2020年高中化学原电池知识点总结报告.doc

高中化学原电池知识点总结报告 选修四第四章电化学基础 第一节原电池 1定义：把化学能转化为电能的装置 2实质：一个能自发进行的氧化还原反应。 3构成条件： （1）两个活性不同的金属（其中一种可以为非金属，即作导体用）作电极。 （2）两电极插入电解质溶液中。 （3）形成闭合回路。（两电极外线用导线连接，可以接用电器。） （4）自发地发生氧化还原反应 4原理： 两种装置的比较： 装置中还原剂Zn与氧化剂Cu直接接触，易造成能量损耗；装置能避免能量损耗；装置中盐桥的作用是提供离子迁移通路，导电。 5.盐桥：含有琼胶的KCl饱和溶液 盐桥作用：连接两个溶液，并保持两个溶液呈电中性。K正极，Cl负极+-2+ 教学过程：原电池： 1、概念：将化学能转化为电能的装置叫做原电池 2、组成条件：两个活泼性不同的电极电解质溶液电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路某一电极与电解质溶液发生氧化还原反应 原电池的工作原理：通过氧化还原反应（有电子的转移）把化学能转变为电能。 3、电子流向：外电路：极导线 内电路：盐桥中离子移向负极的电解质溶液，盐桥中电流方向：正极导线负极 4、电极反应：以锌铜原电池为例： 负极：氧化反应：Zn2eZn2反应式：较活泼金属ne金属阳离子负极现象：负极溶解，负极质量减少。 正极：还原反应：应，电极反应式：溶液中阳离子ne单质，正极的现象：一般有气体放出或正极质量增加。 总反应式：Zn+2H+2+ 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）根据实验现象溶解的一极为负极增重或有气泡一极为正极 6、原电池电极反应的书写方法： （i）原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应，负极反应是氧化反应，正极反应是还原反应。因此书写电极反应的方法归纳如下： 写出总反应方程式。把总反应根据电子得失情况，分成氧化反应、还原反应。 氧化反应在负极发生，还原反应在正极发生，反应物和生成物对号入座，注意酸碱介质和水等参与反应。 （ii）原电池的总反应式一般把正极和负极反应式相加而得。 7、原电池的应用：加快化学反应速率，如粗锌制氢气速率比纯锌制氢气快。比较金属活动性强弱。设计原电池。金属的腐蚀。 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 1、常见一次电池：碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等 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）：PbSO2-42ePbSO4 正极（氧化铅）：PbO24H+SO2-42ePbSO42H2 充电：阴极：PbSO42H2O2ePbO24H+SO2-4 阳极：PbSO42ePbSO2-4 两式可以写成一个可逆反应：PbO2Pb2H2SO4 2PbSO42H2O 3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：2H24e=4H+正极：24e4H+=2H2O 当电解质溶液呈碱性时： 负极：2H24OH4e4H2O正极：22H2O4e4OH 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：CH410OH8e7H2O； 正极：4H2O2O28e-8OH-。 电池总反应式为：CH42O22KOHK2CO33H2O 3、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 五、金属的电化学腐蚀 （1）金属腐蚀内容： （2）金属腐蚀的本质：都是金属原子失去电子而被氧化的过程 （3）金属腐蚀的分类： 化学腐蚀金属和接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀 电化学腐蚀这种腐蚀叫做电化学腐蚀。 