原電池復(fù)習(xí) Zn Cu H2SO4 (aq) 練習(xí) 1： 下列裝置哪些可以形成原電池 ( ) A A Zn Cu Fe C(石墨 ) Zn Cu Si C(石墨 ) Zn Cu A 稀 H2SO4 CuSO4溶液 酒精 稀 H2SO4 E F G H ABC A A A A A Zn Zn Fe 陶瓷 Fe Cu 稀 H2SO4 CuSO4 溶液 稀 H2SO4 稀 H2SO4 A B C D 一、原電池構(gòu)成條件 二、原電池工作原理 4 負(fù)極 正極 Zn-2e-=Zn2+ 2H+ +2e-=H2 還原劑 (Zn)失去電 子，發(fā)生氧化反應(yīng) 氧化劑 (H+)在銅極上 得到電子，發(fā)生還 原反應(yīng) 還原劑失去的 電子從鋅極流 出 流入銅極 . 經(jīng)外電路 Zn2+ H+ SO42- 電流方向 H2SO4 (aq) CuSO4 (aq) Zn Cu 負(fù)極 ( ): . 正極 ( ): . 總反應(yīng)式 : . 負(fù)極 ( ): . 正極 ( ): . 總反應(yīng)式 : . 請(qǐng)?jiān)趫D上標(biāo)出電子的流動(dòng)方向和電流方向 , 并判斷正負(fù)極，寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式 . Ag Fe Zn Zn 2e - = Zn2+ Cu Cu2+ +2e - = Cu Zn+Cu2+ = Zn2 + Cu Fe Fe 2e - = Fe 2+ Ag 2H+2e - = H2 Fe+2H+ = Fe 2+ +H2 I e- e- I 1 正負(fù)極判斷 判斷依據(jù) 負(fù) 極 正 極 電極材料 活潑性較強(qiáng)的金屬 活潑性較弱的金屬或能 導(dǎo)電的非金屬 電子流動(dòng)方向 電子流出極 電子流入極 電解質(zhì)溶液中離 子定向移動(dòng)方向 陰離子移向的極 陽離子移向的極 發(fā)生的反應(yīng) 氧化反應(yīng) 還原反應(yīng) 反應(yīng)現(xiàn)象 溶解、質(zhì)量減小的極 增重或有氣泡放出的極 原電池正負(fù)極的判斷與電極反應(yīng)式的書寫 為傳達(dá)綠色亞運(yùn)的理念，在亞運(yùn)場(chǎng)館與公共交通出行上， 廣州亞運(yùn)會(huì)大量使用了以新能源為動(dòng)力的工具，其代表為電動(dòng) 汽車。電動(dòng)汽車發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)是動(dòng)力電池的開發(fā)。鈉氯化鎳 蓄電池是一種新型的電動(dòng)汽車蓄電池，其正極 MC l 2 中的 M 代 表 Ni 、 Fe 、 Ca 、 Cr 、 Mn 、 Cu 等一系列金屬，其中 NiCl 2 的效 果最好。而負(fù)極的活性物質(zhì)是液態(tài)金屬鈉。正、負(fù)極活性物質(zhì) 被一種只允許 Na 遷移的 A l 2 O 3 固體電解質(zhì)陶瓷管分隔，由于 正極是固態(tài)多孔金屬氧化物，所以還需要添加 Na AlCl 4 熔鹽在 正極處作第二電解質(zhì)，在正、負(fù)極之間傳導(dǎo)鈉離子。下列有關(guān) 鈉氯化鎳蓄電池的說法錯(cuò)誤的是 ( ) A 電池放電時(shí)的總反應(yīng)為 2Na NiCl 2 = = Ni 2Na C l B 充電時(shí)正極的電極反應(yīng)為 Na e = = Na C 放電時(shí)正極的電極反應(yīng)為 Ni 2 2e = = Ni D 該電池被稱為綠色電池，最大原因是從廢棄電池中可以方 便地回收較純的鎳，其他產(chǎn)物對(duì)環(huán)境沒有影響 (2009 浙江理綜 ) 市場(chǎng)上經(jīng)常見到的標(biāo)記為 L i ion 的電池 稱為 “ 鋰離子電池 ” 。它的負(fù)極材料是金屬鋰和碳的復(fù)合材料 ( 碳作為金屬鋰的載體 ) ，電解質(zhì)為一種能傳導(dǎo) L i 的高分子材料。 這種鋰離子電池的電池反應(yīng)式為： L i 2 L i 0 . 3 5 NiO 2 2 L i 0 . 8 5 NiO 2 下列說法不正確的是 L A 放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式： L i e L i B 充電時(shí)， L i 0 . 