必修2原电池.

知识链接：1、氧化还原反应的实质？2、氧化还原反应的标志？3、如何判断氧化剂和还原剂？一、原电池1、定义：化学能转化为电能的装置从理论上讲，能自发进行的氧化还原反应都可设计为原电池。原电池①有合适的电解质溶液②有活性不同的两极③有闭合回路④能自发的进行氧化还原反应稀硫酸2、原电池的构成条件1．下列各装置中，不能构成原电池的是(电解质都为稀硫酸)()答案：D►课堂练习铜片和锌片用导线连接，同时浸入稀硫酸，金属锌比铜活泼，锌原子容易_______电子，锌片的电子通过_____流向铜片，Zn被氧化生成_____进入溶液，溶液中的H＋从铜片获得电子被还原，生成_____从铜片上逸出。失去Zn2＋H2稀硫酸3、工作原理：导线稀硫酸4、电极负极：一般为活泼金属负极是电子流出，电流流入的一极发生氧化反应正极：一般为不活泼的金属或能导电的非金属如：石墨发生还原反应外电路：电子由负极流向正极、电流由正极流向负极内电路：阳离子向正极、运动阴离子向负极运动电子与电流流动方向:电子：___极(锌片)→导线→___极(铜片)电流：___极(铜片)→导线→___极(锌片)①负极(锌片)：5、电池反应稀硫酸Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应)2H＋＋2e－==H2↑(还原反应)Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑②正极(铜片)：③电池总反应式：1、负极失电子，正极得电子，两极得失电子数相等。2、电极反应式用“＝”不用“→”。３、电极反应中若有气体生成，需加“↑”，若析出物质，一般不用“↓”。４、原电池总反应的离子方程式：一般把正极和负极的电极反应式相加而得。电极反应式的书写注意事项:原电池的正负极的判断方法①根据电子流动方向或电流方向①根据电极材料②根据原电池电极发生的反应③根据电极是增重还是减重④根据电极是否有气泡冒出②电解质溶液中离子运动方向的判断微观判断：宏观判断：练习:下列装置是不是原电池?若是,指出正负极。写出电极反应方程式。浓硝酸CuABCDE二、原电池原理的应用1、设计简单的原电池例1：将氧化还原反应：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+设计成一个原电池Fe比Fe活泼差的金属或石墨CuSO4、CuCl2等负极：正极：电解质溶液：例2：用足量锌和一定量稀硫酸制取氢气时，保持温度不变，在不影响生成氢气总量的前提下，若要使反应速率减慢，可向稀硫酸中加入什么物质？若要使反应速度加快，可向稀硫酸中加入什么物质。2、加快氧化还原反应的速率例3：把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡；b、d相连时，b上有大量气泡产生，则这四种金属的活动性顺序由强到弱为。3、判断金属的活泼性a＞c＞d＞b3．常见化学电源种类(1)不可充电电池(一次电池)：如①普通干电池Zn(负极)－MnO2(C棒正极)－NH4Cl(电解质)；②碱性干电池如：Zn(负极)－MnO2(C棒正极)－KOH(电解质)；③微型纽扣电池如：Zn(负极)－Ag2O(碳粉正极)－KOH(电解质)。(2)可充电电池(又称二次电池)：如铅蓄电池Pb(负极)－PbO2(Pb正极)－H2SO4、锂离子电池等。(3)新型燃料电池：燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。如氢能燃料电池、甲烷燃料电池等。燃料电池中的氢氧电池由于具有能量转化率高、能长时间供电等优点，而应用于航天和军事领域。1、一次电池又称不可充电电池如：干电池2、二次电池又称可充电电池如：蓄电池3、燃料电池如：氢氧燃料电池+-ee--C棒ZnMnO2、NH4Cl、C干电池(普通锌锰电池）1、一次电池缺点：放电量小放电过程中易气涨或漏液碱性锌-锰干电池负极：正极：电池反应：电解质：KOH——Zn——MnO2Zn+2OH--2e-=Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2改进后碱性锌锰电池的优点：电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液。铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池……铅蓄电池正负极材料正极：负极：电解质：2、二次电池PbO2PbH2SO4溶液Pb+SO42--2e-=PbSO4正极：PbO2+4H++SO42-+2e-=2PbSO4+2H2O负极：①放电过程2PbSO4+2H2OPb+PbO2+2H2SO4②充电过程PbSO4+2e-=Pb+SO42-阴极：阳极：2PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+H++SO42-接电源负极接电源正极铅蓄电池的充放电过程：放电充电优点：能量转化率高，可持续使用，对环境友好3、燃料电池氢氧燃料电池介质电池反应：2H2+Ｏ２=2H2O酸性负极正极中性负极正极碱性负极正极2H2-4e-=4H+O2+4H++4e-=2H2O2H2-4e-=4H+O2+2H2O+4e-=4OH-2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-氢氧燃料电池固体氢氧燃料电池介质电池反应：2H2+Ｏ２=2H2O负极正极负极正极2H2-4e-+2O2－=2H2OO2+4e-=2O2－2H2-4e-=4H+O2+4H++4e-=2H2O将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称作燃料电池，根据两极上反应的实质判断，通入甲烷的一极为____，这一极的电极反应为___________________；通入氧气的一极为_____，电极反应为___________，总反应为__________________________。甲烷、乙烷、甲醇燃料电池1.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是()A.MgB.FeC.AlD.CuB2.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH()A.