原電池-電解池

原電池

[考綱展示]1.了解原電池的工作原理,能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式.2.了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。教材回顧夯實(shí)雙基體驗(yàn)高考解析：選D。本題考查電化學(xué)，意在考查考生對(duì)原電池、電解池的電極反應(yīng)、現(xiàn)象和電極反應(yīng)式的書寫等的掌握情況。a、b不連接，未形成原電池，Cu2＋與Fe在接觸面上直接反應(yīng)，A項(xiàng)正確；a、b用導(dǎo)線連接，銅片作正極，Cu2＋在該電極上得電子，B項(xiàng)正確；a、b連接與否，溶液中的Cu2＋均得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成Cu，F(xiàn)e均失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe2＋，故溶液均從藍(lán)色逐漸變成淺綠色，C項(xiàng)正確；a與電源正極相連時(shí)，Cu片作陽極，Cu2＋向Fe電極移動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。

1．原電池原理(1)裝置特點(diǎn)：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為_____構(gòu)建雙基電能氧化正極得到O2＋2H2O＋4e－考點(diǎn)串講深度剖析考點(diǎn)1原電池的工作原理1．原理圖示2．原電池的判斷方法(1)先分析有無外接電源，有外接電源的為電解池，無外接電源的可能為原電池。然后依據(jù)原電池的形成條件分析判斷。(2)多池相連，但無外電源時(shí)，兩極活潑性差異最大的一池為原電池，其他各池可看作電解池。特別提醒：原電池工作原理是將氧化還原反應(yīng)拆分在兩個(gè)電極上，分別發(fā)生氧化反應(yīng)(負(fù)極反應(yīng))和還原反應(yīng)(正極反應(yīng))，電子經(jīng)外電路由負(fù)極流向正極(產(chǎn)生電流)。即時(shí)應(yīng)用考點(diǎn)2原電池正、負(fù)極的判斷與電極反應(yīng)式的書寫1．正、負(fù)極的判斷即時(shí)應(yīng)用學(xué)科規(guī)律方法提升原電池工作原理的應(yīng)用1．比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱

原電池中，一般活動(dòng)性強(qiáng)的金屬作負(fù)極，而活動(dòng)性弱的金屬(或非金屬)作正極。如有兩種金屬A和B，用導(dǎo)線將A和B連接后，插入到稀硫酸中，一段時(shí)間后，若觀察到A極溶解，而B極上有氣體放出，則說明A作負(fù)極，B作正極，則可以斷定金屬活動(dòng)性A>B。2．加快化學(xué)反應(yīng)速率

由于形成了原電池，導(dǎo)致反應(yīng)速率加快。如Zn與稀硫酸反應(yīng)制氫氣時(shí)，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成Cu-Zn原電池，加快反應(yīng)進(jìn)行。3．用于金屬的防護(hù)

使需要保護(hù)的金屬制品作原電池正極而受到保護(hù)。例如要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極。4．設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源設(shè)計(jì)原電池要緊扣構(gòu)成原電池的三個(gè)條件：(1)首先將已知氧化還原反應(yīng)拆分為兩個(gè)半反應(yīng)。(2)根據(jù)原電池的電極反應(yīng)特點(diǎn)，結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)找出正負(fù)極材料(負(fù)極就是失電子的物質(zhì)，正極用比負(fù)極活潑性差的金屬即可，也可以用石墨)及電解質(zhì)溶液。

①電極材料的選擇

在原電池中，選擇活潑性較強(qiáng)的金屬作為負(fù)極；活潑性較弱的金屬或非金屬作為正極，并且原電池的電極必須導(dǎo)電。一般來說，負(fù)極應(yīng)該跟電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)。例

