高三人教版化学一轮复习课件11.33原电池 化学电源139张

1、第十一章第十一章 电化学基础电化学基础学案学案33 原电池原电池 化学电源化学电源高考大纲高考大纲1.了解原电池的工作原理了解原电池的工作原理,能写出电极反应和电池总反应式能写出电极反应和电池总反应式 2.了解常见化学电源的种类及其工作原理了解常见化学电源的种类及其工作原理 考向预测考向预测1.原电池的工作原理及电极反应式的书写原电池的工作原理及电极反应式的书写 2.了解常用化学电源的构造及新型电源的工作原理了解常用化学电源的构造及新型电源的工作原理,尤其是可充电电池的充放尤其是可充电电池的充放电过程电过程 3.根据所给自发进行的反应设计原电池根据所给自发进行的反应设计原电池,并能绘制装置图并

2、能绘制装置图 轻松学教材轻松学教材一一 原电池原电池原电池及其工作原理原电池及其工作原理(1)原电池是把原电池是把化学能化学能转变为转变为电能电能的装置的装置 (2)构成原电池的条件构成原电池的条件:电极材料由电极材料由两种金属活动性不同的金属两种金属活动性不同的金属或由金属和其或由金属和其他导电的材料组成他导电的材料组成;两电极必须两电极必须浸在浸在适当的电解质溶液中适当的电解质溶液中;两电极之间用两电极之间用导线导线连接连接,形成形成闭合电路闭合电路 (3)在原电池中在原电池中,还原性较强的物质作为还原性较强的物质作为负负极极,向外电路向外电路提供提供电子电子,发生发生氧化氧化反应反应;氧

3、化性较强的物质作为氧化性较强的物质作为正正极极,从外电路从外电路得到得到电子电子,发生发生还原还原反应反应 二二 原电池的电极判断及电极反应式的书写原电池的电极判断及电极反应式的书写;原电池中电子的流向及溶液中原电池中电子的流向及溶液中离子的移动方向离子的移动方向(1)如图所示的原电池如图所示的原电池,在氧化还原反应的过程中在氧化还原反应的过程中,在外电路在外电路(H2SO4溶液以外溶液以外),电子电子(负电荷负电荷)由由锌片锌片经导线经导线(包括电流表和其他用电器包括电流表和其他用电器)流向流向铜片铜片 由电性作由电性作用原理可知用原理可知,在内电路在内电路(电解质溶液中电解质溶液中),阳离

4、子阳离子(带正电荷带正电荷)向向正极正极移动移动,阴离子阴离子(带负电荷带负电荷)向向负极负极移动移动,这样就形成了电荷连续定向移动这样就形成了电荷连续定向移动 (2)原电池正负极的判断方法原电池正负极的判断方法负极总是负极总是失去失去电子电子,化合价化合价升高升高,发生发生氧化氧化反应反应,正极总是正极总是得到得到电子电子,化合价化合价降低降低,发生发生还原还原反应反应 电子流出的一极是电子流出的一极是负极负极,电子流入的一极是电子流入的一极是正极正极 一般活泼的金属为一般活泼的金属为负极负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属为活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极正极 (3)如图所示的原电

5、池中如图所示的原电池中,正极为正极为Cu,发生的电极反应为发生的电极反应为2H+2e-=H2;负极负极为为Zn,发生的电极反应为发生的电极反应为Zn-2e-=Zn2+ 三三 化学电源化学电源1.一次电池一次电池(不能充电不能充电,不能反复使用不能反复使用)普通锌锰干电池普通锌锰干电池,用用锌片锌片做负极做负极,位于中央的顶盖有铜帽的位于中央的顶盖有铜帽的碳棒碳棒做正极做正极,在石墨在石墨周围填充周围填充ZnCl2 NH4Cl和淀粉糊做电解质和淀粉糊做电解质,还填有还填有MnO2黑色粉末黑色粉末 电极反电极反应为应为:2423232:Zn2e =Zn:2NH2MnO2e =2NHMn OH O

6、负极正极电池总反应式电池总反应式22432322222222Zn2MnO2NH =Zn2NHMn OH OZnMnOKOHZn2OH2e =Zn OH2MnO2H O2e =2MnOOH2OHZn2M:,:nO2H O=2MnOOHZnH:O 为碱性锌锰电池的负极是正极是电解质是电极反应式为负极正极电池总反应式为2.二次电池二次电池(可充电可充电,可多次重复使用可多次重复使用)铅蓄电池可放电亦可充电铅蓄电池可放电亦可充电,具有双重功能具有双重功能,它的正极材料是它的正极材料是PbO2,负极材料是负极材料是Pb,放电时的电极反应式为放电时的电极反应式为:2442244222442PbSO2ePb

7、SOPbOSO4H2ePbSO2H OPbPbO2H SO2PbSO2H:O:负极正极总反应3.燃料电池燃料电池燃料电池是一种连续地将燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池的化学能直接转换成电能的化学电池 氢氧燃料电池以氢氧燃料电池以氢气氢气为燃料为燃料,氧气氧气为氧化剂为氧化剂,铂铂做电极做电极,若以若以KOH溶液为电解溶液为电解质质,电极反应式为电极反应式为:负极负极:2H2+4OH-4e-=4H2O正极正极:O2+2H2O+4e-=4OH-总反应式总反应式:2H2+O2=2H2O体验热身体验热身1.(2010山东枣庄山东枣庄)将铜棒和铝棒用导线连接

