高二化学第四章电化学基础第一节原电池原电池:1、概念:化学能转化为电能的装置叫做原电池2、组成条件:①两个活泼性不同的电极②电解质溶液③电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路3、电子流向:外电路:负极——导线——正极内电路:盐桥中阴离子移向负极的电解质溶液,盐桥中阳离子移向正极的电解质溶液。4、电极反应:以锌铜原电池为例:负极:氧化反应:Zn-2e=Zn2+(较活泼金属)正极:还原反应:2H++2e=H2↑(较不活泼金属)总反应式:Zn+2H+=Zn2++H2↑5、正、负极的判断:(1)从电极材料:一般较活泼金属为负极;或金属为负极,非金属为正极。(2)从电子的流动方向负极流入正极(3)从电流方向正极流入负极(4)根据电解质溶液内离子的移动方向阳离子流向正极,阴离子流向负极(5)根据实验现象①__溶解的一极为负极__②增重或有气泡一极为正极练习:1.如图所示的装置中,在产生电流时,以下说法不.正确的是()A.Fe是负极,C是正极B.负极反应式为:Fe-3e-===Fe3+C.内电路中阴离子移向FeCl2溶液D.电流由石墨电极流向Fe电极2.(2010·黔西南模拟)右图中,两电极上发生的电极反应为:a极:Cu2++2e-===Cub极:Fe-2e-===Fe2+下列说法中不.正确的是()A.该装置为原电池.Ba极上发生还原反应C.电子由b→aD.该过程中能量的转换一定是化学能转化为电3.(2010·华师大一附中月考)在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片,下列叙述正确的是A.正极附近的SO2-4浓度逐渐增大B.电子通过导线由铜片流向锌片C.正极有O2逸出D.铜片上有H2逸出4.(2010·荆州期末)水泥在固化过程中自由水分子减少并形成碱性溶液.根据这一物理化学特点,科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间.此法的原理如图所示,反应的总方程式为:2Cu+Ag2O===Cu2O+2Ag.下列有关说法正确的是A.工业上以黏土、石灰石和石英为主要原料来制造普通水泥B.负极的电极反应式为Cu+2OH--2e-===Cu2O+H2OC.测量原理示意图中,电流方向从Cu经过导线流向Ag2OD.电池工作时,溶液中OH-向正极移动5、有A、B、C、D四种金属。将A与B用导线连接起来浸入电解质溶液中,B不易腐蚀。将A、D分别投入等浓度盐酸溶液中,D比A反应剧烈。将铜浸入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。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是()A.DCABB.DABCC.DBACD.BADC6、将锌片和铜片用导线连接置于同一稀硫酸溶液中,下列各叙述正确的是()正极附近SO42-的浓度逐渐增大B.负极附近SO42-的浓度逐渐减小C.负极附近SO42-的浓度逐渐增大D.正负极附近SO42-的浓度基本不变7、某原电池总反应的离子方程式为:2Fe3++Fe=3Fe2+,不能实现该反应的原电池是()正极为Cu,负极为Fe,电解质为FeCl3溶液正极为C,负极为Fe,电解质为Fe(NO3)3溶液正极为Fe,负极为Zn,电解质为Fe2(SO4)3溶液正极为Ag,负极为Fe,电解质为CuSO4溶液8.银锌电池广泛用做各种电子仪器的电源,它的电池反应是:Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn(OH)2,则负极上发生反应的物质是()A.AgB.Zn(OH)2C.Ag2OD.Zn9、将等质量的两份锌粉a和b,分别加入两个盛过量的稀硫酸的烧杯中,并向加入a的烧杯中再加入少量CuO粉末。下列各图表示氢气体积V(H2)与反应时间t的关系,其中正确的是10、对于锌-铜-稀H2SO4组成的原电池装置中,当导线中有1mol电子通过时,理论上的电极变化()①锌片溶解了32.5g②锌片增重32.5g③铜片上析出了1gH2④铜片上析出1molH2A.①③B.①④C②③D.②④11.(12分)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____________________________;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.第二节化学电池1、电池的分类:化学电池、太阳能电池、原子能电池2、化学电池:借助于化学能直接转变为电能的装置3、化学电池的分类:一次电池、二次电池、燃料电池一、一次电池1、常见一次电池:碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等二、二次电池1、二次电池:放电后可以再充电使活性物质获得再生,可以多次重复使用,又叫充电电池或蓄电池。2、电极反应:铅蓄电池放电:负极(铅):Pb+SO42--2e=PbSO4↓正极(氧化铅):PbO2+4H++SO42-+2e=PbSO4↓+2H2O充电:阴极:PbSO4+2H2O-2e=PbO2+4H++SO42-阳极:PbSO4+2e=Pb+SO42-两式可以写成一个可逆反应:PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4↓+2H2O3、目前已开发出新型蓄电池:银锌电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池三、燃料电池1、燃料电池:是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池2、电极反应:一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同,可根据燃烧反应写出总的电池反应,但不注明反应的条件。,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,不过要注意一般电解质溶液要参与电极反应。以氢氧燃料电池为例,铂为正、负极,介质分为酸性、碱性和中性。当电解质溶液呈酸性时:负极:2H2-4e=4H+正极:O2+4e4H+=2H2O当电解质溶液呈碱性时:负极:2H2+4OH-4e=4H2O正极:O2+2H2O+4e=4OH另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极,又在两极上分别通甲烷燃料和氧气氧化剂。电极反应式为:负极:CH4+10OH-8e=CO32-++7H2O;正极:4H2O+2O2+8e=8OH。电池总反应式为:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O3、燃料电池的优点:能量转换率高、废弃物少、运行噪音低四、废弃电池的处理:回收利用练习:1.