O阴极：4H＋＋4e－===2H2↑水2H2OO2↑＋2H2↑增大增大加H2O知识梳理·题型构建深度思考深度思考电解质(水溶液)电极方程式被电解的物质总化学方程式或离子方程式电解质浓度溶液pH电解质溶液复原活泼金属的含氧酸盐(如KNO3、Na2SO4)阳极：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O阴极：4H＋＋4e－===2H2↑水2H2OO2↑＋2H2↑增大不变加H2O无氧酸(如HCl)，除HF外阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：2H＋＋2e－===H2↑酸2HClCl2↑＋H2↑减小增大通入HCl气体不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2)，除氟化物外阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：Cu2＋＋2e－===Cu盐CuCl2Cu＋Cl2↑减小加CuCl2知识梳理·题型构建深度思考深度思考电解质(水溶液)电极方程式被电解的物质总化学方程式或离子方程式电解质浓度溶液pH电解质溶液复原活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：2H＋＋2e－===H2↑水和盐2Cl－＋H2OCl2↑＋H2↑＋2OH－生成新电解质增大通入HCl气体不活泼金属的含