8、后插入浓硝酸溶液中将铜棒和铝棒用导线连接后插入浓硝酸溶液中,下列叙述下列叙述中正确的是中正确的是( )A.该装置能形成原电池该装置能形成原电池,其中铝是负极其中铝是负极B.该装置能形成原电池该装置能形成原电池,其中铜是负极其中铜是负极C.该装置不能形成原电池该装置不能形成原电池D.以上说法均不正确以上说法均不正确答案答案:B解析解析:铝在浓硝酸中钝化铝在浓硝酸中钝化,铜失电子做负极铜失电子做负极 2.(2009盐城模拟盐城模拟)最近最近,科学家研制出一种纸质电池科学家研制出一种纸质电池,这种这种“软电池软电池”采用采用薄层纸片作为载体和传导体薄层纸片作为载体和传导体,在一边附着锌在一边附着锌,

9、在另一边附着二氧化锰在另一边附着二氧化锰 电池总电池总反应为反应为:Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnOOH 下列说法不正确的是下列说法不正确的是( )A.该电池该电池Zn为负极为负极,MnO2为正极为正极B.该电池的正极反应为该电池的正极反应为:MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-C.导电时外电路电子由导电时外电路电子由Zn流向流向MnO2,内电路电子由内电路电子由MnO2流向流向ZnD.电池工作时水分子和电池工作时水分子和OH-都能通过薄层纸片都能通过薄层纸片答案答案:C解析解析:原电池反应中原电池反应中Zn失电子失电子 MnO2得电子得电子,因此该电池负极为因此该电池负极为Z

10、n,正极为正极为MnO2 由电池总反应式减去负极反应式由电池总反应式减去负极反应式Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O即得正即得正极反应式极反应式MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH- 电子只能由电子只能由Zn经外电路流向经外电路流向MnO2,而不能通过内电路而不能通过内电路 3.下图所示的装置能够组成原电池产生电流的是下图所示的装置能够组成原电池产生电流的是( )答案答案:B解析解析:依据构成原电池的三个条件分析依据构成原电池的三个条件分析 A中两电极相同中两电极相同;C中中没有连通构成闭合回路没有连通构成闭合回路;D中酒精是非电解质中酒精是非电解质;只有只有B符合条件符合条件 4.有

11、关电化学知识的描述正确的是有关电化学知识的描述正确的是( )A.CaO+H2O=Ca(OH)2,可以放出大量的热可以放出大量的热,故可把该反应设计成原电池故可把该反应设计成原电池,把把其中的化学能转化为电能其中的化学能转化为电能B.某原电池反应为某原电池反应为Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag,装置中的盐桥中可以是装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的装有含琼胶的KCl饱和溶液饱和溶液C.因为铁的活泼性强于铜因为铁的活泼性强于铜,所以将铁所以将铁 铜用导线连接后放入浓硝酸中铜用导线连接后放入浓硝酸中,若能组若能组成原电池成原电池,必是铁做负极必是铁做负极 铜做正极铜做正极D.理论上说理论上

12、说,任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池答案答案:D解析解析:A项项,CaO+H2O=Ca(OH)2不是氧化还原反应不是氧化还原反应,不能设计成原电池不能设计成原电池 B项中会发生反应项中会发生反应:KCl+AgNO3=AgCl+KNO3,生成的生成的AgCl会使盐桥的导电会使盐桥的导电性减弱性减弱,所以不能使用所以不能使用KCl,可换成可换成KNO3,选项选项B错误错误 选项选项C中由于铁遇到浓中由于铁遇到浓硝酸会发生钝化硝酸会发生钝化,而铜可与之发生反而铜可与之发生反应应:Cu+4HNO3(浓浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O,C

13、u失去电子被氧化失去电子被氧化,做原电做原电池的负极池的负极,所以选项所以选项C错误错误 D正确正确 5.铅蓄电池是化学电源铅蓄电池是化学电源,其电极材料分别是其电极材料分别是Pb和和PbO2,电解液为稀硫酸电解液为稀硫酸 工作工作时该电池总反应式为时该电池总反应式为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 根据上述情况根据上述情况判断判断:(1)工作时工作时,电解质溶液的电解质溶液的pH_(填填“增大增大”“”“减小减小”或或“不变不变”) 增大增大(2)工作时工作时,电解质溶液中阴离子移向电解质溶液中阴离子移向_极极 (3)电流方向从电流方向从_极流向极流向_极极 (4)写出负

14、极的电极反应式写出负极的电极反应式:_ 负负正正负负244PbSO2ePbSO解析解析:蓄电池工作蓄电池工作(放电放电)时时,起原电池作用起原电池作用,题中各小题概括叙述了蓄电池放电题中各小题概括叙述了蓄电池放电时所涉及的各个方面时所涉及的各个方面,分析如下分析如下:根据原电池原理根据原电池原理,负极发生氧化反应负极发生氧化反应,所以所以Pb为负极为负极;正极发生还原反应正极发生还原反应,元素化合价降低元素化合价降低,从总反应式可知从总反应式可知,PbO2是氧化剂是氧化剂,即正极反应即正极反应;,;,;,22442242PbO2e4HSOPbSO2H OH SOHH OpHPb为从正极反应或电

15、池的总反应可知参加了反应转变成所以增大 原电池工作时溶液中阴离子移向负极阳离子移向正极 电流方向与电子移动方向相反 从正极沿导线流向负极负极失,:2244244PbSOPbSOPbSO2ePbSO电子后生成与可生成难溶物故负极反应式为重点探究重点探究一一 原电池工作原理原电池工作原理1.原理图示原理图示2.原电池的判断方法原电池的判断方法(1)先分析有无外接电源先分析有无外接电源,有外接电源的为电解池有外接电源的为电解池,无外接电源的可能为原电池无外接电源的可能为原电池,然后依据原电池的形成条件分析判断然后依据原电池的形成条件分析判断,主要是主要是“四看四看”:看电极看电极两极为导两极为导体且