化学腐蚀与电化腐蚀的比较 析氢腐蚀腐蚀过程中不断有氢气放出 条件：潮湿空气中形成的水膜,酸性较强（水膜中溶解有CO2、SO2、H2S等气体） 电极反应：负极:Fe2e-=Fe2+ 正极:2H+2e-=H2 总式：Fe+2H+=Fe2+H2 吸氧腐蚀反应过程吸收氧气 条件：中性或弱酸性溶液 电极反应：负极:2Fe4e-=2Fe2+ 正极:O2+4e-+2H2O=4OH- 总式：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 离子方程式：Fe2+2OH-=Fe(OH)2 生成的Fe(OH)2被空气中的O2氧化，生成Fe(OH)3，Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2 O3xH2O（铁锈主要成分） 规律总结： 金属腐蚀快慢的规律：在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下： 电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀 防腐措施由好到坏的顺序如下： 外接电源的阴极保护法牺牲负极的正极保护法有一般防腐条件的腐蚀无防腐条件的腐蚀 金属的电化学防护 1、利用原电池原理进行金属的电化学防护 （1）、牺牲阳极的阴极保护法 原理：原电池反应中，负极被腐蚀，正极不变化 应用：在被保护的钢铁设备上装上若干锌块，腐蚀锌块保护钢铁设备 负极：锌块被腐蚀；正极：钢铁设备被保护 （2）、外加电流的阴极保护法 原理：通电，使钢铁设备上积累大量电子，使金属原电池反应产生的电流不能输送，从而防止金属被腐蚀应用：把被保护的钢铁设备作为阴极，惰性电极作为辅助阳极，均存在于电解质溶液中，接上外加直流电源。通电后电子大量在钢铁设备上积累，抑制了钢铁失去电子的反应。 2、改变金属结构：把金属制成防腐的合金 3、把金属与腐蚀性试剂隔开：电镀、油漆、涂油脂、表面钝化等 基础过关 一、原电池工作原理的应用 1关于右图装置的叙述，正确的是() A铜是负极，铜片上有气泡产生 B铜片质量逐渐减少 C电流从锌片经导线流向铜片 D氢离子在铜片表面被还原后生成H2 2如图，在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y，外电路中 电子流向如图所示，关于该装置的下列说法正确的是() A外电路的电流方向为X外电路Y B若两电极分别为Fe和碳棒，则X为碳棒，Y为Fe CX极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应 D若两电极都是金属，则它们的活动性顺序为XY 3如图所示装置中，可观察到电流表指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由 此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是( ) 4按下图装置实验，若x轴表示流出负极的电子的物质的量，则y轴应表示() c(Ag)c(NO3)a棒的质量b棒的质量 溶液的质量 ABCD 二、原电池正极、负极的判断 5对于原电池的电极名称，叙述错误的是 () A发生氧化反应的一极为负极 B正极为电子流入的一极 C比较不活泼的金属为负极 D电流流出的一极为正极 6在如图所示的装置中，a的金属活动性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的各 种叙述不正确的是() A碳棒上有气体放出，溶液pH变大 Ba是正极，b是负极 C导线中有电子流动，电子从a极流向b极 Da极上发生了氧化反应 7如图所示，烧杯内盛有浓HNO3，在烧杯中放入用铜线相连的铁、铅两个电极， 已知原电池停止工作时，Fe、Pb都有剩余。下列有关说法正确的是() AFe比Pb活泼，始终作负极 BFe在浓HNO3中钝化，始终不会溶解 C电池停止工作时，烧杯中生成了Fe(NO3)3 D利用浓HNO3作电解质溶液不符合“绿色化学”思想 三、电极反应式的书写 () A由Al、Cu、稀硫酸组成原电池，其负极反应式为Al3e=Al38原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是 B由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为Al3e4OH= =AlO22H2O C由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为Cu2e=Cu2 D由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为Cu2e=Cu2 9锌铜原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是( ) A正极反应为Zn2e=Zn2 B电池反应为ZnCu2=Zn2Cu C在外电路中，电流从负极流向正极 D盐桥中的K移向ZnSO4溶液 10锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种 锂电池的总反应方程式为LiMnO2=LiMnO2，下列说法正确的是 () ALi是正极，电极反应为Lie=Li BLi是负极，电极反应为Lie=Li CMnO2是负极，电极反应为MnO2e=MnO2 DLi是负极，电极反应为Li2e=Li2 能力提升 11由锌片、铜片和200mL稀H2SO4组成的原电池如图所示。 (1)原电池的负极反应是 _， 正极反应是_。 (2)电流的方向是_。 (3)一段时间后，当在铜片上放出1.68L(标准状况下)气体时，H2SO4恰好消耗一半。则产生这些气体的同时，共消耗_g锌，有_个电子通过了导线，原硫酸的物质的量浓度是_(设溶液体积不变)。 1在下图的8个装置中，属于原电池的是哪几个 3在如图所示的铜锌原电池中：Zn为负极，Cu 为正极；负极上发生氧化反应，电极反应式为Zn2e=Zn2+，正极上发生还原反应，电极反应式为Cu2+2e=Cu；电子流出的极是Zn极，电子流入的极是Cu极；电流方向由Cu到Zn。盐桥中的盐溶液是KCl溶液，其作用为提供定向移动的阴、阳离子。盐桥中的Cl会移向ZnSO4溶液，K+移向CuSO4溶液，使ZnSO4溶液和CuSO4溶液均保持电中性。该原电池工作一段时间后，两电极的质量将会Zn极减小，Cu极增加。 3把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸，分别用导线两两连接可以组成原电池。A、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流方向为dc；a、c相连时，c极产生大量气泡；b、d相连时，d极上发生氧化反应。这四种金属的活动性由强到弱的顺序是（）AabcdBacdbCcabdDbdca 4把a、b、c、d四块金属浸泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连，d上有气泡放出；a、c相连时a极减轻；b、d相连，b为正极。则四种金属的活动顺序为()AabcdBacbdCacdbDbdca 5如图所示的原电池装置，X、Y为为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图，对此装置的下列说法正确的是（） A外电路的电流方向为：X外电路Y B若两电极分别为Zn和碳棒，则X为碳棒，Y为ZnC若两电极都是金属，则它们的活动性为XYDX极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应 6关于如右图所示装置的叙述，正确的是() A铜是阳极，铜片上有气泡产生B铜片质量逐渐减少C电流从锌片经导线流向铜片D氢离子在铜片表面被还原原电池电化学方程式的书写练习： 7原电池反应XY(电解质溶液)或X/电解质溶液/Y(1)不可逆电池 苏打电池：ZnCu(H2SO4) Zn极(-)Zn2e-=Zn2+(氧化反应) Cu极(+)2H+2e-=H2(还原反应)离子方程式Zn+2H+=H2+Zn2+化学方程式Zn+H2SO4=ZnSO4+H2铁碳电池：FeC(H2CO3) Fe极(-)Fe2e-=Fe2+(氧化反应) C极(+)2H+2e-=H2(还原反应)离子方程式Fe+2H+=H2+Fe2+(析氢腐蚀)铁碳电池：FeC(H2O、O2)Fe极(-)(反应) C极(+)(反应) 化学方程式2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2(腐蚀) 铝镍电池：AlNi(NaCl溶液、O2) Al极(-)4Al12e-=4Al3+(氧化反应) Ni极(+)3O2+6H2O+12e-=12OH(还原反应) 化学方程式4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3(海洋灯标电池)干电池：ZnMnO2(NH4Cl糊状物)NH4Cl+H2O=NH3H2O+HClZn极(-)Zn2e-=Zn2+(氧化反应) Cu极(+)2MnO2+2H+2e-=Mn2O3+H2O(还原反应)化学方程式Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3(2)可逆电池 铅蓄电池：PbPbO2(浓硫酸)放电 Pb极(-)Pb+H2SO42e-=PbSO4+2H+(氧化反应) PbO2极(+)PbO2+H2SO4+2H+2e-=PbSO4+2H2O(还原反应)化学方程式Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPbPbO2(浓硫酸)充电 Pb极(-)PbSO4+2H+2e-=Pb+H2SO4(还原反应) PbO2极(+)PbSO4+2H2O+2e-=PbO2+H2SO4+2H+(氧化反应)化学方程式2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4 (3)高能燃料电池： 氢氧燃料电池氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂（Pt）或石墨做电极材料，负极通入H2，正极通入O2，总反应为：2H2+O2=2H2O电极反应特别要注