高考化學(xué)知識清單19 原電池原理與應(yīng)用- 高考化學(xué) 復(fù)習(xí)知識清單

知識清單19原電池原理與應(yīng)用思維導(dǎo)圖原電池還原反應(yīng)：陰極充電可充電放電負(fù)極材料石墨(能吸附鋰原子)電子流出堿作介質(zhì)②兩電極直接或間接接觸溶解不斷溶解不斷正時南子(1)電極反應(yīng)①負(fù)極：電子流出的一極，發(fā)生氧化反應(yīng)；②正極：電子流入的一極，發(fā)生還原反應(yīng)。(2)三個“流向”③離子流向：陽離子→正極；陰離子→負(fù)極(3)鹽橋作用①導(dǎo)電：鹽橋中離子的定向遷移構(gòu)成了電流通路②平衡電荷：使由它連接的兩溶液保持電中性③隔離：使相互反應(yīng)的物質(zhì)不接觸II4.根據(jù)經(jīng)驗規(guī)律判斷電池的正負(fù)極(1)根據(jù)電極材料判斷正負(fù)極①金屬單質(zhì)和非金屬形成的電池，金屬單質(zhì)為負(fù)極②金屬單質(zhì)和化合物形成的電池，金屬單質(zhì)為負(fù)極③電極材料相同的原電池，還原劑為負(fù)極(2)根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性及氧化性判斷正負(fù)極①能夠和電解質(zhì)溶液反應(yīng)的電極為負(fù)極②容易和電解質(zhì)溶液反應(yīng)的電極為負(fù)極(3)燃料電池中，可燃物作負(fù)極，助燃物作正極易混易錯易錯點01活潑性強的金屬不一定作負(fù)極對于某些原電池，如鎂、鋁和NaOH溶液組成的原電池，Al作負(fù)極，Mg作正極。原電池的正極和負(fù)極與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)，不要形成思維定式——活潑金屬一定是負(fù)極，但負(fù)極一定發(fā)生氧化反易錯點02電子不能通過電解質(zhì)溶液，溶液中的離子不能通過鹽橋和導(dǎo)線(即電子不下水，離子不上岸)?！窘馕觥緼項，由鋅的活潑性大于銅，可知銅電極為正極，在正極上Cu2+得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成Cu,錯誤；B項，由于陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，故甲池的c(SO2-4)不變，錯誤；C項，在乙池中Cu2++2e-===Cu,同時甲池中的Zn2+通過陽離子交換膜進(jìn)入乙池中，由于M(Zn2+)>M(Cu2+),故乙池溶液的總質(zhì)量增加，正確；D項，陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，電解過程中Zn2+通過陽離子交換膜移向正極保持溶液中電荷平衡，陰離子是不能通過交換膜的，錯誤。1.比較金屬活潑性(1)基本規(guī)律：一般負(fù)極金屬活潑正極負(fù)極(2)特殊情況③鉛蓄電池，負(fù)極質(zhì)量增加，正極質(zhì)量增加2.加快氧化還原反應(yīng)的速率(1)一個自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，設(shè)計成原電池時反應(yīng)速率增大。①向反應(yīng)中加入少量不活潑金屬的鹽溶液②不純的金屬腐蝕速率快(2)金屬腐蝕速率：電解原理引起的腐蝕≥原電池原理引起的腐蝕(3)利用原電池原理可加快制氫氣的速率，但可能影響生成氫氣的量。需注意生成氫氣的總量是取決于金屬的量還是取決于酸的量。①足量的鋅和一定量的稀硫酸反應(yīng)，加入少量硫酸銅，產(chǎn)生氫氣的量不變②一定量的鋅和足量的稀硫酸反應(yīng)，加入少量硫酸銅，產(chǎn)生氫氣的量減少3.設(shè)計原電池ZnSO?溶液CuSO,溶液IⅡI(1)分析原電池反應(yīng)，判斷正負(fù)極和溶液①能設(shè)計成原電池的反應(yīng)一定是自發(fā)的、放熱的氧化還原反應(yīng)②負(fù)極材料確定之后，正極材料的選擇范圍較廣，只要合理都可以(2)鹽橋式原電池①導(dǎo)電：鹽橋中離子的定向遷移構(gòu)成了電流通路②平衡電荷：使由它連接的兩溶液保持電中性，使電池能持續(xù)提供電流③隔離：相互反應(yīng)的電極和溶液通過鹽橋隔離開4、用于金屬的防護(hù)——犧牲陽極法e鋅作原電池的負(fù)極利用原電池原理，讓被保護(hù)金屬做正極，一種活潑性較e鋅作原電池的負(fù)極強的金屬做負(fù)極，用導(dǎo)線相連鋼閘門(陰極)鋼閘門(陰極)(犧牲陽極)實例典典【典例01】等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b,分別加入過量的稀H?SO?中，同時向a中滴入少量的CuSO?溶液，如圖表示產(chǎn)生H?的體積(V)與時間(T)的關(guān)系，其中正確的是A【解析】a中Zn與CuSO4溶液反應(yīng)置換出Cu,Zn的量減少，產(chǎn)生H2的量減少，但Zn、Cu和稀【典例02】M、N、P、E四種金屬，已知：①M+N2+=N+M2*;②M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面有大量氣泡逸出；③N、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸鹽溶液中，電極反應(yīng)為E2++2e~=E,N-2e~=N2+。