高中化學電池部分

1、化學能轉化為電能化學能轉化為電能電池電池整個裝置是如何形成電流的閉合回路的整個裝置是如何形成電流的閉合回路的?電極反應式及總式該如何書寫？電極反應式及總式該如何書寫？CuZn-Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+- - -Zn2+H+SO42-負極負極正極正極靜電作用靜電作用 利用利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu設計一個原電設計一個原電池，畫出示意圖，寫出電極反應。池，畫出示意圖，寫出電極反應。負極：負極：Fe 2e- =Fe2+ 正極：正極：Cu2+ +2e- =Cu CuFeCuSO4FeSO4FeCuCuSO4原電池的兩極是否一定要插入同一池內原電池的兩極是否一定要插

2、入同一池內? ?鹽橋的作用是什么？鹽橋的作用是什么？ 使使Cl-向鋅鹽方向移動，向鋅鹽方向移動，K+向銅鹽方向移動，使向銅鹽方向移動，使Zn鹽和鹽和Cu鹽溶液一直保鹽溶液一直保持電中性，從而使電子持電中性，從而使電子不斷從不斷從Zn極流向極流向Cu極。極。氧化還原反應得以繼續(xù)氧化還原反應得以繼續(xù)進行進行 鹽橋的作用則是溝通內鹽橋的作用則是溝通內電路電路鹽橋：在鹽橋：在U U型管中裝滿用飽和型管中裝滿用飽和KClKCl溶液和瓊膠作成的凍膠。溶液和瓊膠作成的凍膠。二、利用自發(fā)的氧化還原反應設計電池二、利用自發(fā)的氧化還原反應設計電池1. 1. 利用利用“還升失氧，氧降得還還升失氧，氧降得還”在已知氧

3、化還原反應在已知氧化還原反應拆拆 分為兩個半反應；分為兩個半反應；2.2.根據根據“負氧化、正還原負氧化、正還原”找出找出正、負極材料正、負極材料3. 3. 選擇電極材料的選擇電極材料的（1) 1) 電解質溶液一般要能夠電解質溶液一般要能夠與負極發(fā)生與負極發(fā)生反應反應（2) 如果兩個半反應如果兩個半反應分別在兩個容器分別在兩個容器中進行（中間連中進行（中間連 接鹽橋），則左右兩個容器中的電解質溶液應選接鹽橋），則左右兩個容器中的電解質溶液應選 擇與擇與電極材料相同的陽離子電極材料相同的陽離子根據反應設計原電池：根據反應設計原電池： 2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+依據氧化還原

4、反應設計的原電池如下圖所示：依據氧化還原反應設計的原電池如下圖所示：2Ag2Ag+ +(aq) + Cu(s(aq) + Cu(s) = Cu) = Cu2+2+(aq)+ 2Ag(s)(aq)+ 2Ag(s) 。 (09高考）11. 將 設計成如圖所示的原電池。下列判斷不正確的是 A. 反應開始時，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應 B. 反應開始時，甲中石墨電極上Fe3+被還原 C. 電流計讀數(shù)為零時，反應達到化學平衡狀態(tài) D. 電流計讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固定，乙中石墨電極為負極D 322FeI222FeI1、燃料電池、燃料電池以硫酸為電解質溶液時：以硫酸為電解質溶液時：負極：負極：2

5、H2 4e- = 4H+正極：正極：O2+ 4H+ +4e- =2H2O總反應：總反應：2H2 +O2 =2H2O三、化學電源三、化學電源以以KOH為電解質溶液時：為電解質溶液時：負極：負極：2H2 +4OH- 4e- = 2H2O正極：正極：O2+ 2H2O +4e- =4OH-總反應：總反應：2H2 +O2 =2H2O氫氧燃料電池電極反應氫氧燃料電池電極反應總反應：總反應： 2H2 + O2 = 2H2O 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-2H2 + 4OH- - 4e- =

