高中化学电池部分

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,化学能转化为电能,电池,整个装置是如何形成电流的闭合回路的,?,电极反应式及总式该如何书写？,Cu,Zn,-,Zn,2+,Zn,2+,Zn,2+,Zn,2+,Zn,2+,Zn,2+,-,-,-,-,-,-,-,-,-,-,Zn,2+,H,+,SO,4,2-,负极,正极,静电作用,利用,Fe + Cu,2+,=Fe,2+,+Cu,设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应。,负极：,Fe 2e,-,=Fe,2+,正极：,Cu,2+,+2e,-,=Cu,Cu,Fe,CuSO,4,FeSO,4,Fe,Cu,CuSO,4,原电池的两极是否一定要插入同一池内,?,盐桥的作用是什么？,使,Cl,-,向锌盐方向移动，,K+,向铜盐方向移动，使,Zn,盐和,Cu,盐溶液一直保持电中性，从而使电子不断从,Zn,极流向,Cu,极。氧化还原反应得以继续进行,盐桥的作用则是沟通内电路,盐,桥：在,U,型管中装满用饱和,KCl,溶液和琼胶作成的冻胶。,二、利用自发的氧化还原反应设计电池,1.,利用“,还升失氧，氧降得还,”在已知氧化还原反应拆,分为两个半反应；,根据“,负氧化、正还原,”找出,正、负极材料,3.,选择电极材料的,（,1),电解质溶液一般要能够,与负极发生,反应,（,2),如果两个半反应,分别在两个容器,中进行（中间连,接盐桥），则左右两个容器中的电解质溶液应选,择与,电极材料相同的阳离子,根据反应设计原电池：,2Fe,3+,+ Cu = 2Fe,2+,+ Cu,2+,依据氧化还原反应设计的原电池如下图所示：,2Ag,+,(aq) +,Cu(s,) = Cu,2+,(aq)+ 2Ag(s),。,(09,高考）,11.,将 设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是,A.,反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应,B.,反应开始时，甲中石墨电极上,Fe,3+,被还原,C.,电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态,D.,电流计读数为零后，在甲中溶入,FeCl,2,固定，乙中石墨电极为负极,D,1,、燃料电池,以硫酸为电解质溶液时：,负极：,2H,2, 4e,-,= 4H,+,正极：,O,2,+ 4H,+,+4e,-,=2H,2,O,总反应：,2H,2,+O,2,=2H,2,O,三、化学电源,以,KOH,为电解质溶液时：,负极：,2H,2,+4OH,-, 4e,-,= 2H,2,O,正极：,O,2,+ 2H,2,O +4e,-,=4OH,-,总反应：,2H,2,+O,2,=2H,2,O,氢氧燃料电池电极反应,总反应：,2H,2,+ O,2,= 2H,2,O,酸性,负极,正极,碱,性,负极,正极,中,性,负极,正极,2H,2,- 4e,-,= 4H,+,O,2,+ 4H,+,+ 4e,-,= 2H,2,O,2H,2,- 4e,-,= 4H,+,O,2,+ 2H,2,O + 4e,-,= 4OH,-,2H,2,+ 4OH,-,- 4e,-,= 4H,2,O,O,2,+ 2H,2,O + 4e,-,= 4OH,-,练,1,某海军航空站安装的,MCFC,型燃料电池，其工作温度为,600,，所用燃料为,H,2,，电解质为,熔融,K,2,CO,3,，,电池的总反应为,2H,2,O,2,=2H,2,O,，,负极反应为,H,2,CO,3,2,-2e,=H,2,O,CO,2,，,请写出该电池的正极反应式：,总反应：,CH,4,+2OH,-,+2O,2,= CO,3,2 -,+3H,2,O,CH,4,、,O,2,、,NaOH,溶液组成的燃料电池,正极：,2O,2,+4H,2,O+8e,=8OH,-,负极：,CH,4,+10OH,-,-8e,=CO,3,2-,+7H,2,O,总反应：,CH,4,+2O,2,= CO,2,+3H,2,O,CH,4,、,O,2,、盐酸溶液组成的燃料电池,正极：,2O,2,+8H,+,+8e,=8H,2,O,负极：,CH,4,-8e,+2H,2,O,=CO,2,+8H,+,（,09,江苏）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是,A,该电池能够在高温下工作,B,电池的负极反应为：,C,6,H,12,O,6,6H,2,O,24e,6CO,2,24H,C,放电过程中，,H,从正极区向负极区迁移,D,在电池反应中，每消耗,1mol,氧气,，理论上能生成标准,状况下,CO,2,气体,22.4/6 L,铅蓄电池是以充满,海绵状灰铅,的铅板和另一充满,二氧化铅,的铅板组成，用,H,2,SO,4,作电解液,。,总反应式为：,Pb+PbO,2,+2H,2,SO,4,2PbSO,4,+2H,2,O,（,1,）写出放电时的正、负极反应式,正极,:_,负极,:_,（,2,）试写出充电时的阳、阴极反应式,阳极,:_,阴极,:_,PbO,2,+4H,+,+SO,4,2-,+2e,-,PbSO,4,+2H,2,O,Pb,+,SO,4,2-,2e,-,PbSO,4,PbSO,4,+2H,2,O-2e,-,PbO,2,+,4H,+,+SO,4,2-,PbSO,4,+2e,-,Pb,+ SO,4,2-,2.,二次电池,(,可充电电池,),（,10,年高考）,11,铅蓄,电池,的工作原理如下，下列判断不正确的是,Pb,PbO,2,2H,2,SO,4,2PbSO,4,2H,2,O,。,A,K,闭合时，,d,电极反应式：,PbSO,4,2H,2,O,2e-,PbO,2,4H,+,SO,4,2-,B,当电路中转移,0.2 mol e-,时,中消耗的,H,2,SO,4,为,0.2 mol,C,K,闭合时，,中,SO,4,2-,向,c,电极迁移,D,K,闭合一段时间后，,可单独作为原电池，,d,电极为正极,C,原电池,正极 负极,阴极 阳极,关于铅蓄电池的说法正确的是,A,在放电时，正极发生的反应是,Pb(s,) +SO,4,2,(,aq,)= PbSO,4,(s) +2e,B,在放电时，该电池的负极材料是铅板,C,在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小,D,在充电时，阳极发生的反应是,PbSO,4,(s)+2e,=,Pb(s,)+ SO,4,2,(,aq,),(1),银,锌电池,负极是,Zn,：,Zn+2OH,-,- 2e,-,= Zn(OH),2,正极是,Ag,2,O,：,Ag,2,O +H,2,O + 2e,-,= 2Ag +2OH,-,电池总反应：,Zn+Ag,2,O+H2O=2Ag+Zn(OH),2,pH,变化,负极：减小,正极：增大,电极分别为,Zn,和,Ag,2,O,，,电解质溶液为,KOH,溶液。,3.,一次电池,(2),碱性锌锰电池,锌粉和,KOH,的混合物,MnO,2,金属外壳,负极是,Zn,：,Zn+2OH,-,- 2e,-,= Zn(OH),2,正极是,MnO,2,：,2MnO,2,+ 2H,2,O+ 2e,-,= 2,MnOOH,+2OH,-,电池总反应：,Zn+2MnO,2,+2H,2,O= 2MnOOH+Zn(OH),2,四、原电池的应用,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。,问：实验室用,Zn,与稀,H2SO4,反应来制备氢气，如果实验室没有,纯的锌,能否用,粗锌,代替，这样做有没有影响。,Zn-MnO,2,干电池应用广泛，其电解质溶液是,ZnCl,2,-NH,4,Cl,混合溶液。