高二化学辅导--原电池

1、原电池的基本情况(1)构成：两极、一液(电解质溶液)、一回路(闭合回路)、一反应(自发进行的氧化还原反 应)。(2)能量转化形式：化学能转化为电能。_(3)电极与电极反应：较活泼的一极豆萩,发 生氧化反应；较不活泼的一极是正极，发生还原 反应。(4)溶液中阴、阳离子的移动方向：阳离子移向 正极；阴离子移向负极。(5)电子流向：负极(通过导线)一正极；在电 解质溶液中，靠阴、阳离子发生定向移动而导电。 2、原电池电极反应规律(1)负极反应(与电极材料有关)若为活泼电极：金属失去电/而金属离子(注 意：F- Fe2+);若为惰性电极(石墨、钳)：通到正极上的 H、CH4等燃料发生氧化反应；阴极反应(与电极材料无关):阳离子放电(常 见阳离子的放电顺序为：H+ Cu2+ Fe 3+析氢腐蚀负极：Fe - 2e -错误！未找到引用源。Fe 2+正极：2Hh +2e-错误！未找到引用源。H2T总反应式：Fe+ 2H+错误！未找到引用源。Fe2+ +H44、金属腐蚀(1)金属腐蚀的类型：化学腐蚀和电化学腐蚀。(2)电化学腐蚀的类型：吸氧腐蚀和析氢腐蚀。当水膜的酸性较强时，发生析氢腐蚀；当水膜的 酸性较弱或呈中性时，发生吸氧腐蚀。自然界中 较为普遍发生的是吸氧腐蚀。5、金属的防护方法(1)改变金属的内部结构：如制成不锈钢。(2)覆盖保护层：涂漆、电镀、搪瓷、涂沥青、 塑料、沥青等。(3)电化学保护法：牺牲阳极保护法：如轮船的船底四周镶嵌锌块。外加电流阴极保护法 (又叫阴极电保护法)：将 被保护的金属制品(如水库闸门、合成氨塔等) 与直流电源的负极相连接,做电解池的阴极，受 到保护。6、可充电电池问题(1)放电时是原电池，充电时是电解池。(2)充电时，外接直流电源的负极连接蓄电池的负 极，正极连接正极。(3)解题关键：是明确化合价变化和氧化、还原反 应，兼顾电解质溶液对电极反应的影响。正极：PbO+4H+SO2-+2e-错误！未找到引用源。PbSO+2H2。高二化学原电池1,分别放置在图410所示装置（都盛有0.1 mol - L 1的H2SO4溶液）中的四个相同的纯锌片，腐蚀最快的是（）2 .有a、b、c、d四种金属，将a与b用导线连结起来浸入电解质溶液中，b不易腐t将a、d分别投入等浓度的盐酸中，d比a反应剧烈.将 Cu浸入b的盐溶液里，无明显变化.如果把Cu浸入c的盐溶液里，有c的单质析出.据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是（）A . d、c、a、bB. d、a、b、c C. d、b、a、cD. b、a、d、c3 .银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：夺电放电此电池放电时，负极上发生反应的物质是（）A. Ag B. Zn（OH） 2C. Ag2OD. Zn4 .实验室欲制氢气，所用稀盐酸和稀硫酸的浓度相同，反应速率最快的是（）A.纯锌与稀硫酸反应B.纯锌和浓硫酸反应C.纯锌与稀盐酸反应D.粗锌（含铅、铜杂质）与稀硫酸反应5 .钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是（）A、2H+2 e-=H2 B、Fe2+2e-=FeC、2H2 O+O2+4e-=4OH-D、Fe3+e-=Fe2+6 .已知空气一锌电池的电极反应为：1锌片：Zn + 20H - 2e = = = ZnO + H2O -碳棒 O2+H2O+2e = = = 2OH2据此判断，锌片是（）A.正极，并被还原B.正极，并被氧化C.负极，并被还原D.负极，并被氧化7 .在铁的电化学腐蚀中，发生还原反应的那个电极上进行的电极反应是（）A. 2H2O + O2+4e =4OH B, 2H +2e = C. 4OH 4e =2H2O + O2 D , Fe 2e = Fe2+8、家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是A、4Fe（OH）2+2H2O+O2 = 4Fe（OH）3（B、2Fe+2H2。+。2 = 2Fe（OH） 2 JC、2H2O+O2+4e= 4 OH-D、Fe- 3e= Fe3+9 .如图4- 14所示的装置能够组成原电池且产生电流的是（）稀所酸B琉密的溶液乙醇水溶酒D图 41410 .把a、b、c、d四块金属浸泡在稀硫酸中，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；c、d相连时，c为负极；a、c相连时，c为正极；b、d相连时，b为正极.则这四种金属的 活动性顺序由大到小为（）A. a bcdB. a cd bC. c abdD. bdca11 .燃料电池是一种新型电池，它主要是利用燃料在燃烧过程中把化学能直接转化为电能.氢氧燃料电池 的基本反应是：X 极:万 O2（g） + H2O。）+ 2e = = = 20H 下列判断正确的是（）Y 极：H2(g) + 20H = = = 2H20(1) + 2eA . X是正极 B . Y是正极 C. Y极发生还原反应D. Y极发生氧化反应12 .铅蓄电池的两极分别为Pb、Pb02,电解质溶液为 H2SO4,工作时的反应为 Pb+Pb02+2 H2SO4= =2 PbS04+2 H2O,下列结论正确的是（）A. Pb为正极被氧化 B.溶液的pH不断减小C, S02一只向Pb02处移动 D,电解质溶液pH不断增大13 .