《原電池化學電源》復習學案

1、原電池 化學電源復習學案一原電池1概念把_能轉化為_能的裝置。2工作原理：(以鋅銅原電池為例)電極名稱負極正極電極材料電極反應反應類型電子流向3.原電池構成條件(1)兩個_ _ _的電極。(2)將電極插入_ _ _中。(3)用導線連接電極構成_ _。(4)能自發(fā)進行的_ _。總之原電池的工作原理和電子流向可用下列圖示表示：問題:1在原電池中是否較活潑金屬一定作負極？2怎樣判斷原電池的正負極？(1)根據(jù)電子流向：電子流出的一極是 ；電子流入的一極是 。(2)根據(jù)兩極材料：一般較活潑金屬為 ；活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為 。(3)根據(jù)電解質溶液內離子的移動方向：陽離子向 移動，陰離子向 移動

2、。(4)根據(jù)原電池中反應類型及反應現(xiàn)象： 負極： 電子，發(fā)生 反應，現(xiàn)象通常是 正極： 電子，發(fā)生 反應，現(xiàn)象通常是 二化學電源1一次電池 (1)堿性鋅錳干電池 總反應式：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2負極反應：_ _；正極反應： ； (2)鋅銀電池 總反應式：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。負極反應：_ _；正極反應： ；2二次電池(可充電，可多次重復使用)鉛蓄電池：H2SO4作電解質溶液時，總反應式：PbPbO22H2SO4放電充電2PbSO42H2O。放電時的電極反應式：負極：_ _；正極： 充電式的電極反應式：陰極： 陽極： 問題:可充電電池充電時，電極與

3、外接電源的正負極如何連接？發(fā)生什么變化？ 3燃料電池(1)氫氧燃料電池用酸性電解質時：總反應： 負極：_ _ _；正極：_ _ _ _；用NaOH等堿性溶液時：總反應： 負極：_ _ _；正極：_ _ _； (2)CH4燃料電池：電解質為KOH，總反應： 負極：_ _ _；正極：_ _；例1：一種燃料電池中發(fā)生的化學反應為：在酸性溶液中甲醇與氧作用生成水和二氧化碳。該電池負極發(fā)生的反應是()ACH3OH(g)O2(g)2e=H2O(l)CO2(g)2H(aq)BO2(g)4H(aq)4e=2H2O(l)CCH3OH(g)H2O(l)6e=CO2(g)6H(aq)DO2(g)2H2O(l)4e=

4、4OH例2科學家成功開發(fā)出便攜式固體氧化物燃料電池，它以丙烷氣體為燃料。電池中的一極通入空氣，另一極通入丙烷氣體，電解質是固態(tài)氧化物，在熔融狀態(tài)下能傳導O2。下列對該燃料電池的說法不正確的是()A在熔融電解質中，O2由負極移向正極B該電池的總反應是C3H85O2=3CO24H2OC電路中每通過5 mol電子，約有5.6 L標準狀況下的丙烷被完全氧化D通入丙烷的電極為電池負極，發(fā)生的電極反應為C3H820e10O2=3CO24H2O三、原電池電極反應式的書寫2復雜電極反應式的書寫 例3：熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物做電解質，CO為負極

5、燃氣，空氣與CO2的混合氣體為正極助燃氣，制得6500C下工作的燃料電池，完成下列反應時：正極： 負極：2CO+2CO32-=4CO2+4e- 總反應式： 四、原電池原理的應用1加快氧化還原反應速率一個自發(fā)進行的氧化還原反應，設計成原電池時反應速率_ _。例4：將等質量的兩份鋅粉a、b分別加入過量的稀硫酸，同時向a中加少量CuSO4溶液，下圖中產(chǎn)生H2的體積V(L)與時間t(min)的關系，其中正確的是()2比較金屬活動性強弱兩種金屬作原電池的兩極時，其活潑性與正極、負極有什么關系？ 例5：有A、B、C、D四種金屬。將A與B用導線連接起來，浸入電解質溶液中，B不易腐蝕。將A、D分別投入等濃度鹽

