高三一輪復(fù)習(xí)：《原電池工作原理》.

2013刪WH復(fù)習(xí)締化學(xué)基本理論段原電池的工作原理（第一課時）2013-4-11灤平一中高三化學(xué)組考點一原電池的工作原理：1 定義：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置為原電池。 從理論上說，任何一個自發(fā)的氧化還原反應(yīng)均 可設(shè)計成原電池；原電池相對活潑的電極為負(fù)極I相對不活潑的電極為正極3.電極反應(yīng):稀硫酸原電池負(fù)極：失電子的氧化反應(yīng)正極：得電子的還原反應(yīng)2.電極名稱:4、原電池的形成條件（1）兩導(dǎo)體作電極 活動性不同的金屬（或一種金屬和一種非金屬導(dǎo) 體）； 兩不活潑的導(dǎo)體一石墨或Pt等（燃料電池電極）； 金屬和金屬氧化物（鉛蓄電池，銀鋅電池）（2）電解質(zhì)溶液（3）形成閉合回路（兩電極用導(dǎo)線連接，或接觸。5 定向移動方向:電子、離子“負(fù)極出電子，電子回正極”正極負(fù)極必發(fā)生必發(fā)生失電子得電子氧化反應(yīng)原電池的還原反應(yīng)練習(xí)：下列哪幾個裝置能形成原電池?CuSO4ZniiCu尋曲7導(dǎo)H2SO4H2SO4Zni leu酒精Zn 11 Zn Fe 1 a CuII p曲H2SO4Fe 1 1 Cu曲NaCI溶液NaCI溶液H2SO4 H2SO46工作原理:外電路失£,氧化反應(yīng)還原反應(yīng)2H+2e- =H2TZn-2e=Zn2內(nèi)電路沿導(dǎo)線傳遞,有電流產(chǎn)生負(fù)極銅鋅原電池正箱陰離子鹽橋陽離子負(fù)極:Zn-2e =Zn2+（氧化反應(yīng)）正極:2H+2e =H2T （還原反應(yīng)）總反應(yīng)：Zn+2H+=Zn2+H2t（離子方程式）Zn+H2SO4=ZnSO4+H2T （化學(xué)方程式）7雙液原電池的工作原理(有關(guān)概念)(1 )鹽橋中裝有飽和的KCI溶液和瓊脂制成的膠凍，膠凍的作用是防止管中溶液流出而鹽橋,1|Cu廣 1 1ZnS04 CuSO4(2)鹽橋的作用是什么？ 可提供定向移動的陰陽離子, 使由它連接的兩溶液保持電 中性，鹽橋保障了電子通過 外電路從鋅到銅的不斷轉(zhuǎn)移 ,使鋅的溶解和銅的析出過 程得以繼續(xù)進(jìn)行。導(dǎo)線的作用是傳遞電子，溝通外電路。而鹽橋的作用鹽橋的作用:則是溝通內(nèi)電路。(1)形成閉合回路。雙液原電池的 優(yōu)點：能產(chǎn)生持續(xù)、 定的電流。ZnSO4 CuSO4小試牛刀依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag + （aq） + Cu（s） = Cu2 + （aq） + 2Ag（s）rh 的原電池如圖所示。請回答下列問題：、 電極X的材料是銅（或cu?電解質(zhì)溶液Y是AqN嘶液:II鹽 電流計Ag銀電極為電池的正極炸加 發(fā)生的電極反應(yīng)為Ag + +e- Ag°» X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為Cu 2e_ -> Ci|2+；外電路中的電子是從 負(fù)（Cu淹極流向 正（Ag）電極。Ch考點二原電池的設(shè)計：JfflZn+2FeCI3=2FeCI2+ZnCI2 ,設(shè) 計一個單液原電池，一個雙液原電池（使用鹽 橋），畫出原電池的示意圖，并寫出電極反應(yīng)。溶液1_1 ; §卜 ，.OB 1 MM鹽橋ZnCl2溶液FeCl3溶液負(fù)極（Zn） : Zn-2e=Zn2+ （氧化反應(yīng)）正極（卩1或0： 2Fe3+2e =2Fe2+ （還原反應(yīng)）請將氧化還原反應(yīng)Cu+2Ag+ = Cu2+2Ag設(shè)計成一個能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定電流的原電池裝置考點三：電極的判斷及電極反應(yīng)式的圭寫例1：判斷右邊原電池的 正、負(fù)極，并寫出電極反應(yīng)式。負(fù)極：Cu 2e >Cu 正極：2Fe3+ +2e-（稀蔬酸）負(fù)極:Mg -2e -Mg正極：2H+2e -H2T2AI+2OH+2H2O=2AIO2+3H2T（NaOH溶液）負(fù)極：2A1+8OH -6e ->2AIO2 +4H2q-lT 正極：6H2O+6e- ->3H2T+6OH2+2Fe2+FeCl3 溶液2+*MgNaOH涿液考點三：電極的判斷及電極反應(yīng)式的書寫方法一：根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定。 1 對于金屬一金屬電極，活潑金屬是負(fù)極，不活潑金屬是正極； 2對于金屬一非金屬電極，金屬是負(fù)極，非金屬是止極，如干電池等； 3 對于金屬一化合物電極，金屬是負(fù)極，化合物是正極。