埋在地下的铸铁输油管道，在下列各种情况下，被腐蚀速率最慢的是（）A .在含铁元素较多的酸性土壤中B.在潮湿疏松的碱性土壤中C.在干燥致密不透气的土壤中D.在含碳粒较多，潮湿透气的中性土壤中14、实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气，已知铅蓄电池放电时发生如下反应：负极Pb+SO42=PbSO4+2e-正极 P bC2+4HI+ SO42-+2e=PbSQ+2HO今若制得CI2I0.050摩，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是（）A、0.025摩B、0.050摩C、0.10摩D、0.20摩15、下列关于实验现象的描述不正确的是（）A、把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡B、用锌片做阳极，铁片做做阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌C、把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁D、把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快16、氢馍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜馍电池。氢馍电池的总反应式是1放电j吗 + NiO （OH） r 二充电根据此反应式判断，下列叙述中正确的是（）A、电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大B、电池放电时，馍元素被氧化C、电池充电时，氢元素被还原D、电池放电时，H2是负极17.如图415所示的装置，在盛有水的烧杯中， 铁圈和银圈的相接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡.小心地从烧杯中央滴入 CuS04溶液.图 415片刻后可观察到的现象是 (指悬吊的金属圈).A.铁圈和银圈左右摇摆不定 B.保持平衡状态不变C.铁圈向下倾斜 D.银圈向下倾斜18、下列叙述中，可以说明金属甲的活动性比金属乙的活动性强的是()A 在氧化-还原反应中，甲原子失去的电子比乙原子失去的电子多B、 同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强C甲能跟稀盐酸反应放出氢气而乙不能D、将甲、乙作电极组成原电池时，甲是负极19、我国首创的以铝一空气一海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功.这种灯以取之不尽的海水为 电解质溶液，靠空气中的氧使铝不断氧化而源源产生电流.只要把灯放入海水中，数分钟后就会发出耀眼 的闪光，其能量比干电池高 2050倍.试推测此种新型电池可能的基本结构及电极反应式：(1)是负极，电极反应式为 .(2)是正极，电极反应式为 .20、如图416所示，组成一个原电池.(1)当电解质溶液为稀硫酸时：Fe电极是(填“正”或“负”)极，其电极反应为 ,该反应是(填“氧化”或“还原)反应；Cu电极是 电极，其电极反应为 ,该反应是 反应.(2)当电解质溶液为稀硝酸时：Fe电极是 极，其电极反应为 ,该反应是 反应.Cu电极是 极，其电极反应为 ,该反应是 反应.21.如图417所示，烧杯内盛有浓 HNO3,在烧杯中放入用铜线相连的铁、铅两个电极，已知原电池停止工作时，Fe、Pb都有剩余.试写出可能的电极反应式，并指出正、负电极及电极反应类型.rn浓HN5图 417Fe：、(可不填满，也可补充，下同 )；(2)pb 片：_、22.某原电池中，电解质溶液为稀 H2SO4,分别向负极通入 CO(或CH4、或H2S),向正极通入。2(或C12),试完 成下列问题：(1)当分别通入CO和O2时：正极反应：;负极反应：;电池总反应：;电解质溶液pH的变化.(填“增大” “减小”或“不变” .下同)(2)当分别通入CH4和。2时：正极反应：;负极反应： ;电池总反应： ;电解质溶液 pH的变化： .(3)当分别通入H2s和C12时：正极反应： ;负极反应： ;电池总反应：;电解质溶液 pH的变化：.23.某原电池中，电解质溶液为KOH(aq),分别向负极通入 C2H4、C2H2或Al(g),分别向正极通入 。2或C12.试完成下列问题：(1)当分别通入C2H4和02时：正极反应： ;负极反应： ;电池总反应：;溶液pH的变化：(填“增大” “减小”或“不变”，下同).(2)当分别通入C2H2和02时：正极反应：;负极反应：;电池总反应： ;溶液 pH的变化： .(3)当分别通入 Al(g)和C12时：正极反应： ;负极反应： ;电池总反应： ;溶液pH的变化： 24.已知可逆反应： AsO；-+ 2r+2H+-AsO 3-+ I2+H2O3据此设计出如图418所示的实验装置(装置中盐桥的作用是使整个装置形成一个闭合回路).进行如下操作：AB图 418(I )向(B)烧杯中逐滴加入浓盐酸，发现微安表指针偏转；(n)若改向(B)烧杯中滴加40% NaOH溶液，发现微安表指针向前述相反方向偏转.试回答下列问题：(1)两次操作过程中微安表指针为什么会发生偏转？