8 5 NiO 2 既發(fā)生氧化反應(yīng)又發(fā)生還原反應(yīng) C 該電池不能用水溶液作為電解質(zhì)溶液 D 放電過程中 L i 向負(fù)極移動(dòng) 6 一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體； 電解質(zhì)是摻雜氧化釔 (Y 2 O 3 ) 的氧化鋯 (Z rO 2 ) 晶體，在熔融狀態(tài) 下能傳導(dǎo) O 2 。下列對(duì)該燃料電池說法正確的是 ( ) A 在熔融電解質(zhì)中， O 2 由負(fù)極移向正極 B 電池的總反應(yīng)是： 2C 4 H 10 13O 2 = 8CO 2 10H 2 O C 通入空氣的一極是正極，電極反應(yīng)為： O 2 4e = 2O 2 D 通入丁烷的一極是正極，電極反應(yīng)為： C 4 H 10 26e 13O 2 = 4CO 2 5H 2 O 題組 2 1 (2010 江蘇， 1 1) 下圖是一種航天器能量儲(chǔ)存系統(tǒng)原理示意圖。 下列說法正確的是 ( ) A 該系統(tǒng)中只存在 3 種形式的能量轉(zhuǎn)化 B 裝置 Y 中負(fù)極的電極反應(yīng)式為： O 2 2H 2 O 4e = 4OH C 裝置 X 能實(shí)現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生 D 裝置 X 、 Y 形成的子系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的零排放，并能實(shí)現(xiàn) 化學(xué)能與電能間的完全轉(zhuǎn)化 2 ( 2010 浙江， 9) L i Al/F e S 電池是一種正在開發(fā)的車載電池，該電 池中正極的電極反應(yīng)式為： 2 L i F e S 2e = L i 2 S Fe 有關(guān)該電池的下列說法中，正確的是 （ ） A L i Al 在電池中作為負(fù)極材料，該材料中 L i 的化合價(jià)為 1 價(jià) B 該電池的電池反應(yīng)式為： 2 L i F e S = L i 2 S Fe C 負(fù)極的電極反應(yīng)式為： Al 3e = Al 3 D 充電時(shí)，陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為： L i 2 S Fe 2e = 2 L i F e S 3 (2010 廣東， 23) 銅鋅原電池 ( 如下圖 ) 工作時(shí)，下列敘述正確的 是 ( ) A 正極反應(yīng)為： Zn 2e = Zn 2 B 電池反應(yīng)為： Zn Cu 2 = = = Zn 2 Cu C 在外電路中，電子從負(fù)極流向正極 D 鹽橋中的 K 移向 ZnSO 4 溶液 2 如下圖所示裝置中，觀察到電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)， M 棒變粗， N 棒變細(xì)，由此判斷下表中所列 M 、 N 、 P 物質(zhì)，其中可以成 立的是 ( ) 選項(xiàng) M N P A 鋅 銅 稀硫酸溶液 B 銅 鐵 稀鹽酸 C 銀 鋅 硝酸銀溶液 D 鋅 鐵 硝酸鐵溶液 三、原電池的設(shè)計(jì) 3 某原電池的電池反應(yīng)為 Fe 2 F e 3 = 3F e 2 ，與此電池反應(yīng)相 符的原電池是 ( ) A 銅片、鐵片、 F e Cl 3 溶液組成的原電池 B 石墨、鐵片、 F e ( N O 3 ) 3 溶液組成的原電池 C 鐵片、鋅片、 Fe 2 ( S O 4 ) 3 溶液組成的原電池 D 銀片、石墨、 F e ( N O 3 ) 2 溶液組成的原電池 P99題組 2 原電池的設(shè)計(jì) (2009 福建理綜 ) 控制適合的條件，將反應(yīng) 2F e 3 2I 2 I 2 設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池。