6、酸中，D比A反應劇烈。將銅浸入B的鹽溶液里，無明顯變化。如果把銅浸入C的鹽溶液里，有金屬C析出。據(jù)此判斷它們的活動性由強到弱的順序是( )AD、C、A、B BD、A、B、C CD、B、A、C DB、A、D、C3設計化學電源 例6：根據(jù)下列氧化還原反應設計兩個原電池：（1）Cu2+Fe=Fe2+ Cu （2）2FeCl3Fe=3FeCl2。要求：(1)畫出此原電池的裝置圖，裝置可采用燒杯和鹽橋。(2)注明原電池的正、負極和外電路中電子的流向。(3)寫出兩個電極上發(fā)生的電極反應。題組一原電池正、負極的判斷與電極反應式的書寫1研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚雷和潛艇的儲備電源。該電池以金屬鋰和鋼

7、板為電極材料，以LiOH為電解質，使用時加入水即可放電。關于該電池的下列說法不正確的是()A水既是氧化劑又是溶劑B放電時正極上有氫氣生成C放電時OH向正極移動D總反應為2Li2H2O=2LiOHH22研究人員最近發(fā)明了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進行發(fā)電，在海水中電池總反應可表示為5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl下列“水”電池在海水中放電時的有關說法正確的是()A正極反應式：AgCle=AgClB每生成1 mol Na2Mn5O10轉移2 mol電子CNa不斷向“水”電池的負極移動DAgCl是還原產(chǎn)物3某小組為研究電化學原理，設計如圖裝置。下列

8、敘述不正確的是()Aa和b不連接時，鐵片上會有金屬銅析出Ba和b用導線連接時，銅片上發(fā)生的反應為Cu22e=CuC無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，溶液均從藍色逐漸變成淺綠色Da和b分別連接直流電流正、負極，電壓足夠大時，Cu2向銅電極移動4鉛蓄電池的工作原理為PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，研讀下圖，下列判斷不正確的是()AK閉合時，d電極反應式：PbSO42H2O2e=PbO24HSOB當電路中轉移0.2 mol電子時，中消耗的H2SO4為0.2 molCK閉合時，中SO向c電極遷移DK閉合一段時間后，可單獨作為原電池，d電極為正極5銅鋅原電池(如圖)工作時，下列敘述正確的

9、是()A正極反應為Zn2e=Zn2B電池反應為ZnCu2=Zn2CuC在外電路中，電子從正極流向負極D鹽橋中的K移向ZnSO4溶液題組二原電池原理的應用6Ag2O2是銀鋅堿性電池的正極活性物質，可通過下列方法制備：在KOH溶液中加入適量AgNO3溶液，生成Ag2O沉淀，保持反應溫度為80 ，邊攪拌邊將一定量K2S2O8溶液緩慢加到上述混合物中，反應完全后，過濾、洗滌、真空干燥得固體樣品。反應方程式為2AgNO34KOHK2S2O8Ag2O22KNO32K2SO42H2O回答下列問題：(1)上述制備過程中，檢驗洗滌是否完全的方法是_。(2)銀鋅堿性電池的電解質溶液為KOH溶液，電池放電時正極的A

10、g2O2轉化為Ag，負極的Zn轉化為K2Zn(OH)4，寫出該電池反應方程式：_。(3)準確稱取上述制備的樣品(設僅含Ag2O2和Ag2O)2.588 g，在一定條件下完全分解為Ag和O2，得到224.0 mL O2(標準狀況下)。計算樣品中Ag2O2的質量分數(shù)(計算結果精確到小數(shù)點后兩位)。7氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發(fā)電裝置。如圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強，性質穩(wěn)定。請回答：(1)氫氧燃料電池的能量轉化的主要形式是_，在導線中電子流動方向為_(用a、b表示)。(2)負極反應式為_。(3)電極表面鍍鉑粉的原因是_。(4)該電池工作時，H2和O2

11、連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷提供電能。因此，大量安全儲氫是關鍵技術之一。金屬鋰是一種重要的儲氫材料，吸氫和放氫原理如下：.2LiH22LiH.LiHH2O=LiOHH2反應中的還原劑是_，反應中的氧化劑是_。已知LiH固體密度為0.82 g·cm3，用鋰吸收224 L(標準狀況)H2，生成的LiH體積與被吸收的H2體積比為_。由生成的LiH與H2O作用，放出的H2用作電池燃料，若能量轉化率為80%，則導線中通過電子的物質的量為_mol。題組一原電池原理及其應用1理論上不能用于設計成原電池的反應是()AHClNaOH=NaClH2OH0B2CH3OH(l)3O2(g)2CO2(g)4