日常所用的干电池的电极分别为碳棒和锌皮,以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2氧化吸收H2),电极反应可简化为:Zn-2e-==Zn2+;2NH4++2e-=NH3+H2,根据上述叙述判断下列说法正确的是A.干电池中锌为正极,碳为负极B.干电池工作时,电子由锌极经外电路流向碳极C.干电池长时间连续工作时,内装糊状物可能流出腐蚀用电器放电充电D.干电池可实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化2.据报到,锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池,因为锌电池容量大,而且没有铅污染。其电池反应为:2Zn+O2=2ZnO原料为锌粒,电解液和空气。下列叙述正确的是A.锌为正极,空气进入负极反应B.负极反应为Zn-2e-=Zn2+C.正极发生氧化反应D.电解液肯定不是强酸3.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因此得到广泛应用。锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为:Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2+Mn2O3(s)。下列说法错误的是()A.电池工作时,锌失去电子B.电池负极的电极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2C.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极D.外电路中每通过0.2mol电子,锌的质量理论上减小6.5g4.阿波罗号宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池,其电池反应为:2H2+O2=2H2O,电解质溶液为KOH溶液,反应保持在较高温度,使H2O蒸发,则下列叙述中正确的是A.此电池能发生蓝色火焰B.H2为正极,O2为负极C.工作时,电解质溶液的PH不断减小D.电极反应为负极:2H2+4OH――4e-=4H2O;正极:O2+2H2O+4e-=4OH-5.物体中细胞膜内的葡萄糖,细胞膜外的富氧液体及细胞膜构成型的生物原电池,下列有关判断正确的是()A.正极的电极反应可能是O2+4e-+2H2O→4OH-B.负极的电极反应可能是O2+4e-+2H2O→4OH-C.负极的反应主要是C6H12O6(葡萄糖)生成CO2或HCO3-D.正极的反应主要是C6H12O6(葡萄糖)生成CO2或HCO3-6.设想通过原电池反应以H2和Cl2为原料生产盐酸。关于这种原电池的设想正确的是()A.正极反应为H2-2e-=2H+B.在电池工作时,H+移向负极C.电池正极发生氧化反应D.以盐酸作为电解质,并不断补充蒸馏水,以维持溶液一定的pH7.一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体,电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-。下列对该燃料的说法正确的是A.在熔融电解质中,O2-由负极移向正极B.电池的总反应是:2C4H10+13O2→8CO2+10H2OC.通入空气的一极是正极,电极反应为:O2+4e-=2O2-D.通入丁烷的一极是正极,电极反应为:C4H10+26e-+13O2-=4CO2↑+5H2O8.右图是2004年批量生产的笔记本电脑所用甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子,电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应,电池总反应为2CH30H+302→2C02+4H20。下列说法正确的是()A.左电极为电池的负极,a处通入的物质是甲醇B.右电极为电池的负极,b处通入的物质是空气C.负极反应式为:CH30H+H20-6e-→CO2+6H+D.正极反应式为:02+2H20+4e-→40H—9.某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液.下列有关该电池的叙述不.正确的是()A.正极反应式为:O2+2H2O+4e-===4OH-B.工作一段时间后,电解液中KOH的物质的量不变C.该燃料电池的总反应方程式为:2H2+O2===2H2OD.用该电池电解CuCl2溶液,产生2.24LCl2(标准状况)时,有0.1mol电子转移10.(2010·长沙一中期末)一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体;电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-.下列对该项燃料电池说法正确的是()A.在熔融电解质中,O2-移向正极B.电池总反应式是:2C4H10+13O2―→8CO2+10H2OC.通入空气的一极是正极,电极反应为:O2+4e-===2O2-D.通入丁烷的一极是正极,电极反应为:C4H10+26e-+13O2-===4CO2+5H2O11.(2010·淮北统考)生产铅蓄电池时,在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的PbSO4,干燥后再安装,充电后即可使用,发生的反应是2PbSO4+2H2O充电放电PbO2+Pb+2H2SO4下列对铅蓄电池的说法错误的是()A.需要定期补充硫酸B.工作时铅是负极,PbO2是正极C.工作时负极上发生的反应是Pb-2e-+SO2-4===PbSO4D.工作时电解质的密度减小12(2010·信阳高二检测)(1)今有反应2H2+O2=====KOH2H2O,设计成燃料电池,则负极通的应是________,正极通的应是________,电极反应式为:________________(2)若把KOH改为H2SO4作电解质,即:2H2+O2=====H2SO42H2O,则电极反应式应为负极:__________________,正极:__________________.(1)(2)的介质不同,反应后各溶液的pH变化依次为________,________(填“变大”“变小”或“不变”).(3)若把H2改为CH4,KOH作电解质,则负极反应式为:__________________________.13.(16分)(2009·天津高考)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念