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化学反应与能量,第六章,第17讲 原电池 化学电源,1原电池装置中的能量转化 _转化为_。 2原电池的电极 原电池的负极_金属发生_反应向外电路_电子。 原电池的正极_金属(或惰性电极如石墨)发生_反应_外电路提供的电子。,原电池及工作原理,化学能,电能,活泼,氧化,提供,不活泼,还原,接受,3原电池的构成条件 (1)能自发地发生 _。 (2)电解质溶液(构成电路或参加反应)。 (3)由还原剂和导体构成_极系统，由氧化剂和导体构成_极系统。 (4)形成_(两电极接触或用导线连接)。 4工作原理(以铜锌原电池为例),氧化还原反应,负,正,闭合回路,Zn,Cu,Zn2e=Zn2,Cu22e=Cu,氧化,还原,负极,正极,正极,负极,负极,正极,ZnCu2=Zn2Cu,1下列装置可以形成原电池的是_(填字母)，并写出形成原电池的电极材料及电极反应式。正极：_ _；负极：_。 【答案】B 银片：2Ag2e=2Ag 铜片：Cu2e=Cu2,2分析下图所示的4个原电池装置，其中结论正确的是( ),A中Mg作负极，中Fe作负极 B中Mg作正极，电极反应式为6H2O6e=6OH3H2 C中Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2 D中Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2 【答案】B,1碱性锌锰干电池一次电池 负极：_； 正极：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH。 电池反应：Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnOOH。,化学电源,Zn2e2OH=Zn(OH)2,3氢氧燃料电池(碱性介质中) (1)构造 负极：氢气；正极：氧气；电解质溶液：氢氧化钾溶液。 (2)电极反应 负极：_； 正极：_。 电池反应：_。 (3)优点：_(写一条)。,2H24e4OH=4H2O O24e2H2O=4OH 2H2O2=2H2O,能量的利用率高、无污染、原料来源广泛等,(4)锌与稀硫酸反应时，要加大反应速率可滴加少量硫酸铜( ) (2012海南卷5B) (5)锂碘电池的反应为2Li(s)I2(s)=2LiI(s)，则碘电极作该电池的负极( ) (2012广东卷31) 【答案】(1) (2) (3) (4) (5),小,48,PbO2,Pb,对换,一、原电池正、负极判断及电极反应式的书写 1原电池工作原理图,2原电池的判定方法 (1)先分析有无外接电源，有外接电源者为电解池，无外接电源者可能为原电池；再依据原电池的构成条件分析判定，主要思路是“四看”： 一看电极，两极为导体且活泼性不同(燃料电池的电极一般为惰性电极)； 二看溶液，两极插入电解质溶液中； 三看回路，形成闭合回路或两极接触； 四看本质，有无能自发进行的氧化还原反应发生。 (2)多池相连。无外接电源时，两极活泼性差异最大的一池为原电池，其他各池可看作是电解池。,3原电池正、负极的判断 (1)根据电极材料判断：相对活泼的电极作负极，相对不活泼的电极作正极。 (2)根据电子和电流流向判断：电子由负极经外电路流向正极(注意溶液中无电子移动)，电流由正极经外电路流向负极。 (3)根据电解质溶液中的阴、阳离子迁移方向判断：阳离子移向正极，阴离子移向负极。,(4)根据电极反应类型判断：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。 (5)根据现象判断：负极一般质量减少，变细；正极一般质量增加或有气泡产生。 (6)燃料电池中通入燃料的一极为负极，通入氧气的一极为正极。,易错提醒：电极反应式正误判断 (1)一看反应类型是否正确，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。 (2)二看得失电子数目是否正确，一般要求正负极得失电子数守恒。 (3)三看电极产物是否与电解质发生反应：酸性环境，方程式中无OH；碱性环境，方程式中H、CO2；电解质溶液环境，方程式中无O2等。,微型银锌电池是电子表和电子计算器的常用电源，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液是氢氧化钾溶液，电极反应式分别是Zn2OH2e=ZnOH2O，Ag2OH2O2e=2Ag2OH。由此判断，下列说法错误的是( ) A锌是负极，氧化银是正极 B在外电路中电流由氧化银流向锌极 C原电池工作过程中，电解质溶液的pH减小 D原电池反应的化学方程式是Ag2OZn=2AgZnO,【解析】根据原电池原理，负极失电子，正极得电子，A选项正确；外电路中电流由正极流向负极，即由氧化银流向锌极，B选项正确；原电池总反应为ZnAg2O=ZnO2Ag，因此原电池工作过程中，溶液的pH不变。 【答案】C,(2013江苏卷)MgH2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如下图。该电池工作时，下列说法正确的是( ),AMg 电极是该电池的正极 BH2O2 在石墨电极上发生氧化反应 C石墨电极附近溶液的pH增大 D溶液中Cl向正极移动 【答案】C,【答案】D,二、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加快。例如，在Zn与稀硫酸反应时，加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率加快。 2比较金属活动性强弱 两种金属分别作原电池的两极，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 将金属制品作原电池的正极而得到保护。