方法二：根據(jù)電極反應(yīng)的本身確定。失電子的反應(yīng)一氧化反應(yīng)一負(fù)極；得電子的反應(yīng)還原反應(yīng)-正極?？键c切：履配池慮理的應(yīng)用（一）設(shè)計原電池，制做化學(xué)電源；（二）金屬腐蝕的原理及金屬腐蝕的防護(hù)O（三）比較金屬的活潑性；構(gòu)建原電池，測出正負(fù)極，負(fù)極金屬活潑性正極（四）加快某些化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率;一：化學(xué)電源 一次電池常規(guī)電池二次電池r燃料電池新型電池J 口熔融鹽電池一次電池1、干電池(NH4C1糊狀物為電解質(zhì))負(fù)極(鋅筒):Zn-2e =Zn2+,正極(石墨):2NH4+2MnO2 + 2e =2NH3T+Mn2O3+H2O 總反應(yīng)：Zn + 2N H4+2MnO2= Zn2+2NH3T + M n2O3+H2O2、堿性鋅猛電池負(fù)極 Zn+2OH-2e-Zn(OH)2正極 2MnO 2 +2H 2 O+2e = 2MnO(OH)+2OH 總反應(yīng)Zn +2MnO 2 +2H 2 O= Zn(OH)2+2MnO(OH)3.銀鋅電池(電解質(zhì)為KOH)負(fù)極：Zn + 2OH -2e = Zn(OH)2正極：Ag2O + H2O + 2e- = 2Ag + 2OH 總反應(yīng)：Zn + Ag2O + H2O = Zn(OH)2 + 2Ag4、海水電池(電解質(zhì)溶液為海水)負(fù)極：4AI - 12e = 4AI3+,正極：3O2+ 6H2O + 12e = 12OH 總反應(yīng)：4AI + 3O2 + 6H2O = 4A1(OH)3二次電池1、鉛蓄電池放電負(fù)極： Pb + SO42 -2e - PbSO4正極：PbO2 + 4H+ + SO42 + 2e PbSO4 + 2H2O 總反應(yīng)式為：Pb + PbO2 + 2H2SO4 =2PbSO4 + 2H2O當(dāng)向外提供0.5mol電子時，消耗硫酸的物質(zhì)的量 為 05mol1、鉛蓄電池充電陽極PbSO4 + 2H2O 2e j PbO2 + 4H+ + SO42 陰極PbSO4 + 2e Pb + SO42總反應(yīng)2PbSO4 + 2H2O =Pb + PbO2 + 2H2SO42、鋰電池（非水有機溶劑電解液）負(fù)極：2Li - 2e = 2Li+,正極：12 + 2e- = 21-,總反應(yīng)：2Li + I2 = 2LiI跟相同質(zhì)量的其它金屬作負(fù)極相比，使用壽命延長，高能、質(zhì)輕、電壓高、工作效率高、儲存壽命長。燃料電池:1、氫氧燃料電池堿性燃料電池負(fù)極：2H2 + 4OH -4e -> 4H2O正極：C>2 + 210 + 4e一 4OH總反應(yīng)式：2H2 + O2 =2H2O氫氧燃料電池酸性負(fù)極：2H2 一 4e- 4H+正極：02+4e- +4H+2H2O 總反應(yīng)式：2H2 +02 = 2H2O2.甲烷燃料電池（電解質(zhì)為KOH）負(fù)極：ch4+ioohe = CO32 + 7H2O正極：2O2 + 4H2O +8e =OH總反應(yīng)：CH4 + 2O2 + 2OH = CO32 + 3H2O課堂練習(xí)1、宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池，其電池反應(yīng)為2H2+O2=2H2O,電解質(zhì)溶液為KOH,反 應(yīng)保持在高溫下，使HgO蒸發(fā)，正確敘述正確的是：（BDA. H2為正極，。2為負(fù)極B. 電極反應(yīng)（正極）:O2+2H2O+4e-= 4OH-C.電極反應(yīng)（負(fù)極）:2H2+4OH =4H2O-4e-D負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)課堂練習(xí)2、氫鐮電池是近年開發(fā)出來的可充電電池，它可 以取代會產(chǎn)生鎘污染的鎘鐮電池。氫鐮電池的總 反應(yīng)式是：l/2H2+NiO（OH） H Ni（OH）2 根據(jù)此反應(yīng)判斷，下列敘述中正確的是（CD ）A、電池放電時,負(fù)極周電池放電時,鐮元素被氧化C、電池充電時，氫元素被還原D、電池放電時，H?是負(fù)極課堂練習(xí)3、有人設(shè)計出利用CH。和。2的反應(yīng)，用鉗電極在 KOH溶液中構(gòu)成原電池。電池的總反應(yīng)類似于 CH4在C>2中燃燒，則下列說法正確的是（A ） 每消耗1 molCHq可以向外電路提供8mole- 負(fù)極上CH4失去電子，電極反應(yīng)式： CH4 + 10 OH- 8e-= CO32- + 7 H2O負(fù)極上是O2獲得電子，電極反應(yīng)式為: O2+2 H2O + 4e=4 OFT 電池放電后，溶液pH不斷升高 A.B.