2019届一轮复习人教版原电池、化学电源学案 6页

第九章 电化学基础 学案 第一节 原电池、化学电源 一、原电池原理 ‎1．定义： 的装置。‎ ‎2．反应条件：凡是 反应都能设计成原电池。氧化剂与还原剂分别在 反应，通过 转移电子。‎ ‎3．原电池的构成条件：‎ ‎⑴两个电极。可以是 的金属材料，其中有一种金属直接参加电极反应作 极。也可以是非金属(如碳棒)作电极，人为向碳棒上一填加 等反应物。‎ ‎⑵电解质溶液。该溶液与电极之间 反应，若不参加反应时溶液作用是 。‎ ‎⑶两电极的外部用导线连接或接用电器，同时插入电解质溶液中，形成 。‎ ‎4．原理：（按右图回答填空）‎ 负极： ，反应类型： ；‎ 电极反应式： ；‎ 正极： ，反应类型： ；‎ 电极反应式： ；‎ 电子流向： 。特别注意，电子只能在 流动，绝对不能 。‎ 二、原电池原理的应用 ‎1．不一定能比较金属活动性强弱。‎ ‎⑴若以 作电解质溶液构成原电池，可以比较金属活泼性。如两种金属A和B用导线连接后，插入稀硫酸中，一段时间后观察到A溶解B极上有气体放出，说明金属 的金属活动性更强。‎ ‎⑵若电解质溶液不同，则不能直接比较活泼性。如Mg—Al—NaOH溶液构成原电池， 作负极；Fe—Cu—浓HNO3构成原电池， 作负极。‎ ‎2．可以加快化学反应速率。‎ ‎⑴如Zn与稀H2SO4反应制氢气时，使用 锌反应速率更快。‎ ‎⑵Zn与稀H2SO4反应制氢气时，可向溶液中滴加少量 溶液或金属 ，都会形成Cu－Zn原电池，加快反应进行。‎ ‎3．用于金属的防护。如要保护一个铁制品，可用导线将其与一锌块相连，使锌作原电池的 极被腐蚀，铁作 极被保护。‎ 三、设计制作“双液原电池”‎ ‎1．首先分析已知的氧化还原反应；找出 。‎ ‎2．⑴一个杯子里面放入的是 ；‎ ‎⑵另一个杯子里面放入的是 ；‎ ‎⑶中间有用 作盐桥。‎ ‎3．若有金属参加反应时用金属自身作电极，若无金属参加反应时用石墨（惰性材料）作电极。‎ ‎1．下列装置构成原电池并产生明电流的是（ ）‎ A B C D E ‎2．由反应Cu+2AgNO3=2Ag+Cu(NO3)2设计制作的双液原电池中，下列电解质溶液不能作盐桥的是( )‎ A. Cu(NO3)2 B. AgNO3 C.KNO3 D.KCl ‎3．依据：Fe+2FeCl3=3FeCl2，试设计一个原电池，画出示意图，‎ 标出电极材料、溶液名称、写出电极反应式。 ‎ 正极材料： ，反应方程式： 。‎ 负极材料： ，反应方程式： 。‎ ‎4．依据：2KI+2FeCl3=2FeCl2+I2(aq)+2KCl，试设计一个原电池，‎ 画出示意图，标出电极材料、溶液名称、写出电极反应式。 ‎ 正极材料： ，反应方程式： 。‎ 负极材料： ，反应方程式： 。‎ 四、常见的化学电源 ‎1.一次电池 ‎⑴概念：自带反应物一次性使用后，不能充电再用的原电池。‎ ‎⑵举例：碱性锌锰干电池，电解质为KOH溶液 ‎⑶总反应式：Zn+ 2MnO2+2H2O= 2MnOOH+ Zn(OH)2‎ ‎⑷负极反应： ；电极材料： 。‎ ‎⑸正极反应： ；电极材料： 。‎ ‎2.二次电池 ‎⑴概念：自带反应物使用后，可以通过充电反复使用的原电池。‎ ‎⑵举例：铅蓄电池，电解质为H2SO4溶液 ‎⑶放电时总反应：Pb+PbO2+2H2SO4 == 2PbSO4+2H2O ‎⑷负极反应： ；电极材料： 。‎ ‎⑸正极反应： ；电极材料： 。‎ ‎⑹充电过程总反应：2PbSO4＋2H2O= Pb＋PbO2＋2H2SO4 ‎ ‎⑺阴极反应： ，充电时，电池负极接电源 极作 极。