原電池的原理及其運(yùn)用

1、原電池的原理及其運(yùn)用電解的原理及其運(yùn)用2008.3.12.jincongwu考試說明對本部分內(nèi)容的要求：*理解原電池原理。初步了解化學(xué)電源。了解化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕及一般防腐蝕方法。*理解電解原理。了解銅的電解精練、鍍銅、氯堿工業(yè)反應(yīng)原理。 第一部分 原電池的原理 第二部分 電解池的原理 第三部分 原電池與電解池的綜合應(yīng)用電化學(xué)的基本問題I概念：電化學(xué)是電現(xiàn)象與化學(xué)現(xiàn)象之間關(guān)系的科學(xué)。II研究的主要內(nèi)容：(1)化學(xué)反應(yīng)與電現(xiàn)象-原電池(2)電流作用于化學(xué)反應(yīng)-電解池原電池將一個化學(xué)體系構(gòu)成一個能夠產(chǎn)生電流的裝置的條件1 23 2原電池的組成(1)(2) (3) 3.兩極的確定(1)負(fù)極：(2)

2、正極：原電池兩極的確定例 將純鋅片和純銅片按圖示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時間，以下敘述正確的是 A兩燒杯中銅片表面均無氣泡產(chǎn)生 B甲中銅片是正極，乙中銅片是負(fù)極 C兩燒杯中溶液的pH均增大 D產(chǎn)生氣泡的速度甲比乙慢值得注意的是：電解質(zhì)溶液會影響電池的正負(fù)極例 Mg、Al為電極材料，與電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池。（1）若電解質(zhì)溶液是稀硫酸，則電池的負(fù)極是_，負(fù)極反應(yīng)為:_正極反應(yīng)為: _電池的總反應(yīng)是_.（2）若電解質(zhì)溶液是氫氧化鈉溶液，則電池的負(fù)極是_，負(fù)極反應(yīng)為:_正極反應(yīng)為：_電池的總反應(yīng)是_.4.原電池電極反應(yīng)和總反應(yīng)式負(fù)極反應(yīng)： 正極反應(yīng)： 例 在盛有稀H2SO4的燒杯中放入導(dǎo)線連接的鋅

3、片和銅片，下列敘述正確的是 A正極附近的SO42離子濃度逐漸增大 B電子通過導(dǎo)線由銅片流向鋅片 C正極有O2逸出 D銅片上有H2逸出例 某原電池總反應(yīng)的離子方程式為：2Fe3+Fe=3Fe2+，不能實現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是：A兩極材料為Cu、Fe，電解質(zhì)為FeCl3溶液B兩極材料為Fe、C，電解質(zhì)為Fe(NO)3溶液C兩極材料為Fe、Zn，電解質(zhì)為Fe2(SO4)3溶液D兩極材料為Ag、Fe，電解質(zhì)為CuSO4溶液生物原電池例生物體中細(xì)胞膜內(nèi)的葡萄糖，細(xì)胞膜外的富氧液體及細(xì)胞膜構(gòu)成微型的生物原電池，有關(guān)判斷正確的是A正極的電極反應(yīng)可能是：2H2O+ O2+ 4e- = 4OH-B負(fù)極的電極反應(yīng)可能

4、是：2H2O+ O2+ 4e- = 4OH-C負(fù)極的反應(yīng)主要是C6H12O6生成CO2或HCO3-D正極的反應(yīng)主要是C6H12O6生成CO2或HCO3-例 我國首創(chuàng)的海洋電池以鋁板為負(fù)極，鉑網(wǎng)為正極，海水為電解質(zhì)溶液，空氣中的氧氣與鋁反應(yīng)產(chǎn)生電流。電池總反應(yīng)為：4A13O26H2O4A1(OH)3，下列說法不正確的是A正極反應(yīng)式為：O22H2O4e4OHB電池工作時，電流由鋁電極沿導(dǎo)線流向鉑電極C以網(wǎng)狀的鉑為正極，可增大與氧氣的接觸面積D該電池通常只需更換鋁板就可繼續(xù)使用銀鋅電池例 在電子表里使用的紐扣電池，其電極材料分別是Zn和Ag2O，電解質(zhì)溶液是KOH溶液。電池工作時的電極反應(yīng)式分別為：

5、Ag2O+2e+H2O=2Ag+2OH- Zn-2e+2OH-=ZnO+H2O 下列說法正確的是：AAg2O是電池的正極，Zn是電池的負(fù)極BZn 是電池的正極，Ag2O 是電池的負(fù)極 C電池工作時，電池負(fù)極區(qū)溶液的pH升高D電池工作時，電池負(fù)極區(qū)溶液的pH減小燃料電池如果使H2、CO、烴(甲烷、乙烷等)、低級醇等燃料的氧化還原反應(yīng)在電池裝置中發(fā)生，則可直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，這樣的電池稱為燃料電池。 氫氧燃料電池就是一種成功的、無污染的新能源。阿波羅號宇宙飛船用的就是氫燃料電池，其負(fù)極是多孔鎳電極，正極為覆蓋氧化鎳的鎳電極，用KOH溶液作為電解質(zhì)溶液。在負(fù)極通入氫氣，正極通入氧氣。燃料電池是一

