專題1 原電池化學(xué)電源 復(fù)習(xí)學(xué)案

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1、專題1 第二單元 化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化 第一節(jié) 原電池 化學(xué)電源　 一、原電池 1．概念: 把________轉(zhuǎn)化為_____的裝置。 2．構(gòu)成條件 ⑴要有活潑性不同的兩個(gè)　　　??；⑵要有　　　　溶液； ⑶兩電極浸入　　　　　中且用導(dǎo)線連接起來組成　　　　　　??； ⑷能自發(fā)的發(fā)生　　　　　　　　（形成原電池的前提）。 3．鋅銅原電池工作原理 在如圖所示：Zn為____極，Cu為____極；負(fù)極上發(fā)生________反應(yīng)，電極反應(yīng)式為____________________，正極上發(fā)生________反應(yīng)，電極反應(yīng)式為__________________________；電

2、子流出的極是______極，電子流入的極是________極；電流方向______________________。鹽橋中的鹽溶液是飽和KCl溶液，其作用為提供定向移動(dòng)的陰、陽離子。鹽橋中的Cl－會(huì)移向ZnSO4溶液，K＋移向CuSO4溶液，使ZnSO4溶液和CuSO4溶液均保持電中性。該原電池工作一段時(shí)間后，兩電極的質(zhì)量變化情況：___________________________________。 4. 原電池的工作原理和電子流向可用下列圖示表示： 5．原電池正、負(fù)極的判斷正、負(fù)極的判斷 6．電極反應(yīng)式的書寫 (1)一般電極反應(yīng)式的書寫 (2)復(fù)雜電極反

3、應(yīng)式的書寫 （如燃料電池） ＝— 7.注意：(1)電極材料有時(shí)并不一定是金屬（如石墨碳棒），有時(shí)還可以是相同的金屬（如金屬鉑），但電極反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng)。如：氫氧燃料電池。 (2)負(fù)極與電解質(zhì)溶液的溶質(zhì)不一定要求發(fā)生反應(yīng)，但負(fù)極上一定有物質(zhì)失去電子變成陽離子或消耗陰離子。 (3)判斷電極時(shí)，不能簡(jiǎn)單地依據(jù)金屬的活潑性來判斷，要看反應(yīng)的具體情況，如：a.Al在強(qiáng)堿性溶液中比Mg更易失電子，Al作負(fù)極，Mg作正極；b.Fe、Al在濃HNO3中鈍化后，比Cu等金屬更難失電子，Cu等金屬作負(fù)極，F(xiàn)e、Al作正極。 例1.下列關(guān)于原電池的敘述中，錯(cuò)誤的是( )。 　A．構(gòu)成原電

4、池的正極和負(fù)極必須是兩種不同的金屬　　B．原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 　C．在原電池中，電子流出的一極是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng) D．原電池放電時(shí)，電流的方向是從正極到負(fù)極 例2．有A、B、C、D四種金屬。將A與B用導(dǎo)線連接起來，浸入電解質(zhì)溶液中，B為正極。將A、D分別投入等濃度鹽酸中，D比A反應(yīng)劇烈。將銅浸入B的鹽溶液里，無明顯變化。如果把銅浸入C的鹽溶液里，有金屬C析出。據(jù)此判斷它們的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序是 ( )? 　　A．D＞C＞A＞B B．D＞A＞B＞C 　　C．D＞B＞A＞C D．B＞A＞D＞C 例3. 對(duì)于由鋅、銅和稀硫酸組成的原電池裝置中，當(dāng)導(dǎo)線中有1 m

5、ol電子通過時(shí)，理論上的兩極變化是( )?！　、黉\片溶解了32.5g ②鋅片增重32.5g ③銅片上析出lg H2 ④銅片上析出1mol H2 　　A．①和③ B．①和④ C．②和③ D．②和④ 例4．有關(guān)電化學(xué)知識(shí)的描述正確的是(　　) A．CaO＋H2O===Ca(OH)2，可以放出大量的熱，故可把該反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。 B．某原電池反應(yīng)為Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，裝置中的鹽橋中可以是由KCl飽和溶液制得的瓊膠 C．因?yàn)殍F的活動(dòng)性強(qiáng)于銅，所以將鐵、銅用導(dǎo)線連接后放入濃硝酸中，若能組成原電池，必是鐵作負(fù)極，銅作正極D．理論上說，任何

