专题十二 原电池 学案.doc

龙 文 环 球 教 育 教师1对1 中小学课外辅导 Long Wen Huan Qiu Education原电池化学能转化为电能一、原电池的基础知识1、定义：将化学能转化为电能的装置2、构成条件：活泼型不同的两个电极能与活泼型较强的电极发生氧化还原反应的电解质溶液形成闭合回路e-沿导线传递，有电流产生阳离子移向ZnCuGH2SO4负极不断溶解电解质溶液正极还原反应2H+2e-=H2氧化反应Zn-2e-=Zn2+3、反应原理（如锌铜原电池）较活泼金属负极阴离子移向电子流出氧化反应正极还原反应较不活泼金属或非金属电子流入阳离子移向4、正负极的判断注意：(1) 原电池构成的本质条件:某一电极(负极)要能与电解质溶液的中某种成分反应。 (2)很活泼的金属单质不可做原电池的负极，如K、Na、Ca等(3)在原电池的电解质溶液内，阳离子移向正极，阴离子移向负极。(4)两极得失电子数相等 二、金属的腐蚀与防护1、化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀2、电化学腐蚀：以钢铁的腐蚀为例类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜呈弱酸性或中性水膜呈酸性正极反应O2+2H2O+4e-=4OH-2H+2e-=H2负极反应Fe-2e-=Fe2+其他反应Fe2+ +2OH-= Fe(OH)24 Fe(OH)2+2 H2O+ O2= Fe(OH)3部分Fe(OH)3失水变成铁锈3、金属的防护（1）改变金属的内部结构。如把Ni、Cr等加入普通钢中制成不锈钢。（2）覆盖保护层a.涂油脂、油漆、搪瓷、塑料等b.电镀耐腐蚀的金属（Zn、Sn、Cr、Ni等）（3）电化学保护法多采用牺牲阳极保护法，如在船只的螺旋桨附近镶嵌活泼金属锌块。另外，可采用与电源负极相连的保护方式，如大型水坝的船闸的保护。三、化学电源1、一次电池（又叫不充电电池）普通锌锰干电池：负极：Zn 负极反应：Zn + 2NH4Cl - 2e- = Zn(NH3)2Cl2 + 2H+ 正极：碳棒正极反应：2 MnO2 + 2H2O + 2e- = 2MnO(OH) + 2OH-电解质：NH4Cl溶液总反应：2MnO2 + Zn + 2NH4Cl = 2MnO(OH) + Zn(NH3)2Cl2碱性锌锰电池：负极：Zn 负极反应： Zn+2OH-2e-= Zn(OH)2正极：碳棒 正极反应： 2MnO2+H2O+2e-= Mn2O3+2OH-或2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-电解质：KOH溶液总反应：Zn+2MnO2+H2O= Zn(OH)2+ Mn2O3或2MnO2+Zn+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2与普通锌锰电池相比，其优点是：放电时间长。2、二次电池（又叫充电电池或可逆电池）铅蓄电池，其正极覆盖PbO2,负极覆盖Pb，电解质是30%H2SO4溶液（1）放电时的电极反应：负极反应：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正极反应：PbO2+2e-+SO42-+4H+ = PbSO4+2H2O总反应： PbO2+ Pb+2SO42-+4H+ = 2PbSO4+2H2O（2）充电时的电极反应：阴极反应：阳极反应：总反应：3、燃料电池 以还原剂(甲醇、氢气、一氧化碳、甲烷等作燃料)为负极反应物，以氧化剂(氧气、空气等) 为正极反应物。电解质则有碱性、酸性、熔融盐和固体电解质。氢、氧燃烧电池：电解质种类中性酸性碱性负极反应2H2 - 4e- = 4H+2H2-4e- = 4H+2H2+4OH-4e- = 4H2O正极反应O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-O2+4e-+4H+ = 2H2OO2+2H2O +4e- = 4OH-总反应2H2+O2 = 2 H2O甲烷燃料电池：电解质种类中性酸性碱性负极反应CH4+2H2O-8e- = CO2+8H+CH4+2H2O-8e- = CO2+8H+CH4+10OH-8e- = CO32-+7H2O正极反应2O2+4H2O+8e- = 8OH-8H+2O2+8e- = 4H2O2O2+4H2O+8e- = 8OH-总反应CH4+2O2 = CO2+2H2OCH4+2O2+2OH- = CO32-+3H2OLI.镍氢电池是近年来开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染镉的镍镉电池，镍氢电池的总反应是：H2 + 2NiO(OH)=2Ni(OH)2，根据此反应式判断，下列叙述中正确的是 ( ) A.电池放电时，电池负极周围溶液的pH值不断增大B.电池放电时，镍元素被氧化C.电池充电时，氢元素被还原D.电池放电时，H2是负极L2.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(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)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 + H2O(l) +2e = Mn2O3(s) + 2OH(aq)C.电池工作时， 电子由正极通过外电路流向负极D. 外电路中每通过度0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5gL3.以下现象与电化学腐蚀无关的是( ) A.黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿B.生铁比软铁心(几乎是纯铁)容易生锈C.铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D.银质奖牌长期放置后在其奖牌的表面变暗L4. 银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成硫代银，有人设计用原电池原理加以除去，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去而银不会损失。试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应为： 正极发生的反应为：反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体，原电池总反应方程式为：A . 基础训练1.随着人们生活质量不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程。其首要原因是( )A利用电池外壳金属材料B防止电池中，汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C不使电池中渗泄出的电解液腐蚀其它物品D回收其中的石墨电极2.铁棒与石墨棒用导线联接后浸入0.01mol/L的食盐溶液中，可能出现的现象是 ( )A铁棒附近产生OHB铁棒逐渐被腐蚀C石墨棒上放出氯气D石墨棒上放出氧气3.由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH值 ( )A不变B先变小后变大C逐渐变大D逐渐变小4.家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是( ) A4Fe(OH)22H2OO24Fe(OH)3B2Fe2H2OO22Fe(OH)2C2H2OO24e4OHDFe3eFe35.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极上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为 ( ) AabcdBacdbCcabdDbdcaB.提高训练6.某原电池总反应的离子方程式为：2Fe3Fe3Fe2，不能实现该反应的电池是( ) A正极为Cu，负极为Fe，电解质为FeCl3溶液B正极为Cu，负极为Fe，电解质为Fe(NO3)3溶液C正极为Cu，负极为Zn，电解质为Fe2(SO4)3溶液D正极为Ag，负极为Fe，电解质为CuSO4溶液7.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可表示为( )Zn+Ag2O+H2O 2AgZn(OH)2在此电池放电时，负极上发生反应的物质是AAgBZn(OH)2CAg2ODZn8.钢铁的锈蚀过程中，下列五种变化可能发生的是 ( ) （1）Fe由2价转化为3价；（2）O2被还原；（3）H被还原；（4）有Fe2O3H2O生成；（5）杂质碳被氧化除去A（1）（2）B（3）（4）C（1）（2）（3）（4）D（1）（2）（3）（4）（5）9.据报道，美国正在研究用锌电池取代目前广泛使用的蓄电池，它具有容量大、污染小的特点，其电池反应为：2ZnO22ZnO，其原料为锌、空气和电解质溶液，则下列叙述正确的是 ( ) A锌为正极，空气在负极反应B负极还原反应，正极氧化反应C负极的电极反应为：Zn2e2OHZnOH2OD电池工作时溶液的pH降低10.有人设计将两根Pt丝作电极插入KOH溶液中，然后向两极上分别通入甲烷和氧气而构成燃料电池。该电池中反应的化学方程式：CH42O22KOHK2CO33H2O，则关于此燃料电池的下列说法正确的是（一个电子所带电量为1.61019C） ( )A通入甲烷的电极为电池的正极，通入氧气的电极为负极B在标准状况下，每消耗5.6L O2，可向外提供9.6104C的电量C通入甲烷电极的电极反应为：CH410 OH8eCO327H2OD放电一段时间后，溶液的pH升高C.能力训练11.将Al片和Cu片用导线联接，一组插入浓硝酸中，一组插入稀氢氧化钠溶液中，分别形成的原电池。（1）在这两个原电池中，负极分别为（ ） AAl片、Cu片BCu片、Al片CAl片、Al片DCu片、Cu片（2）写出插入浓硝酸中形成原电池的电极反应式： 。（3）写出插入稀氢氧化钠溶液中，形成原电池的电极反应式 。12.称取三份锌粉，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50ml pH3的盐酸，乙加入50ml pH3的醋酸，丙加入50ml pH3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，请用“”、“=”、“”回答：（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：13.熔融盐原料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在650下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：阳极反应式：2COCO324CO24e阴极反应式： 总电池反应式： 1、配平下列反应：Fe3PHNO3Fe(NO3)3NOH3PO4H2O2：某化学反应的反应物和产物如下： KMn04+KI+H2S04MnS04+I2+KI03+K2S04+H20 (1)该反应的氧化剂是 。 (2)如果该反应方程式中I2和KI03的系数都是