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1、第9講原電池的工作原理化學電源,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對點訓練,1.原電池 (1)原理圖解:,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對點訓練,,,,,,,,,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對點訓練,(2)原電池的判斷方法: 有外接電源的電化學裝置為電解池,無外接電源的可能為原電池。 依據(jù)形成原電池的條件判斷。 (3)原電池正負極的判斷:,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對點訓練,(4)電極反應(yīng)式的書寫: 一般電極反應(yīng)式的書寫思路: 列物質(zhì)標得失負極發(fā)生氧化反應(yīng),正極發(fā)生還原反應(yīng) , 兩式加驗總式兩電極反應(yīng)相加,與總反應(yīng)對照驗證,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對點訓練,含碳燃料電池電極反應(yīng)式的書寫: 首先標出燃料中碳元素的化合價,計算出失去的電子

2、數(shù),根據(jù)溶液的介質(zhì)情況寫出生成物,并根據(jù)碳原子守恒寫出生成物的化學計量數(shù),若堿性介質(zhì)生成 ,若酸性介質(zhì)生成CO2;然后根據(jù)電荷守恒配平電極反應(yīng)式,電極反應(yīng)式左邊減去幾個電子就相當于左邊帶幾個單位正電荷,配平電荷的方法有:電極反應(yīng)式左邊加入帶負電荷的OH-以抵消左邊的正電荷數(shù)或右邊加入帶正電荷的H+以抵消右邊的負電荷數(shù),但要根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性選擇使用上述方法;最后用觀察法配平其他物質(zhì)。下面以堿性CH3OH燃料電池電極反應(yīng)式的書寫為例進行說明:,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對點訓練,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對點訓練,2.常見的化學電源 .一次電池(既不能充電,也不能反復(fù)使用的一次性電池): (1)銀鋅

3、紐扣電池: 銀鋅紐扣電池的電極分別為Ag2O和Zn,電解質(zhì)溶液為KOH溶液,發(fā)生氧化還原反應(yīng)后生成Ag和Zn(OH)2,則Zn為原電池的負極,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為Zn-2e-+2OH- Zn(OH)2;Ag2O為原電池的正極,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為Ag2O+2e-+H2O 2Ag+2OH-;電池反應(yīng)方程式為Zn+Ag2O+H2O Zn(OH)2+2Ag。,,,,,,,,,,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對點訓練,(2)堿性鋅錳干電池: 堿性鋅錳干電池比普通鋅錳干電池性能優(yōu)越,能量大,能提供較大電流并連續(xù)放電。 其負極是Zn,正極是MnO2,電解質(zhì)是KOH。,,,,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對

4、點訓練,.二次電池(可充電,可多次重復(fù)使用): 如鉛蓄電池:電解質(zhì)是硫酸 (1)放電時:,(2)充電反應(yīng)為電解過程,是放電反應(yīng)的逆過程:,,,,,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對點訓練,3.金屬的腐蝕與防護 (1)金屬的腐蝕:,,,,,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對點訓練,(2)鋼鐵的析氫腐蝕與吸氧腐蝕:,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對點訓練,注意:對于吸氧腐蝕,生成的Fe(OH)2進一步被O2氧化成Fe(OH)3,Fe(OH)3脫去一部分水生成Fe2O3nH2O,它就是鐵銹的主要成分;對于析氫腐蝕,如果鋼鐵表面水膜的酸性較弱,隨著氫氣的析出,水膜的pH上升,Fe2+與OH-結(jié)合生成Fe(OH)2,Fe(OH)2繼續(xù)與

5、空氣中的O2作用,生成Fe(OH)3,進而形成鐵銹。,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對點訓練,(3)金屬的防護: 改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu),使其成為防腐蝕金屬,如制成不銹鋼等。 加防護層,如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。 電化學防護: a.犧牲陽極的陰極保護法原電池原理 (a)正極(陰極):被保護的金屬設(shè)備 (b)負極(陽極):比被保護的金屬活潑的金屬 b.外加電流的陰極保護法電解原理 (a)陰極:被保護的金屬設(shè)備 (b)陽極:惰性電極,,,,,,,,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對點訓練,注意:金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬原子失去電子而被氧化,從而發(fā)生腐蝕損耗。,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對點訓練,難點釋疑