6、 4H2O O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-練練1某海軍航空站安裝的某海軍航空站安裝的MCFC型燃料電池，其工作型燃料電池，其工作溫度為溫度為600，所用燃料為，所用燃料為H2，電解質為，電解質為熔融熔融K2CO3， 電池的總反應為電池的總反應為2H2O2=2H2O， 負極反應為負極反應為H2CO3 2-2e=H2OCO2，請寫出該電池的正極反應式：請寫出該電池的正極反應式： 總反應：總反應： CH4+2OH-+2O2= CO3 2 -+3H2OCH4、O2、NaOH溶液組成的燃料電池溶液組成的燃料電池正極：正極：2O2+4H2O+8e=8OH-負極：負極：CH4+10OH-8e=

7、CO32-+7H2O總反應：總反應：CH4+2O2= CO2+3H2OCH4、O2、鹽酸溶液組成的燃料電池、鹽酸溶液組成的燃料電池正極：正極：2O2+8H+8e=8H2O 負極：負極：CH4-8e+2H2O =CO2+8H+（09江蘇）以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結構示意圖江蘇）以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結構示意圖如圖所示。關于該電池的敘述正確的是如圖所示。關于該電池的敘述正確的是 A該電池能夠在高溫下工作該電池能夠在高溫下工作B電池的負極反應為：電池的負極反應為： C6H12O66H2O24e6CO224HC放電過程中，放電過程中，H從正極區(qū)向負極區(qū)遷移從正極區(qū)向負極區(qū)遷移D在電池反應

8、中，每消耗在電池反應中，每消耗1mol氧氣氧氣，理論上能生成標準，理論上能生成標準 狀況下狀況下CO2氣體氣體22.4/6 L鉛蓄電池是以充滿鉛蓄電池是以充滿海綿狀灰鉛海綿狀灰鉛的鉛板和另一充滿的鉛板和另一充滿二氧化鉛二氧化鉛的鉛板組成，用的鉛板組成，用H2SO4作電解液作電解液?？偡磻綖椋嚎偡磻綖椋篜b+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O（1）寫出放電時的正、負極反應式）寫出放電時的正、負極反應式正極正極:_負極負極:_（2）試寫出充電時的陽、陰極反應式）試寫出充電時的陽、陰極反應式陽極陽極:_陰極陰極:_PbO2+4H+SO42- +2e- PbSO4+2H2OPb+ SO

9、42-2e- PbSO4PbSO4+2H2O-2e- PbO2 + 4H+SO42- PbSO4 +2e- Pb + SO42-2. 二次電池二次電池(可充電電池可充電電池) （10年高考）11鉛蓄鉛蓄電池電池的工作原理如下，下列判斷不正確的是的工作原理如下，下列判斷不正確的是 PbPbO22H2SO42PbSO42H2O。 AK閉合時，閉合時，d電極反應式：電極反應式： PbSO42H2O2e-PbO24H+SO42-B當電路中轉移當電路中轉移0.2 mol e-時時,中消耗的中消耗的H2SO4為為0.2 molCK閉合時，閉合時，中中SO42-向向c電極遷移電極遷移DK閉合一段時間后，閉合

10、一段時間后，可單獨作為原電池，可單獨作為原電池，d電極為正極電極為正極dcbaKPbPbPbPbPbPbO2PbSO430%H2SO4C原電池原電池正極正極 負極負極陰極陰極 陽極陽極關于鉛蓄電池的說法正確的是關于鉛蓄電池的說法正確的是A在放電時，正極發(fā)生的反應是在放電時，正極發(fā)生的反應是 Pb(s) +SO42(aq)= PbSO4(s) +2eB在放電時，該電池的負極材料是鉛板在放電時，該電池的負極材料是鉛板 C在充電時，電池中硫酸的濃度不斷變小在充電時，電池中硫酸的濃度不斷變小D在充電時，陽極發(fā)生的反應是在充電時，陽極發(fā)生的反應是 PbSO4(s)+2e= Pb(s)+ SO42(aq)