（,1,）该电池的负极材料是,。电池工作时，电子流向,（填,“,正极,”,或,“,负极,”,）。（,2,）若,ZnCl,2,-NH,4,Cl,混合溶液中含有杂质,Cu,2+,，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是,除去,Cu,2+,，最好选用下列试剂中的,（填代号）。,a.NaOH,b.Zn,c.Fe,d.NH,3,H,2,O,09,山东卷：,2,、比较金属的活泼性,迁移应用,2,X,、,Y,、,Z,、,W,四块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中组成原电池。,X,、,Y,相连时，,X,为负极；,Z,、,W,相连时，电流方向是,WZ,；,X,、,Z,相连时，,Z,极上产生大量气泡；,W,、,Y,相连时，,W,极发生氧化反应。据此判断四种金属的活动性顺序是,(),A.X,Z,W,YB.Z,X,Y,W,C.X,Y,Z,WD.Y,W,Z,X,练习,2. X,、,Y,、,Z,、,W,四种金属片浸入稀盐酸中,用导线连接,可以组成原电池,实验结果如下图所示,:,则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为,_,ZYXW,3.,用于金属的防护,(1),原电池法保护的金属：,制品作原电池,极而得到保护，接一种活泼性更,的金属,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。,(2),电解法保护金属：,制品作原电池接电源,极而得到保护,（,3),改变金属的内部结构,，,如：将钢铁制成不锈钢。,（,4),在金属表面覆盖保护层，,如：涂油漆、镀,Zn,、镀,Sn,、镀,Cr,等。,O,2,+2H,2,O+4e,-,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,条件,电,极,反,应,负极,正极,总反应式,联系,更普遍,水膜酸性较强,（,pH4.3,）,水膜酸性很弱或中性,Fe,Fe,2+,+2e,-,2H,+,+2e,-,H,2,4OH,-,Fe+2H,+,Fe,2+,+,H,2,2Fe+O,2,+2H,2,O,2Fe,（,OH),2,吸氧腐蚀,五,.,电化学腐蚀,含义,:,不纯的金属与电解质溶液接触时,形成原电池反应,较活泼的金属失去电子而被氧化的腐蚀,.,A.B.,C.D.,自我诊断,4.,如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由,快到慢的顺序为（）,判断金属腐蚀快慢的规律,（,1,）电解池原理引起的腐蚀,原电池原理引起的腐蚀,化学腐蚀,有防护措施的腐蚀。,（,2,）对同一种金属来说，腐蚀的快慢：强电解质溶液,弱电解质溶液,非电解质溶液。,（,3,）活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快。,（,4,）对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。,指点迷津,钢铁表面形成的微小原电池示意,图,(,09,上海卷,13,),右图装置中，,U,型管内为红墨水，,a,、,b,试管内分别盛有,食盐水,和,氯化铵,溶液，各加入,生铁,块，放置一段时间。下列有关描述错误的是（ ）,A,生铁块中的碳是原电池的正极,B,红墨水柱两边的液面变为左低右高,C,两试管中相同的电极反应式是：,Fe,-,2e,-,= Fe,2+,D,a,试管中发生了吸氧腐蚀，,b,试管中发生了析氢腐蚀,迁移应用,3,如图所示，甲池中电池反应式为,2Fe,3+,+Cu 2Fe,2+,+Cu,2+,，已知,B,电极质量不,变，,C,、,D,为石墨电极，乙池中为,200,mL,饱和,NaCl,溶液。