《原電池化學電源》復習學案解讀

1、1原電池 化學電源復習學案原電池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)，亍 £ * *-1 1 < 鹽嚴3113.原電池構成條件電極名稱負極正極電極材料電極反應反應類型電子流向#(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:反應原理氧化反應Zn-SeZn2*失y沿導線傳遞，有電流產生鋅銅原 電池正極"還原反應L 2H+2e=H#電解質溶液問題：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？ 根據電子流向：電子流出的一極是 ;電子流入的

2、一極是 。(2) 根據兩極材料：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(4) 根據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)象通常是化學電源1 .一次電池 堿性鋅錳干電池總反應式：Zn+2MnOH2HO=2MnOQFZn(0H)2負極反應：_；正極反應：； 鋅銀電池總反應式：Zn+AgC+ HbO=Zn(OH+ 2Ag。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：HSQ作電解質溶液時，總反應式：Pb+ PbO + 2HS2pbSO+

3、2H°。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) CH 4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()A. CHOH(g)+ Q(g) 2e_=HC(l) + CO(g) + 2H+ (aq)B. Q(g) + 4H+ (aq) + 4e_

4、=2HO(I)C. CHQH(g)+ fQ(l) 6e_=CQg) + 6H+ (aq)D. Q(g) + 2H2Q(I) + 4e =4QH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cT。下列對該燃料電池的說法不正確的是()A. 在熔融電解質中， 才由負極移向正極B. 該電池的總反應是 C3H8 + 5Q=3CQ+ 4HQC. 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GH 20e + 10Q=3CQ+ 4HQ

5、三、原電池電極反應式的書寫列物質標得失1一般電極反應式的書寫步驟_按照負極發(fā)生,正極發(fā)生T判斷出電極反應產物找出得失電子的數(shù)量看環(huán)境配守恒電極產物在電辭質溶液的環(huán)境中應育籀定存在_女臟劭質中生成的H+應讓其結 OH-生成水口電極反應式要根據_守恒、_守恒和_守恒等加以配平兩式加兩電極反應式相加，與總反應離子方程式對照驗總式|一驗證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 LizCQ和NaCQ的熔融鹽混合 物做電解質，CQ為負極燃氣，空氣與 CQ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：2CQ+2CQ=4C

6、(2+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 a中加少量CuSO容液，下圖例4：將等質量的兩份鋅粉a、b分別加入過量的稀硫酸，同時向中產生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。據此判斷它們的活動性由強到弱的順序是

7、()A. DC、A、BB.DA、B、C C . DB、A、CD. BA、D C3 設計化學電源例6:根據下列氧化還原反應設計兩個原電池：(1) Cf+ Fe=Fe+ + Cu(2) 2FeCb+ Fe=3FeC2。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 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

8、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 2Li + 2HbO=2LiOH- Hd2.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 5MnO 2Ag+ 2NaCI=N2MnO°+ 2AgCI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：Ag+ C=AgCIB. 每生成1 mol Na 2MnOo轉移2 mol電子C. ”&+不斷向“水”電池的負極移動D. AgCI是還原產物3 .某小組為研究電化學原理，設計如圖裝置。下列敘述不正確的是（）A. a和b不連接時，鐵

9、片上會有金屬銅析出B. a和b用導線連接時，銅片上發(fā)生的反應為 Cf+ + 2e=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D. a和b分別連接直流電流正、負極，電壓足夠大時，Cf+向銅電極移動4. 鉛蓄電池的工作原理為 Pb+ PbQ+ 2"SQ=2PbSG2HO,研讀下圖，下列判斷不正確的是（n7cJph30%日冋|A.B.K 閉合時，d 電極反應式：PbS(4+ 2HQ- 2e_=Pb2+ 4H+ + SQ_當電路中轉移0.2 mol電子時，1中消耗的 HSQ為0.2 molC.K閉合時，U中SQ_向c電極遷移7#D.K閉合一段時間后，U可單獨作為原

