2020年高中化學(xué)原電池知識點(diǎn)總結(jié)報(bào)告.doc

高中化學(xué)原電池知識點(diǎn)總結(jié)報(bào)告 選修四第四章電化學(xué)基礎(chǔ) 第一節(jié)原電池 1定義：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 2實(shí)質(zhì)：一個能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。 3構(gòu)成條件： （1）兩個活性不同的金屬（其中一種可以為非金屬，即作導(dǎo)體用）作電極。 （2）兩電極插入電解質(zhì)溶液中。 （3）形成閉合回路。（兩電極外線用導(dǎo)線連接，可以接用電器。） （4）自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng) 4原理： 兩種裝置的比較： 裝置中還原劑Zn與氧化劑Cu直接接觸，易造成能量損耗；裝置能避免能量損耗；裝置中鹽橋的作用是提供離子遷移通路，導(dǎo)電。 5.鹽橋：含有瓊膠的KCl飽和溶液 鹽橋作用：連接兩個溶液，并保持兩個溶液呈電中性。K正極，Cl負(fù)極+-2+ 教學(xué)過程：原電池： 1、概念：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池 2、組成條件：兩個活潑性不同的電極電解質(zhì)溶液電極用導(dǎo)線相連并插入電解液構(gòu)成閉合回路某一電極與電解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng) 原電池的工作原理：通過氧化還原反應(yīng)（有電子的轉(zhuǎn)移）把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?3、電子流向：外電路：極導(dǎo)線 內(nèi)電路：鹽橋中離子移向負(fù)極的電解質(zhì)溶液，鹽橋中電流方向：正極導(dǎo)線負(fù)極 4、電極反應(yīng)：以鋅銅原電池為例： 負(fù)極：氧化反應(yīng)：Zn2eZn2反應(yīng)式：較活潑金屬ne金屬陽離子負(fù)極現(xiàn)象：負(fù)極溶解，負(fù)極質(zhì)量減少。 正極：還原反應(yīng)：應(yīng)，電極反應(yīng)式：溶液中陽離子ne單質(zhì)，正極的現(xiàn)象：一般有氣體放出或正極質(zhì)量增加。 總反應(yīng)式：Zn+2H+2+ 5、正、負(fù)極的判斷： （1）從電極材料：一般較活潑金屬為負(fù)極；或金屬為負(fù)極，非金屬為正極。 （2）從電子的流動方向負(fù)極流入正極 （3）從電流方向正極流入負(fù)極 （4）根據(jù)電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的移動方向陽離子流向正極，陰離子流向負(fù)極 （5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象溶解的一極為負(fù)極增重或有氣泡一極為正極 6、原電池電極反應(yīng)的書寫方法： （i）原電池反應(yīng)所依托的化學(xué)反應(yīng)原理是氧化還原反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)是氧化反應(yīng)，正極反應(yīng)是還原反應(yīng)。因此書寫電極反應(yīng)的方法歸納如下： 寫出總反應(yīng)方程式。把總反應(yīng)根據(jù)電子得失情況，分成氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)。 氧化反應(yīng)在負(fù)極發(fā)生，還原反應(yīng)在正極發(fā)生，反應(yīng)物和生成物對號入座，注意酸堿介質(zhì)和水等參與反應(yīng)。 （ii）原電池的總反應(yīng)式一般把正極和負(fù)極反應(yīng)式相加而得。 7、原電池的應(yīng)用：加快化學(xué)反應(yīng)速率，如粗鋅制氫氣速率比純鋅制氫氣快。比較金屬活動性強(qiáng)弱。設(shè)計(jì)原電池。金屬的腐蝕。 化學(xué)電池： 1、電池的分類：化學(xué)電池、太陽能電池、原子能電池 2、化學(xué)電池：借助于化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置 3、化學(xué)電池的分類： 一次電池 1、常見一次電池：堿性鋅錳電池、鋅銀電池、鋰電池等 二次電池 1、二次電池：放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生，可以多次重復(fù)使用，又叫充電電池或蓄電池。 