16、存在活泼性差异体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极燃料电池的电极一般为惰性电极);看溶液看溶液两极插入两极插入溶液中溶液中;看回路看回路形成闭合回路或两极直接接触形成闭合回路或两极直接接触;看本质看本质有无氧化还原有无氧化还原反应发生反应发生 (2)多池相连多池相连,但无外接电源时但无外接电源时,两极活泼性差异最大的一池为原电池两极活泼性差异最大的一池为原电池,其他各池其他各池可看做电解池可看做电解池 【例【例1】将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间】将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下以下叙述正确的是叙述正确的是( )A.两烧杯中铜片表面

17、均无气泡产生两烧杯中铜片表面均无气泡产生B.甲中铜片是正极甲中铜片是正极,乙中铜片是负极乙中铜片是负极C.两烧杯中溶液的两烧杯中溶液的pH均增大均增大D.产生气泡的速度甲比乙慢产生气泡的速度甲比乙慢解析解析:甲中锌甲中锌 铜在稀硫酸中构成原电池铜在稀硫酸中构成原电池,锌为负极锌为负极 铜为铜为正极正极,铜片上有氢气逸出铜片上有氢气逸出 乙中锌乙中锌 铜在稀硫酸中没有构铜在稀硫酸中没有构成闭合电路成闭合电路,实际上是锌与稀硫酸反应实际上是锌与稀硫酸反应,而铜不反应而铜不反应 但两但两装置中均消耗装置中均消耗H+,pH增大增大 甲中产生气泡要比乙中快甲中产生气泡要比乙中快 答案答案:C【方法归纳】

18、【方法归纳】 本题抓住构成原电池的三个条件及反应实质本题抓住构成原电池的三个条件及反应实质 构成原电池可构成原电池可加快负极金属的腐蚀加快负极金属的腐蚀 类比迁移类比迁移1.生产铅蓄电池时生产铅蓄电池时,在两极板上的铜在两极板上的铜 锑合金棚架上均匀涂上膏状的锑合金棚架上均匀涂上膏状的PbSO4,干燥后再安装干燥后再安装,充电后即可使用充电后即可使用,发生的反应是发生的反应是:O22442PbOPb2H SO2PbSO2H放电充电 .,.2244ABPbOCPb2eSOPbSOD下列对铅蓄电池的说法错误的是需要定期补充硫酸工作时铅是负极是正极工作时负极上发生的反应是工作时电解质的密度减小答案答

19、案:A解析解析:铅蓄电池是二次电池铅蓄电池是二次电池,当充电时可生成当充电时可生成H2SO4,故不需要故不需要定期补充硫酸定期补充硫酸 重点探究重点探究二二 原电池原理的应用原电池原理的应用1.比较不同金属的活动性强弱比较不同金属的活动性强弱根据原电池原理可知根据原电池原理可知,在原电池反应过程中在原电池反应过程中,一般活动性强的金属做负极一般活动性强的金属做负极,而活而活动性弱的金属动性弱的金属(或碳棒或碳棒)做正极做正极 若有两种金属若有两种金属A和和B,用导线将用导线将A和和B连接后连接后,插入到稀硫酸中插入到稀硫酸中,一段时间后一段时间后,若观若观察到察到A极溶解极溶解,而而B极上有气

20、体放出极上有气体放出,则说明在原电池工作过程中则说明在原电池工作过程中,A被氧化成阳被氧化成阳离子而失去电子做负极离子而失去电子做负极,B做正极做正极,则可以断定金属则可以断定金属A的金属活动性比的金属活动性比B的强的强 2.加快化学反应速率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,因而反应速率加因而反应速率加快快 如如Zn与稀与稀H2SO4反应制氢气时反应制氢气时,可向溶液中滴加少量可向溶液中滴加少量CuSO4溶液溶液,形成形成Cu-Zn原电池原电池,加快反应进行加快反应进行 3.设计制作化学电源设计制作化学电源设计

21、原电池时要紧扣原电池的三个条件设计原电池时要紧扣原电池的三个条件 具体方法是具体方法是:(1)首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应;(2)根据原电池的电极反应特点根据原电池的电极反应特点,结合两个半反应找出正结合两个半反应找出正负极材料负极材料(负极就是失电子的物质负极就是失电子的物质,正极用比负极活泼性正极用比负极活泼性差的金属即可差的金属即可,也可以用石墨也可以用石墨)及电解质溶液及电解质溶液 电解质溶液的选择电解质溶液的选择电解质是使负极放电的物质电解质是使负极放电的物质 因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应

22、,或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极反应或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极反应(如空气中的氧气如空气中的氧气) 但如果但如果两个半反应分别在两个容器中进行两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥中间连接盐桥),则左右两个容器中的电解则左右两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子质溶液选择与电极材料相同的阳离子 如在铜如在铜 锌锌 硫酸构成的原电池中硫酸构成的原电池中,负极金属锌浸泡在含有负极金属锌浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中的电解质溶液中,而正极铜浸泡在含有而正极铜浸泡在含有Cu2+的溶的溶液中液中 电极材料的选择电极材料的选择在原电池中在原电池中,选择还原性较强的物质

23、作为负极选择还原性较强的物质作为负极;氧化性较强的物质作为正极氧化性较强的物质作为正极 并且并且,原电池的电极必须导电原电池的电极必须导电 电池中的负极必须能够与电解质溶液反应电池中的负极必须能够与电解质溶液反应,容容易失去电子易失去电子,因此负极一般是活泼的金属材料因此负极一般是活泼的金属材料(也可以是还原性较强的非金属也可以是还原性较强的非金属材料如材料如H2 CH4等等) (3)按要求画出原电池装置图按要求画出原电池装置图 如根据以下两反应设计的原电池如根据以下两反应设计的原电池:【例【例2】依据氧化还原反应】依据氧化还原反应:2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)