則這四種金屬的還原性由強到弱的順序是A.P>M>N>EB.E>N>M>PC.P>N>M>E【解析】由①知，金屬活動性：M>N;M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面有大量氣泡逸出，說明M作原電池的正極，故金屬活動性：P>M;N、E構(gòu)成的原電池中，N作負(fù)極，【典例03】為保護(hù)地下鋼管不受腐蝕，可采取的措施有()A.與石墨棒相連B.與銅板相連C.埋在潮濕、疏松的土壤中D.與鋅板相連【答案】D(1)特點：只能使用一次，不能充電復(fù)原繼續(xù)使用(2)代表：堿性鋅錳干電池、酸性鋅錳干電池結(jié)構(gòu)堿性鋅錳電池是一種常用的一次電池，其負(fù)極是Zn,正極是MnO?電解質(zhì)溶液是KOH溶液KOH的外亮負(fù)極鋅筒作負(fù)極：Zn+2OH~-2e~=Zn(OH)?石墨作正極：2MnO?+2H?O+2e=—2MnOOH+2OHZn+2MnO?+2H?O==2MnO特點比能量較高，儲存時間較長，可適用于大電流和連續(xù)放電(1)特點：放電后能充電復(fù)原繼續(xù)使用(2)代表：鉛蓄電池結(jié)構(gòu)鉛酸蓄電池是由兩組柵狀極板交替排列而成，正極板上覆蓋有PbO?,負(fù)極板覆蓋有Pb,稀硫酸PbO?(正極)Pb(負(fù)極)負(fù)極反應(yīng)鉛作負(fù)極：Pb(s)+SO(aq)-2e~=PbSO?(s)二氧化鉛作正極：PbO?(s)+4H*(aq)+SO?(aq)+2e陰極反應(yīng)特點性能優(yōu)良，價格便宜，可多次充放電；單位重量的電極材料釋(1)工作原理： 易混泥 易混泥A.當(dāng)該電池電壓逐漸下降后，利用電解原理能重新充電復(fù)原B.電池負(fù)極反應(yīng)式為2MnO?+2NH+2e~=Mn?O?+2NH?+H?OC.原電池工作時，電子從負(fù)極通過外電路流向正極D.外電路中每通過0.1mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5g【答案】C【解析】普通鋅錳干電池是一次電池，不能充電復(fù)原，A項錯誤；根據(jù)原電池工作原理，負(fù)極失電子，B項錯誤；由負(fù)極的電極反應(yīng)式可知，每通過0.1mol電子，消耗鋅的質(zhì)量是65g,D項錯誤?！镜淅?2】鎳鎘(Ni-Cd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其充、放電按下式進(jìn)行：2,有關(guān)該電池的說法正確的是()B.充電過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程C.放電時負(fù)極附近溶液的堿性不變D.放電時電解質(zhì)溶液中的OH~向正極移動【答案】A。作陽極，電極反應(yīng)式為Ni(OH)?+OH-e~=NiOOH+HO,A項正確；充電過程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程，B項錯誤；放電時負(fù)極電極反應(yīng)式為Cd+20H-2e~=Cd(OH)2,Cd電極周圍OH的濃度減小，C項錯誤；放電時OH【典例03】(2023·天津·統(tǒng)考三模)如圖1所示為鉛蓄電池，圖2所示為用鉛蓄電池做電源，石墨做電極，電解CuCl?溶液，Z為鹽橋。下列說法正確的是(2)確定得失電子的數(shù)目(3)電荷守恒配離子①優(yōu)先選擇原電解質(zhì)溶液中所含的離子②再選擇水中的H*或OH~,原則“左水右離子”(4)元素守恒配平其他物質(zhì)，一般缺H或O,用水補2.典型電池電極反應(yīng)的產(chǎn)物(1)含碳燃料的氧化產(chǎn)物正常產(chǎn)物(2)含氮燃料的氧化產(chǎn)物：與環(huán)境無關(guān)，都是氮氣(3)氫氣的氧化產(chǎn)物正常產(chǎn)物中性(4)氧氣的還原產(chǎn)物正常產(chǎn)物中性3.幾種一次電池的電極反應(yīng)式(1)堿性鋅錳干電池(2)紐扣式鋅銀電池4.二次電池原電池電解池氧氣氮氣中性環(huán)境有CO?存在(6)燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式熔融氧化物CH?OH+H?O-6e=CO?++6H+N?H?-4e=N?t+4H+熔融氧化物CH?OH+4O2~-6e=CO?2+2H?O 反應(yīng)式為MH-e+OH~=M+H?O。充電時陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)式為Ni(OH)?-e~+OH~=NiO(OH)+【典例03】微生物燃料電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。某微生物燃料電池