2、電極反應(yīng)：鉛蓄電池 放電：負(fù)極（鉛）：PbSO2-42ePbSO4 正極（氧化鉛）：PbO24H+SO2-42ePbSO42H2 充電：陰極：PbSO42H2O2ePbO24H+SO2-4 陽極：PbSO42ePbSO2-4 兩式可以寫成一個可逆反應(yīng)：PbO2Pb2H2SO4 2PbSO42H2O 3目前已開發(fā)出新型蓄電池：銀鋅電池、鎘鎳電池、氫鎳電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子電池 三、燃料電池 1、燃料電池：是使燃料與氧化劑反應(yīng)直接產(chǎn)生電流的一種原電池 2、電極反應(yīng)：一般燃料電池發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)的最終產(chǎn)物與燃燒產(chǎn)物相同，可根據(jù)燃燒反應(yīng)寫出總的電池反應(yīng)，但不注明反應(yīng)的條件。，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，不過要注意一般電解質(zhì)溶液要參與電極反應(yīng)。以氫氧燃料電池為例，鉑為正、負(fù)極，介質(zhì)分為酸性、堿性和中性。 當(dāng)電解質(zhì)溶液呈酸性時(shí)： 負(fù)極：2H24e=4H+正極：24e4H+=2H2O 當(dāng)電解質(zhì)溶液呈堿性時(shí)： 負(fù)極：2H24OH4e4H2O正極：22H2O4e4OH 另一種燃料電池是用金屬鉑片插入KOH溶液作電極，又在兩極上分別通甲烷燃料和氧氣氧化劑。電極反應(yīng)式為： 負(fù)極：CH410OH8e7H2O； 正極：4H2O2O28e-8OH-。 電池總反應(yīng)式為：CH42O22KOHK2CO33H2O 3、燃料電池的優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)換率高、廢棄物少、運(yùn)行噪音低 四、廢棄電池的處理：回收利用 五、金屬的電化學(xué)腐蝕 （1）金屬腐蝕內(nèi)容： （2）金屬腐蝕的本質(zhì)：都是金屬原子失去電子而被氧化的過程 （3）金屬腐蝕的分類： 化學(xué)腐蝕金屬和接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕 電化學(xué)腐蝕這種腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕。 化學(xué)腐蝕與電化腐蝕的比較 析氫腐蝕腐蝕過程中不斷有氫氣放出 條件：潮濕空氣中形成的水膜,酸性較強(qiáng)（水膜中溶解有CO2、SO2、H2S等氣體） 電極反應(yīng)：負(fù)極:Fe2e-=Fe2+ 正極:2H+2e-=H2 總式：Fe+2H+=Fe2+H2 吸氧腐蝕反應(yīng)過程吸收氧氣 條件：中性或弱酸性溶液 電極反應(yīng)：負(fù)極:2Fe4e-=2Fe2+ 正極:O2+4e-+2H2O=4OH- 總式：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 離子方程式：Fe2+2OH-=Fe(OH)2 生成的Fe(OH)2被空氣中的O2氧化，生成Fe(OH)3，F(xiàn)e(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 Fe(OH)3脫去一部分水就生成Fe2 O3xH2O（鐵銹主要成分） 規(guī)律總結(jié)： 金屬腐蝕快慢的規(guī)律：在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下： 電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防腐措施的腐蝕 防腐措施由好到壞的順序如下： 外接電源的陰極保護(hù)法犧牲負(fù)極的正極保護(hù)法有一般防腐條件的腐蝕無防腐條件的腐蝕 金屬的電化學(xué)防護(hù) 1、利用原電池原理進(jìn)行金屬的電化學(xué)防護(hù) （1）、犧牲陽極的陰極保護(hù)法 原理：原電池反應(yīng)中，負(fù)極被腐蝕，正極不變化 應(yīng)用：在被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備上裝上若干鋅塊，腐蝕鋅塊保護(hù)鋼鐵設(shè)備 負(fù)極：鋅塊被腐蝕；正極：鋼鐵設(shè)備被保護(hù) （2）、外加電流的陰極保護(hù)法 原理：通電，使鋼鐵設(shè)備上積累大量電子，使金屬原電池反應(yīng)產(chǎn)生的電流不能輸送，從而防止金屬被腐蝕應(yīng)用：把被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作為陰極，惰性電極作為輔助陽極，均存在于電解質(zhì)溶液中，接上外加直流電源。通電后電子大量在鋼鐵設(shè)備上積累，抑制了鋼鐵失去電子的反應(yīng)。 