原电池原理 一．原电池 1.能量转化： 原电池是__________________________________________________的装置。 （2）电解质溶液 （3）电极、电解质溶液构成闭合回路 3.结构：内电路——电解质溶液、电极 导电微粒：自由移动离子（阳离子往正极移动，阴离子往负极移动） 外电路——电极（与导线） 导电微粒：自由移动电子（电子由负极经过导线流向正极，电流由正极流向负极） 电极：根据活泼性的不同，分为 负极（金属活泼性强） 正极（金属活泼性弱）。正极和负极 正极：通常是活泼性较弱的金属或非金属导体，电子流____（填“出”或“入”）的一极，电极上发生________（填“氧化”或“还原”反应）。 负极：通常是活泼性较强的金属，电子流_____（填“出”或“入”）的一极，电极被________（填“氧化”或“还原”），电极发生________（填“氧化”或“还原”反应）。 4.反应特点：自发的氧化还原反应 5.工作原理：负极失电子经导线流向正极形成电流，内电路自由移动的离子定向运动传递电荷 【例题】下列关于原电池的叙述中正确的是（ A ） Ａ．原电池能将化学能转变为电能 Ｂ．原电池负极发生的电极反应是还原反应 Ｃ．原电池在工作时其正极不断产生电子并经外电路流向负极 Ｄ．原电池的电极只能由两种不同的金属构成 【练习题1】在如图所示的装置中，a的金属性比氢要强， b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是（ B ） A．碳棒上有气体放出，溶液pH变大 B．a是正极，b是负极 C．导线中有电子流动，电子流从a极到b极 D．a极上发生了氧化反应 【练习题2】人造地球卫星用到的一种高能电池——银锌蓄电池，它在放电时的电极反 应为：Zn + 2OH– –2e–＝ZnO + H2O Ag2O + H2O + 2e–＝2Ag + 2OH– 据此判断氧化银是（ B ） Ａ．负极，并被氧化 Ｂ．正极，并被还原 Ｃ．负极，并被还原 Ｄ．正极，并被氧化 二．原电池的形成条件 （1）活泼性不同的电极材料（金属与金属或金属与非金属导体） （2）电解质溶液。电解质溶液中离子定向移动，传递电荷，接通内电路。 （3）构成闭合电路（用导线连接或直接接触） 【例题】下列装置属于原电池的是（ BC ） 【练习题】下列烧杯中盛放的都是稀H2SO4，在Cu电极上产生大量气泡的是（ A ） 例如：Fe——C(NaCl溶液) 电极反应为： （－）Fe—2e—=Fe2+ （＋）O2+2H2O+4e—=4OH— 电池总反应式：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 在这里Fe并没有和溶液中溶质NaCl发生反应，而是和O2发生氧化还原反应。可见在原电池中只要有能释放能量的氧化还原反应发生，就可以产生电流。 三、原电池的工作原理 活泼金属（负极）——失电子——氧化反应——电子流出 不活泼金属（或石墨）（正极）——得电子——还原反应——电子流入 在这里要求熟练书写电极反应和电池反应式，能由电极反应写出电池反应式，能由电池反应式写出电极反应，会判断电极符号、溶液pH及浓度的变化等。 例如：电子表所用钮扣电池的两极材料为Zn和Ag2O，电解质溶液为KOH。 放电时锌极上的电极反应式为：Zn+2OH——2e—=Zn(OH)2 Ag2O电极上发生的反应为：Ag2O+H2O+2e—=2Ag+2OH— 下列说法正确的是（ ） A．锌是负极，Ag2O是正极 B．锌发生还原反应，Ag2O发生氧化反应 C．溶液中OH—向正极移动，K+、H+向负极移动 D．随着电极反应的不断进行，电解质溶液的pH保持不变 四．原电池原理的应用 （一）做电源 要了解常见的一些电池，由所给条件判断两极符号、电极反应、电池反应、电解质溶液浓度、pH变化等。 常见的化学电源 1.普通锌锰电池——干电池 负极（锌筒）：Zn－2e- = Zn2+ 正极（石墨）：2NH4+ + 2e-= 2NH3 + H2 电池总反应式为：Zn + 2NH4+ = Zn2+ + 2NH3 + H2 2.铅蓄电池(可充电电池) 负极：Pb + SO42- －2e -====== PbSO4 正极：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- ====== PbSO4 + 2H2O 充电 放电 电池总反应式为：Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O 3.银锌电池（钮扣电池） 负极：Zn+2OH--2e- =ZnO+H2O 正极：Ag2O+H2O+2e_ =2Ag+2OH- 电池总反应式为：Ag2O + Zn = 2Ag + ZnO 4.锂电池（有多种） 5.海水电池 1991年，我国首创以铝-空气-海水为材料组成的新型电池，用作航海标志灯。 负极：4Al－12e－= 4Al3+ 正极：3O2 + 6H2O+12e－=12OH－ 电池总反应式为：4Al+3O2 + 6H2O= 4Al(OH)3 6.燃料电池（如氢氧燃料电池） 电池总反应式为：2H2 + O2 = 2H2O （二）金属的腐蚀和防护 1．金属腐蚀的本质是：金属单质失电子被氧化成金属阳离子的过程，M—ne—=Mn+
