电化学Ⅰ原电池.doc

1、 用心教育 1电 化 学 原 电 池（ 一 ） 原 电 池 的 形 成 条 件原 电 池 的 工 作 原 理 原 电 池 反 应 属 于 放 热 的 氧 化 还 原 反 应 ， 但 区 别 于 一 般 的 氧 化 还原 反 应 的 是 ， 电 子 转 移 不 是 通 过 氧 化 剂 和 还 原 剂 之 间 的 有 效 碰 撞 完 成 的 ， 而 是 还 原 剂 在负 极 上 失 电 子 发 生 氧 化 反 应 ， 电 子 通 过 外 电 路 输 送 到 正 极 上 ， 氧 化 剂 在 正 极 上 得 电 子 发生 还 原 反 应 ， 从 而 完 成 还 原 剂 和 氧 化 剂 之 间 电 子

2、的 转 移 。 两 极 之 间 溶 液 中 离 子 的 定 向 移动 和 外 部 导 线 中 电 子 的 定 向 移 动 构 成 了 闭 合 回 路 ， 使 两 个 电 极 反 应 不 断 进 行 ， 发 生 有 序的 电 子 转 移 过 程 ， 产 生 电 流 ， 实 现 化 学 能 向 电 能 的 转 化 。 从 能 量 转 化 角 度 看 ， 原 电 池 是 将 化 学 能 转 化 为 电 能 的 装 置 ； 从 化 学 反 应 角 度 看 ， 原电 池 的 原 理 是 氧 化 还 原 反 应 中 的 还 原 剂 失 去 的 电 子 经 导 线 传 递 给 氧 化 剂 ， 使 氧 化 还

3、 原 反应 分 别 在 两 个 电 极 上 进 行 。 原 电 池 的 构 成 条 件 有 三 个 ： （ 1） 电 极 材 料 由 两 种 金 属 活 动 性 不 同 的 金 属 或 由 金 属 与 其 他 导 电 的 材 料 （ 非 金属 或 某 些 氧 化 物 等 ） 组 成 。 （ 2） 合 适 的 电 解 质 溶 液 ， 两 电 极 必 须 浸 泡 在 电 解 质 溶 液 中 。 （ 3） 两 电 极 之 间 有 导 线 连 接 ， 形 成 闭 合 回 路 。 只 要 具 备 以 上 三 个 条 件 就 可 构 成 原 电 池 。 而 化 学 电 源 因 为 要 求 可 以 提 供

4、持 续 而 稳 定的 电 流 ， 所 以 除 了 必 须 具 备 原 电 池 的 三 个 构 成 条 件 之 外 ， 还 要 求 有 自 发 进 行 的 氧 化 还 原反 应 。 也 就 是 说 ， 化 学 电 源 必 须 是 原 电 池 ， 但 原 电 池 不 一 定 都 能 做 化 学 电 池 。 形 成 前 提 ： 总 反 应 为 自 发 的 氧 化 还 原 反 应 电 极 的 构 成 ： a.活 泼 性 不 同 的 金 属 锌 铜 原 电 池 ， 锌 作 负 极 ， 铜 作 正 极 ；b.金 属 和 非 金 属 （ 非 金 属 必 须 能 导 电 ） 锌 锰 干 电 池 ， 锌 作 负

5、 极 ， 石 墨 作 正 极； c.金 属 与 化 合 物 铅 蓄 电 池 ， 铅 板 作 负 极 ， 二 氧 化 铅 作 正 极 ；d.惰 性 电 极 氢 氧 燃 料 电 池 ， 电 极 均 为 铂 。 电 解 液 的 选 择 ： 电 解 液 一 般 要 能 与 负 极 材 料 发 生 自 发 的 氧 化 还 原 反 应 。 原 电 池 正 负 极 判 断 ： 负 极 发 生 氧 化 反 应 ， 失 去 电 子 ； 正 极 发 生 还 原 反 应 ， 得 到 电 子 。 电 子 由 负 极 流 向 正 极 ， 电 流 由 正 极 流 向 负 极 。 溶 液 中 ， 阳 离 子 移 向 正 极