24、设计的原电池如图所示设计的原电池如图所示 请回答下列问题请回答下列问题:(1)电极电极X的材料是的材料是_,电解质溶液电解质溶液Y是是_;CuAgNO3(2)银电极为电池的银电极为电池的_极极,发生的电极反应为发生的电极反应为_,X电极上发生的电极反应为电极上发生的电极反应为_;(3)外电路中的电子是从外电路中的电子是从_电极流向电极流向_电极电极 正正AgeAg2=CuCu2e铜铜银银解析解析:首先根据氧化还原反应拆成两个半反应首先根据氧化还原反应拆成两个半反应,再根据原电池的设计图示结合再根据原电池的设计图示结合工作原理进行分析工作原理进行分析 本题出现了盐桥装置本题出现了盐桥装置,因此试

25、题较为新颖因此试题较为新颖 由题给反应可知以下信息由题给反应可知以下信息:材料材料电极反应电极反应负极负极CuCu-2e-=Cu2+正极正极AgAg+e-=Ag则则X为为Cu,Y为为AgNO3,本题顺利解出本题顺利解出 【方法归纳】【方法归纳】 将总的方程式拆成两个半反应将总的方程式拆成两个半反应,再根据失去电子的物质是负极再根据失去电子的物质是负极材料材料,另一者为正极材料另一者为正极材料,问题便迎刃而解问题便迎刃而解 难点探究难点探究原电池正负极的判断与电极反应式的书写原电池正负极的判断与电极反应式的书写1.正负极的判断正负极的判断在书写原电池的电极反应式时在书写原电池的电极反应式时,首先

26、应正确判断原电池的两个电极哪一个是首先应正确判断原电池的两个电极哪一个是正极正极,哪一个是负极哪一个是负极 常用的判断方法有常用的判断方法有:(1)根据电子流动方向判断根据电子流动方向判断 在原电池中在原电池中,电子流出的一极是负极电子流出的一极是负极;电子流入的电子流入的一极是正极一极是正极 (2)根据两极材料判断根据两极材料判断 一般活泼性较强金属为负极一般活泼性较强金属为负极,活泼性较弱的金属或能活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极导电的非金属为正极 (3)根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断 阳离子向正极移阳离子向正极移动动,阴

27、离子向负极移动阴离子向负极移动 (4)根据原电池两极发生的变化来判断根据原电池两极发生的变化来判断 负极总是失去电子负极总是失去电子,发生氧化反应发生氧化反应;正正极总是得到电子极总是得到电子,发生还原反应发生还原反应 (5)根据现象判断根据现象判断 溶解的一极为负极溶解的一极为负极,质量增加或放出气体的一极为正极质量增加或放出气体的一极为正极 2.电极反应式的书写电极反应式的书写书写电极反应式时书写电极反应式时,按照负极发生氧化反应按照负极发生氧化反应,正极发生还原反应正极发生还原反应,首先正确判断首先正确判断出电极反应产物出电极反应产物,然后结合反应物及转移电子数量写出反应式然后结合反应物

28、及转移电子数量写出反应式,再结合质量守再结合质量守恒恒 电荷守恒配平各电极反应式电荷守恒配平各电极反应式 两电极反应式相加则得总反应式两电极反应式相加则得总反应式 (1)根据两个电极反应式根据两个电极反应式,写出总反应式写出总反应式 使两个电极反应式得失电子数相等使两个电极反应式得失电子数相等后后,将两式相加将两式相加,消去相同的化学式消去相同的化学式 (2)根据总反应式写电极反应式一般分四个步骤根据总反应式写电极反应式一般分四个步骤:列物质列物质,标得失标得失;选离子选离子,配电荷配电荷;配个数配个数,巧用水巧用水;两式加两式加,验总式验总式 【例【例3】(2008广东高考广东高考)科学家近

29、年来研制出一种新型细菌燃料电池科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池,利用利用细菌将有机酸转化成氢气细菌将有机酸转化成氢气,氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电 电池电池负极反应为负极反应为( )A.H2+2OH-=2H2O+2e-B.O2+4H+4e-=2H2OC.H2=2H+2e-D.O2+2H2O+4e-=4OH-答案答案:C解析解析:本题考查原电池的知识本题考查原电池的知识 由题意可知在磷酸为电解质的燃料电池中由题意可知在磷酸为电解质的燃料电池中,负负极电极反应式为极电极反应式为H2-2e-=2H+,正极反应式为正极反应式为O2+4e-+4H+=2H

30、2O 【方法归纳】【方法归纳】 复杂原电池电极反应式的书写方法复杂原电池电极反应式的书写方法正正 负电极反应式相加即得电池反应总方程式负电极反应式相加即得电池反应总方程式 反之反之,若能写出已知电池反若能写出已知电池反应的方程式应的方程式,即可减去较易写出的电极反应式即可减去较易写出的电极反应式,从而得到较难写的电极反应式从而得到较难写的电极反应式 ,:O22222MgAlNaOH2Al2OH2H O2AlO3H2Al8OH6e2AlO4H如在溶液原电池中 总反应式负极反应式则正极反应式就可用总反应式减去负极反应式即得则正极反应式就可用总反应式减去负极反应式即得6H2O+6e-=3H2+6OH