11、(1)銀銀鋅電池鋅電池 負極是Zn： Zn+2OH- - 2e- = Zn(OH)2 正極是Ag2O： Ag2O +H2O + 2e- = 2Ag +2OH- 電池總反應： Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn(OH)2pH變化變化負極：減小負極：減小正極：增大正極：增大電極分別為電極分別為Zn和和Ag2O，電解質溶液為電解質溶液為KOH溶液。溶液。3. 一次電池一次電池(2) 堿性鋅錳電池堿性鋅錳電池鋅粉和KOH的混合物MnO2金屬外殼 負極是Zn： Zn+2OH- - 2e- = Zn(OH)2 正極是MnO2： 2MnO2+ 2H2O+ 2e- = 2MnOOH +2OH- 電池總反應：

12、 Zn+2MnO2+2H2O= 2MnOOH+Zn(OH)2四、原電池的應用四、原電池的應用1. 加快氧化還原反應的速率加快氧化還原反應的速率一個自發(fā)進行的氧化還原反應，設計成原電一個自發(fā)進行的氧化還原反應，設計成原電池時反應速率增大。池時反應速率增大。問：實驗室用問：實驗室用Zn與稀與稀H2SO4反應來制備氫氣，反應來制備氫氣，如果實驗室沒有如果實驗室沒有純的鋅純的鋅能否用能否用粗鋅粗鋅代替，這樣代替，這樣做有沒有影響。做有沒有影響。Zn-MnO2干電池應用廣泛，其電解質溶液是干電池應用廣泛，其電解質溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液?；旌先芤骸＃?）該電池的負極材料是）該電池的負極材料是

13、。電池工作。電池工作時，電子流向時，電子流向（填（填“正極正極”或或“負負極極”）。）。（2）若）若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有雜質混合溶液中含有雜質Cu2+，會加速某電極的腐蝕，其主要原因是會加速某電極的腐蝕，其主要原因是 除去除去Cu2+，最好選用下列試，最好選用下列試劑中的劑中的（填代號）。（填代號）。a.NaOH b.Znc.Fe d.NH3H2O09山東卷：山東卷：2、比較金屬的活潑性、比較金屬的活潑性遷移應用遷移應用2 X X、Y Y、Z Z、W W四塊金屬分別用導線兩兩相連四塊金屬分別用導線兩兩相連浸入稀硫酸中組成原電池。浸入稀硫酸中組成原電池。X X、Y Y相連時，相連

14、時，X X為負極；為負極；Z Z、W W相連時，電流方向是相連時，電流方向是WZWZ；X X、Z Z相連時，相連時，Z Z極極上產生大量氣泡；上產生大量氣泡；W W、Y Y相連時，相連時，W W極發(fā)生氧化反應。極發(fā)生氧化反應。據此判斷四種金屬的活動性順序是據此判斷四種金屬的活動性順序是( () )A.XA.XZ ZW WY YB.ZB.ZX XY YW WC.XC.XY YZ ZW WD.YD.YW WZ ZX X練習練習2. X、Y、Z、W四種金屬片浸入稀鹽酸中四種金屬片浸入稀鹽酸中,用用導線連接導線連接,可以組成原電池可以組成原電池,實驗結果如下圖所示實驗結果如下圖所示:則四種金屬的活潑性

15、由強到弱的順序為則四種金屬的活潑性由強到弱的順序為_ZYXW3. 3. 用于金屬的防護用于金屬的防護(1) (1) 原電池法保護的金屬：原電池法保護的金屬： 制品作原電池制品作原電池 極而得到保護，極而得到保護，接一種活潑性更接一種活潑性更 的金屬的金屬 例如，要保護一個鐵質的輸水管道或鋼例如，要保護一個鐵質的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可用導線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作鐵橋梁等，可用導線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負極。原電池的負極。 (2) (2) 電解法保護金屬：電解法保護金屬： 制品作原電池接電源制品作原電池接電源 極而得到保護極而得到保護（3) 改變金屬的內部結構改變金屬的內部結構，