某校化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組欲設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證Fe、Cu的金屬活動(dòng)性，他們提出了以下兩種方案。請(qǐng)你幫助他們完成有關(guān)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目：方案Ⅰ：有人提出將大小相等的鐵片和銅片，分別同時(shí)放入稀硫酸(或稀鹽酸)中，觀察產(chǎn)生氣泡的快慢，據(jù)此確定它們的活動(dòng)性。該原理的離子方程式為____________________________________________________。方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作電極設(shè)計(jì)成原電池，以確定它們的活動(dòng)性。試在下面的方框內(nèi)畫出原電池裝置圖，標(biāo)出原電池的電極材料和電解質(zhì)溶液，并寫出電極反應(yīng)式。正極：_____________________________________________；負(fù)極：______________________________________________。方案Ⅲ：結(jié)合你所學(xué)的知識(shí)，幫助他們?cè)僭O(shè)計(jì)一個(gè)驗(yàn)證Fe、Cu活動(dòng)性的簡單實(shí)驗(yàn)方案(與方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)：____________________________________________________，用離子方程式表示其反應(yīng)原理：____________________________________________________?！窘馕觥糠桨涪瘢鸿F可以和稀硫酸(或稀鹽酸)反應(yīng)生成H2，而Cu在金屬活動(dòng)性順序表中位于H的后面，不能置換出酸中的氫。方案Ⅱ：利用原電池原理證明金屬活動(dòng)性Fe>Cu，可以把鐵片作為原電池的負(fù)極，銅片作為原電池的正極，稀硫酸作電解質(zhì)溶液，按要求組成閉合回路，畫出裝置圖，并寫出相應(yīng)的電極反應(yīng)式。也可以設(shè)計(jì)鹽橋組成原電池。方案Ⅲ：可以利用金屬與鹽溶液的置換反應(yīng)驗(yàn)證金屬的活動(dòng)性。把鐵片插入CuSO4溶液中觀察現(xiàn)象?！窘忸}感悟】

(1)能設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)一定是放熱的氧化還原反應(yīng)，吸熱反應(yīng)不可能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。(2)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。(3)設(shè)計(jì)原電池時(shí)，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。跟蹤訓(xùn)練2．原電池原理廣泛應(yīng)用于科技、生產(chǎn)和生活中，請(qǐng)回答以下問題：(1)肼(N2H4)又稱聯(lián)氨，是一種可燃性的液體，可用作火箭燃料。肼-空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，產(chǎn)物無污染，電解質(zhì)溶液是20%～30%的KOH溶液。肼-空氣燃料電池放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式是_____________________________；負(fù)極的電極反應(yīng)式是_________________________________。(2)有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料，以N2、H2為電極反應(yīng)物，以HCl-NH4Cl溶液為電解質(zhì)溶液制造新型燃料電池。試寫出該電池的正極反應(yīng)式：__________________________。(3)請(qǐng)運(yùn)用原電池原理設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證Cu2＋、Fe3＋氧化性的強(qiáng)弱。請(qǐng)畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖并寫出電極反應(yīng)式。解析：(1)氧氣在正極上發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氧根離子，肼在負(fù)極上被氧化為無污染的氮?dú)狻?2)相當(dāng)于氮?dú)夂蜌錃庀群铣砂?，然后結(jié)合鹽酸生成氯化銨。(3)三價(jià)鐵離子能夠氧化銅生成銅離子，從而設(shè)計(jì)成原電池證明該結(jié)論。真題集訓(xùn)把脈高考題組1原電池工作原理解析：選B。解答本題時(shí)應(yīng)特別注意：未說明狀況無法由物質(zhì)的量計(jì)算氣體的體積，這是選擇題常出現(xiàn)的陷阱之一。化學(xué)反應(yīng)的過程中既有物質(zhì)變化又有能量變化，A項(xiàng)錯(cuò)誤；NaHCO3、HCOONa屬于離子化合物，含有離子鍵，另外酸根中含有共價(jià)鍵，B項(xiàng)正確；儲(chǔ)氫過程中，H2中的H元素由0價(jià)升到＋1價(jià)，化合價(jià)升高，被氧化，NaHCO3中的碳元素由＋4價(jià)降到＋2價(jià)，化合價(jià)降低，被還原，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由化學(xué)方程式可知，釋氫過程中，每消耗0.1molH2O會(huì)生成0.1molH2，若為標(biāo)準(zhǔn)狀況，則H2的體積為2.24L，未說明狀況，則體積數(shù)值不能確定，D項(xiàng)錯(cuò)誤。解析：選C。本題考查原電池工作原理及考生解決新情境中實(shí)際問題的能力。該電池的負(fù)極是鋰，氧化劑水在正極上得到電子生成氫氣，又電解質(zhì)是LiOH，故A、B、D項(xiàng)正確；原電池中正極周圍聚集大量OH－，因此溶液中的陽離子Li＋向正極移動(dòng)，負(fù)極周圍聚集大量的Li＋，因此溶液中的陰離子OH－向負(fù)極移動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤。題組2原電池原理的綜合應(yīng)用3．(2012·高考大綱全國卷)①②③④四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池。①②相連時(shí)，外電路電流從②流向①；①③相連時(shí)，③為正極；②④相連時(shí)，②上有氣泡逸出；③④相連時(shí)，③的質(zhì)量減少。據(jù)此判斷這四種金屬活動(dòng)性由大到小的順序是(