31、- 实验探究实验探究 有关原电池的实验有关原电池的实验,:,;%,334322AsO2I2HAsOIH OBB40NaOH已知反应是可逆反应 现设计下图所示装置进行下述操作 向 烧杯中逐滴加入浓盐酸 发现电流表指针偏转若改向 烧杯中滴加的溶液 发现电流表中指针向中所述相反方向偏转试回答下列问题试回答下列问题:(1)两次操作过程中指针为什么会发生偏转两次操作过程中指针为什么会发生偏转,并且指针偏转方向相反并且指针偏转方向相反_ 答案答案:(1)因为该装置符合形成原电池的条件因为该装置符合形成原电池的条件,形成原电池形成原电池,导线导线上有电流产生上有电流产生,故指针发生偏转故指针发生偏转 又因为

32、该反应是可逆反应又因为该反应是可逆反应,操操作作使反应朝正反应方向进行使反应朝正反应方向进行,操作操作使反应朝逆反应方向进使反应朝逆反应方向进行行,故指针偏转方向不同故指针偏转方向不同(2)操作操作过程中过程中C1为为_极极,电极反应式为电极反应式为_ (3)操作操作过程中过程中C2为为_极极,电极反应式为电极反应式为_ 负负2I-2e-=I2负负33342AsO2OH2eAsOH O走出误区走出误区对原电池和电解池不能作出正确的判断导致对实验现象分析错误和电极反对原电池和电解池不能作出正确的判断导致对实验现象分析错误和电极反应式书写错误应式书写错误 同学们应掌握如下规律同学们应掌握如下规律:

33、若整套装置无外接电源若整套装置无外接电源,则电路图中则电路图中必有一个装置是原电池必有一个装置是原电池,由原电池提供的电能供其他装置电解由原电池提供的电能供其他装置电解;若整套装置中若整套装置中有外接电源有外接电源,那可能是串联电解或并联电解那可能是串联电解或并联电解 离子移动方向易出错离子移动方向易出错,错误原因是没有根据电流的方向推断电解质溶液中错误原因是没有根据电流的方向推断电解质溶液中离子的移动方向离子的移动方向 一般带负电荷的微粒移向电源的负极一般带负电荷的微粒移向电源的负极,带正电荷的微粒移带正电荷的微粒移向电源的正极向电源的正极 易忽略氢氧燃料电池的电解质易忽略氢氧燃料电池的电解

34、质 如果该电池电解质溶液为酸性如果该电池电解质溶液为酸性,H+参与正参与正极的电极反应极的电极反应,如果该电池电解质溶液为碱性如果该电池电解质溶液为碱性,OH-参与负极的电极反应参与负极的电极反应 备用选题备用选题1.下列各装置中下列各装置中,在铜电极上不能产生气泡的是在铜电极上不能产生气泡的是( )答案答案:B解析解析:装置装置A和和C中无外接电源中无外接电源,符合构成原电池的条件符合构成原电池的条件,是原电池装置是原电池装置,电池的电池的总反应式均为总反应式均为Zn+2H+=Zn2+H2,铜做正极铜做正极,放出放出H2 装置装置B是电解装置是电解装置,铜铜做阳极做阳极,失去电子逐渐溶解失去

35、电子逐渐溶解,无气体生成无气体生成,起始时阴极起始时阴极Ag上有上有H2逸出逸出 装置装置D也也是电解装置是电解装置,铜做阴极铜做阴极,溶液中溶液中H+得到电子在阴极逸出得到电子在阴极逸出H2,起始时的电解总反应起始时的电解总反应式可表示为式可表示为:22Ag2H2AgH电解2.(2009盐城一调盐城一调)某研究性学习小组进行电化学实验某研究性学习小组进行电化学实验,研究装置如图所示研究装置如图所示 有关说法不正确的是有关说法不正确的是( )A.镁为负极镁为负极B.原电池中碳极的电极反应式为原电池中碳极的电极反应式为:Fe3+e-=Fe2+C.电解池中阳极处先变红电解池中阳极处先变红D.电解池

36、中阴极的电极反应式为电解池中阴极的电极反应式为:2H+2e-=H2答案答案:C解析解析:整套电路中无外接电源整套电路中无外接电源,因此有一装置是原电池装置因此有一装置是原电池装置,右池两个电极都是右池两个电极都是惰性电极惰性电极,不符合原电池的构成条件不符合原电池的构成条件,可知左池为原电池装置可知左池为原电池装置,右池为电解池装右池为电解池装置置 左池中活泼金属镁做负极左池中活泼金属镁做负极,由于电解液中由于电解液中Fe3+的氧化性强于的氧化性强于H+,因此正极因此正极上上Fe3+先发生还原反应生成先发生还原反应生成Fe2+(在酸性条件不能生成在酸性条件不能生成Fe),选项选项A和和B均正确

37、均正确 电解池中阳极电解池中阳极I-先放电生成先放电生成I2,因此阳极处先观察到溶液呈蓝色因此阳极处先观察到溶液呈蓝色,阴极上阴极上H+放放电电,破坏了水的电离平衡破坏了水的电离平衡,使溶液显碱性使溶液显碱性,阴极处溶液先变红阴极处溶液先变红 3.(2009江苏单科江苏单科)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示 关于该电池的叙述正确的是关于该电池的叙述正确的是( ).:.,.,22.4L6 612622ABC H O6H O24e6CO224HCHD1 molCO该电池能够在高温下工作电池的负极反应为放电过程中从正极区向负极区迁移在电

38、池反应中 每消耗氧气 理认上能生成标准状况下气体答案答案:B解析解析:该燃料电池的原理为该燃料电池的原理为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O,根据总反应方程式根据总反应方程式可书写出电极反应方程式可书写出电极反应方程式,负极为负极为C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+,正极正极为为6O2+24e-+24H+=12H2O,从电极反应方程式易知从电极反应方程式易知H+应从负极区移向正极应从负极区移向正极区区,从总反应方程式可见每生成从总反应方程式可见每生成1 mol CO2消耗消耗1 mol O2 4.(2009广东单科广东单科)可用于电动汽车的铝可用于电动汽车的铝-空气