16、 如：將鋼鐵制成不銹鋼。如：將鋼鐵制成不銹鋼。（4) 在金屬表面覆蓋保護層，在金屬表面覆蓋保護層， 如：涂油漆、鍍如：涂油漆、鍍Zn、鍍、鍍Sn、鍍、鍍Cr等。等。O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -析氫腐蝕析氫腐蝕 吸氧腐蝕吸氧腐蝕條件條件電電極極反反應應 負極負極 正極正極 總反應式總反應式 聯(lián)系聯(lián)系 更普遍更普遍 水膜酸性較強水膜酸性較強（pH4.3pH4.3） 水膜酸性很弱或中性水膜酸性很弱或中性FeFe FeFe2+2+2e+2e- -2H2H+ +2e+2e- - H H2 24OH4OH- -Fe+2HFe+2H+ + FeFe2+2+ +H H2 22Fe+O2

17、Fe+O2 2+2H+2H2 2O O2Fe2Fe（OH)OH)2 2吸氧腐蝕吸氧腐蝕五五. 電化學腐蝕電化學腐蝕含義含義: 不純的金屬與電解質溶液接觸時不純的金屬與電解質溶液接觸時, 形成原電池反形成原電池反應應, 較活潑的金屬失去電子而被氧化的腐蝕較活潑的金屬失去電子而被氧化的腐蝕.A.A.B.B.C.C.D.D.自我診斷自我診斷4.4.如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由 快到慢的順序為快到慢的順序為（） 判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律律 （1 1）電解池原理引起的腐蝕）電解池原理引起的腐蝕 原電池原理引起的腐原電池原理引起

18、的腐蝕蝕 化學腐蝕化學腐蝕 有防護措施的腐蝕。有防護措施的腐蝕。 （2 2）對同一種金屬來說，腐蝕的快慢：強電解質）對同一種金屬來說，腐蝕的快慢：強電解質溶液溶液 弱電解質溶液弱電解質溶液 非電解質溶液。非電解質溶液。 （3 3）活潑性不同的兩金屬，活潑性差別越大，腐）活潑性不同的兩金屬，活潑性差別越大，腐蝕越快。蝕越快。 （4 4）對同一種電解質溶液來說，電解質溶液濃度）對同一種電解質溶液來說，電解質溶液濃度越大，腐蝕越快。越大，腐蝕越快。指點迷津指點迷津鋼鐵表面形成的微小原電池示意鋼鐵表面形成的微小原電池示意圖圖 (09上海卷上海卷13)右圖裝置中，右圖裝置中，U型管內為紅墨水，型管內為紅

19、墨水，a、b試試管內分別盛有管內分別盛有食鹽水食鹽水和和氯化銨氯化銨溶液，各加入溶液，各加入生鐵生鐵塊，塊，放置一段時間。下列有關描述錯誤的是（放置一段時間。下列有關描述錯誤的是（ ） A生鐵塊中的碳是原電池的正極生鐵塊中的碳是原電池的正極 B紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋呒t墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋?C兩試管中相同的電極反應式是：兩試管中相同的電極反應式是： Fe - - 2e- = Fe2+ Da試管中發(fā)生了吸氧腐蝕，試管中發(fā)生了吸氧腐蝕， b試管中發(fā)生了析氫腐蝕試管中發(fā)生了析氫腐蝕遷移應用遷移應用3 3 如圖所示，甲池中電池反應式為如圖所示，甲池中電池反應式為2Fe2Fe3+3+Cu+