10、電池，d電極為正極5.銅鋅原電池（如圖）工作時，下列敘述正確的是（）«>燈泡燈泡-鹽橋（裝有瓊月豈-E sordE sordA.正極反應為Zn 2e=zn+B.電池反應為Zn+ Cu2+=zn+ + CuC.電子從正極流向負極D.在外電路中，鹽橋中的K+移向ZnSQ溶液題組二原電池原理的應用6.-鹽橋（裝有瓊月豈-幗剎KCI濬嵌）AgQ是銀鋅堿性電池的正極活性物質，可通過下列方法制備：在KQH溶液中加入適量AgNQ容液，生成AgQ沉淀，保持反應溫度為80 C,邊攪拌邊將定量K2SQ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2AgNO+ 4

11、KQ+K，S2C8=Ag2C2 J+ 2KNC+ 2&SQ+ 2H2Q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O 銀鋅堿性電池的電解質溶液為 KQH溶液，電池放電時正極的AgQ轉化為Ag,負極的Zn轉化為KZn（QH）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AgO和AgO)2.588 g，在一定條件下完全分解為 Ag 和Q,得到224.0 mLO2(標準狀況下)。計算樣品中AgO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，

12、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(用a、b表示)。(2)負極反應式為，在導線中電子流動萬向為_(3)電極表面鍍鉑粉的原因是(4) 該電池工作時，H2和Q2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：I .2Li + H2=2LiHII 丄iH + HQ=LiQI+ Hbt 反應I中的還原劑是 ，反應I中的氧化劑是 。 已知LiH固體密度為0.82 g cm_3,用鋰吸收224 L(標準狀況)出，生成的LiH體積與被吸收的H2體積比為 由生成的LiH與HO作用，放出的H用作電池燃料，若能量轉

13、化率為 80%則導線中 通過電子的物質的量為 mo。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 ()A. HCI+ NaOH=NadF2O H<0占燃B. 2CHOH(I) + 3Q(g)燃>2C(2(g) + 410(1) Hv 0C. 4Fe(QH)2(s) + 2H2Q(I) + Q(g)=4Fe(QH)3(s) Hv 0D. 2H2(g) + Q(g)=2H2O(l) Hv 02. X、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與丫組成原電 池時，丫為電池的負極，X、丫、Z三種金屬的活潑性順序為()D. Y>Z>XA. X&

14、gt;Y>ZB. X>Z>YC. Y>X>Z3 . (2011 吉林模擬)依據氧化還原反應：2Ag(aq) + Cu(s)=Cu (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.-= P=- .匕=”.I :. 1» ：|KI I %電解質溶液丫是(2)銀電極為電池的 ，發(fā)生的電極反應為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KQH容液中，向兩極分別通入 CH和Q2，構成甲烷燃料電池。已知， 通入CH的一極，其電極反應式是

15、CH+ 10QH 8e=cQ+ 7HQ;通入Q的另一極，其電極反 應式是2Q+4H.Q+ 8e =8QH。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 0H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 HSO中組成原電池，寫出電極名稱及電極反應式：Al 片( )，Cu片( )_。 若將Al片和Cu片用導線相連，插入濃HNO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8. Li-SOCl 2電池可用于

16、心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl 4SOC2。電池的總反應可表示為 4Li + 2SOC2=4LiCI + S + SOT。 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容液吸收SOC2, 有 NstSO和NaCI生成。 如果把少量水滴到SOC2中，實驗現(xiàn)象是110反應的化學方程式為(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Zn 2e =Z nCu + 2e =

17、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)Zn + 20H 2e_ =Zn(0H2(2) Z n + 20H 2e=Z n(0H22. Pb+ SO_ 2e =PbSO3. (1)H2 2e=2H1 + 2Q+ 2H + 2e =H0 H2+ 20H 2e=2H01 2Q+ H2C+ 2e =20H(2)CH4+ 100H 8e=C0 + 7H02Q+ 4H20+ 8e=80H問題思考1. 不一定，例如將Mg和Al用導線連接插入Na0H溶液中，Al作負極，Mg乍正極。2根據同種電荷相互排斥，

18、異種電荷相互吸引的原理可知，在電解質溶液中，陰離子移13向負極，陽離子移向正極。3. (1)根據電子流動方向判斷。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。 根據兩極材料判斷。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.叩充腔電池外戰(zhàn)屯源負概 還原反應廠陰機*- 充電 氧化反應屮極二