39、燃料电池空气燃料电池,通常以通常以NaCl溶液或溶液或NaOH溶液为电解液溶液为电解液,铝合金为负极铝合金为负极,空气电极为正极空气电极为正极 下列说法正确的是下列说法正确的是( )A.以以NaCl溶液或溶液或NaOH溶液为电解液时溶液为电解液时,正极反应都为正极反应都为:O2+2H2O+4e-=4OH-B.以以NaCl溶液为电解液时溶液为电解液时,负极反应为负极反应为:Al+3OH-3e-=Al(OH)3C.以以NaOH溶液为电解液时溶液为电解液时,电池在工作过程中电解液的电池在工作过程中电解液的pH保持不变保持不变D.电池工作时电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极电子通过外电路从正极流

40、向负极答案答案:A:,(),32BNaOHAl OHAlOCpHD解析项 以为电解液时 不应生成沉淀而应生成 项 电解液的应减小 项 电子通过外电路从负极流向正极5.(2009海南单科海南单科)Li-SOCl2电池可用于心脏起博器电池可用于心脏起博器 该电池的电极材料分该电池的电极材料分别为锂和碳别为锂和碳,电解液是电解液是LiAlCl4-SOCl2 电池的总反应可表示电池的总反应可表示为为:4Li+2SOCl2=4LiCl+S+SO2请回答下列问题请回答下列问题:(1)电池的负极材料为电池的负极材料为_,发生的电极反应为发生的电极反应为_;锂锂Li-e-=Li+(2)电池正极发生的电极反应为

41、电池正极发生的电极反应为_;(3)SOCl2易挥发易挥发,实验室中常用实验室中常用NaOH溶液吸收溶液吸收SOCl2,有有Na2SO3和和NaCl生成生成 如果把少量水滴到如果把少量水滴到SOCl2中中,实验现象是实验现象是_,反应的化学方程式为反应的化学方程式为_;2SOCl2+4e-=4Cl-+S+SO2出现白雾出现白雾,有刺激性气体生成有刺激性气体生成SOCl2+H2O=2HCl+SO2(4)组装该电池必须在无水组装该电池必须在无水 无氧的条件下进行无氧的条件下进行,原因是原因是_ 答案：锂是活泼金属答案：锂是活泼金属,易与易与H2O O2反应反应;SOCl2也可与水也可与水反应反应解析

42、解析:(1)(2)电池负极发生氧化反应电池负极发生氧化反应,正极发生还原反应正极发生还原反应 (3)由由NaOH与与SOCl2反应的产物为反应的产物为Na2SO3 NaCl可知可知,SOCl2与水反应生成与水反应生成H2SO3和和HCl (4)由由于电池材料易与水于电池材料易与水 O2反应反应 高效作业高效作业一一 选择题选择题1.(2009浙江理综浙江理综)市场上经常见到的标记为市场上经常见到的标记为Li-ion的电池称为的电池称为“锂离子电锂离子电池池” 它的负极材料是金属锂和碳的复合材料它的负极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体碳作为金属锂的载体),电解质电解质为一种能传导为

43、一种能传导Li+的高分子材料的高分子材料 这种锂离子电池的电池反应式为这种锂离子电池的电池反应式为:.0 3520 852Li2LiNiO2LiNiO放电充电下列说法不正确的是下列说法不正确的是( )A.放电时放电时,负极的电极反应式负极的电极反应式:Li-e-=Li+B.充电时充电时,Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应既发生氧化反应又发生还原反应C.该电池不能用水溶液作为电解质该电池不能用水溶液作为电解质D.放电过程中放电过程中Li+向负极移动向负极移动答案答案:D解析解析:A项项,放电时放电时Li为负极为负极,发生氧化反应发生氧化反应;B项项,充电时充电时Li0.85NiO2

44、既是氧化剂既是氧化剂,又是还原剂又是还原剂;C项项,用水作电解质时用水作电解质时,Li要与水反应要与水反应;D项项,放电时放电时,正极为富电子极正极为富电子极,吸引阳离子吸引阳离子Li+ .(),3222 20092Fe2I2FeI福建理综 控制适合的条件 将反应设计成如下图所示的原电池下列判断不正确的是A.反应开始时反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应乙中石墨电极上发生氧化反应B.反应开始时反应开始时,甲中石墨电极上甲中石墨电极上Fe3+被还原被还原C.电流表读数为零时电流表读数为零时,反应达到化学平衡状态反应达到化学平衡状态D.电流表读数为零后电流表读数为零后,在甲中溶入在甲中溶入FeC

45、l2固体固体,乙中的石墨电极为负极乙中的石墨电极为负极答案答案:D:,32322Fe2I2FeIFe解析 由反应可知 反应开始时甲中发生还原反应发生还原反应,乙中乙中I-发生氧化反应发生氧化反应;电流表读数为零电流表读数为零,说明单位时间内由甲流说明单位时间内由甲流向乙的电子数与由乙流向甲的电子数相等向乙的电子数与由乙流向甲的电子数相等,生成生成Fe3+的物质的量与消耗的的物质的量与消耗的Fe3+相等相等,则反应达到了平衡状态则反应达到了平衡状态,此时在甲中溶入此时在甲中溶入FeCl2固体固体,则平衡向逆反应方则平衡向逆反应方向移动向移动,乙中乙中I2发生还原反应发生还原反应,则乙中石墨电极为