6、種理想的、高效率的能源裝置，同時也極大地減少由電力生產(chǎn)帶來的熱污染。常見的燃料電池 H2O2燃料電池(堿性環(huán)境) H2O2燃料電池(酸性環(huán)境)由于反應(yīng)的介質(zhì)不同，因此電極反應(yīng)有區(qū)別，但是總電極反應(yīng)相同，反應(yīng)實質(zhì)相同。例 科學(xué)家近年來研制出一種新型細(xì)菌燃料電池，利用細(xì)菌將有機(jī)酸轉(zhuǎn)化為氫氣，氫氣進(jìn)入以磷酸為電解質(zhì)的燃料電池發(fā)電。電池負(fù)極反應(yīng)為 AH2+2OH-2H2O+2e- BO2+4H+4e-2H2O CH22H+2e- DO2+2H2O+4e-4OH- CH4O2燃料電池： 電解液為KOH溶液負(fù)極反應(yīng)： 正極反應(yīng)：總反應(yīng)式： C2H6O2燃料電池： 負(fù)極反應(yīng)：正極反應(yīng)： 總反應(yīng)式：例 據(jù)媒體

7、報道：以氫氧燃料電池為動力的公交車即將在北京試運(yùn)行。質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）常作為電動汽車的動力源。該燃料電池以氫為燃料，空氣為氧化劑，鉑做催化劑，導(dǎo)電離子是H+。下列對該燃料電池的描述中正確的是點燃正極反應(yīng)為：O2 + 4H+ + 4e = 2H2O 負(fù)極反應(yīng)為：2H24e = 4H+總的化學(xué)反應(yīng)為：2H2 + O2 = 2H2O 氫離子通過電解質(zhì)向正極移動（A） （B） （C） （D）例 一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質(zhì)是摻雜氧化釔(Y2O3) 的氧化鋯(ZrO2)晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2-。下列對該燃料電池說法正確的是A在熔融電解質(zhì)中O2-，由負(fù)極移

8、向正極B電池的總反應(yīng)是：2C4H10+13O28CO2+10H2OC通入空氣的一極是正極，電極反應(yīng)為：O2+4e-2O2-D通入丁烷的一極是正極，電極反應(yīng)為：C4H10+26e-+13O2-4CO2+5H2O例 熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，應(yīng)而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為陽極燃?xì)?，空氣與CO2的混合氣體作為陰極助燃?xì)猓频?50下工作的燃料電池，完成有關(guān)的電池反應(yīng)式： (-)反應(yīng)式：2CO+2CO32- -4e- = 4CO2 (+)反應(yīng)式： 總電池反應(yīng)式： 例若將反應(yīng)Zn+Br2=ZnBr2設(shè)計為原電池，則下列電極反應(yīng)式能表示正極反應(yīng)的是ABr2

9、+2e-=2Br- B2Br- -2e-=Br2CZn-2e-=Zn2- DZn2+2e-=Zn例 鐵及鐵的化合物應(yīng)用廣泛，如FeCl3可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血劑等。（1）寫出FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式。_（2）若將（1）中的反應(yīng)設(shè)計成原電池，請畫出原電池的裝置圖，標(biāo)出正、負(fù)極，并寫出電極反應(yīng)式。正極反應(yīng)：_，負(fù)極反應(yīng)： _。例 依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag(aq)Cu(s)Cu2(aq)2Ag(s)設(shè)計的原電池如圖所示。請回答下列問題：（1）電極X的材料是_；電解質(zhì)溶液Y是_；（2）銀電極為電池的_極，發(fā)生的電極反應(yīng)為_；X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為_；（3）外電路

10、中的電子是從_電極流向_電極。例 銀制器皿，日久表面因生成Ag2S而呈黑色。一種除掉黑色的方法是，將一定濃度的食鹽水放入鋁制的容器中，再將表面變黑的銀器放入，靜置一段時間后，不僅黑色能褪去，而且銀的質(zhì)量沒有損失。黑色能褪去的原理是：_。電解的原理1電解原理2電解池的構(gòu)成3解決電解部分的試題應(yīng)注意的問題(1)熟記并靈活運(yùn)用微粒的放電順序(2)辨析電極材料(3)電解質(zhì)的電離1電解：電流通過電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)的電解質(zhì)時，在兩個電極上引起的氧化還原反應(yīng)的過程。2電解池：借助電流引發(fā)氧化還原反應(yīng)，使電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。3 電解池的形成條件：直流電源、與電源相連接的兩電極、電解質(zhì)溶液（或熔融的電解質(zhì)）

