高中化学原电池_化学电源.

高中化学原电池化学电源一、原电池的工作原理1．概念和反应本质原电池是把转化为的装置，其反应本质是。2．构成条件(1)有两个的电极(常见的为金属或石墨)。(2)将电极插入中。(3)两电极间构成闭合回路。化学能电能氧化还原反应活泼性不同电解质溶液3．工作原理如图是Cu­Zn原电池，请填空：(1)电极：负极为，正极为。(2)电极反应：负极：，正极：。(3)原电池中的三个方向：①电子方向：电子从流出经外电路流入；②电流方向：电流从流出经外电路流入；③离子的迁移方向：电解质溶液中，阴离子向迁移，阳离子向迁移。ZnCuZn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu负极正极正极负极负极正极注意：1.盐桥的作用盐桥中通常装有含琼胶的KCl饱和溶液，其作用是平衡两个烧杯中的阴、阳离子而导电，电路接通后，K＋移向正极，Cl－移向负极。2．原电池正、负极的判断原电池的正极、负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。(1)判断的一般原则：①根据电极材料：活泼金属为负极，不活泼金属(或非金属)为正极。②根据电极反应：发生氧化反应的为负极，发生还原反应的为正极。③根据电子流向：电子流出(失去)的为负极，电子流入(得到)的为正极。④根据离子的移动方向：阴离子移向的为负极，阳离子移向的为正极。⑤根据电极现象：质量不断减小(溶解)的为负极，质量增加的为正极。(2)判断电极的注意事项：判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看反应的具体情况，如①在强碱性溶液中Al比Mg更易失去电子，Al作负极，Mg作正极；②Fe、Al在浓硝酸中钝化后，比Cu等金属更难失去电子，Cu等金属作负极，Fe、Al作正极。1．在如图所示的8个装置中，属于原电池的是()A．①④B．③④⑤C．④⑧D．②④⑥⑦答案：D2．(2013·济南调研)将纯锌片和纯铜片按如图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是()A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C．两烧杯中溶液的pH均增大D．产生气泡的速率甲比乙慢答案：C二、化学电源1．一次电池——碱性锌锰干电池总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)22．二次电池(以铅蓄电池为例)(1)放电时的反应：①负极：。②正极：。③总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)。Pb(s)＋SO2－4(aq)－2e－===PbSO4(s)PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)(2)充电时的反应：①阴极：。②阳极：。③总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)===Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)。PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO2－4(aq)PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq)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。注意：(1)化学电源的电极反应式一般较为复杂。正、负极反应的加和是总反应方程式，总反应方程式减一极反应方程式可得另一极反应方程式。(2)可充电电池充电时，电池的正极接外接电源的正极，电池的负极接外接电源的负极。(3)可充电电池的放电反应和充电反应不互为可逆反应。(4)书写燃料电池的电极反应式时，一定要注意溶液的酸碱性。1．下列有关电池的叙述不正确的是()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，锌电极是负极答案：B2．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O放电充电3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。请回答下列问题：(1)高铁电池的负极材料是________。(2)放电时，正极发生________(填“氧化”或“还原”)反应；已知负极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2，则正极反应为____________________________。(3)放电时，________(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。答案：(1)Zn(2)还原FeO2－4＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－(3)正自主评估1．如图所示是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡上的记录如下，则卡片上的描述合理的是()A．①②③B．②④C．④⑤⑥D．③④⑤解析：①中Cu为正级，Zn为负极，②中SO2－4向负极移动，⑤中电子的流向是：Zn―→Cu，⑥中正极反应式：2H＋＋2e－===H2↑，故①③⑤⑥错。答案：B2．碱性电池具有容量大，放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌－锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnO(OH)下列说法错误的是()A．电池工作时，锌失去电子B．电池正极的电极反应式为：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－C．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，锌的质量理论上减少6.5g解析：从电池总反应式Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnO(OH)可以确定Zn为负极，电子从负极流出经外电路流向正极。当外电路中通过0.2mol电子，参加反应的锌理论上为0.1mol，即质量减少6.5g。答案：C3．(2012·哈尔滨高三检测)有关如图所示原电池的叙述不正确的是()A．