®C.®D.課堂練習(xí)4、熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用Li2CO3和NazCOs的熔融鹽混 合物做電解質(zhì)，CO為陽極燃?xì)?，空氣與CO?的混合氣為陰極助燃?xì)猓频迷?50C下工作 的燃料電池，完成有關(guān)的電池反應(yīng)式： 陽極反應(yīng)式：2CO+2CO324CO2+4e陰極反應(yīng)式：2CO2+O2+4e 2CO32- 總電池反應(yīng)：2CO+O2=2CO2(二)金屬的腐蝕及防腐蝕1、金屬的腐蝕：金屬或合金跟周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。其本質(zhì)是金屬原子失去電子被氧化的過程。 (1)化學(xué)腐蝕與電化腐蝕化學(xué)腐蝕屯化腐蝕條件現(xiàn)象金屬跟非金屬單質(zhì)直接接觸無電流產(chǎn)生不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸有微弱電流產(chǎn)生木質(zhì)金屬被氧化較活潑金屬被氧化聯(lián)系兩者往往同時發(fā)生，電化腐蝕更普遍化學(xué)腐蝕電化腐蝕條件現(xiàn)象本質(zhì)聯(lián)系(1)化學(xué)腐蝕與電化腐蝕(2)析氫腐蝕與吸氧腐蝕(以Fe為例)析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(pH<4.3)水膜酸性很弱或中性負(fù)極正極 電極反應(yīng)Fe-2e =Fe2+2H+2e =H2TO2+2H2O+4e =4OH總反應(yīng)式F e+2H+=F e2+H2t2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2練習(xí)：請你根據(jù)原電池原理，寫出鋼鐵吸 氧腐蝕的電極反應(yīng)式及電池反應(yīng)方程式O負(fù)極：2Fe 4e2Fe2+正極：。2 + 2H2O + 4e t 4OH 電池反應(yīng):2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2 進(jìn)一步反應(yīng)：4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3 xH2O+(3-x) H2O思考與交流廠析氫腐蝕：當(dāng)鋼鐵處于酸性環(huán)境中負(fù)極：Fe- 2e* Fe2+正極：2H+ 2e- f 電池反應(yīng)：Fe + 2H+ =Fe2+ + H2T析氫腐蝕和吸氧腐蝕都屬于電化學(xué)腐蝕。2. 金屬防護(hù)的幾種重要方法 改變金屬內(nèi)部的組成結(jié)構(gòu)，將金屬制成合金 ,增強抗腐蝕能力。 在金屬表面覆蓋保護(hù)層，使金屬和周圍物質(zhì) 隔離開來。 電化學(xué)保護(hù)法：利用電解池反應(yīng)將需要保護(hù) 的金屬作為電解池的陰極而受到保護(hù)或者利 用原電池反應(yīng)將需要保護(hù)的金屬作為電池的 正極而受到保護(hù)。 還可以利用電化學(xué)反應(yīng)使金屬鈍化而受到保護(hù)?3. 金屬腐蝕速率大小電解池陽極原電池負(fù)極化學(xué)腐蝕討論與交流下列各情況下，其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是 (5)(2) (1) (3)(包在同一電解質(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練習(xí)：2000年5月，保利集團在香港拍賣會上花費3000多 萬港幣購回在火燒圓明園時流失的國寶：銅鑄的牛首.猴 首和虎首，普通銅器時間稍久容易出現(xiàn)銅綠，其主要成分 是Cu2(OH)2CO3這三件1760年銅鑄的國寶在240年后看 上去仍然熠熠生輝不生銹，下列對起原因的分析，最可能 的是(D )A.它們的表面都電鍍上了一層耐腐蝕的黃金；環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，它們表面的銅綠被酸雨溶解洗去;C.銅的金屬活動性比氫小，因此不宜被氧化；D.它們是含一定比例金、銀.錫、鋅的合金;案例高鐵電池足一種新型可充電電池，與普通高能電 池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓高鐵電池的總 反應(yīng)為：放電3Zn+ 2K2Fe()4 + 8H2() 3Zn (0H)2 + 2Fe (OH)3充電+ 4KOH下列敘述不正確的是()A. 放電時負(fù)極反應(yīng)為:Zn-2e +2OH = Zn(OH)2B. 充電時陽極反應(yīng)為:Fe(OH)3-3e +50H FeO?+ 4 H2 OC. 放電時每轉(zhuǎn)移3 mol電子，正極有1 mol K?FeO 被 氧化D.放電時正極附近溶液的堿性增強