6、 ， 阴 离 子 移 向 负 极 例题 1：(00 全国)下列关于实验现象的描述不正确的是（ ）A把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡B把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快C把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁D用锌片做阳极，铁片做做阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌用心教育 2例题 2：（2011 北京高考 8）结合下图判断，下列叙述正确的是（ ）A和中正极均被保护B. 和中负极反应均是 Fe2e Fe 2 C. 和中正极反应均是 O22H 2O4e 4OH D. 和中分别加入少量 K3Fe(CN)6溶液，均有蓝色沉淀随堂练习1.分

7、析下图，属于原电池的有（ ）2.(02 广东)在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是 （ ）A原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应B原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应C原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应D原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应（ 二 ） 电 极 反 应 方 程 式 的 书 写负 极 ： 活 泼 金 属 失 电 子 ， 看 阳 离 子 能 否 在 电 解 液 中 大 量 存 在 。 如 果 金 属 阳 离 子 不能 与 电 解 液 中 的 离 子 共 存 ， 则 进 行 进 一 步 的 反 应 。 例 ： 甲 烷 燃 料 电 池 中 ， 电

8、 解 液 为 KOH， 负 极 甲 烷 失 8 个 电 子 生 成 CO2 和 H2O， 但 CO2 不 能 与 OH-共 存 ， 要 进 一 步 反 应 生 成碳 酸 根 。 用心教育 3正 极 ： 当 负 极 材 料 能 与 电 解 液 直 接 反 应 时 ， 溶 液 中 的 阳 离 子 得 电 子 。 例 ： 锌 铜原 电 池 中 ， 电 解 液 为 HCl， 正 极 H+得 电 子 生 成 H2。 当 负 极 材 料 不 能 与 电 解 液 反 应 时， 溶 解 在 电 解 液 中 的 O2 得 电 子 。 如 果 电 解 液 呈 酸 性 ， O2+4e-+4H+=2H2O； 如 果

9、电 解 液呈 中 性 或 碱 性 ， O2+4e-+2H2O=4OH-。 特 殊 情 况 : Mg-Al-NaOH， Al 作 负 极 。负 极 ： Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O；正 极 ： 2H2O+2e-=H2 +2OH- Cu-Al-HNO3， Cu 作 负 极 。 注 意 ： Fe 作 负 极 时 ， 氧 化 产 物 是 Fe2+而 不 可 能 是 Fe3+；*无 论 是 总 反 应 ， 还 是 电 极 反 应 ， 都 必 须 满 足 电 子 守 恒 、 电 荷 守 恒 、 质 量 守 恒 。 pH 变 化 规 律 电 极 周 围 ： 消 耗 OH-(H+)， 则 电

10、极 周 围 溶 液 的 pH 减 小 （ 增 大 ） ； 反 应 生 成 OH-(H+)， 则 电 极 周 围 溶 液 的 pH 增 大 （ 减 小 ） 。 溶 液 ： 若 总 反 应 的 结 果 是 消 耗 OH-(H+)， 则 溶 液 的 pH 减 小 （ 增 大 ） ； 若 总 反 应 的结 果 是 生 成 OH-(H+)， 则 溶 液 的 pH 增 大 （ 减 小 ） ； 若 总 反 应 消 耗 和 生 成 OH-(H+)的 物质 的 量 相 等 ， 则 溶 液 的 pH 由 溶 液 的 酸 碱 性 决 定 ， 溶 液 呈 碱 性 则 pH 增 大 ， 溶 液 呈 酸 性则 pH 减

11、小 ， 溶 液 呈 中 性 则 pH 不 变 。 例题 2：一种新型燃料电池，它是用两根惰性金属做电极插入 KOH 溶液中，然后向两极上分别通入甲烷和氧气，发生的电极反应为： X 极：CH 410OH 8e CO 32 7H 2O Y 极：4H 2O2O 28e 8OH 关于此燃料电池的下列说法中错误的是AX 极为负极，Y 极为正极 B工作一段时间后，KOH 的物质的量不变C在标准状况下通入 5.6LO2完全反应，则有 1.0mol 电子发生转移D该电池工作时甲烷一极附近溶液的 pH 降低随堂练习1.LiAl/FeS 电池是一种正在开发的车载电池，该电池的电池反应式为：2LiFeSLi 2SF