12、H2O(l)H0C4Fe(OH)2(s)2H2O(l)O2(g)=4Fe(OH)3(s)H0D2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H02X、Y、Z都是金屬，把X投入Z的硝酸鹽溶液中，X的表面有Z析出，X與Y組成原電池時，Y為電池的負極，X、Y、Z三種金屬的活潑性順序為()AX>Y>Z BX>Z>YCY>X>Z DY>Z>X3(2011·吉林模擬)依據(jù)氧化還原反應：2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)設計的原電池如下圖所示。請回答下列問題：(1)電極X的材料是_；電解質溶液Y是_；(2)銀電極為電池的_極，發(fā)生的電極反應

13、為_；X電極上發(fā)生的電極反應為_；(3)外電路中的電子是從_電極流向_電極。題組二原電池正、負極的判斷和電極反應式的書寫4將兩個鉑電極插入KOH溶液中，向兩極分別通入CH4和O2，構成甲烷燃料電池。已知，通入CH4的一極，其電極反應式是CH410OH8e=CO7H2O；通入O2的另一極，其電極反應式是2O24H2O8e=8OH。下列敘述不正確的是()A通入CH4的電極為負極B正極發(fā)生氧化反應C燃料電池工作時，溶液中的OH向負極移動D該電池使用一段時間后應補充KOH7.(1)將Al片和Cu片用導線相連，插入稀H2SO4中組成原電池，寫出電極名稱及電極反應式：Al片()_，Cu片()_。(2)若將

14、Al片和Cu片用導線相連，插入濃HNO3中能否組成原電池？_(填“能”或“不能”)，若能組成原電池，寫出電極名稱及電極反應式：Al片()_，Cu片()_。題組三綜合探究8Li­SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4SOCl2。電池的總反應可表示為4Li2SOCl2=4LiCl S SO2。請回答下列問題：(1)電池的負極材料為_，發(fā)生的電極反應為_；(2)電池正極發(fā)生的電極反應為_；(3)SOCl2易揮發(fā)，實驗室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。 如果把少量水滴到SOCl2中，實驗現(xiàn)象是_，反應的化學方程式為

15、_；(4)組裝該電池必須在無水、無氧的條件下進行，原因是_。學案38原電池化學電源【課前準備區(qū)】知識點一1化學電2.電極名稱負極正極電極材料鋅片銅片電極反應Zn2e=Zn2Cu22e=Cu反應類型氧化反應還原反應電子流向由Zn沿導線流向Cu3.(1)活潑性不同(2)電解質溶液(3)閉合回路(4)氧化還原反應知識點二1(1)Zn2OH2e=Zn(OH)2(2)Zn2OH2e=Zn(OH)22PbSO2e=PbSO43(1)H22e=2HO22H2e=H2OH22OH2e=2H2OO2H2O2e=2OH(2)CH410OH8e=CO7H2O2O24H2O8e=8OH問題思考1不一定，例如將Mg和A

16、l用導線連接插入NaOH溶液中，Al作負極，Mg作正極。2根據(jù)同種電荷相互排斥，異種電荷相互吸引的原理可知，在電解質溶液中，陰離子移向負極，陽離子移向正極。3(1)根據(jù)電子流動方向判斷。在原電池中，電子流出的一極是負極；電子流入的一極是正極。(2)根據(jù)兩極材料判斷。一般活潑性較強金屬為負極；活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極。(3)根據(jù)原電池里電解質溶液內離子的定向流動方向判斷。陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。(4)根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷。負極總是失去電子，發(fā)生氧化反應，正極總是得到電子，發(fā)生還原反應。(5)根據(jù)現(xiàn)象判斷。溶解的一極為負極，質量增加或放出氣體的一極為正極。4.5