2、改變金屬結(jié)構(gòu)：把金屬制成防腐的合金 3、把金屬與腐蝕性試劑隔開：電鍍、油漆、涂油脂、表面鈍化等 基礎(chǔ)過關(guān) 一、原電池工作原理的應(yīng)用 1關(guān)于右圖裝置的敘述，正確的是() A銅是負(fù)極，銅片上有氣泡產(chǎn)生 B銅片質(zhì)量逐漸減少 C電流從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片 D氫離子在銅片表面被還原后生成H2 2如圖，在盛有稀硫酸的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的電極X、Y，外電路中 電子流向如圖所示，關(guān)于該裝置的下列說法正確的是() A外電路的電流方向?yàn)閄外電路Y B若兩電極分別為Fe和碳棒，則X為碳棒，Y為Fe CX極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng) D若兩電極都是金屬，則它們的活動性順序?yàn)閄Y 3如圖所示裝置中，可觀察到電流表指針偏轉(zhuǎn)，M棒變粗，N棒變細(xì)，由 此判斷下表中所列M、N、P物質(zhì)，其中可以成立的是( ) 4按下圖裝置實(shí)驗(yàn)，若x軸表示流出負(fù)極的電子的物質(zhì)的量，則y軸應(yīng)表示() c(Ag)c(NO3)a棒的質(zhì)量b棒的質(zhì)量 溶液的質(zhì)量 ABCD 二、原電池正極、負(fù)極的判斷 5對于原電池的電極名稱，敘述錯誤的是 () A發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為負(fù)極 B正極為電子流入的一極 C比較不活潑的金屬為負(fù)極 D電流流出的一極為正極 6在如圖所示的裝置中，a的金屬活動性比氫要強(qiáng)，b為碳棒，關(guān)于此裝置的各 種敘述不正確的是() A碳棒上有氣體放出，溶液pH變大 Ba是正極，b是負(fù)極 C導(dǎo)線中有電子流動，電子從a極流向b極 Da極上發(fā)生了氧化反應(yīng) 7如圖所示，燒杯內(nèi)盛有濃HNO3，在燒杯中放入用銅線相連的鐵、鉛兩個電極， 已知原電池停止工作時(shí)，F(xiàn)e、Pb都有剩余。下列有關(guān)說法正確的是() AFe比Pb活潑，始終作負(fù)極 BFe在濃HNO3中鈍化，始終不會溶解 C電池停止工作時(shí)，燒杯中生成了Fe(NO3)3 D利用濃HNO3作電解質(zhì)溶液不符合“綠色化學(xué)”思想 三、電極反應(yīng)式的書寫 () A由Al、Cu、稀硫酸組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為Al3e=Al38原電池的電極名稱不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。下列說法中不正確的是 B由Mg、Al、NaOH溶液組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為Al3e4OH= =AlO22H2O C由Fe、Cu、FeCl3溶液組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為Cu2e=Cu2 D由Al、Cu、濃硝酸組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為Cu2e=Cu2 9鋅銅原電池(如圖)工作時(shí)，下列敘述正確的是( ) A正極反應(yīng)為Zn2e=Zn2 B電池反應(yīng)為ZnCu2=Zn2Cu C在外電路中，電流從負(fù)極流向正極 D鹽橋中的K移向ZnSO4溶液 10鋰電池是一代新型高能電池，它以質(zhì)量輕、能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰電池。某種 鋰電池的總反應(yīng)方程式為LiMnO2=LiMnO2，下列說法正確的是 () ALi是正極，電極反應(yīng)為Lie=Li BLi是負(fù)極，電極反應(yīng)為Lie=Li CMnO2是負(fù)極，電極反應(yīng)為MnO2e=MnO2 DLi是負(fù)極，電極反應(yīng)為Li2e=Li2 能力提升 11由鋅片、銅片和200mL稀H2SO4組成的原電池如圖所示。 (1)原電池的負(fù)極反應(yīng)是 _， 正極反應(yīng)是_。 (2)電流的方向是_。 (3)一段時(shí)間后，當(dāng)在銅片上放出1.68L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)氣體時(shí)，H2SO4恰好消耗一半。則產(chǎn)生這些氣體的同時(shí)，共消耗_g鋅，有_個電子通過了導(dǎo)線，原硫酸的物質(zhì)的量濃度是_(設(shè)溶液體積不變)。 