高中化学原电池原理及应用

1、高中化学原电池原理及应用第1页，共19页，2022年，5月20日，8点23分，星期四一、原电池原理 1、对原电池原理的理解： 原电池是将化学能转变为电能的装置。负极-较活泼的金属-失去电子-发生氧化反应。正极-较不活泼的金属-得到电子-发生还原反应。第2页，共19页，2022年，5月20日，8点23分，星期四 2、粒子流向：在外电路中，电子由负极流向正极；在电解质溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极3、组成原电池的条件 有两种活性不同的金属（也可是非金属导体或可导电的金属氧化物等）第3页，共19页，2022年，5月20日，8点23分，星期四二、原电池原理的应用与常见的考查方式1、应用与考查方式

2、之一：要求书写电极反应式、总反应式 电池的正极、负极和总反应式三者之间有着紧密的联系，那就是正极、负极反应式之和就是总反应式，由此可知，三者之间只要知道两个，第三个通过两式的加或减也容易推出。第4页，共19页，2022年，5月20日，8点23分，星期四 例1 将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，即构成甲烷燃料电池。已知通入甲烷的一极，其电极反应为：CH4 +10OH-8e-= CO32- + 7H2O；完成有关的电池反应式： 正极反应式：_，电池总反应式：_。 解析：在燃料电池中燃料都是在负极上发生反应，因而可知甲烷燃料电池的负极反应式为：CH4 +10OH-8e-= C

3、O32- + 7H2O，而正极上应是O2在碱性条件下获得电子被还原，故反应式是: 2O28e-4H2O =8 OH-,将正、负极反应式相加即可得电池总反应式为： CH4 + 2O2+ 2OH- = CO32- + 3H2O第5页，共19页，2022年，5月20日，8点23分，星期四特别注意问题： 1、写电极反应式要注意电池的酸碱性环境，如同样是氢氧燃料电池，在碱性条件下，正极反应式为：O24e-2H2O =4 OH-；在酸性条件下，正极反应式为： O24e-4H =2H2O，二者是有明显区别的。 2、同一电池中，正极反应式与负极反应式中得、失电子数要相等。第6页，共19页，2022年，5月20

4、日，8点23分，星期四2、应用与考查方式之二：判断金属活动性顺序 例2（93年上海高考）有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线联结起来，浸入电解质溶液中，B不易被腐蚀；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为 （ ） ADCAB BDABC CDBAC DBADC 解析：根据原电池原理，较活泼金属作负极，较不活泼金属作正极，B不易被腐蚀，说明B为正极，金属活动性AB。另可比较出金属活动性DA，BC。故答案为B项。第7页，共19页，2022年，5月20日，8点23分，星期四3

5、. 应用与考查方式之三：比较反应速率的大小 例310mL浓度为1 molL-1的硫酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是 （ ） A加入适量的3molL-1的硫酸 B加入适量蒸馏水 C加入数滴硫酸铜溶液 D加入适量的硫酸钠溶液 解析：向溶液中再加入硫酸，H+的物质的量增加，生成H2的总量也增加，A错。向原溶液中加入水或硫酸钠溶液都引起溶液中H+浓度的下降，反应速率变慢，故B、D都不正确。加硫酸铜后，锌置换出的少量铜附在锌片上，形成了原电池反应，反应速率加快，又锌是过量的，生成H2的总量决定于硫酸的量，故C正确。本题答案为C项。 第8页，共19页，2022年，

6、5月20日，8点23分，星期四4.应用与考查方式之四：判断原电池的正、负电极 例4扣式银锌电池的电极反应如下：锌极： Zn + 2OH 2e = Zn(OH)2 氧化银极： Ag2O + H2O + 2e = 2Ag + 2OH下列说法正确的是（ BC ） A锌是正极,被氧化BAg2O是正极,发生还原反应 C电子从锌极流向Ag2O极 D锌是负极,被还原 解析：在原电池中，正、负电极的变化通常有如下规律：易被腐蚀的一极、失去电子的一极、易被氧化的一极、所含元素化合价升高的一极、质量减轻的一极、电子流出的一极等通常都是负极；反之，不易被腐蚀的一极、得到电子的一极、有金属析出的一极、质量增大的一极、