6、 如何書寫燃料電池電極反應(yīng)式? 提示 對于燃料電池來說,首先可寫出其總反應(yīng)式,然后分析正極的電極反應(yīng)式。要特別關(guān)注反應(yīng)環(huán)境,由于電解質(zhì)溶液中的H+參與反應(yīng)還是OH-參與反應(yīng),決定了電極反應(yīng)式往往不同。如: (1)氫氧燃料電池 用酸性電解質(zhì)時:,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對點訓練,用NaOH(aq)等堿性溶液作電解質(zhì)溶液時:,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對點訓練,注意:相同的燃料,在不同介質(zhì)中發(fā)生的燃料電池反應(yīng),其電極反應(yīng)式不同。,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對點訓練,1.(20184浙江選考)鋰(Li)-空氣電池的工作原理如圖所示。下列說法不正確的是() A.金屬鋰作負極,發(fā)生氧化反應(yīng) B.Li+通過有機電解質(zhì)向

7、水溶液處移動,答案,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對點訓練,2.(201711浙江選考)金屬(M)-空氣電池的工作原理如圖所示。下列說法不正確的是() A.金屬M作電池負極 B.電解質(zhì)是熔融的MO,答案,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對點訓練,答案,4.(201610浙江選考)在一塊表面無銹的鐵片上滴食鹽水,放置一段時間后看到鐵片上有鐵銹出現(xiàn)。鐵片腐蝕過程中發(fā)生反應(yīng)的總化學方程式為2Fe+2H2O+O2 2Fe(OH)2,Fe(OH)2進一步被氧氣氧化為Fe(OH)3,再在一定條件下脫水生成鐵銹,其原理如圖。 下列說法正確的是() A.鐵片發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕 B.鐵片腐蝕最嚴重區(qū)域應(yīng)該是生銹最多的區(qū)域

8、C.鐵片腐蝕中負極發(fā)生的電極反應(yīng):2H2O+O2+4e- 4OH- D.鐵片里的鐵和碳與食鹽水形成無數(shù)微小原電池,發(fā)生了電化學腐蝕,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對點訓練,答案,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對點訓練,5.(20164浙江選考)Mg-H2O2電池是一種化學電源,以Mg和石墨為電極,海水為電解質(zhì)溶液,示意圖如下。下列說法不正確的是() A.石墨電極是該電池的正極 B.石墨電極上發(fā)生還原反應(yīng) C.Mg電極的電極反應(yīng)式:Mg-2e- Mg2+ D.電池工作時,電子從Mg電極經(jīng)導線流向石墨電極,再從石墨電極經(jīng)電解質(zhì)溶液流向Mg電極,答案,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對點訓練,1.(2018紹興選考適

9、應(yīng)性考試)下圖為一種特殊的熱激活電池示意圖,當無水LiCl-KCl混合物受熱熔融后即可工作。該電池的總反應(yīng)為PbSO4(s)+2LiCl+Ca(s) CaCl2(s)+Li2SO4+Pb(s)。下列說法不正確的是() A.PbSO4電極發(fā)生還原反應(yīng) B.負極電極反應(yīng)式:Ca+2Cl--2e- CaCl2 C.放電時,Li+、K+向正極移動 D.用LiCl和KCl水溶液代替無水LiCl-KCl,可將該電池改為常溫使用的電池,答案,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對點訓練,2.(2018余姚中學月考)LED系列產(chǎn)品是一類新型節(jié)能產(chǎn)品。圖甲是NaBH4/H2O2燃料電池的裝置示意圖,圖乙是LED發(fā)光二

10、極管的裝置示意圖。下列敘述錯誤的是() A.電池應(yīng)選用陽離子交換膜,Na+向A極區(qū)移動 B.電池A極區(qū)的電極反應(yīng)式為H2O2+2e- 2OH- C.每有1 mol NaBH4參加反應(yīng),轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4NA D.要使LED發(fā)光二極管正常發(fā)光,圖乙中的導線a應(yīng)與圖甲中的B極相連,答案,解析,基礎(chǔ)梳理,感悟選考,對點訓練,3.完成下列問題: (1)鋰錳電池的體積小、性能優(yōu)良,是常用的一次電池。該電池反應(yīng)原理如圖所示,其中電解質(zhì)LiClO4溶于混合有機溶劑中,Li+通過電解質(zhì)遷移入MnO2晶格中,生成LiMnO2。,外電路的電流方向是由極流向極(填字母)。 電池正極反應(yīng)式為。,基礎(chǔ)梳理,感悟選考