46、正极则乙中石墨电极为正极;故选故选D 3.(2009上海单科上海单科)右图装置中右图装置中,U型管内为红墨水型管内为红墨水,a b试管内分别盛有食盐试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液水和氯化铵溶液,各加入生铁块各加入生铁块,放置一段时间放置一段时间 下列有关描述错误的是下列有关描述错误的是( )A.生铁块中的碳是原电池的正极生铁块中的碳是原电池的正极B.红墨水柱两边的液面变为左低右高红墨水柱两边的液面变为左低右高C.两试管中相同的电极反应式是两试管中相同的电极反应式是:Fe-2e-=Fe2+D.a试管中发生了吸氧腐蚀试管中发生了吸氧腐蚀,b试管中发生了析氢腐蚀试管中发生了析氢腐蚀答案答案:B解析

47、解析:Fe与与C及电解质溶液形成原电池及电解质溶液形成原电池,Fe是负极是负极:Fe-2e-=Fe2+,C是正极是正极;在在a中发生吸氧腐蚀中发生吸氧腐蚀,a中压强减小中压强减小,b中发生析氢腐蚀中发生析氢腐蚀,b中压强增大中压强增大,红墨水柱液红墨水柱液面是左高右低面是左高右低 故选故选B 4.(2009南通一调南通一调)碱性锌锰电池工作时的总方程式碱性锌锰电池工作时的总方程式为为:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 关于碱性锌锰电池的说法正关于碱性锌锰电池的说法正确的是确的是( )A.碱性锌锰电池是二次电池碱性锌锰电池是二次电池B.正极反应式为正极反应式为:MnO2+

48、H2O+e-=MnOOH+OH-C.连续工作后的碱性锌锰电池中电解液的连续工作后的碱性锌锰电池中电解液的pH将减小将减小D.工作中工作中,每转移每转移0.2 mol电子时电子时,负极质量减少负极质量减少6.5 g答案答案:B解析解析:碱性锌锰电池是一次电池碱性锌锰电池是一次电池,使用完毕后不能进行充电使用完毕后不能进行充电,A错错 从总反应方从总反应方程式可知程式可知,反应中消耗了水反应中消耗了水,溶液中溶液中OH-浓度增大浓度增大,pH将增大将增大,C错错 该电池负极该电池负极反应式为反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2,可知负极的质量增加可知负极的质量增加,D错错 5.早在早在1

49、807年化学家戴维就用电解熔融氢氧化钠制得了年化学家戴维就用电解熔融氢氧化钠制得了 ,();,: 223424NaOH4NaO2H O3Fe4NaOH1 100 Fe O2H4Na钠熔融 电解后来盖吕萨克用铁与熔融氢氧化钠作用也制得钠 反应原理为下列有关说法正确的是A.电解熔融氢氧化钠制钠电解熔融氢氧化钠制钠,阳极发生电极反应为阳极发生电极反应为:2OH-2e-=H2+O2B.盖盖吕萨克法制钠原理是利用铁的还原性比钠强吕萨克法制钠原理是利用铁的还原性比钠强C.若戴维法与盖若戴维法与盖吕萨克法制得等量的钠吕萨克法制得等量的钠,则两反应中转移的电子总数也相则两反应中转移的电子总数也相同同D.目前工

50、业上常用电解熔融氯化钠法制钠目前工业上常用电解熔融氯化钠法制钠(如图如图),电解槽中石墨为阳极电解槽中石墨为阳极,铁为铁为阴极阴极答案答案:D解析解析:电解熔融电解熔融NaOH时时,阳极阳极OH-放电生成放电生成O2和和H2O,A错错 钠的还原性强于钠的还原性强于铁铁,B错错 C项中制得项中制得4 mol钠钠,转移电子数分别为转移电子数分别为4 mol 8 mol,C错错 6.用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水(含含Cl- Br- Na+ Mg2+)的装置如图所示的装置如图所示(a b为石墨电极为石墨电极) 下列说法正确的是下列说法正确的是( )A.电池工作时电池工作时,

51、正极反应式为正极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-B.电解时电解时,a电极周围首先放电的是电极周围首先放电的是Br-而不是而不是Cl-,说明当其他条件相同时前者说明当其他条件相同时前者的还原性强于后者的还原性强于后者C.电解时电解时,电子流动路径是电子流动路径是:负极负极外电路外电路阴极阴极溶液溶液阳极阳极正极正极D.b为负极为负极,当电池中消耗当电池中消耗0.02 g H2时时,b极周围会产生极周围会产生0.02 g H2答案答案:B解析解析:电池工作时电池工作时,通入通入O2的极为电源的正极的极为电源的正极,发生还原反应发生还原反应,由于该电池为酸由于该电池为酸性介质性介质,因此正

52、确的电极反应式为因此正确的电极反应式为O2+4H+4e-=2H2O,A错错 在原电池中两在原电池中两极只能称正极只能称正 负极负极,电解池中两极只能称阴电解池中两极只能称阴 阳极阳极,和电池负极和电池负极(通入通入H2的一极的一极)相连的相连的b极为阴极极为阴极,不能称为负极不能称为负极,D错错,但选项但选项D中中b极周围产生极周围产生H2的质量是正的质量是正确的确的 选项选项B中中,a作阳极作阳极,现阳极材料为惰性电极现阳极材料为惰性电极,因此溶液中还原性强的因此溶液中还原性强的Br-先放电先放电,B正确正确 选项选项C中要注意到无论在原电池中还是在电解池溶液中均无中要注意到无论在原电池中还

53、是在电解池溶液中均无电子通过电子通过,溶液中依靠离子的定向移动构成回路溶液中依靠离子的定向移动构成回路,C错错 7.(2009广东汕头广东汕头)镁及其化合物一般无毒镁及其化合物一般无毒(或低毒或低毒) 无污染无污染,且镁原电池放且镁原电池放电时电压高而平稳电时电压高而平稳,使镁原电池越来越成为人们研制绿色原电池的关注焦点使镁原电池越来越成为人们研制绿色原电池的关注焦点 其中一种镁原电池的反应为其中一种镁原电池的反应为 2;,.:.:=xMg34x3422x343434xMgMo SMg Mo SAMgBMo S2xeMo SCMo SDxMg2xe放电充电在镁原电池放电时下列说法错误的是向正极