)A．①③②④

B．①③④②C．③④②① D．③①②④解析：選A。形成原電池時(shí)活潑金屬作負(fù)極，正極均被保護(hù)，A正確；Ⅰ中負(fù)極為活潑金屬Zn，B錯(cuò)誤；Ⅱ中是酸性溶液，電極反應(yīng)式中不能有OH－生成，C錯(cuò)誤；Ⅰ中無Fe2＋生成，所以無藍(lán)色沉淀生成，D錯(cuò)誤。5．(2011·高考新課標(biāo)全國卷節(jié)選)已知甲醇的燃燒熱ΔH為－726.5kJ/mol，則在直接以甲醇為燃料的燃料電池中，電解質(zhì)溶液為酸性，負(fù)極的反應(yīng)式為__________________________、正極的反應(yīng)式為___________________________________________________。理想狀態(tài)下，該燃料電池消耗1mol甲醇所能產(chǎn)生的最大電能為702.1kJ，則該燃料電池的理論效率為________(燃料電池的理論效率是指電池所產(chǎn)生的最大電能與燃料電池反應(yīng)所能釋放的全部能量之比)。電解池第一課時(shí)活動(dòng)與探究向氯化銅溶液中通入直流電交流研討：

通電后，溶液中、電極上為什么會(huì)出現(xiàn)這些現(xiàn)象呢？發(fā)生了哪些反應(yīng)呢？

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：電解CuCl2溶液與電源負(fù)極相連石墨（陰極）---有紅色物質(zhì)析出；與電源正極相連石墨（陽極）---有使?jié)駶櫟矸跭I試紙變藍(lán)的氣體放出。

CuCl2溶液顏色變淺實(shí)驗(yàn)：用惰性（石墨）電極電解氯化銅溶液【實(shí)驗(yàn)分析】通電前：分析氯化銅溶液中的離子情況

通電后：（必須直流電）

Cu2+

、H+移向陰極，Cu2+得到電子變成Cu，發(fā)生還原反應(yīng)。即：Cu2++2e-=Cu

｝做無規(guī)則運(yùn)動(dòng)陽離子：Cu2+

、H+陰離子：Cl-

、OH-總反應(yīng)式：

CuCl

2Cu+Cl2↑通電

Cl-

、OH-移向陽極，Cl-失去電子變成Cl2，發(fā)生氧化反應(yīng)。即：2Cl---2e-=Cl2↑＋－陰極

陽極ｅ－陽離子陰離子得電子還原反應(yīng)失電子氧化反應(yīng)使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程。借助電流引起氧化還原反應(yīng)的裝置.即：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。一、電解1、定義電解池:電解:練習(xí)符合電解原理的是：①電解是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?②電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是化學(xué)變化，金屬導(dǎo)電是物理變化;③不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過電解原理可以實(shí)現(xiàn);④原電池的負(fù)極與電解池的陰極發(fā)生的都是氧化反應(yīng).()A:①②③④；B:①②③；