2. 金属的防护 （1）加保护层：刷漆、电镀等。 （2）改变结构：制成合金。 （3）电化学方法 ①牺牲负极保护法： Fe与Zn相连，牺牲Zn保护Fe。 ②阴极保护法： 将被保护的金属连在直流电源的负极（阴极），电源负极提供电子，阻止了金属失电子。 （三）加快反应速率 例如：纯锌与稀H2SO4反应速率较慢，当加入CuSO4溶液以后，反应速率加快，因为Zn+Cu2+=Cu+Zn2+析出的Cu与Zn接触，在稀H2SO4中形成原电池，加快反应速率。 （四）判断金属活动性 根据活泼金属为负极，不活泼金属为正极，可通过组成原电池判断金属活动性。 经典例题 【例1】下列叙述中正确的是 （ ） A．构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属。 B．由铜、锌作电极与硫酸铜溶液组成的原电池中铜是负极。 C．马口铁（镀锡铁）破损时与电解质溶液接触锡先被腐蚀。 D．铜锌原电池工作时，若有13克锌被溶解，电路中就有0.4mol电子通过。 【例2】把A、B、C、D四块金属泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若A、B相连时，A为负极；抛光磨头C、D相连，D上有气泡逸出；A、C相连时A极减轻；B、D相连，B为正极。则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为（ ） A．A＞B＞C＞D B．A＞C＞B＞D C．A＞C＞D＞B D．B＞D＞C＞A 【例3】电子计算机所用钮扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应是： Zn + 2 OH- -2e＝ZnO + H2O Ag2O +H2O + 2e＝2Ag +2 OH- 下列判断正确的是（ ） A．锌为正极，Ag2O为负极。 B．锌为负极，Ag2O为正极。 C．原电池工作时，负极区溶液PH减小。 D．原电池工作时，负极区溶液PH增大。 【巩固练习】 一、选择题 1．下列装置中，电流计G中有电流通过的是（ ） 2．生物体中细胞膜内的葡萄糖，细胞膜外的富氧液体及细胞膜构成微型的生物原电池，下列有关判断正确的是（ ） A．正极的电极反应可能是：O2+2H2O+4e—＝4OH— B．负极的电极反应可能是：O2+2H2O+4e—＝4OH— C．负极的反应主要是C6H12O6(葡萄糖)生成CO2或HCO3— D．正极的反应主要是C6H12O6(葡萄糖)生成CO2或HCO3— 3．如图：电流计的指针会偏转，M极变粗，N极变细符合这种情况的是（ ） A．M是铜，N是锌，R是硫酸溶液 B．M是锌，N是铜，R是硫酸铜溶液 C．M是银，N是锌，R是硝酸银溶液 D．M是铁，N是铜，R是硝酸铜溶液 4．电子表中电源常用银—锌微型电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应分别为 Zn+2OH——2e—＝ZnO+H2O，Ag2O+H2O+2e—＝2Ag+2OH—，总反应式：Ag2O+Zn＝2Ag+ZnO，根据上述变化，下列判断正确的是（ ） A．Zn为正极，Ag2O为负极 B．工作时电池负极区溶液的pH增大 C．工作时电子由Ag2O极经外电路流向Zn极 D．Zn为负极，Ag2O为正极 6．把铁棒和锌棒用导线连接插入硫酸铜溶液中，当电路中有0.2mol电子通过时，负极的质量变化是（ ） A．增加6.5克 B．减少6.5克 C．减少5.6克 D．增加6.4克 7．某原电池反应的离子方程式为：Fe+2H+＝Fe2++H2↑，下列说法正确的是（ ） A．HNO3为电解质溶液 B．锌为该原电池的负极 C．铁极质量不变 D．铜为该原电池的正极 8．下列说法正确的是（ ） A．钢铁因含杂质而容易发生电化腐蚀，所以合金都不耐腐蚀 B．原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用来减缓金属的腐蚀 C．钢铁电化学腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的pH不同，引起负极反应不同 D．无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化 9．根据下列实验事实： (1)X+Y2+＝X2++Y (2)Z+2H2OZ(OH)蚊帐 圆顶2+H2↑ (3)Z2+离子的氧化性比X2+弱 (4)由Y、W作电极组成的原电池反应为：Y—2e—＝Y2+ 由此可知，X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序是（ ） A．X＞Y＞Z＞W B．Y＞X＞W＞Z 高压智能环网柜C．Z＞X＞Y＞W D．Z＞Y＞X＞W 10．宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池，其电池反应式为：2H2+O2＝2H2O，电解质溶液为KOH溶液，反应保持在一定温度下，使生成H2O蒸发，下列叙述正确的是（ ） A．H2为正极，O2为负极 B．电极反应(正极)：O2+2H2O+4e—＝4OH— 电极反应(负极)：2H2+4OH——4e—＝4H2O C．