高三原电池化学电源

原电池化学电源

1. 有关电化学知识的描述正确的是

A. CaO^ H2O===Ca(OH),可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学

能转化为电能

B. 某原电池反应为 Cu + 2AgNO==Cu(NO2 + 2Ag,装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的

KCI 饱和溶液

C. 原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成

D. 理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池 2. 分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是

考点一原电池 1 ?概念 把 _______ 能转化为 _________ 能的装置。 2.工作原理 以锌铜原电池为例 负极 电极名称 电极材料

电极反应

反应类型 电子流向 正极

盐桥中离子移向

由Zn 沿导线流向Cu 盐桥含饱和 KCI 溶液，K+移向正极，Cl-移 向负极 3?原电池构成条件 ⑴两个 的电极。

(2)将电极插入 _______________________________ 中。 (3)用导线连接电极构成 _____________ ⑷能自发进行的________________ 4?正、负极判断

(D

A. ①②中Mg 作负极，③④中

B. ②中Mg 作正极，

电极反应式为 6H2O + 6e —

===60H + 3H4

C. ③中Fe 作负极，电极反应式为 Fe — 2^===F^+

D. ④中Cu 作正极，电极反应式为 2H ++ 2e —

===H f

I 反思归纳

(1) 电解质溶液中阴、阳离子的定向移动，与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的 闭合回路。

(2) 无论在原电池还是在电解池中，电子均不能通过电解质溶液。 (3) 原电池的负极失去电子的总数等于正极得到电子的总数。

(4) 原电池电极的"正”极与"负”极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。 考点二化学电源 1. 碱性锌锰干电池

Zn + 2Mn0+ 2HO===2MnO(OH F Zn(OH )2。

2MnO + 2e ===2Mn0(0涉 20H ;

负极反应:

次电池

总反应式: 正极反应:

2.锌银电池 次电池

负极反应: Zn + 20H — 2e ===ZnOF HbO; 正极反应: AgzO F H2O + 2e ===2A 叶 20H ; 总反应式:

3.二次电池(可充电电池)

铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是 (1)放电时的反应

①负极反应： _________________________ ，正极材料是

②正极反应:

③总反应：Pb + PbO + 2HSQ===2PbS 研 2f0 (2)充电时的反应 ①阴极反应： ②阳极反应:

③总反应：2PbS0+ 2fO===P F PbO + 2fS0 (3)可充电电池原理示意图

Fe 作负极

4. 燃料电池

酸性

碱性

负极反应式

2H2— 4e ===4H

2Hz + 40H — 4e —

===4HQ 正极反应式

Q+ 2HQ + 4e —

===4QH

电池总 反应式

2H2+ Cb===2HO

I 接度想考

后，则在A 电极上生成 _________ ，B 电极上生成 _____________ ，此时铅蓄电池的正负极

的极性将_________

4. (1)氢氧燃料电池以 KOH 溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶

液的浓度将

_______ ，溶液的pH _______________________________________________________ 。 (填“变小”、“增大”或“不变”) (2)

氢氧燃料电池以 HSQ 溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将

_______ ，溶液的pH _______________________________________________________ 。 (填“变小”、“增大”或“不变”) 考点三原电池原理的应用 1.加快氧化还原反应的速率

一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。例如，在 Zn 与稀H2SQ4

反

应时加入少量CuSQ 溶液能使产生H2的反应速率加快。 2?比较金属活动性强弱

两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。 3?用于金属的防护

使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁 桥梁等，

可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。

SI 探儀思考

5. 有A B C 、D 四块金属片，进行如下实验：① A B 用导线相连后，同时浸入稀 HSQ 溶液 中，A 极为

负极；②C D 用导线相连后，同时浸入稀 HSQ 溶液中，电流由 "导线T C;

可充电

Utt

用极：坯原反说

3?铅蓄电池是典型的可充电电池，它的正负极极板是惰性材料，请

回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原 )：

⑴电解液中H2SO4的浓度将变 _________________________________ ；

当外电路通过1 mol 电子时，理论上负极板的质量增加 _________________________________________________________________ g 。 (+}

枷.

③A C相连后，同时浸入稀HzSQ溶液中，C极产生大量气泡；④B、D相连后，同时浸入稀HSQ

溶液中，D极发生氧化反应。据此，判断四种金属的活动性顺序是()

A. A>B>C>D

B. A>C>D>B

C. C>A>B>D

6. 将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，

同时向a中加少量CuSQ溶液，下图中产生Hz的体积V(L)与时间t(min)的关系，其中正确的是( )

***原电池电极反应式的书写程序***

1 .负极为金属材料：

【例1】有人设计以Pt和Zn为电极材料，埋入人体内作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源。它依靠跟人体内体液中含有的一定浓度的溶解氧、『和Zn2+进行工作，试写出该电池的两极反应式。

【例2】Li - SQC2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是

LiAlCl 4- SQClz。电池的总反应可表示为4Li + 2SQCb===4LiCI + S+ SQ。

请回答下列问题：

(1) 电池的负极材料为___________ ，发生的电极反应为 ______________________________ 。

(2) 电池正极发生的电极反应为_____________________________________________________ 。【例3】铝-空气海水电池：以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。

D. B>D>C>A

电池总反应为4Al ＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3

负极：

正极： ____________________________________________________________________________ 2．燃料电池电极反应式的书写