54、迁移正极反应为发生氧化反应负极反应为答案答案:C:,2x343422Mo S2xeMo SxMg2xexMgMgC解析 正极反应为发生还原反应负极反应为负极产生的移向正极参加反应选项错误8.(2010南京市金陵中学高三学情分析试题南京市金陵中学高三学情分析试题)某氢氧燃料电池的电解质溶液某氢氧燃料电池的电解质溶液为为KOH溶液溶液,下列有关该电池的叙述正确的是下列有关该电池的叙述正确的是( )A.正极反应式为正极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH-B.电池工作时电池工作时,OH-向正极移动向正极移动C.工作一段时间后工作一段时间后,电解质溶液的电解质溶液的pH变大变大D.用该电池电解用该

55、电池电解CuCl2溶液溶液,产生产生2.24 L Cl2(标准状况标准状况)时时,有有0.1 mol e-转移转移答案答案:A解析解析:电池工作时电池工作时,OH-应向负极移动应向负极移动,B选项错误选项错误;氢氧燃料电池总的反应为氢氧燃料电池总的反应为2H2+O2=2H2O,n(OH-)不变而溶液体积增大不变而溶液体积增大,pH应变小应变小,C选项错误选项错误;CuCl2电解的总的方程式电解的总的方程式:,. . ,222CuClCuCl0 1 mol Cl0 2 mol eD为电解每生成有转移选项错误9.固体氧化物燃料电池是由美国某公司研制开发的固体氧化物燃料电池是由美国某公司研制开发的

56、它以固体氧化锆它以固体氧化锆-氧化钇氧化钇为电解质为电解质,这种固体电解质在高温下允许氧离子这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过在其间通过 该电池的该电池的工作原理如图所示工作原理如图所示,其中多孔电极其中多孔电极a b均不参与电极反应均不参与电极反应 下列判断正确的下列判断正确的是是( )A.有有O2放电的放电的a极为电池的负极极为电池的负极B.有有H2放电的放电的b极为电池的正极极为电池的正极C.a极对应的电极反应为极对应的电极反应为:O2+2H2O+4e-=4OH-D.该电池的总反应方程式为该电池的总反应方程式为:2H2+O2=2H2O答案答案:D解析解析:本题以完全陌生

57、的燃料电池本题以完全陌生的燃料电池,考查学生对原电池知识点的掌握程度考查学生对原电池知识点的掌握程度 无无论什么电池论什么电池,其本质都是自发的氧化还原反应其本质都是自发的氧化还原反应 所以先整体把握所以先整体把握,可知总反应可知总反应相当于相当于H2氧化成水氧化成水;再逐层推理再逐层推理:正极正极a处应为处应为O2得到电子被还原得到电子被还原,生成生成O2-,负负极极b处应为处应为H2失电子被氧化失电子被氧化 10.把把a b c d四块金属片浸入稀硫酸中四块金属片浸入稀硫酸中,用导线两两相连组成原电池用导线两两相连组成原电池 若若a b相连时相连时,a为负极为负极;c d相连时电流由相连时

58、电流由d到到c;a c相连时相连时,c极上产生大量气极上产生大量气泡泡;b d相连时相连时,b上产生大量气泡上产生大量气泡 则四种金属的活动性顺序由强到弱的是则四种金属的活动性顺序由强到弱的是( )A.abcdB.acdbC.cabdD.bdca答案答案:B解析解析:由原电池原理可知由原电池原理可知,作为负极的金属其活动性比正极金属的活动性强作为负极的金属其活动性比正极金属的活动性强 电子流动方向是由负极流向正极电子流动方向是由负极流向正极,电流方向与电子流动方向刚好相反电流方向与电子流动方向刚好相反,因此可因此可依次作出以下判断依次作出以下判断:ab;cd;ac;db 综上得出结论综上得出结

59、论:金属活动性金属活动性顺序为顺序为acdb 11.电瓶车所用电池一般为铅蓄电池电瓶车所用电池一般为铅蓄电池,这是一种典型的可充电电池这是一种典型的可充电电池,电池总反应电池总反应式为式为: O22442PbPbO4H2SO2PbSO2H放电充电则下列说法正确的是A.放电时放电时,负极板上发生了还原反应负极板上发生了还原反应.,.,.,24442224BPb2eSOPbSOCDPbSO2e2H OPbOSO4H放电时 正极反应是充电时 铅蓄电池的负极应与充电器电源的正极相连充电时 阳极反应是答案答案:D解析解析:铅蓄电池在放电时铅蓄电池在放电时,负极为负极为Pb,失去电子发生氧化反应失去电子发

60、生氧化反应,正极为正极为PbO2,得到得到电子发生还原反应电子发生还原反应,故故A B错误错误 铅蓄电池在充电时铅蓄电池在充电时,是电解池的装置是电解池的装置,与充与充电器电源正极相连的叫阳极电器电源正极相连的叫阳极,阳极失去的电子转移到充电器电源的正极阳极失去的电子转移到充电器电源的正极,故故C错误错误,D正确正确 故正确答案为故正确答案为D 12.(2009北京北京黄冈高考六模黄冈高考六模)LiFePO4新型锂离子动力电池以其独特的优新型锂离子动力电池以其独特的优势成为奥运会绿色能源的新宠势成为奥运会绿色能源的新宠 已知该电池放电时的电极反应式为已知该电池放电时的电极反应式为:正极正极Fe