6、能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都可被設(shè)計(jì)成原電池 二、化學(xué)電源 1．一次電池(堿性鋅錳干電池) 2．二次電池(可充電電池) 鉛蓄電池是最常見的二次電池，負(fù)極材料是____，正極材料是______。 (1)放電時(shí)的反應(yīng) ①負(fù)極反應(yīng)：Pb(s)＋SO42- (aq)－2e－===PbSO4(s) ②正極反應(yīng)：PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO42- (aq) ＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l) ③電池總反應(yīng)：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l) (2)充電時(shí)的反應(yīng) ①陰極反應(yīng)：PbSO4(s)＋

7、2e－===Pb(s)＋SO42- (aq) ②陽極反應(yīng)：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO42- (aq) ③電池總反應(yīng)：2PbSO4(s)＋2H2O(l)===Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) 3．燃料電池 （1）氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分酸性和堿性兩種。 （2） 總結(jié)：燃料電池中，O2作正極，可燃物作負(fù)極，酸性電池不能出現(xiàn)氫氧根，堿性不能出現(xiàn)氫離子。重點(diǎn)記正極，負(fù)極由總反應(yīng)—正極。 例5： A．放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式：Li－e－===

8、Li＋ B．充電時(shí)，Li0.85NiO2既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng) C．該電池不能用水溶液作為電解質(zhì) D．放電過程中Li＋向負(fù)極移動(dòng) 例6．(2009年高考江蘇卷)以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是(　　) A．該電池能夠在高溫下工作 B．電池的負(fù)極反應(yīng)為：C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋ C．放電過程中，H＋從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移 D．在電池反應(yīng)中，每消耗1 mol氧氣，理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體 L 三、原電池原理的應(yīng)用 1．加快氧化還原反應(yīng)的速率 一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，設(shè)計(jì)成原電池時(shí)反

9、應(yīng)速率增大。例如，在Zn與稀H2SO4反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的反應(yīng)速率加快。 2．比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱 兩種金屬分別作原電池的兩極時(shí)，一般作負(fù)極的金屬比作正極的金屬活潑。 3．用于金屬的防護(hù) 使被保護(hù)的金屬制品作原電池正極而得到保護(hù)。例如，要保護(hù)一個(gè)鐵制的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極。 4．設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源 (1)首先將已知的氧化還原反應(yīng)拆分為兩個(gè)半反應(yīng)； (2)根據(jù)原電池的電極反應(yīng)特點(diǎn)，結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)找出正、負(fù)極材料及電解質(zhì)溶液。 ①電極材料的選擇 在普通原電池中，較活潑的電極作負(fù)極；電池中的負(fù)極能夠與電解質(zhì)溶液或其中

10、溶解的物質(zhì)反應(yīng)。 ②電解質(zhì)溶液的選擇 A．電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)(如空氣中的氧氣)。 B．如果兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)容器中進(jìn)行(中間連接鹽橋)，則左右兩個(gè)容器中的電解質(zhì)溶液應(yīng)選擇與電極材料相同的陽離子溶液。如在銅—鋅—硫酸銅構(gòu)成的原電池中，負(fù)極金屬鋅浸泡在含有Zn2＋的電解質(zhì)溶液中，而正極銅浸泡在含有Cu2＋的電解質(zhì)溶液中。 【特別提醒】　應(yīng)用原電池原理可以設(shè)計(jì)任一自發(fā)的氧化還原反應(yīng)的電池，但有的電流相當(dāng)微弱。同時(shí)要注意電解質(zhì)溶液不一定參與反應(yīng)，如燃料電池，水中一般要加入NaOH、H2SO4或Na2SO4等。 　例7.根據(jù)下列

11、反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池：2FeCl3＋Fe===3FeCl2。 要求：(1)畫出此原電池的裝置圖。(2)注明原電池的正、負(fù)極和外電路中電子的流向。 (3)寫出兩電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式。 例8．實(shí)驗(yàn)室準(zhǔn)備較快地制取氫氣，可采用的方法是(　　) A．用純鋅與稀H2SO4溶液 B．用純鋅與濃醋酸溶液 C．用粗鋅與硝酸溶液 D．用在CuSO4溶液中浸泡過的鋅與稀H2SO4溶液反應(yīng) 例9．根據(jù)下圖，下列判斷中正確的是(　　) A．燒杯a中的溶液pH降低 B．燒杯b中發(fā)生氧化反應(yīng) C．燒杯a中發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑ D．燒杯b中發(fā)生的反