负极发生氧化反应，正极发生还原反应 D．工作中电解质溶液pH值不断增大 11．燃料电池是利用燃料(如H2、CO、CH4等)跟氧气或空气反应，将化学能转化为电能的装置。电解质溶液是强碱溶液。下列关于甲烷的燃料电池说法中正确的为（ ） A．负极反应：O2+2H2O+4e—＝4OH— B．负极反应：CH4+10OH——8e—＝CO32—+7H2O C．随着放电进行，溶液的pH值增大 D．放电时溶液中的阴离子向正极移动 13．将金属A和金属B分别放入稀Hrake接收机2SO4中有氢气生成。若将金属A和金属B相连后投入稀H2SO4中发现A被腐蚀，B未被腐蚀。关于A、B的叙述是（ ） A．金属活动性A＞B B．还原性B＞A C．在后者装置中金属A发生还原反应，金属B发生氧化反应 D．金属B的表面有明显气泡产生，金属A表面无明显现象 14．把铁钉和碳棒用铜线连接后，浸入0.1mol/L的NaCl溶液中，可能发生的现象为（ ） A．碳棒上放出 B．碳棒附近产生OH— C．碳棒上放出O2 D．铁钉上放出H2 15．下列事实与电化腐蚀无关的是（ ） A．埋在地下的铁管比在地面上的更易被腐蚀 B．为保护海船的螺旋浆和船壳，往往在螺旋浆和船壳上镶入锌块 C．在空气中金属银的表面生成一层黑物质 D．镀银的铁制品，镀层部分受损后，露出的铁表面暴露在潮湿空气中更易腐蚀 16．某原电池总反应的离子方程式为：2Fe3++Fe＝3Fe2+，不能实现该反应的原电池是( ) A．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3 B．正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3 C．正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3 D．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为CuSO4 二、填空题 18．铅蓄电池是化学电池，其电极材料是Pb和PbO2，电解质溶液为稀硫酸，工作时该电池的总反应为PbO2+Pb+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O，根据上述情况判断： (1)蓄电池的负极是_________，其电极反应式为____ _____； (2)蓄电池的正极是_________，其电极反应式为_____ ____。 本次课总结 1、 原电池电极名称的判断方法 （1）根据电极材料的性质确定 金属—金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极；金属—非金属电极，金属是负极，非金属是正极；金属—化合物电极，金属是负极，化合物是正极。 （2）根据电极反应的本身确定 失电子的反应—氧化反应—负极；得电子的反应—还原反应—正极 2、 原电池电极反应式书写关键 （1）明确电池的负极反应物是电极本身还是其他物质、反应产物及化合价的变化； （2）确定电池的正极反应物是电解质溶液中的离子，还是其他物质（如溶有或通入的氧气）； （3）判断是否存在特定的条件（如介质中的微粒H+、OH- 非放电物质参加反应），进而推断电解质溶液的酸碱性的变化； （4）总的反应式是否满足质量守衡、得失电子守衡、电荷守衡。（O2 + 4H+ + 4e-=2H2O；2H2 + 4OH -- 4e- = 4H2O） 练习 2．原电池产生电流的本质原因是 （ ） A．原电池中电解液能电离出自由移动的离子 B．有两根导线将两个活性不同的电极连接 C．电极上进行的氧化还原反应的生成物为电子 D．电极上进行的氧化还原反应中会有电子转移 3． 下列说法中正确的是 （ ） A．原电池是把化学能转变为电能的装置 B．原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应 C．原电池的两极发生的反应均为氧化还原反应 D．形成原电池后，原电池中的阳离子向负极方向移动 4．实验室用锌片、铜片和AgNO3溶液组成了原电池，正极上发生的电极反应式为 （ ） A．2H+ + 2e-==H2↑ B．Zn -2e-==Zn2+ C．2H2O + O2 + 4e-==4OH- D．Ag+ + e-==Ag 5．某原电池总反应的离子方程式为Zn + Cu2+== Zn2+ + Cu，该原电池的正确组成是 （ ）
6． 某原电池总反应的离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+，可以实现上述反应的原电池是( A )
7．在外界提供相同电量的条件下，Cu2+和Ag+分别按 Cu2+ +2e-==Cu 和Ag+ + e-==Ag 在电极上放电，若析出铜的质量为1.92g，则析出银的质量为 （ ） A．1.62g B．3.24g C．6.48g D．12.96g | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
本文发布于:2023-06-29 01:16:57，感谢您对本站的认可！
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