1在下圖的8個裝置中，屬于原電池的是哪幾個 3在如圖所示的銅鋅原電池中：Zn為負(fù)極，Cu 為正極；負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn2e=Zn2+，正極上發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cu2+2e=Cu；電子流出的極是Zn極，電子流入的極是Cu極；電流方向由Cu到Zn。鹽橋中的鹽溶液是KCl溶液，其作用為提供定向移動的陰、陽離子。鹽橋中的Cl會移向ZnSO4溶液，K+移向CuSO4溶液，使ZnSO4溶液和CuSO4溶液均保持電中性。該原電池工作一段時(shí)間后，兩電極的質(zhì)量將會Zn極減小，Cu極增加。 3把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸，分別用導(dǎo)線兩兩連接可以組成原電池。A、b相連時(shí)，a為負(fù)極；c、d相連時(shí)，電流方向?yàn)閐c；a、c相連時(shí)，c極產(chǎn)生大量氣泡；b、d相連時(shí)，d極上發(fā)生氧化反應(yīng)。這四種金屬的活動性由強(qiáng)到弱的順序是（）AabcdBacdbCcabdDbdca 4把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬浸泡在稀H2SO4中，用導(dǎo)線兩兩相連可以組成各種原電池。若a、b相連時(shí)，a為負(fù)極；c、d相連，d上有氣泡放出；a、c相連時(shí)a極減輕；b、d相連，b為正極。則四種金屬的活動順序?yàn)?)AabcdBacbdCacdbDbdca 5如圖所示的原電池裝置，X、Y為為兩電極，電解質(zhì)溶液為稀硫酸，外電路中的電子流向如圖，對此裝置的下列說法正確的是（） A外電路的電流方向?yàn)椋篨外電路Y B若兩電極分別為Zn和碳棒，則X為碳棒，Y為ZnC若兩電極都是金屬，則它們的活動性為XYDX極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng) 6關(guān)于如右圖所示裝置的敘述，正確的是() A銅是陽極，銅片上有氣泡產(chǎn)生B銅片質(zhì)量逐漸減少C電流從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片D氫離子在銅片表面被還原原電池電化學(xué)方程式的書寫練習(xí)： 7原電池反應(yīng)XY(電解質(zhì)溶液)或X/電解質(zhì)溶液/Y(1)不可逆電池 蘇打電池：ZnCu(H2SO4) Zn極(-)Zn2e-=Zn2+(氧化反應(yīng)) Cu極(+)2H+2e-=H2(還原反應(yīng))離子方程式Zn+2H+=H2+Zn2+化學(xué)方程式Zn+H2SO4=ZnSO4+H2鐵碳電池：FeC(H2CO3) Fe極(-)Fe2e-=Fe2+(氧化反應(yīng)) C極(+)2H+2e-=H2(還原反應(yīng))離子方程式Fe+2H+=H2+Fe2+(析氫腐蝕)鐵碳電池：FeC(H2O、O2)Fe極(-)(反應(yīng)) C極(+)(反應(yīng)) 化學(xué)方程式2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2(腐蝕) 鋁鎳電池：AlNi(NaCl溶液、O2) Al極(-)4Al12e-=4Al3+(氧化反應(yīng)) Ni極(+)3O2+6H2O+12e-=12OH(還原反應(yīng)) 化學(xué)方程式4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3(海洋燈標(biāo)電池)干電池：ZnMnO2(NH4Cl糊狀物)NH4Cl+H2O=NH3H2O+HClZn極(-)Zn2e-=Zn2+(氧化反應(yīng)) Cu極(+)2MnO2+2H+2e-=Mn2O3+H2O(還原反應(yīng))化學(xué)方程式Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3(2)可逆電池 鉛蓄電池：PbPbO2(濃硫酸)放電 Pb極(-)Pb+H2SO42e-=PbSO4+2H+(氧化反應(yīng)) PbO2極(+)PbO2+H2SO4+2H+2e-=PbSO4+2H2O(還原反應(yīng))化學(xué)方程式Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPbPbO2(濃硫酸)充電 Pb極(-)PbSO4+2H+2e-=Pb+H2SO4(還原反應(yīng)) PbO2極(+)PbSO4+2H2O+2e-=PbO2+H2SO4+2H+(氧化反應(yīng))化學(xué)方程式2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4 (3)高能燃料電池： 氫氧燃料電池氫氧燃料電池一般是以惰性金屬鉑（Pt）或石墨做電極材料，負(fù)極通入H2，正極通入O2，總反應(yīng)為：2H2+O2=2H2O電極反應(yīng)特別要注