12、應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑ 例10．如圖所示裝置中，觀察到電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)；M棒變粗；N棒變細(xì)，由此判斷表中所列M、N、P物質(zhì)，其中可以成立的是(　　) M N P A Zn Cu 稀H2SO4溶液 B Cu Fe 稀HCl溶液 C Ag Zn AgNO3溶液 D Zn Fe Fe(NO3)3溶液 1．關(guān)于原電池的說法，正確的是(　　) A．在正極上發(fā)生氧化反應(yīng) B．某電極上有氧氣產(chǎn)生，則此電極為正極 C．在外電路電子流出的為正極 D．在負(fù)極上發(fā)生還原反應(yīng) 2．某學(xué)生設(shè)計(jì)一水果電池：他把一鐵釘和碳棒用導(dǎo)線連接好，然后將鐵釘和碳棒平行

13、插入一新鮮西紅柿中，再在導(dǎo)線中接一個(gè)靈敏電流表。據(jù)此下列敘述正確的是(　　) A．電流表指針不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn) 　 B．金屬鐵會(huì)被腐蝕 C．碳棒作負(fù)極 　 D．鐵表面有氣體逸出 3．下列事實(shí)不能用原電池原理解釋的是(　　) A．輪船吃水線以下的船殼上裝有一定數(shù)量的鋅塊 B．鋁片不用特殊方法保存 C．純鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí)，滴入少量硫酸銅溶液后反應(yīng)速率加快 D．鍍鋅鐵比鍍錫鐵更耐用 4．(2013年惠州學(xué)業(yè)水平考試模擬)人造衛(wèi)星使用的一種高能電池——銀鋅蓄電池，其電池的電極反應(yīng)式為Zn＋2OH－＋2e－===ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2O

14、H－。判斷Ag2O是(　　) A．負(fù)極，被氧化 B．正極，被還原 C．負(fù)極，被還原 D．正極，被氧化 5．下面是四個(gè)化學(xué)反應(yīng)，你認(rèn)為理論上不能用于設(shè)計(jì)原電池的化學(xué)反應(yīng)是(　　) A．2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ B．2H2＋O22H2O C．Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2↓＋2NH3↑ D．CH4＋2O2CO2＋2H2O 6．為充分利用海洋資源，研究人員發(fā)明海水電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進(jìn)行發(fā)電，在海水中電池總反應(yīng)可表示為：5MnO2+2Ag+2NaCl= Na2Mn5O10 + 2AgCl下列說法錯(cuò)誤

15、的是 A．負(fù)極反應(yīng)式： Ag+Cl- -e－ = AgCl B．每生成1 mol Na2Mn5O10轉(zhuǎn)移2 mol電子 C．Cl―不斷向電池的正極移動(dòng) D．Na2Mn5O10是還原產(chǎn)物 7．A、B、C、D四種金屬按下表中的裝置圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 裝置 現(xiàn)象 二價(jià)金屬A不斷溶解 C的質(zhì)量增加 A上有氣泡產(chǎn)生 根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問題： (1)裝置甲中負(fù)極的電極反應(yīng)是________________ 。 (2)裝置乙中正極的電極反應(yīng)是___________________。 (3)裝置丙中溶液的pH________(填“變大”、“變小”或“不變

16、)。 (4)四種金屬活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序是_________________________________。 8．在由銅片、鋅片和200 mL稀硫酸組成的原電池中，在銅片上放出氣體的體積為3.36 L時(shí)(標(biāo)準(zhǔn)狀況)硫酸恰好用完。試求： (1)產(chǎn)生這些氣體消耗鋅的質(zhì)量為________g。(2)產(chǎn)生這些氣體通過導(dǎo)線的電子的數(shù)目為________。 (3)原稀硫酸的物質(zhì)的量濃度為________。 9．鋁-空氣海水電池：以鋁板為負(fù)極，鉑網(wǎng)為正極，海水為電解質(zhì)溶液，空氣中的氧氣與鋁反應(yīng)產(chǎn)生電流。電池總反應(yīng)為4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3 負(fù)極：____________________； 正極：_____________________。 6