17、負極反應：2H24OH4e=4H2O正極反應：O22H2O4e=4OH總反應式：2H2O2=2H2O從上述反應可以看出，雖然OH反應前后的量不變，但有水生成，介質溶液的堿性減弱?！菊n堂活動區(qū)】一、1.氧化反應還原反應電荷質量得失電子2總反應式較簡單一極的電極反應式2O28H8e=4H2OCH42H2O8e=CO28H二、1.加快加快2一般作負極的金屬比作正極的金屬活潑。3(1)一般思維方法：首先將已知氧化還原反應拆分為兩個半反應；根據(jù)原電池的電極反應特點，結合兩個半反應找出正負極材料(負極就是失電子的物質，正極用比負極活潑性差的金屬即可，也可以用石墨)及電解質溶液。按要求畫出原電池裝置圖。(2

18、)電解質溶液的要求：電解質是使負極放電的物質。因此電解質溶液一般要能夠與負極發(fā)生反應，或者電解質溶液中溶解的其他物質能與負極發(fā)生反應(如空氣中的氧氣)。但如果兩個半反應分別在兩個容器中進行(中間連接鹽橋)，則左右兩個容器中的電解質溶液選擇與電極材料相同的陽離子。如在鋅銅原電池中，負極金屬鋅浸泡在含有Zn2的電解質溶液中，而正極銅浸泡在含有Cu2的溶液中。但H2KOHO2構成的電池中兩個半電池中可都用KOH溶液。(3)電極材料的選擇在原電池中，選擇還原性較強的物質作為負極；氧化性較強的物質作為正極。并且，原電池的電極必須導電。電池中的負極必須能夠與電解質溶液反應，容易失去電子，因此負極一般是活潑

19、的金屬材料(也可以是還原性較強的非金屬材料如H2、CH4等)。典例導悟1(1)PtO22H2O4e=4OH(2)Zn2Zn4e=2Zn2解析Zn比Pt活潑，Zn作為原電池的負極，Zn失去電子，Pt作為原電池的正極，因人的體內液體不可能呈較強酸性，故正極上O2得到電子，發(fā)生還原反應。2D由于Li能和稀H2SO4、H2O反應，因此電解質不能用硫酸；放電過程為原電池原理，在原電池中，陰離子向著負極移動，陽離子向著正極移動；充電過程是電解的過程，電解池的陽極失電子，即LiFePO4e=LiFePO4，因此陽極材料(LiFePO4)質量會減少；將電解池陽極反應倒過來就是原電池的正極反應。綜合上述分析可知

20、D正確。3Aa中加入CuSO4溶液，被置換出的銅覆蓋在Zn的表面，形成原電池，產(chǎn)生H2的速率加快，反應所需時間縮短，但置換銅時消耗了一部分鋅，故與稀硫酸反應的鋅的質量減少，完全反應后生成的H2的量比b少，答案為A。4BA、B形成原電池，B不易腐蝕，則A為負極，B為正極，活潑性：A>B；A、D放入HCl中，D比A反應劇烈，則活潑性：D>A；Cu不能置換B而Cu能置換C，則活潑性：B>Cu>C。總的活潑性：D>A>B>C。5(1)裝置圖如下：(2)電池的正、負極及外電路中電子的流向如圖所示。(3)負極(Fe)：Fe2e=Fe2；正極(C)：2Fe32e=2

21、Fe2。解析根據(jù)原電池的構成條件發(fā)生還原反應的物質作正極(或在正極上發(fā)生還原反應)，發(fā)生氧化反應的物質作負極(或在負極上發(fā)生氧化反應)。在上述反應里，固體鐵中鐵元素的化合價升高，發(fā)生氧化反應，應作原電池的負極；FeCl3中鐵元素的化合價降低，發(fā)生還原反應，但因FeCl3易溶于水，不能直接作電極，所以要選用一種活動性比鐵弱且與FeCl3溶液不反應的固體作輔助電極，這里可以采用石墨棒等?！菊n后練習區(qū)】高考集訓1C根據(jù)題給信息知鋰水電池的總反應為2Li2H2O=2LiOHH2，D正確；在反應中氫元素的化合價降低，因此H2O作氧化劑，同時又起到溶劑的作用，A正確；放電時正極反應為2H2O2e=2OHH