不变B.先变大后变小C.逐渐变大D.逐渐变小C典型例题：9．称三份锌粉，分别盛于甲、乙、丙三支试管中，按下列要求另加物质后，塞上导管塞子，定时间测定生成氢气的体积。甲加入50mLpH＝3的盐酸；乙加入50mLpH＝3的醋酸，丙加入50mLpH＝3的醋酸及少量胆矾粉末。若反应终了，生成氢气的体积一样多，且没有剩余的锌。将甲、乙、丙用符号“”、“＝”、“”表示它们之间关系：(1)开始时反应速率的大小为________________；(2)三试管中参加反应的锌的质量为________________；(3)反应终了，所需时间为________________；(4)在反应过程中，乙、丙速率不同的理由是(简要说明)[答案](1)甲＝乙＝丙(2)甲＝乙丙(3)甲乙丙(4)对于丙因形成Zn－Cu原电池反应速率加快。3.把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为()A．abcdB．acdbC．cab.dD．bdcaB原电池应用负极（锌筒）：Zn-2e-=Zn2+正极（石墨）：2NH4++2e-=2NH3↑+2H2↑总反应：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3↑+2H2↑1、锌-锰干电池常用电池的电极反应和电池总反应式书写2NH4++2MnO2+2e—=2NH3↑+Mn2O3+H2OZn+2NH4++2MnO2=Zn2++2NH3↑+Mn2O3+H2O2、铅蓄电池负极Pb：Pb+SO42--2e-=PbSO4正极PbO2：PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O总反应：例2：蓄电池在放电时起原电池的作用，在充电时起电解池的作用。下面是爱迪生蓄电池分别在充电和放电时发生的反应：下列有关爱迪生蓄电池的推断错误的是()A．放电时，Fe是负极，NiO2是正极B．蓄电池的电极可以浸入某中酸性电解质溶液中C．充电时，阴极上的电极反应为：D．放电时，电解质溶液中的阴离子向正极方向移动解析：蓄电池放电时起原电池作用，原电池的负极是较活泼的金属，A正确。放电时，Fe是原电池的负极，Fe失电子被氧化成Fe2+离子。由于负极——Fe的附近聚集较多的Fe2+离子，电解质溶液中的阴离子向负极移动，D不正确。充电时蓄电池起电解池作用，充电时电源的负极应与蓄电池的负极（Fe，此时作为电解池的阴极）相连接，发生还原反应。C正确。反应是在碱性溶液中进行的，B不正确。答案：B、D。钮扣电池：不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极一端填充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为浓KOH溶液，已知电池内Zn的氧化产物为ZnO，3、银-锌电池负极：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-总反应：Ag2O+Zn=ZnO+2Ag4、燃料电池负极H2：2H2+4OH--4e-=4H2O正极O2：O2+2H2O+4e-=4OH-总反应：O2+2H2=2H2O氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。例3：航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为2H2+O2=2H2O，酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为2H2-4e-=4H+，则其正极反应式为_______________。碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应可表示为____________________。O2+4e-+4H+=2H2O2H2-4e-+4OH-=4H2O4、氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式：，此时电池内总的反应式：。KOH溶液CH4O2H2OabCH4+10OH--8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是（）①每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole-②负极上CH4失去电子，电极反应式：CH4+10OH-－8e-=CO32-+7H2O③负极上是O2获得电子，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-④电池放电后，溶液PH不断升高A.①②B.①③C.①④D.③④A5、(99理综)熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视.可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物用电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气为阴极助燃气,制得在6500℃下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式:负极反应式:,正极反应式:O2+2CO2+4e=2CO32-总电池反应式:.2CO+2CO32--4e-=4CO22CO+O2=2CO2解析：作为燃料电池，总的效果就是把燃料进行燃烧。本题中CO为还原剂，空气中O2为氧化剂，电池总反应式为：2CO+O2==2CO2。用总反应式减去电池负极（即题目指的阳极）反应式，就可得到电池正极（即题目指的阴极）反应式：O2+2CO2+4e-==2CO32-。5、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)36、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。⑴化学腐蚀与电化腐蚀化学腐蚀电化腐蚀条件金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