11、,對點訓練,是否可用水代替電池中的混合有機溶劑?(填“是”或“否”),原因是。 (2)二甲醚(CH3OCH3)直接燃料電池具有啟動快、效率高等優(yōu)點。若電解質(zhì)為酸性,二甲醚直接燃料電池的負極反應(yīng)為。 (3)高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種強氧化劑,可作為水處理劑和高容量電池材料。與MnO2-Zn電池類似,K2FeO4-Zn也可以組成堿性電池,K2FeO4在電池中作為正極材料,其電極反應(yīng)式為, 該電池總反應(yīng)的離子方程式為。,答案,解析,忽視原電池反應(yīng)的自發(fā)性 【易錯題】 根據(jù)形成原電池的條件,下列對原電池的判斷,正確的是() A.用多孔石墨電極、H2、O2不能形成原電池 B.銅、石墨棒用導線連接后,

12、插入盛有稀硫酸的燒杯中,可構(gòu)成原電池 C.銅、石墨棒用導線連接后,插入盛有FeCl3溶液的燒杯中,可構(gòu)成原電池 D.常溫下,鐵、鋁用導線連接后,插入盛有濃硝酸的燒杯中,可構(gòu)成原電池,錯因剖析:本題極易忽視構(gòu)成原電池的兩個電極中至少有一個電極能與電解質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)這個重要條件,只關(guān)注兩個活潑性不同的電極以及電解質(zhì)溶液,于是錯選B。 正確解答:燃料電池的兩個電極材料可以相同,B中物質(zhì)不能發(fā)生氧化還原反應(yīng),不能形成原電池。D中,常溫下,鐵與鋁都能被濃硝酸鈍化,不能形成原電池。 答案:C 糾錯筆記對于氫氧燃料電池,兩個電極的活動性可以相同,如都使用鉑電極、多孔石墨電極等,不能一味強調(diào)兩個電極的活潑

13、性不同。只有存在自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng),才能形成原電池。,2,3,4,1,1.(2018嘉興二模)鎂-空氣電池的工作原理如圖所示,電池反應(yīng)方程式為2Mg+O2+2H2O 2Mg(OH)2。有關(guān)該電池的說法不正確的是() A.通入氧氣的電極為正極 B.放電時,溶液中的OH-由正極移向負極 C.負極的電極反應(yīng)式為Mg-2e-+2OH- Mg(OH)2 D.當電路中轉(zhuǎn)移0.04 mol電子時,參加反應(yīng)的O2的物質(zhì)的量為0.02 mol,答案,2,3,4,1,5,2.(2018浙江十校聯(lián)盟選考模擬)最近一家瑞典公司發(fā)明了一種新型充電器“Power Trekk”,僅僅需要一勺水,它便可以產(chǎn)

14、生維持手機使用10小時的電量。其反應(yīng)原理為Na4Si+5H2O 2NaOH+Na2SiO3+4H2,則下列說法正確的是() A.該電池可用晶體硅作電極材料 B.Na4Si在電池的負極發(fā)生還原反應(yīng),生成Na2SiO3 C.電池正極發(fā)生的反應(yīng)為2H2O+2e- H2+2OH- D.當電池轉(zhuǎn)移0.2 mol電子時,可生成標準狀況下1.12 L H2,答案,解析,2,3,4,1,3.(2018溫州選考二模)某電化學氣敏傳感器的工作原理如圖所示,下列說法不正確的是() A.a極為負極 B.b極的電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O 4OH- C.電解質(zhì)溶液中的OH-移向a極 D.該傳感器工作一段時間后,電解質(zhì)溶液的pH將變大,答案,解析,2,3,4,1,4.(2018溫州六校聯(lián)考)甲醇燃料電池由于結(jié)構(gòu)簡單、能量轉(zhuǎn)化率高、對環(huán)境無污染,可作為常規(guī)能源的替代品而越來越受到關(guān)注,其工作示意圖如下,其總反應(yīng)為2CH3OH+3O2 2CO2+4H2O。下列說法不正確的是() A.電極A是負極,物質(zhì)a為甲醇 B.電池工作時,電解質(zhì)溶液中的H+通過質(zhì)子交換膜向電極B遷移 C.放電前后電解質(zhì)溶液的pH增大 D.物質(zhì)b在電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O 4OH-,答案,解析,