(2)两次操作过程中指针偏转方向为什么相反？(3)( I )操作过程中， Ci棒发生的反应为.(4)( n)操作过程中， C2棒发生的反应为.25、锌一镒干电池是普遍使用的化学电池，其中含有MnO2、NH4CI、ZnCl2等糊状物。以锌筒为负极材料，石墨为正极材料。工作时反应方程式是：Zn + 2MnO2 + 2NH=Zn2 + +Mn2O3 + 2 NM+H?。(1)试写出干电池放电时的正、负电极反应式：正极：负极：干电池用久了就会变软，其原 。(2)正极反应中，前后经历下列反应：2NH4+ + 2e= 2NH3+H2； 2Mn O 2+H2= Mn2O3 + H2O,如果没有MnO2参与，干电池将难于持续稳定工作。试说明理由：。26、熔融盐燃料电池因具有高效率而受重视。可用Li2CO3和Na2CO3熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与 CO2的混合气作为阴极助燃气，制得在650c下工作的燃料电池。完成有关的电池反应式。阳极反应式：2CO+ 2CO32 = 4CO2+ 4e阴极反应式：。27、银器皿日久表逐渐变成黑色，这是由于生成了 Ag2S,有人设计了用原电池原理加以除去，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中与容器接触，放置一段时间， 黑色就会褪去而不会损失。试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应为： ，正极反应为：,反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体，则原电池总反应方程式为：28、据报道，最近摩托罗拉（ MOTOROLA ）公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型 手机电池，电量是现用馍氢电池和锂电池的10倍，可连续使用1个月充电一次。假定放电过程中，甲醇完全氧化产生的 CO2被充分吸收生成 CO32（1）该电池反应的总离子方程式为 。（2）甲醇在 极发生反应（填正或负），电池在放电过程中溶液的 pH将 （填降低或上升、不变）；若有16克甲醇蒸气被完全氧化，产生的电能电解足量的 CUSO4溶液，（假设整个过程中能量利用率为 80%）,则将产生标准状况下的 02 升。（3）最近，又有科学家制造出一种固体电解质的燃料电池，其效率更高。一个电极通入空气，另一 电极通入汽油蒸气。其中固体电解质是掺杂了Y2O3 （丫：钮）的ZrO2 （Zr：错）固体，它在高温下能传导02一离子（其中氧化反应发生完全）。以丁烷（C4H10）代表汽油。电池的正极反应式为 。放电时固体电解质里的 02一离子的移动方向是向 极移动（填正或负）。原电池测试题一、电极反应式的书写1. CH30H和02在KOH溶液中组成燃料电池，该电池的负极反应式为。解析：第一步：找氧化还原反应中的对应关系：氧化剂一一还原产物； 还原剂一一氧化产物， 在负极反应。即负极：CH 30H （还原剂）- C032（氧化产物）第二步：分析电子转移的物质的量，CH30H中碳元素为一2价，C032一中碳元素为+4价，1 mol CH 30H转移6 mol电子。即负极：CH30H C032 + 6e第三步：依据电荷原理配平以上电极反应式，缺少的物质从反应介质中寻找。因为该电池为碱性电池，而且左右相差 8 mol负电荷，所以应该在左边添加8 mol 0H 。即:负极：CH30H + 80H= C032 + 6e第四步：OH或H+与H20为对应关系，即一边有 OH或H+,则另一边有H2。所以负极反应式为:CH 30H + 80H = CO 32- + 6e + 6H 2O 或 CH 30H 6e + 80H = CO 32 + 6H 2O2. （2011广东高考）某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确A. a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出B. a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2+ + 2e = CuC.无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色D. a和b连接时，铁片上金属铜的析出速度加快3. （2011安徽高考）研究人员最近发现了一种水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO2 + 2Ag + 2NaCl = Na zMnsOio + 2AgCl ,下列 水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是（）。A.正极反应式：Ag + Cl e =AgCl B.每生成1 mol NazMnsOio转移2 mol电子C. Na卡不断向 水”电池的负极移动D. AgCl是还原产物4. （2011福建高考11）研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板 为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确.的是（）。A.水既是氧化剂又是溶剂B.