7、电子流入的一极等通常都是正极。由此易知，本题答案为BC项。第9页，共19页，2022年，5月20日，8点23分，星期四5.应用与考查方式之五：判断金属腐蚀的快慢顺序 例5如下图，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为 （ ）A B C D解析：、实质均为原电池装置。中Fe为正极，被保护；、中Fe为负极，均被腐蚀，但相对来说Fe和Cu的金属活动性较Fe和Sn的差别大，故FeCu原电池中Fe被腐蚀的快；中铁因不纯而发生微电池反应。故答案为C。规律：金属腐蚀的快慢判断方法：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蚀措施的腐蚀；同一种金属腐蚀：强电解质弱电解质非电解质溶液。第10

8、页，共19页，2022年，5月20日，8点23分，星期四6.应用与考查方式之六：与生活知识相联系，推断反应产物 例6 银器皿日久表面逐渐变黑，这是由于生成硫化银。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 ；反应过程中产生有臭鸡蛋气味的气体，原电池总反应为 。 解析：要善于抓住题示信息。“黑色会褪去而银不会损失”，必然发生变化Ag2SAg，显然 这是原电池的正极反应：Ag2S2e- =2 AgS2-,负极反应为活泼金属发生氧化反

9、应： Al-3e-=Al3+，正极生成的S2-和负极生成的Al3+发生双水解反应： 2Al3+3S2-6H2O =2 Al（OH）33 H2S。第11页，共19页，2022年，5月20日，8点23分，星期四7.应用与考查方式之七：原电池原理的综合应用 例7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(s)+H2O(1)+2e- = Mn2O3(s)+2OH-

10、(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O.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g 解析： 该电池的电解液为KOH溶液，结合总反应式可写出负极反应式： Zn(s)+2OH-(aq)-2e- = Zn(OH)2(s)，用总反应式减去负极反应式，可得到正极反应式：2MnO2(s)+H2O(1)+2e- = Mn2O3(s)+2OH-(aq)。Zn为负极，失去电子，电子由负极通过外电路流向正极。1molZn失去2mol电子，外电路中每通过O.2mol电子，Zn的质量理论上减小6.5g。故答案为C项。第12页，共19页，2022年，5月20日，8点23分，星期四自主练习

11、第13页，共19页，2022年，5月20日，8点23分，星期四 1发生原电池的反应通常是放热反应，在理论上可设计成原电池的化学反应是（ ）AC(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g); H0BBa(OH)28H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2 (1)+2NH3H 2O(1)+8H2O(1)；H0CCaC2(s)+2H2O(1)Ca(OH)2(s)+C2H2( g); H0DCH4(g)+2O2(g) CO2(g)+2H2O(1); H0D第14页，共19页，2022年，5月20日，8点23分，星期四2（08广东卷）用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（

12、装有琼脂-KNO3的U型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是 （ ） 在外电路中，电流由铜电极流向银电极 正极反应为：Ag+e-=Ag 实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 A B C D解析：Cu作负极，Ag作正极。负极：Cu-2e-=Cu2+；正极：A+ + e- =Ag在外电路中，电子由Cu电极流向Ag电极，而电流方向与电子流向相反，所以1错。没有盐桥，原电池不能继续工作，3错。无论是否为原电池，反应实质相同，均为氧化还原反应，4对。答案：CC第15页，共19页，2022年，5月20日，8点23分，星期四 3.某原

13、电池总反应的离子方程式为2Fe3Fe=3Fe2，不能实现该反应的原电池组成是（） A.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液 B.正极为碳，负极为铁，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液 C.正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液 D.正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4溶液 解析：本题要设计成原电池必须满足：Fe作负极；C、Pt或活动性比Fe弱的金属作正极；电解质溶液中必须含Fe3+。答案：CDCD第16页，共19页，2022年，5月20日，8点23分，星期四 4（08重庆卷）如题图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCl的琼脂热溶液

14、，冷却后形成琼胶（离子在琼胶内可以移动），下列叙述正确的是 （ ） Aa中铁钉附近呈现红色 Bb中铁钉上发生还原反应 Ca中铜丝上发生氧化反应 Db中铝条附近有气泡产生解析：a、b均能形成原电池，其中a中Fe作负极：Fe2e Fe2， 发生氧化反应，Cu作正极：2H2e =H2，发 生还原 反应，铜丝附近呈现红色；B中Al作负极： Al3e =Al3，发生氧化反应，而Fe作正极： 2H2e =H2，发生还原反应 答案：BB第17页，共19页，2022年，5月20日，8点23分，星期四5如图所示装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的相接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