22、2，B正確；正極周圍聚集大量OH，因此溶液中的陽離子Li向正極移動，負極周圍聚集大量Li，因此溶液中的陰離子OH向負極移動，C錯誤。2B由電池總反應式可知，Ag在負極失去電子，生成氧化產(chǎn)物AgCl，每生成2 mol AgCl，即生成1 mol Na2Mn5O10時，轉移2 mol電子，故A、D錯誤，B正確；Na應向電池的正極移動，C錯誤。3D鐵的活潑性強于銅，故鐵能置換出銅且附著在鐵棒上，A正確；B項構成原電池，銅片為正極，B正確；C項中無論a和b是否連接，都有鐵被氧化生成亞鐵離子，故C正確；D項中銅離子應移向鐵電極，故D錯誤。4C由圖示關系可知，池為原電池，池為電解池，a極為正極，b極為負極

23、，K閉合后，c極為陰極，d極為陽極，因電極材料為PbSO4，結合鉛蓄電池的工作原理，可判斷d極發(fā)生的電極反應式為PbSO42H2O2e=PbO24HSO，A項正確；由題給方程式可判斷，當電路中轉移0.2 mol電子時，中消耗的H2SO4為0.2 mol，B項正確；電解池工作時，陰離子移向陽極，即d電極，故C項錯誤；因池反應為2PbSO42H2OPbPbO22H2SO4，因此K閉合一段時間后，池可作為原電池對外供電，其中析出的鉛附著在c極上作負極，析出的PbO2附著在d極上作正極，D項正確。5B銅鋅原電池工作時，負極反應為Zn2e=Zn2，正極反應為Cu22e=Cu，電池總反應為ZnCu2=Zn

24、2Cu，故A項錯誤，B項正確；原電池工作時，電子從負極由外電路流向正極，由于左池陽離子增多，右池陽離子減少，為平衡電荷，則鹽橋中的K移向CuSO4溶液，而Cl則移向ZnSO4溶液，故C、D項錯誤。6(1)取少許最后一次洗滌濾液，滴入12滴Ba(NO3)2溶液，若不出現(xiàn)白色渾濁，表示已洗滌完全(或取少許最后一次洗滌濾液，滴入12滴酚酞溶液，若溶液不顯紅色，表示已洗滌完全)(2)Ag2O22Zn4KOH2H2O=2K2Zn(OH)42Ag(3)0.91或(91%)解析(1)解題出發(fā)點有二：其一從沉淀表面附著硫酸鉀，可用硝酸鋇溶液檢驗；其二沉淀表面附著(過量的)氫氧化鉀，可用酚酞溶液檢驗。(2)根據(jù)

25、原電池反應和氧化還原反應的對應關系，初步確定氧化劑是過氧化銀，還原產(chǎn)物是銀；還原劑是金屬鋅，氧化產(chǎn)物是四羥基合鋅酸鉀；同時注意所用的介質是氫氧化鉀溶液。(3)n(O2)1.000×102 mol設樣品中Ag2O2的物質的量為x，Ag2O的物質的量為y。x9.500×103 moly1.000×103 molw(Ag2O2)0.91。7(1)由化學能轉變?yōu)殡娔苡蒩到b(2)2H24OH4e=4H2O或H22OH2e=2H2O(3)增大電極單位面積吸附H2、O2分子數(shù)，加快電極反應速率(4)LiH2O1/1 148或8.71×10432解析(1)氫氧燃料電池

26、中，負極通H2，正極通O2，所以導線中電子由a到b。(2)負極H2被氧化，寫反應式時要注意電解質溶液的組成。(3)本題考查讀題能力，鉑粉作用在題設中有說明，在學習中要注意自學能力的培養(yǎng)。(4)2LiH22LiH 22.4 L 16 g吸收224 L H2時，生成的LiH的質量為160 g，LiH體積與被吸收的H2體積比為224 L11 148LiHH2O=LiOHH2 8 g 1 mol160 g LiH與H2O作用生成20 mol H2，H2完全被氧化失40 mol電子，若能量轉化率為80%，則導線中通過的電子的物質的量為40 mol×80%32 mol。考點集訓1A本題考查原電池形成條件。只有能自發(fā)進行的氧化還原反應才可能用于設計原電池，非氧化還原反應因沒有電子轉移所以不能設計成原電池，題中只有A項不是氧化還原反應。2CX投入Z的硝酸鹽溶液中，X的表面有Z析出，說明活潑性X>Z；X與Y組成原電池時，Y為電池的負極，說明Y>X，因此X、Y、Z三種金屬的活潑性順序為Y>X>Z。3