放电时正极上有氢气生成C.放电时OH一向正极移动D.总反应为：2Li + 2H 2O = 2LiOH + H 2T二、钢铁的腐蚀与防护5. （2011浙江高考10）将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周 中心区（a）已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环 （b）,如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下 氧气含量比边缘少。下列说法正确的是一铁镌尔b）A .液滴中的Cl由a区向b区迁移（）斶蚀区B .液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O2 + 2H2O + 4e = 4OHC.液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀， 生成的Fe由a区向b区迁移，与b区的OH形成Fe（OH”, 进一步氧化、脱水形成铁锈D.若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为：Cu 2e = Cu26. （2011北京高考）结合下图判断，下列叙述正确的是（）。A. I和n中正极均被保护B. I和n中负极反应均是 Fe-2e = Fe2+C. I和n中正极反应均是 O2 + 2H2。+ 4e = 4OHD. I和n中分别加入少量 K3Fe（CN）6 （遇亚铁离子显蓝色） 溶液，均有蓝色沉淀。7. （09上海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钱溶液，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2+C.两试管中相同的电极反应式是：Fe-2eT FeD. a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀参考答案题号1234567891011答案CBDACDADACBAD题号12131415161718答案DCCCCDDCD三、19 Al 4Al 12e = 4Al3+(2)石墨 302+ 12e + 6H2O = 12OH20. (1)负 Fe2e = Fe2氧化正 2H+2e =H2T 还原(2)负Fe 3e = Fe3 (或 Fe2e = Fe2 ) 氧化正 4H+ NO 3- + 3e=NOT + 2H2O 还原21. 开始时，Fe是正极：4H+ + 2NOI + 2e-= 2NO? T + 2H20(还原反应)；后来，Fe是负极：3Fe-6e = 3Fe2+(氧化反应).(2)开始时，Pb是负极：Pb2e-=pb2+(氧化反应)；后来，Pb是正极：2N0 3 +8H+ 6葭=2N0 T+ 4H20(还原反应).22. 02+ 4e + 4H = 2H2O 2C0 4e + 2H20 = 2C02 + 4H +2C0 + 02=2C02 T 不变(2) 202 +8e +8H= 4H 2。 CH48e + 2H20=C02 T + 8H + CH4+2O2=CO2 T + 2H2O变大 Cl2+2e =2Cl H2S2e =2H+ + S Cl2+H2S+= 2Cl +2H +变小23. 302+ 12e + 6H2。= 12OH C2H4 12e + 160H = 2CO 2-+ 10H2。 C2H4+ 3。2 +40H = 2C0 3 -+ 4H 2O 减小 3(2) 502 + 20e + I0H2O = 20OH 2c2H 2 20e + 28OH = 4C0 3 -+ 16H 2O2c2H2 + 5。2 + 80H = 4C0 3 -+ 6H2。减小3Cl2+6e =6Cl 2Al 6e + 60H = 2Al(0H) 3 J (或 2Al 6e + 80H = 2AI0 7+4H2O)区 3Cl2 + 2Al +60H =2Al(0H) 3 J + 6Cl (或 3Cl2+2Al + 80H = 6Cl + 2AI0 2+4H20) 减小24. (1)两次操作均发生原电池反应，所以微安表指针会发生偏转.(2)两次操作，电极相反，电子流向相反，因而指针偏转方向相反.(3)21 2e =123_ _一 _3_ _+ .3_ _一 一一 _3_ (4)As0 3 +H202e =As04+2H (或 As0 3 +20H 2e =As0 4 + H20)25. (1) 2NH4+2Mn0 2+2e-=2NH3+Mn 203+H 20Zn-2e-=Zn2+ 电池放电过程中有水产生、锌筒变薄造成干电池变软(2)正极反应的中间产物 H2附着于石墨，增加电池内阻。26、02+2C02+4 e-= 2C0 32-27、2Al-6e-=2Al3+3 Ag2S+6 e-=6Ag+3s 2-2Al+3 Ag 2s +6H20=Al (0H) 3+6 Ag+3H2ST28、( 1)、2CH 30H+30 2+4 0H-=2C032-+6H 20(2)、负 下降 13.44(3)、 02+4e-=202-负参考答案1. CH30H + 80H = C0 32- + 6e + 6H20 或 CH30H 6e + 80H = C0 32 + 6H202.B 3.B 4.C 5.B 6.A 7.D