11、4電解的結(jié)果：兩極有新物質(zhì)生成電解池的電極確定及發(fā)生反應(yīng)在電解池中兩極由電源決定：陽極：與電源的正極相連的電極；陰極：與電源的負(fù)極相連的電極。電極的定義： 陽極：發(fā)生氧化反應(yīng)的電極 陰極：發(fā)生還原反應(yīng)的電極注意與原電池的正負(fù)極的區(qū)分 負(fù)極：電子流出的電極 正極：電子流入的電極陰陽兩極上得失電子的順序電解質(zhì)溶液pH值變化（1）電極附近溶液pH值變化 （2）電解質(zhì)溶液pH值變化 如：電解NaCl 或 KI溶液電解的應(yīng)用銅的電精煉電鍍氯堿工業(yè)鈉的冶煉鎂的冶煉鋁的冶煉電化學(xué)綜合-金屬的腐蝕與防護(hù)1.金屬腐蝕 金屬腐蝕實質(zhì): 金屬腐蝕分類:(1)化學(xué)腐蝕(2)電化腐蝕 2.金屬腐蝕的防護(hù)方法電解原理的應(yīng)

12、用例（07江蘇-11）某同學(xué)按右圖所示的裝置進(jìn)行電解實驗。下列說法正確 A電解過程中，銅電極上有H2產(chǎn)生 B電解初期，主反應(yīng)方程式為：Cu+H2SO4CuSO4+H2 C電解一定時間后，石墨電極上有銅析出 D整個電解過程中，H的濃度不斷增大例 以惰性電極電解CuSO4溶液，若陽極析出氣體0.01mol，則陰極上析出Cu為 A、064gB、1.28g C、2.56g D、5.12g例 右圖為陽離子交換膜法電解飽和食鹽水原理示意圖。下列說法不正確的是 A從E口逸出的氣體是H2B從B口加入含少量NaOH的水溶液以增強(qiáng)導(dǎo)電性C標(biāo)準(zhǔn)狀況下每生成22.4 LCl2，便產(chǎn)生2 mol NaOHD粗鹽水中含C

13、a2+、Mg2+、Fe3+、SO42等離子，精制時先加Na2CO3溶液 例 如圖電解池中裝有硫酸銅溶液，選用不同材料的電極進(jìn)行電解。下列敘述中正確的是電極材料通電后的變化陽極陰極A石墨石墨陰極質(zhì)量增加，溶液的pH 增大B銅銅陽極質(zhì)量減小，陰極質(zhì)量增加C鐵鐵兩極的質(zhì)量不發(fā)生變化D鉑鐵陰極質(zhì)量增加，溶液的pH 不變 三、電化學(xué)原理的綜合運(yùn)用例 如圖所示裝置，兩玻璃管中盛滿滴有酚酞溶液的NaCl飽和溶液，C（I）、C（II）為多孔石墨電極。接通S1后，C（I）附近溶液變紅，兩玻璃管中有氣體生成。一段時間后（兩玻璃管中液面未脫離電極），斷開S1，接通S2，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。此時：C（I）的電極名稱

14、是 （填寫正極或負(fù)極）； C（II）的電極反應(yīng)式是 。（06重慶-27）鉛蓄電池是典型的可充型電池，它的正負(fù)極格板是惰性材料，電池總反應(yīng)式為： Pb + PbO2 + 4 H+ 2 SO2 PbSO4 + 2 H2O請回答下列問題（不考慮氫、氧的氧化還原）： （1）放電時：正極的電極反應(yīng)式是 ；電解液中H2SO4的濃度將變 ；當(dāng)外電路通過1 mol電子時，理論上負(fù)極板的質(zhì)量增加 g。 （2）在完全放電耗盡PbO2和Pb時，若按右圖連接，電解一段時間后，則在A電極上生成 、B電極上生成 ，此時鉛蓄電池的正負(fù)極的極性將 。例 在玻璃圓筒中盛有兩種無色的互不相溶的中性液體。上層液體中插入兩根石墨電極

15、，圓筒內(nèi)還放有一根下端彎成環(huán)狀的玻璃攪棒，可以上下攪動液體，裝置如右圖。接通電源，陽極周圍的液體呈現(xiàn)棕色，且顏色由淺變深，陰極上有氣泡生成。停止通電，取出電極，用攪棒上下劇烈攪動。靜置后液體又分成兩層，下層液體呈紫紅色，上層液體幾乎無色。根據(jù)上述實驗回答：（1）陽極上的電極反應(yīng)式為_。（2）陰極上的電極反應(yīng)式為_。（3）原上層液體是_。（4）原下層液體是_。（5）攪拌后兩層液體顏色發(fā)生變化的原因是_。（6）要檢驗上層液體中含有的金屬離子，其方法是_，現(xiàn)象是_。例 近年來，加“碘”食鹽較多的使用了碘酸鉀(KIO3) ，碘酸鉀在工業(yè)上可用電解法制取。以石墨和不銹鋼為電極，以KI溶液為電解液，在一定條件下電解，反應(yīng)方程式為：KI3H2O=KIO33H2。下列有關(guān)說法正確的是 A電解時，石墨作陰極，不銹鋼作陽極B電解時，陽極反應(yīng)是：I-6e-+3H2OIO3- +6HC溶液調(diào)節(jié)至強(qiáng)酸性，對生產(chǎn)有利D電解前后溶液的pH幾乎不變例 工業(yè)上用MnO2和KOH為原料制取KMnO4。主要生產(chǎn)過程可以分為兩步進(jìn)行，第一步將MnO2和固體KOH粉碎，