,回答下列问题：,（,1,）,A,极为,极（填,“,正,”,或,“,负,”,），电,极材料为,，发生,（填,“,氧,化,”,或,“,还原,”,）反应。,（,2,）写出乙池的电极反应式：,阳极反应式为,；,阴极反应式为,。,（,3,）,A,电极质量减少,0.64 g,时，此时乙池中电解液的,pH,为,（忽略反应过程中溶液体积的变化）,C,电极上产生的气体在标准状况下的体积为,L,。,（,4,）在实验中，欲从甲池反应后的废液中回收铜，,并重新制得纯净的,FeCl,3,溶液，简述操作步骤及有关,反应原理（用离子方程式表示）,。,解析,（,1,）由于,B,电极质量不变，则,A,极材料为,Cu,，,B,极为正极。,（,2,）乙池电解饱和,NaCl,溶液，且,C,为阳极，,D,为阴,极。,（,3,）,A,极质量减少,0.64 g,，电子转移,0.02 mol,，则乙,池产生,0.02 mol OH,-,，生产,0.01 mol H,2,。,（,4,）可利用,Fe,置换出,Cu,再用,Cl,2,将,Fe,2+,氧化即可。,思 考,把,铁棒,和,铜棒,用导线连接后放入,稀硫酸,中能否形成原电池,把,铁棒,和,铜棒,用导线连接后放入,氯化钠,中能否形成原电池,五,.,电极反应式的书写,1.,根据氧化还原反应,2.,直接写电极反应式：（产物在,电解质,中要能,稳定存在,）,负极：还原剂,-ne,-,氧化产物,正极：氧化剂,+ne,-,还原产物,3.,复杂燃料电池（,如甲烷燃料电池,）,负极反应式原电池反应式正极反应式（消氧气,）,氧化剂,+,还原剂,=,还原产物,+,氧化产物,+,-,ne,-,2,、将,Mg,条、,Al,条平行插入一定浓度的,NaOH,溶液中，用导线、电器连接成原电池，此电池工作时，下列叙述中正确的是,( ),A,Mg,比,Al,活泼，,Mg,失去电子被氧化成,Mg,2+,B,负极反应式为：,Al,3e,+4OH,AlO,2,+2H,2,O,C,该电池的内外电路中，电流均是由电子定,向移动形成的,D,Al,是电池正极，开始工作时溶液中会立,即有白色沉淀析出,Mg Al,A,X,溶液,例,.,右图为,Mg,与,Al,与,X,溶液组成的一原电池。,X,为硫酸时，原电池总反应式,(,离子方程式,),_,负极为,_,电极反应式为,:_,正极为,_,电极反应式为,_,Mg+2H,+,=H,2,+Mg,2+,Mg,Mg-2e,-,Mg,2+,2H,+,+2e,-,H,2,Al,当,X,为,NaOH,时，原电池反应的离子方程式：,_,_,为负极,电极反应式,:_,_,_,_,为正极,电极反应式,:_,_,_,2Al+8OH,-,-6e,-,2AlO,2,-,+4H,2,O,2Al+2OH,-,+2H,2,O=2AlO,2,-,+3H,2,6H,2,O+6e,-,3H,2,+6OH,-,Mg,Al,当,X,溶液改为浓硝酸, Cu,、,Al,为电极，原电池反应的离子方程式：,_,_,为负极,电极反应式,:_,_,为正极,电极反应式,:_,Cu+4H,+,+2NO,3,-,=Cu,2+,+2NO,2,+2H,2,O,Cu,Cu-2e,-,=Cu,2+,Al,4H,+,+2NO,3,-,+2e,-,=2NO,2,+2H,2,O,Mg Al,A,X,溶液,电解池,原电池,Zn,Ag,NaCl,HCl,阳极 阴极,负极 正极,电极的反应：,阳极,氧化，,阴极,还原,离子的运动：,阴向,阳,靠，阳向,阴,靠,电子的运动：,阳,极正极负极,阴,极,电极的反应：,负,氧化，,正,还原,离子的运动：,正向,正,，负向,负,电子的运动：,负,极导线,正,极,电解池,原电池,e,-,e,-,e,-,Zn,Ag,NaCl,HCl,电解池,原电池,Zn,Ag,NaCl,HCl,1,、电源,一定有,2,、两电极,3,、电解质溶液,1,、电源,没有,2,、两电极,3,、电解质溶液,负极,正极,阳极,阴极,电解池,原电池,村料可相同可不同,村料一定不同,