电极：惰性电极。

燃料包含：H2、CO 烃(如CH、C2H6)、醇(如C2H5OH等。

电解质包含：①酸性电解质溶液，如H2SQ溶液；②碱性电解质溶液，如NaOH溶液；③熔融氧化物，如Y2Q;④熔融碳酸盐，如KzCO等。

第一步：写出电池总反应式燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加合后的反应。

第二步：写出电池的正极反应式

一般在正极上发生还原反应的物质都是Q,随着电解质溶液的不同，其电极反应有所不同, 其实，我们只要熟记以下四种情况：

(1) 酸性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O

(2) 碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋2H2O＋4e ===4OH

(3) 固体电解质( 高温下能传导O2－) 环境下电极反应式：O2＋4e－===2O2－

(4) 熔融碳酸盐( 如：熔融K2CO3) 环境下电极反应式：O2＋2CO2＋4e ===2CO3 。

第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式

电池的总反应式=电池正极反应式+电池负极反应式

故根据第一、二步写出的反应，有：电池的总反应式一电池正极反应式=电池负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。

例4】以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法：

(1) 酸性条件

燃料电池总反应式：CH+ 2Q===CO^ 2H2O①

燃料电池正极反应式：Q+ 4H++ 4e_ ===2HO②

①一②X 2,得燃料电池负极反应式：_______________________________________________ 。

(2) 碱性条件

燃料电池总反应式：CH+ 2Q+ 2NaOH===NCO+ 3fO①

燃料电池正极反应式：Q+ 2H2O+ 4e_ ===4OH②

①一②X 2,得燃料电池负极反应式：_______________________________________________ 。

⑶ 固体电解质(高温下能传导CT —)

燃料电池总反应式：CH + 2Q===CCH 2H2C ① 燃料电池正极反应式： Q+ 4e —

===2C_②

①一②X 2,得燃料电池负极反应式： __________________________________________________ 。 (4)熔融碳酸盐(如：熔融K2CC3)环境下

电池总反应式：CH + 2Q===CC ^ 2fQ 正极电极反应式： C2+ 2CQ + 4e —

===2CC —。电池总反 应式-正极电极反应式得负极电极反应式： ________________________ 。

***盐桥原电池的专题突破 *** 1. 盐桥的组成和作用

(1) 盐桥中装有饱和的 KCI 、KNQ 等溶液和琼脂制成的胶冻。

(2) 盐桥的作用：①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，使原电池不断产生电流。 2. 单池原电池和盐桥原电池的对比

图1和图2两装置的相同点：正负极、电极反应、总反应、反应现象。 负极： Zn — 2e _ ===Zri +

正极：Cu 2+

+ 2e —

===Cu

总反应：Zn + Cu 2+

===Cu^ Zn 2+

不同点：图1中Zn 在CuSQ 溶液中直接接触 Cu 2+

,会有一部分Zn 与Cu 2+直接反应，该装 置中既有

化学能和电能的转化，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高。

图2中Zn 和CuSO 溶液在两个池子中，Zn 与Cu 2+不直接接触，不存在 Zn 与Cu 2+直接反应 的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长。 关键点：盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。

A. Fe 作正极，发生氧化反应

B. 负极反应：2H ++ 2e —

===Hf

C. 工作一段时间后，两烧杯中溶液 pH 均不变

D. 工作一段时间后，NaCI 溶液中c (Cl —

)增大

一

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【例5】 某原电池装置如图所示。下列有关叙述中，正确的是

【例6】 已知反应 Asd 「+ 2I 「+ 2H + A S C3「

+ I 2+ HO 是可逆反应。设计如图装置 (Ci 、C

均为石墨电极)，分别进行下述操作：

—

r

盐桥

吕(慕冇琼腑的炮 .-和 KCJjft 議)

.——

< Na.AiO.

1 二 Nu h AfiO.

I

.向B 烧杯中逐滴加入浓盐酸

II

.向B 烧杯中逐滴加入 40% NaOH 溶液

结果发现电流表指针均发生偏转。 试回答下列问题：

(1) 两次操作中指针为什么发生偏转

(2) 两次操作过程中指针偏转方向为什么相反试用化学平衡移动原理解释之。

(3) ( I )操作过程中 C1棒上发生的反应为 _____________________________________________ ; (4) ( I )操作过程中 C2棒上发生的反应为 ______________________________________________ (5) 操作I 过程中，盐桥中的 K+移向

烧杯溶液(填“A ”或“ B”)。

【例7】 根据氧化还原反应：2Ag 「aq) + Cu(s)===Cu^(aq) + 2Ag(s)设计的原电池如图所示, 其中盐桥内装琼脂-饱和KNO 溶液。

请回答下列问题：

(1) 电极X 的材料是 __________ ;电解质溶液 Y 是 ____________________________________ (2) 银电极为电池的 ______ 极，写出两电极的电极反应式：

银电极： _________________________________________________________________________ ; X 电极： _________________________________________________________________________ 。 (3) _________________________ 外电路中的电子是从 电极流向 电极。

⑷ 盐桥中向CuSO 溶液中迁移的离子是 ____________ (填序号)。

A. K +

B . NQ C. Ag +

D. sO 「

⑸ 其中CuSO 溶液能否被H2SO(稀)溶液代替 _________ 。Ag 电极能否被石墨代替 _____ 。

【真题练习】

高考题组一原电池正负极的判断、电极反应式的书写 1. (北京理综，8)结合下图判断，下列叙述正确的是

A