电子沿导线由Cu片流向Ag片B．正极的电极反应是Ag＋＋e－===AgC．盐桥中的K＋移向AgNO3溶液D．用该电池电解饱和食盐水，有3.2gCu溶解时理论上生成1.12LCl2解析：分析知此原电池中发生的总反应是Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag，原电池的负极为Cu，电极反应式：Cu－2e－===Cu2＋(氧化反应)，正极为Ag，溶液中的Ag＋在正极得电子，电极反应式：Ag＋＋e－===Ag(还原反应)，电子由铜片流向银片，故A、B项正确；硝酸银溶液中Ag＋在正极发生反应，阳离子减少，为确保溶液呈电中性，盐桥中的K＋移向硝酸银溶液中，故C项正确；D项未注明标准状况，错误。答案：D4．下列关于如图所示甲、乙两装置的叙述，不正确的是()A．两装置中锌片发生氧化反应B．两装置中溶液的pH均增大C．甲装置中铜片上有气泡生成，乙装置中铜片上无气泡生成D．甲、乙装置中铜的质量均增大解析：甲形成原电池，乙不能构成原电池。甲中Zn－2e－===Zn2＋，乙中Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，Zn片都发生氧化反应，A项对；甲中Cu作正极，反应为2H＋＋2e－===H2↑，则甲、乙中都消耗H＋，故溶液的pH均增大，B项对；乙中Cu与稀硫酸不反应，表面无气泡，C项对；D项两装置中铜的质量均不变。答案：D5．(2011·石家庄市模拟)被称之为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片作为传导体，在其一边镀锌，而在其另一边镀二氧化锰。在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。总反应的化学方程式为：Zn＋2MnO2＋H2O===Zn(OH)2＋Mn2O3下列说法错误的是()A．电池工作时，锌失去电子B．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5gC．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D．电池正极的电极反应式为：2MnO2＋H2O＋2e－===Mn2O3＋2OH－解析：由总反应的化学方程式可知锌为负极，放电时锌失去电子，外电路中每通过2mol电子，锌的质量在理论上减少65g，故A、B项均正确。电池工作时电流是从正极通过外电路流向负极，而电子恰好相反，C项错误。正极的电极反应式可能不太容易直接写出，此时可先写出负极的电极反应式：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，再用总方程式减去负极的，即得正极的电极反应式，D项正确。答案：C6．(2012·吉林期末质检)实验发现，298K时，在FeCl3酸性溶液中加入少量锌粒后，Fe3＋立即被还原成Fe2＋。某化学兴趣小组根据该实验事实设计了如下图所示的原电池装置。下列有关说法中正确的是()A．该原电池的正极反应是：Zn－2e－===Zn2＋B．左烧杯中溶液的红色逐渐褪去C．该电池铂电极上有气泡出现D．该电池总反应为：3Zn＋2Fe2＋===2Fe＋3Zn2＋解析：正极是得电子的反应，A错误；左烧杯中的电极反应式为Fe3＋＋e－===Fe2＋，B正确、C错误；因为在金属活动性顺序中铁排在H的前面，在酸性溶液中不会生成Fe，D错误。答案：B7．依据氧化还原反应：Cu2＋(aq)＋Fe(s)===Fe2＋(aq)＋Cu(s)设计的原电池如下图所示。请回答下列问题：(1)电极X的材料是__________________。电解质溶液Y是________；(2)X电极上发生的电极反应式为________。(3)针对上述原电池装置，下列说法中，不正确的是()A．原电池工作时的总反应Cu2＋(aq)＋Fe(s)===Fe2＋(aq)＋Cu(s)，一定为放热反应B．原电池工作时，X电极流出电子，发生氧化反应C．原电池工作时，银电极上发生氧化反应D．原电池工作时，盐桥中的阳离子不断移向左池的氯化钠溶液中(4)若Y为氯化钠溶液，则经过一段时间，发现X极上出现锈斑，则此过程中正极的电极反应式为________。解析：依据氧化还原反应：Cu2＋(aq)＋Fe(s)===Fe2＋(aq)＋Cu(s)，电极X的材料是Fe；(3)原电池反应是将化学能转化为电能的装置，一定释放能量，盐桥中的阴阳离子只能在盐桥中移动。答案：(1)Fe硫酸铜溶液或氯化铜溶液(2)Fe===Fe2＋＋2e－(3)CD(4)O2＋2H2O＋4e－===4OH－8．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，电池总反应式为：Pb＋PbO2＋2H2SO4放电充电2PbSO4＋2H2O请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原)：(1)放电时：正极的电极反应式是____________________________________；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____。解析：(1)铅蓄电池放电时起原电池作用，其正极应是PbO2得电子生成Pb2＋，在硫酸存在条件下生成难溶的PbSO4，所以电极反应式为PbO2＋2e－＋4H＋＋SO2－4===PbSO4＋2H2O。由电池总反应式可以看出，硫酸参加反应后其浓度将变小。当外电路通过1mol电子时，根据Pb――→－2e－PbSO4，则负极增重303g·mol－1－207g·mol－12×1mol＝48g。(2)按题图连接后，变为电解池，A极上发生的反应为PbSO4＋2e－===Pb＋SO2－4，而B极上发生的反应为PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO2－4，故A、B两极上将分别生成Pb和PbO2，此时铅蓄电池的正、负极的极性已对换。答案：(1)PbO2＋2e－＋4H＋＋SO2－4===PbSO4＋2H2O小48(2)PbPbO2对换课堂师生互动【生之思】1．从氧化还原角度分析，原电池负极上的材料常作________剂，正极上的材料常作________剂，二者________数目相等。原电池电极反应式的书写2．若电解质溶液呈酸性，电极反应中能否生成OH－？若电解质溶液呈碱性，电极反应中能否生成H＋、CO2?3．锂离子电池的总反应为Li＋LiMn2O4放电充电Li2Mn2O4，你能写出该电池的正极反应吗？4．你能写出碱性条件下甲烷燃料电池的电极反应式吗？答案：1.还原氧化得失电子2.不能不能3.LiMn2O4＋Li＋