12、e，电池中正极的电极反应式为：2Li FeS2e Li 2SFe，有关该电池的下列说法中，正确的是（ ）A.LiAl 在电池中作为负极材料，该材料中 Li 的化合价为1 价B.负极的电极反应式为：2Li2e 2Li C.负极的电极反应式为：Al3e Al 3D.充电时，阴极发生的电极反应式为：Li 2SFe2e 2Li FeS（ 三 ） 电 化 腐 蚀1.吸 氧 腐 蚀用心教育 4吸 氧 腐 蚀 金 属 在 酸 性 很 弱 或 中 性 溶 液 里 ， 空 气 里 的 氧 气 溶 解 于 金 属 表 面 水 膜 中 而发 生 的 电 化 腐 蚀 ， 叫 吸 氧 腐 蚀 例 如 钢 铁 在 接 近

13、 中 性 的 潮 湿 的 空 气 中 腐 蚀 属 于 吸 氧 腐 蚀 ， 其 电 极 反 应 如 下 ： 负 极 （ Fe） ： 2Fe - 4e- = 2Fe2+ 正 极 （ C） ： 2H2O + O2 + 4e- = 4OH- 钢 铁 等 金 属 的 电 化 腐 蚀 主 要 是 吸 氧 腐 蚀 2.析 氢 腐 蚀在 酸 性 较 强 的 溶 液 中 发 生 电 化 腐 蚀 时 放 出 氢 气 ， 这 种 腐 蚀 叫 做 析 氢 腐 蚀 。 在 钢 铁制 品 中 一 般 都 含 有 碳 。 在 潮 湿 空 气 中 ， 钢 铁 表 面 会 吸 附 水 汽 而 形 成 一 层 薄 薄 的 水 膜

14、 。 水膜 中 溶 有 二 氧 化 碳 后 就 变 成 一 种 电 解 质 溶 液 ， 使 水 里 的 H+增 多 。 是 就 构 成 无 数 个 以铁 为 负 极 、 碳 为 正 极 、 酸 性 水 膜 为 电 解 质 溶 液 的 微 小 原 电 池 。 这 些 原 电 池 里 发 生 的 氧 化还 原 反 应 是 ：负 极 （ 铁 ） ： Fe-2e-=Fe2+； 铁 被 氧 化正 极 （ 碳 ） ： 2H+2e-=H2 ； 溶 液 中 的 H+被 还 原这 样 就 形 成 无 数 的 微 小 原 电 池 。 最 后 氢 气 在 碳 的 表 面 放 出 ， 铁 被 腐 蚀 ， 所 以 叫

15、析 氢腐 蚀 。 析 氢 腐 蚀 定 义 金 属 在 酸 性 较 强 的 溶 液 中 发 生 电 化 腐 蚀 时 放 出 氢 气 ， 这 种 腐 蚀 叫 做 析氢 腐 蚀 。 例 题 3： (00 苏浙理综)钢铁发生电化学腐蚀时，负极发生的反应是 （ ）A2H +2e H 2 B2H 2O+O2+4e 4OH CFe2e Fe 2+ D4OH 4e 2H 2O+O2随堂练习1.家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是（ ）A4Fe(OH) 2+2H2O+O24Fe(OH) 3 B2Fe+2H 2O+O22Fe(OH) C 2H 2O+O2+4e OH DF

16、e3e Fe 3+（ 四 ） 常 用 原 电 池 方 程 式1 Cu H2SO4 Zn 原 电 池 正 极 ： 2H+ + 2e- H2 负 极 ： Zn - 2e- Zn2+ 总 反 应 式 ： Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 2 Cu FeCl3 C 原 电 池 正 极 ： 2Fe3+ + 2e- 2Fe2+ 负 极 ： Cu - 2e- Cu2+ 总 反 应 式 ： 2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+ 3 钢 铁 在 潮 湿 的 空 气 中 发 生 吸 氧 腐 蚀 正 极 ： O2 + 2H2O + 4e- 4OH- 负 极 ： 2Fe - 4e- 2Fe2+