C:②③；D:②③④；C2、構(gòu)成條件(1)外加直流電源(2)與電源相連的兩個(gè)電極(3)電解質(zhì)溶液或熔化的電解質(zhì)(4)用導(dǎo)線連接形成閉合回路CCCuCl2溶液陽極陰極e－e－

判斷下列裝置何為原電池？何為電解池？CC稀H2SO4FeCCuCl2溶液電解池原電池分析下圖，屬于電解池的有③⑥【鞏固練習(xí)】陽極：陰極：與電源正極相連，陰離子移向此極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。與電源負(fù)極相連，陽離子移向此極，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)。3、電極名稱及判斷：陽離子1、如右圖是電解氯化銅溶液的裝置，其中c、d為石墨電極，則下列有關(guān)判斷正確的是A、a為負(fù)極，b為正極B、a為陽極，b為陰極C、電解過程中，d電極質(zhì)量增加D、電解過程中，氯離子濃度不變親身體驗(yàn)C

為何當(dāng)一個(gè)電極存在多種可能的放電離子時(shí)，不是大家共同放電，而是只有一種離子放電？放電能力與什么因素有關(guān)？質(zhì)疑？物質(zhì)在電解池的陰、陽兩極發(fā)生反應(yīng)的過程叫放電。4、電極反應(yīng)：用惰性（石墨）電極電解氯化銅溶液中Cu2+

、H+移向陰極后，為什么是Cu2+得到電子變成Cu，發(fā)生還原反應(yīng)？同樣

Cl-

、OH-移向陽極，為什么

Cl-失去電子變成Cl2，發(fā)生氧化反應(yīng)？5、電極材料：（1）、惰性電極：用石墨、金、鉑等材料做的電極，一般通電條件下不發(fā)生反應(yīng)；（2）、活性電極：用鐵、鋅、銅等還原性較強(qiáng)金屬做的電極，活性電極作陽極時(shí)，優(yōu)先發(fā)生氧化反應(yīng)。

若陽極為活性電極，則優(yōu)先M－ne-

＝Mn+1).陰極：___電子，發(fā)生____反應(yīng)，離子__越強(qiáng)，反應(yīng)越容易。常見陽離子放電順序：得還原氧化性失氧化還原性6、電極反應(yīng)：

若陽極為活性電極，則優(yōu)先M－ne-

＝Mn+①電極本身不參加反應(yīng)②一定是電解質(zhì)溶液中陽離子“爭”得電子2).陽極：___電子，發(fā)生____反應(yīng)，離子_____越強(qiáng)，反應(yīng)越容易。Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

當(dāng)陽極為惰性電極(石墨、鉑、金)時(shí),常見陰離子放電順序：

S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-

1.在水中加入等物質(zhì)量的Ag+、Mg2+、Na+、SO42-、NO3-、Cl-，將該溶液放入惰性材料做電極的電解槽中通電片刻，則陽極產(chǎn)物與陰極產(chǎn)物的分別為（）

A.

Cl2；AgB.O2；H2

C.Na；Cl2D.H2；O2[趁熱打鐵]B2Cl-

—2e-

=Cl2↑2H++2e-

=H2↑2NaCl+2H2OH2↑

+Cl2↑電解陽極陰極氯氣氫氣NaCl溶液[趁熱打鐵]CC陽極:陰極:總反應(yīng)方程式：+2NaOH分析電解反應(yīng)的一般思路：明確溶液中存在哪些離子判斷放電順序根據(jù)陽極氧化，陰極還原分析得出產(chǎn)物離子在電場作用下怎樣移動(dòng)陰陽兩極附近有