例如，在轮船底部镶上锌块，用于防护船体在海水中发生腐蚀。,4设计电池，制造化学电源 理论上能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池，设计原电池要紧扣构成原电池的四个条件： (1)首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应。 (2)根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出相应的正、负极材料及电解质溶液。 电极材料的选择。 在原电池中，选择活泼性较强的金属作负极；活泼性较弱的金属或石墨作正极，并且原电池的电极必须导电。一般来说，负极应该跟电解质溶液发生反应。,电解质溶液的选择。 电解质溶液一般要能够与负极发生反应或电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如溶解在溶液中的空气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间应连接盐桥)，则左右两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。如在CuZn硫酸铜全同构成的原电池中，负极Zn浸泡在含有Zn2的电解质溶液中，而正极Cu浸泡在含有Cu2的电解质溶液中。,铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。 (1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：_。 (2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。 负极反应：_ 正极反应：_,(4)某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢，但在某些盐溶液中腐蚀现象明显。请从上表提供的药品中选择两种(水可任选)，设计最佳实验，验证劣质不锈钢易被腐蚀。 有关反应的化学方程式：_ _。劣质不锈钢腐蚀的实验现象_。 思路指导：根据自发进行的氧化还原反应式，设计原电池，画出装置图；除去Fe2杂质时常先把它氧化成Fe3，再调节pH至3.24.7，除掉Fe3同时不会沉淀Cu2。,(4)不锈钢在某些盐溶液中比在酸溶液中腐蚀明显，说明这些盐溶液中的金属阳离子的氧化性比H的氧化性强，即这些金属在金属活动性顺序中位于氢的后面。要设计实验验证劣质不锈钢易被腐蚀，需要有容易与铁反应的盐。,【答案】(1)2Fe3Cu=2Fe2Cu2 (2) Cu2e=Cu2 2Fe32e=2Fe2 (3)通入足量氯气将Fe2氧化成Fe3；加入CuO调节溶液的pH至3.24.7；过滤除去Fe(OH)3 (4)CuOH2SO4=CuSO4H2O，CuSO4Fe=FeSO4Cu 不锈钢表面有紫红色物质生成,(2015广州调研)下列叙述正确的是( ) A氢氧燃料电池中O2通入负极 B铅蓄电池在放电时，其负极的电极反应为Pb2e=Pb2 C碱性锌锰电池在工作时，电解质中的OH移向正极 D在海轮外壳镶嵌锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法 【答案】D,判断下列说法是否正确(对的画“”，错的画“”)。 (1)如在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快( ) (2)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)有两种金属a、b，用导线连接后插入到稀H2SO4中，观察到a溶解，b极上有气泡产生，则金属a作负极，比金属b活泼( ) (4)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( ) 【答案】(1) (2) (3) (4),原电池、化学电源的考查 高考对原电池及化学电源能力的考查以接受、吸收、整合化学信息的能力为主，试题难度中等偏上。从近年来的高考命题来看，对于原电池的考查往往结合实用电池进行。解答这类题目，首先要抓住原电池的根本原理氧化还原反应，然后从这个角度分析题目已知条件及问题。 常见的考点：原电池的工作原理及应用；原电池的电极判断与材料选择；实用化学电源特别是燃料电池的分析。,氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答：,【解析】(2)负极H2被氧化，写电极反应式时要注意电解质溶液的组成。 (3)本题考查读题能力，铂粉作用在题设中有说明，在学习中要注意自学能力的培养。 (4)反应中Li从0价升至1价，作还原剂；H2O中的H从1价降至H2中0价，作氧化剂。 【答案】(1)由化学能转化为电能 由a到b (2)2H24OH4e=4H2O (3)增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快电极反应速率 (4)Li H2O,(2012四川卷)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH4eH2O =CH3COOH4H。下列有关说法正确的是( ) A检测时，电解质溶液中的H向负极移动 B若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗 4.48 L 氧气 C电池反应的化学方程式为CH3CH2OHO2= CH3COOHH2O D正极上发生的反应为O24e2H2O=4OH 【答案】C,
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