原电池的基本知识和强化练习.doc

强化练习4原电池、化学电源【基础知识】一、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，若能设法使氧化与还原分开进行，让电子的不规则转移变成定向移动，便能形成电流。即将化学能转化成电能的形式释放。3原理：（1）当铜片与锌片不连接，一同浸入稀硫酸铜溶液时，锌直接把电子给了_，反应的离子方程式为_，反应把_转化为_。（2）当铜片与锌片用导线连接，一同浸入稀硫酸铜溶液时，由于锌比铜活泼，锌容易_电子被_成Zn2+进入溶液，电极反应式为_。锌片上的电子通过_流向_，溶液中的_从铜片上_电子，被_成_.电极反应式为_.反应的总方程式是_ 。反应是将_转化为_.4.原电池的形成条件构成前提：两个电极中至少有一个可以和电解质溶液自发地发生氧化还原反应（放热）（1）活动性不同的金属（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。）5、盐桥的作用 （1）能否用金属导线代替？ （2）主要目的是什么？ （3）如何工作的？ 6、设计原电池(1)铁和氯化铁 （2）甲烷和氧气 （3）氯化铁和碘化钾 （4）铝和氧气 二、常见的化学电源1.一次电池（1）NH4Cl、ZnCl2和淀粉作电解质溶液电极总的反应式为：Zn+2MnO2 + 2NH4Cl = ZnCl2+ Mn2O3+2NH3+H2O负极：Zn-2e-=Zn2+ 正极：2NH4+2e-=2NH3+H2 ， H2 +2MnO2=Mn2O3+H2O缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液（2）碱性锌-锰干电池电池总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2负极：Zn Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2正极：MnO2 2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-电解质：KOH 优点： 电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液。2.二次电池铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应分为放电和充电两个过程（1）正负极材料 正极：PbO2 负极：Pb 电解质：H2SO4溶液（2）放电过程负极：Pb(s) + SO42- -2e- =PbSO4 (s) 氧化反应正极：PbO2(s) + 4H+SO42- +2e- =2PbSO4 (s) +2H2O 还原反应放电过程总反应： Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4=2PbSO4(s)+2H2O 铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程（3）充电过程阴极：PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- 还原反应 接电源负极阳极： 2PbSO4 (s)+2H2O -2e- = PbO2(s) + 4H+ 2SO42- 接电源正极 氧化反应充电过程总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4铅蓄电池的充放电过程：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4 2PbSO4(s)+2H2O(l)3.燃料电池燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。根据介质不同可分为以下几种介质电池总反应式： 2H2 + = 2H2O 酸性负极反应式正极反应式中性负极反应式正极反应式碱性负极反应式正极反应式一、原电池的反应原理1.图示2. 原电池的判定方法。先分析有无外接电源，有外接电源者为电解池，无外接电源者可能为原电池；再依据原电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看”：一看电极，两极为导体且活泼性不同；二看溶液，两极插入电解质溶液中；三看回路：形成闭合回路或两极接触；四看有无氧化还原反应。3.电解质溶液中离子的移动规律阳离子向正极移动：阴离子向负极移动：【例1】将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，即构成CH4燃料电池。已知通入CH4的一极，其电极反应式是：CH410OH8e=CO32-7H2O；通入O2的另一极，其电极反应是：O22H2O4e=4OH，下列叙述不正确的是（ ）A.通入CH4的电极为负极 B.正极发生氧化反应C.燃料电池工作时溶液中的阴离子向负极移动D.该电池使用一段时间后应补充KOH二、原电池正负极的判断和电极反应式的书写1.原电池的正负极的判断(从原电池反应实质角度确定)：（1）由两极的相对活泼性确定：相对活泼性较强的金属为负极，一般地，负极材料与电解质溶液要能发生反应。（2）由电极变化情况确定：某一电极若不断溶解或质量不断减少，该电极发生氧化反应，则此电极为负极；若某一电极上有气体产生、电极的质量不断增加或不变，该电极发生还原反应，则此电极为正极，燃料电池除外。2.电极反应式的书写（1）基本原则：找出发生氧化反应和还原反应的物质（或离子），确定正负或阴阳极反应的物质（或放电的离子），利用电荷守恒分别写出电极反应式高考（2）一般步骤列物质，标得失 （列出电极上的物质变化，根据价态变化标明电子得失）选离子，配电荷 （根据介质选择合适的离子，配平电荷，使符合电荷守恒）巧用水，配个数 （通常介质为水溶液，可选用水配平质量守恒）对于复杂的电极反应式可由电池反应减去负极反应而得到正极反应。此时必须保证电池反应转移的电子数等于电极反应转移的电子数，即遵守电荷守恒和质量守恒和电子守恒规律。【例2】据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车在北京奥运会期间为运动员提供服务某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是（ ）A正极反应式为：O22H2O4e=4OHB工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变C该燃料电池的总反应方程式为：2H2O2=2H2OD用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2(标准状况)时，有0.1 mol电子转移三、原电池原理在化工、农业生产及科研中的应用。1比较不同金属的活动性强弱 根据原电池原理可知，在原电池反应过程中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或碳棒)作正极若有两种金属A和B，用导线将A和B连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A极溶解，而B极上有气体放出，说明在原电池工作过程中，A被氧化成阳离子而失去电子作负极，B作正极，则金属A的金属活动性比B强2加快化学反应速率由于原电池将氧化还原反应拆成两个半反应且有电流产生，因而反应速率加快 如Zn与稀H2SO4反应制氢气时，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成CuZn原电池，加快反应进行3用于金属的防护要保护一个铁制闸门，可用导线将其与一锌块相连，使锌作原电池的负极，铁制闸门作正极4设