20、Cu 2Fe 2Fe2+2+Cu+Cu2+2+，已知，已知B B電極質量不電極質量不變，變，C C、D D為石墨電極，乙池中為為石墨電極，乙池中為200 mL200 mL飽和飽和NaClNaCl溶液。溶液?；卮鹣铝袉栴}：回答下列問題：（1 1）A A極為極為極（填極（填“正正”或或“負負”），電），電極材料為極材料為，發(fā)生，發(fā)生 （填（填“氧氧化化”或或“還原還原”）反應。）反應。（2 2）寫出乙池的電極反應式：）寫出乙池的電極反應式：陽極反應式為陽極反應式為；陰極反應式為陰極反應式為。（3 3）A A電極質量減少電極質量減少0.64 g0.64 g時，此時乙池中電解液的時，此時乙池中電解液的

21、pHpH為為（忽略反應過程中溶液體積的變化）（忽略反應過程中溶液體積的變化）, ,C C電極上產生的氣體在標準狀況下的體積為電極上產生的氣體在標準狀況下的體積為L L。（4 4）在實驗中，欲從甲池反應后的廢液中回收銅，）在實驗中，欲從甲池反應后的廢液中回收銅，并重新制得純凈的并重新制得純凈的FeClFeCl3 3溶液，簡述操作步驟及有關溶液，簡述操作步驟及有關反應原理（用離子方程式表示）反應原理（用離子方程式表示） 。解析解析 （1 1）由于）由于B B電極質量不變，則電極質量不變，則A A極材料為極材料為CuCu，B B極為正極。極為正極。（2 2）乙池電解飽和）乙池電解飽和NaClNaCl

22、溶液，且溶液，且C C為陽極，為陽極，D D為陰為陰極。極。（3 3）A A極質量減少極質量減少0.64 g0.64 g，電子轉移，電子轉移0.02 mol0.02 mol，則，則乙乙池產生池產生0.02 mol OH0.02 mol OH- -，生產，生產0.01 mol H0.01 mol H2 2。（4 4）可利用）可利用FeFe置換出置換出Cu,Cu,再用再用ClCl2 2將將FeFe2+2+氧化即可。氧化即可。思 考 把把鐵棒鐵棒和和銅棒銅棒用導線連接后放入用導線連接后放入稀硫酸稀硫酸中中能否形成原電池能否形成原電池 把把鐵棒鐵棒和和銅棒銅棒用導線連接后放入用導線連接后放入氯化鈉氯化

23、鈉中中能否形成原電池能否形成原電池五五.電極反應式的書寫電極反應式的書寫1. 根據氧化還原反應根據氧化還原反應2. 直接寫電極反應式：（產物在直接寫電極反應式：（產物在電解質電解質中要能中要能穩(wěn)定存在穩(wěn)定存在）負極：還原劑負極：還原劑-ne-氧化產物氧化產物正極：氧化劑正極：氧化劑+ne-還原產物還原產物3.復雜燃料電池（復雜燃料電池（如甲烷燃料電池如甲烷燃料電池）負極反應式原電池反應式正極反應式（消氧氣負極反應式原電池反應式正極反應式（消氧氣）氧化劑 + 還原劑 = 還原產物 + 氧化產物+-ne- 2、將、將Mg條、條、Al條平行插入一定濃度的條平行插入一定濃度的NaOH溶液中，溶液中，用導線、電器連接成原電池，此電池工作時，下列敘用導線、電器連接成原電池，此電池工作時，下列敘述中正確的是述中正確的是( ) AMg比比Al活潑，活潑，Mg 失去電子被氧化成失去電子被氧化成Mg2+ B負負極反應式為：極反應式為：Al3e+4OHAlO2 +2H2O C該電池的內外電路中，電流均是由電子定該電池的內外電路中，電流均是由電子定 向移動形成的向移動形成的 DAl是電池正極，開始工作時溶液中會立是電池正極，開始工作時溶液中會立 即有白色沉淀析出即有白色沉淀析出Mg AlAX X溶液溶