‎ ‎⑻阳极反应： ，充电时，电池负极接电源 极作 极。‎ ‎⑼充放电总反应过程：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O ‎ ‎3．燃料电池 ‎⑴概念：利用燃料与氧气或空气进行电化学反应，释放出来的化学能，直接转化成电能的一类原电池。‎ ‎⑵结构：两个电极材料 ；在两极上 。‎ ‎⑶举例：氢氧燃料电池：2H2+O2 == 2H2O，电解质为H2SO4溶液。‎ 负极反应： ；正极反应： 。‎ ‎⑷举例：氢氧燃料电池：2H2+O2 == 2H2O，电解质为KOH溶液。‎ 负极反应： ；正极反应： 。‎ 一、原电池正负极的判断方法 ‎1.根据电子流动方向判断。在原电池中， 是负极； 是正极。‎ ‎2.根据两极材料判断。稀酸作电解质溶液时， 为负极； 为正极。‎ ‎3.根据电解质溶液内离子的定向流动方向判断。 离子向正极移动， 离子向负极移动。‎ ‎4.根据两极发生的反应类型来判断。负极发生 反应；正极发生 反应。‎ ‎5.根据两极现象判断。 的为负极， 为正极。‎ 二、电极反应式的书写 ‎1．依据条件及反应物质性质，先写出 ，然后再写电极方程式(哪极容易就先写哪极)。‎ ‎2．写负极反应式。‎ ‎⑴首先找到 ，写其失电子得到产物。注意各产物是写 形式或 形式。‎ ‎⑵需要补充物质配平时，一定使用电解质溶液中的成分。例如，酸性水溶液中使用 ，写出结果是CH4－8e－＋2H2O=CO2＋8H＋，碱性水溶液中使用 ，写出结果是CH4－8e－＋10OH－=CO32－＋7H2O。‎ ‎⑶观察配平时，一定要先配平 数，再配平 数，最后配平 。数 ‎3．写正极反应式。‎ ‎⑴根据 的原则。在负极反应式中新出现、而总方程式中却不出现的粒子，在正极反应式的 ，以便于正负极方程式相加时能够消掉该粒子。‎ ‎⑵在燃料电池中，O2作正极反应时只有两种反应式：酸性溶液： ‎ ‎；碱性或中性溶液： ，可以作为解题的突破口。‎ ‎4．特别提醒：若电解质溶液为中性时，正极或负极反应式 ，在反应式等号右侧生成什么离子则没有限制。‎ ‎1．电子表所用纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质为KOH溶液，总反应为：Ag2O+ Zn=2 Ag+ ZnO。其电极反应是：，下列判断正确的是( )‎ ‎ A.锌为正极，Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O, B. 原电池工作时，负极区溶液pH减小 ‎ C.Ag2O为负极，Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH- D.原电池工作时，负极区溶液pH增大 ‎2．甲烷(CH4)燃料电池可以用不同的电解质，写其电极反应式。‎ ‎⑴若用稀H2SO4，总反应为：CH4＋2O2＝CO2＋2H2O，‎ 负极反应： ，正极反应： 。‎ ‎⑵若用KOH溶液，该电池总反应为：CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O，‎ 负极反应： ，正极反应： 。‎ ‎⑶若用稀Na2SO4，总反应为：CH4＋2O2＝CO2＋2H2O，‎ 负极反应： ，正极反应： 。‎ ‎⑷若用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，总反应为：CH4＋2O2＝CO2＋2H2O，‎ 负极反应： ，正极反应： 。‎ ‎⑸若电解质换成熔融Li2O，总反应为：CH4＋2O2＝CO2＋2H2O，‎ 负极反应： ，正极反应： 。