17、用心教育 5总 反 应 式 ： 2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe（ OH)2 4 氢 氧 燃 料 电 池 （ 中 性 介 质 ） 正 极 ： O2 + 2H2O + 4e- 4OH- 负 极 ： 2H2 - 4e- 4H+ 总 反 应 式 ： 2H2 + O2 = 2H2O 5 氢 氧 燃 料 电 池 （ 酸 性 介 质 ） 正 极 ： O2 + 4H+ + 4e- 2H2O 负 极 ： 2H2 - 4e- 4H+ 总 反 应 式 ： 2H2 + O2 = 2H2O 6 氢 氧 燃 料 电 池 （ 碱 性 介 质 ） 正 极 ： O2 + 2H2O + 4e- 4OH- 负 极 ：

18、2H2 - 4e- + 4OH- 4H2O 总 反 应 式 ： 2H2 + O2 = 2H2O 7 铅 蓄 电 池 （ 放 电 ） 正 极 (PbO2) ： PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ PbSO4 + 2H2O 负 极 (Pb) ： Pb- 2e-+ (SO4)2- PbSO4 总 反 应 式 ： Pb+PbO2+4H+ 2(SO4)2- = 2PbSO4 + 2H2O 8 Al NaOH Mg 原 电 池 正 极 ： 6H2O + 6e- 3H2 + 6OH- 负 极 ： 2Al - 6e- + 8OH- 2AlO2- + 4H2O 总 反 应 式 ： 2Al+2OH-

19、+2H2O=2AlO2- + 3H2 9 CH4 燃 料 电 池 (碱 性 介 质 ) 正 极 ： 2O2 + 4H2O + 8e- 8OH- 负 极 ： CH4 -8e- + 10OH- (CO3)2- + 7H2O 总 反 应 式 ： CH4 + 2O2 + 2OH- = (CO3)2- + 3H2O 10 熔 融 碳 酸 盐 燃 料 电 池 （ Li2CO3 和 Na2CO3 熔 融 盐 作 电 解 液 ， CO 作 燃 料 ） ： 正 极 ： O2 + 2CO2 + 4e- 2(CO3)2- (持 续 补 充 CO2 气 体 ) 负 极 ： 2CO + 2(CO3)2- - 4e- 4

20、CO2 总 反 应 式 ： 2CO + O2 = 2CO2 11 银 锌 纽 扣 电 池 (碱 性 介 质 ) 正 极 (Ag2O) ： Ag2O + H2O + 2e- 2Ag + 2OH- 负 极 (Zn) ： Zn + 2OH- -2e- ZnO + H2O 总 反 应 式 ： Zn + Ag2O = ZnO + 2Ag用心教育 6*提高训练*1.人造卫星用到的一种高能电池银锌电池，其电极反应为：Zn+ 2OH 2e =Zn(OH)2 Ag2O+H2O+2e =2Ag+2OH 根据反应式判断氧化银是( )A负极 被氧化 B正极 被还原C负极 被还原 D正极 被氧化2某原电池总反应离子方程

21、式为 2Fe3+Fe=3Fe2+，能实现该反应的原电池是( )A正极 Cu，负极 Fe，电解质为 FeCl3溶液 B正极为 C，负极为 Fe，电解质为 Fe(NO3)2溶液C正极为 Fe，负极为 Zn，电解质为 Fe2(SO4)3溶液 D正极为 Ag，负极为 Fe，电解质为 CuSO4溶液3.以下现象与电化腐蚀无关的是( )A 黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿 B 生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈 C 锈质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈 D 银质奖牌久置后表面变暗 4.（2011 安徽高考 12）研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海

22、水中电池总反应可表示为：5MnO22Ag2NaCl=Na 2Mn5O102AgCl，下列“水” 电池在海水中放电时的有关说法正确的是（ ）A.正极反应式：AgCl e =AgClB.每生成 1 mol Na2Mn5O10转移 2 mol 电子C.Na 不断向“水”电池的负极移动D. AgCl 是还原产物5.一种新型燃料电池，它是用两根金属做电极插入 KOH 溶液中，然后向两极上分别通甲烷和氧气，其电池反应为：X 极： Y 极：O7HC 8e10OHC234 8OH e24下列关于此燃料电池的有关说法中错误的是 （ ）A通过甲烷的电极（X）为电池的负极，通过氧气的电极（Y）为电池正极B放电一段时