19、5.負極反應：2H2+ 40H 4e_ =4HO正極反應：Q+ 2F2O+ 4e=40H總反應式：2H2+ Q=2HO從上述反應可以看出，雖然 0H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20 + 8H+ + 8e =4H0 CH+ 2H0 8e =C0+8H+二、1.加快力快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

20、，也可以用石墨 )及電解質溶液。 按要求畫出原電池裝置圖。(2)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 CiT的溶液 中。但“一KOQ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

21、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 是活潑的金屬材料(也可以是還原性較強的非金屬材料如 H、CH等)。典例導悟1. PtQ+ 2HO+ 4e_=40H 2 +(2)Z n 2Z n 4e =2Zn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 Q得到電子，發(fā)生還原反應。2. D 由于Li能和稀fSO、HO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LiFePO e =Li+ FeP

22、O,因此陽極材料(LiFePO。)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D正確。3. A a中加入CuSO溶液，被置換出的銅覆蓋在 Zn的表面，形成原電池，產生 ”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”的量比b少，答案為A。4. B A、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

23、置圖如下：電池的正、負極及外電路中電子的流向如圖所示。(3)負極(Fe) : Fe 2e=Fd+ ；正極(C) : 2Fe3+ + 2e =2Fd+ 0解析根據原電池的構成條件一一發(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FeCb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FeCb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1. C 根據題給信息知鋰水電池的總反應為

24、 2Li + 2HO=2LiOI+ HT, D正確；在反應中 氫元素的化合價降低，因此 HO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2HO+ 2e=2OH+ H4, 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。2. B 由電池總反應式可知，Ag在負極失去電子，生成氧化產物AgCI，每生成2 mol AgCI, 即生成1 mol NazMnOo時，轉移2 mol電子，故A、D錯誤，B正確；”&+應向電池的正極移動， C錯誤。3. D 鐵的活潑性強于銅，故鐵能置換出銅且附著

25、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。4. C 由圖示關系可知，1池為原電池，U池為電解池，a極為正極，b極為負極，K閉合后，c極為陰極，d極為陽極，因電極材料為PbSQ,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 PbS(4+ 2HO-2e_=PbO+ 4H+ + sO，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，1中消耗的 HSO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U池反應為2PbS

26、(4+ 2HO充電=Pb+ PbO+ 2HSO,因此 K閉合一段時間后，U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PbO附著在d極上作正極，D項正確。5. B 銅鋅原電池工作時，負極反應為 Zn 2e=ZrT，正極反應為Cli+ + 2e=Cu電 池總反應為Zn+ Cu + =Zin+ + Cu,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CuSO 溶液，而Cl則移向ZnSO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(NO)2溶液，若不出現(xiàn)白色渾濁，表示已

27、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) Ag 2O22Zn4KOH2H2O=22KZn(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，還原產物 是銀；還原劑是金屬鋅，氧化產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。224.0 mL 2(3) n(O2)=i= 1.000 x 10 mol22.4 L mol x 1 000 m

28、L L設樣品中AQ的物質的量為x，AO的物質的量為y。1 一 1了248 g mol x x+ 232 g mol x y = 2.588 g1一 2x+ p = 1.000 X1 0 molx= 9.500 x 10一3 moly= 1.000 x 10一3 molm A&2QWAg2O) = m 樣品0.919.500 x 10一3 molx 248 g mol 一1 2.588 g7.(1)由化學能轉變?yōu)殡娔堋?、Q分子數(shù)，加快電極反應速率 Li HO 1/1 148由 a到 b (2)2H2 + 4OH 4e一=4HO或"+ 2OH 2e一 =2HO(3)增大電極單位面

29、積吸附或 8.71 x 104 32解析(1)氫氧燃料電池中，負極通 H，正極通Q，所以導線中電子由a到bo(2) 負極H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)。2Li + H=2LiH22.4 L 16 g吸收224 L H 2時，生成的 LiH的質量為160 g，LiH體積與被吸收的H體積比為160 g820 g L:224 L = 1 : 1 148LiH + H2O=LiOI+ H T8 g1 mol160 g LiH與HO作用生成20 mol ff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 x 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。2. C X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與丫組成原電 池時，丫為電池的負極，說明Y>X因此X、丫 Z三種金屬的活潑性順序為 Y>X>Z 3. (1) 銅