‎ ‎3．铁在食盐水中发生吸氧腐蚀总反应式为：2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2，写出其电极反应式。‎ 负极： ，正极： 。‎ 参考答案 ‎【基础落实】‎ 一、原电池原理 ‎1. 把化学能转化为电能 ‎ ‎2. 自发进行的氧化还原 不同的区域进行 导线 ‎3.⑴活动性不同 负 氧化剂、还原剂 不一定 导电并构成闭合回路 闭合回路 ‎4．Zn 氧化反应 Zn—2e-== Zn2+ Cu 还原反应 Cu2++2e-==Cu 由Zn沿导线流向Cu 导线中 进入到溶液中流动 二、原电池原理的应用 ‎1．⑴稀硫酸或稀盐酸 A Al Cu ‎ ‎2．粗 CuSO4 Cu ‎ ‎3．负 正 三、设计制作“双液原电池” ‎ ‎1．还原剂与氧化剂 2．还原剂浸入自己产物中 氧化剂浸入自己的产物中 不参加反应电解质溶液 ‎【对点训练】 ‎ ‎1.BC 2.D ‎3.石墨 2Fe3++2 e－=2 Fe2+ 铁棒 Fe-2 e－= Fe2+‎ C FeCl3/FeCl2‎ Fe FeCl2‎ ‎4. 石墨 2Fe3++2 e－=2 Fe2+ 石墨 2I- - 2 e－= I2 ‎ C FeCl3/FeCl2‎ C I2 / KI ‎【基础落实】‎ 四、常见的化学电源 ‎1. Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2 Zn 2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH- C ‎ ‎2. Pb-2e-+SO42-＝PbSO4 Pb PbO2＋SO42－+4H＋＋2e－=PbSO4＋2H2O C ‎ PbSO4 +2e-＝Pb+SO42- 负 阴 PbSO4＋2H2O - 2e－= PbO2＋SO42－+4H＋ 正 阳 ‎3．⑵均为惰性不参加反应 人为加入燃料及氧化剂(O2) ‎ ‎⑶H2－2e－=2H＋(2H2－4e－=4H＋) O2＋4e－＋4H＋=2H2O ‎⑷H2－2e－＋2OH－=2H2O(2H2－4e－＋4OH－=4H2O) O2＋4e－＋2H2O=4OH－‎ ‎【规律总结】‎ 一、原电池正负极的判断 ‎1.⑴电子流出的一极 电子流入的一极 ⑵活泼金属 不活泼金属或能导电非金属 阳 阴 氧化 还原 金属溶解 质量增加或放出气体 二、电极反应式的书写 ‎1．总反应方程式 ‎ ‎2．⑴还原剂 分子 离子 H2O、H＋ H2O、OH－ 电子 电荷 原子 ‎ ‎3．正极反应与负极反应相加等于总反应 等号另一侧一定要写出该粒子 O2＋4e－＋4H＋=2H2O O2＋4e－＋2H2O=4OH－ 等号左侧均不能出现H＋、OH－‎ ‎【对点训练】‎ ‎1．B ‎ ‎2. ⑴CH4－8e－＋2H2O=CO2＋8H＋ O2＋4e－＋4H＋=2H2O (2O2＋8e－＋8H＋=4H2O) ‎ ‎⑵CH4－8e－＋10OH－=CO32－＋7H2O O2＋4e－＋2H2O=4OH－(2O2＋8e－＋4H2O=8OH)－‎ ‎⑶CH4－8e－＋2H2O=CO2＋8H＋ O2＋4e－＋2H2O=4OH－(2O2＋8e－＋4H2O=8OH－)‎ ‎⑷CH4－8e－＋4 CO32－=5CO2＋2H2O O2＋4e－＋2 CO2=2 CO32－(2O2＋8e－＋4 CO2=4 CO32－)‎ ‎⑸CH4－8e－＋4O2－=CO2 ＋2H2O O2＋4e－=2O2－(2O2＋8e－=4O2－)‎ ‎3. 2Fe－4e－=2Fe2＋ O2＋4e－＋2H2O=4OH－‎