23、间后，电解质溶液中 KOH 的物质的量改变C在标准状况下，通过 5.6L 氧气，完全反应后有 1.0mol 的电子发生转移D放电时，通过甲烷的一极附近的 pH 升高6.以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如右图所示。关于该电池的叙述正确的( ) 用心教育 7A.该电池能够在高温下工作 B.电池的负极反应为：C 6H12O6+6H2O2-4e-=6CO2+24H +C.放电过程中，H +从正极区向负极区迁移D.在电池反应中，每消耗 1 mol 氧气，理论上能生成标准状况下 CO2气体 22.4/6 L7.(04 江苏)碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧

24、化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列说法错误的是 （ ）A电池工作时，锌失去电子B电池正极的电极反应式为：2MnO 2(s)+H2O(1)+2e=Mn2O3(s)+2OH(aq)C电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D外电路中每通过 0.2mol 电子，锌的质量理论上减小 6.5g8.（2011 海南）根据下图，下列判断中正确的是( )来源:学科网 ZXXKA.烧杯 a 中的溶液 pH 降低B.烧杯 b 中发生氧化反应C.烧杯 a 中发生的反应为 2H+2e-=H2D.烧杯 b 中发生的反应为 2Cl-2e

25、-=Cl29.(2012南京调研)X、Y、Z 都是金属，把 X 投入 Z 的硝酸盐溶液中，X 的表面有 Z 析出，X 与 Y 组成原电池时，Y 为电池的负极，X、Y、Z 三种金属的活泼性顺序为( )AXYZ BXZY用心教育 8CYXZ DYZX10.(2012河源质检)如图所示，电流表 G 发生偏转，同时 A 极逐渐变粗，B 极逐渐变细，C 为电解质溶液。则 A、B、C 分别为( )AA 是 Zn，B 是 Cu，C 是稀 H2SO4BA 是 Cu，B 是 Zn，C 是稀 H2SO4CA 是 Fe，B 是 Ag，C 是稀 AgNO3溶液DA 是 Ag，B 是 Fe，C 是稀 AgNO3溶液11

26、.(2013苏锡常镇二模)(1)高铁电池是一种新型可充电电池，与普通电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn2K 2FeO48H 2O 3Zn(OH)22Fe(OH) 34KOH。请回答下列问题： 放 电 充 电高铁电池的负极材料是_。放电时，正极发生_(填“氧化”或“还原”)反应：已知负极反应为 Zn2e 2OH =Zn(OH)2，则正极反应为_。放电时，_(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。(2)某种燃料电池的工作原理示意如图所示，a、b 均为惰性电极。使用时，空气从_口通入(填“A”或“B”)；假设使用的“燃料”是甲醇，a 极的电极反应式为_；假设使

27、用的“燃料”是水煤气(成分为 CO、H 2)，如用这种电池电镀铜，待镀金属的质量增加 6.4 g，则至少消耗标准状况下水煤气的体积为_。12.化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。(1)下列相关说法正确的是_(填序号)。A通过某种电池单位质量或单位体积所能输出能量的多少，可以判断该电池的优劣B二次电池又称充电电池或蓄电池，这类电池可无限次重复使用C除氢气外，甲醇、汽油、氧气等都可用作燃料电池的燃料D近年来，废电池必须进行集中处理的问题被提上日程，其首要原因是电池外壳的金属材料需要回收用心教育 9(2)目前常用的镍(Ni)镉(Cd)电池，其电池总反应式可表示为2Ni(OH)2Cd(OH) 2 Cd2NiO(OH)2H 2O 充 电 放 电已知 Ni(OH)2和 Cd(OH)2均难溶于水，但能溶于酸，以下说法正确的是_(填序号)。A以上反应是可逆反应B反应环境为碱性C电池放电时 Cd 作负极D该电池是一种二次电池(3)在宇宙飞船和其他航天器上经常使用的氢氧燃料电池是一种新型电源，其构造如图所示：a、b 两个电极均由多孔的碳块组成，通入的氢气和氧气由孔隙中逸入，并在电极表面发生反应而放电。a 电极是电源的_极；若该电池为飞行员提供了 360 kg 的水，则电路中通过了_mol 电子。