下列判斷不正確的是 ( ) A 反應(yīng)開始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B 反應(yīng)開始時(shí)，甲中石墨電極上 Fe 3 被還原 C 電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài) D 電流計(jì)讀數(shù)為零后，在甲中溶入 F e C l 2 固體， 乙中的石墨電極為負(fù)極 四、金屬的腐蝕 P95知識(shí)點(diǎn) 3， P97考向 3 P 98 ( 2009 廣東單科 ) 出土的錫青銅 ( 銅錫合金 ) 文物常有 Cu 2 ( OH ) 3 Cl 覆蓋在其表面。下列說法正確的是 ( ) A 錫青銅的熔點(diǎn)比純銅高 B 在自然環(huán)境中，錫青銅中的錫可對(duì)銅起保護(hù)作用 C 錫青銅文物在潮濕環(huán)境中的腐蝕比干燥環(huán)境中慢 D 生成 Cu 2 ( OH ) 3 Cl 覆蓋物是電化學(xué)腐蝕過程，但不是化學(xué)反 應(yīng)過程 ( 2009 上海單科 ) 右圖裝置中， U 型管內(nèi)為紅墨水， a 、 b 試管內(nèi)分別盛有食鹽水和氯化銨溶液，各加入生鐵塊，放置一 段時(shí)間。下列有關(guān)描述錯(cuò)誤的是 ( ) A 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?C 兩試管中相同的電極反應(yīng)式是： Fe 2e = = = Fe 2 D a 試管中發(fā)生了吸氧腐蝕， b 試管中發(fā)生了析氫腐蝕 ( 201 1 廣州月考 ) 利用生活中常見的材料可以進(jìn)行很多科 學(xué)實(shí)驗(yàn)，甚至制作出一些有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的裝置來，下圖就是 一個(gè)用廢舊材料制作的可用于驅(qū)動(dòng)玩具的電池的示意圖。當(dāng)電 池工作時(shí)，有關(guān)說法正確的是 ( ) A 鋁罐將逐漸被腐蝕 B 炭粒和炭棒上發(fā)生的反應(yīng)為 O 2 4e = 2O 2 C 炭棒應(yīng)與玩具電機(jī)的負(fù)極相連 D 該電池工作一段時(shí)間后炭棒和炭粒的質(zhì)量會(huì)減輕 導(dǎo)析： 在原電池工作時(shí)，活潑金屬鋁作負(fù)極，電極反應(yīng)式為： Al 3e = = = Al 3 ，炭棒作正極，電極反應(yīng)式為 O 2 2H 2 O 4e = 4O H ，由此可知炭棒和炭粒的質(zhì)量不會(huì)改變。由于炭棒作正 極，因此應(yīng)與玩具電機(jī)的正極相連。 答案： A 基礎(chǔ)盤點(diǎn) 1 一次電池 ：如堿性鋅錳電池，電解質(zhì)溶液為 KOH 溶液： 負(fù)極： Zn 2O H = Z n ( OH ) 2 2e 正極： 2MnO 2 2H 2 O 2e = 2MnO ( OH ) 2O H 電池反應(yīng)的總反應(yīng)式為： Zn 2MnO 2 2H 2 O = = = 2MnO ( OH ) Z n( OH ) 2 。 五、化學(xué)電源 2 二次電池 鉛蓄電池：用硫酸作電解質(zhì)溶液 負(fù)極： Pb SO 2 4 = P bSO 4 2e 正極 ： P bO 2 SO 2 4 2e 4H = P bSO 4 2H 2 O 電池反應(yīng)的總反應(yīng)： Pb P bO 2 2H 2 SO 4 = 2 P bSO 4 2H 2 O 。 充電時(shí)： ( 電解池 ) 陽極： P bSO 4 2H 2 O = = = P bO 2 4H SO 2 4 2e 陰極： P bSO 4 2e = Pb SO 2 4 總反應(yīng)式： 2P bSO 4 2H 2 O = = 充電 Pb P bO 2 2H 2 SO 4 。 3 燃料電池 氫氧燃料電池： ( 1 ) 酸性電解質(zhì)溶液： 負(fù)極： H 2 = 2H 2e 正極 ： 1 2 O 2 2H 2e = H 2 O 電池總反應(yīng)式 ： H 2 1 2 O 2 = H H 2 O ( 2) 堿性電解質(zhì)溶液 ： 負(fù)極 ： H 2 2O H = = 2H 2 O 2e 正極 ： 1 2 O 2 H 2 O 2e = = 2O H 電池總反應(yīng)式： H 2 1 2 O 2 = OH H 2 O 原電池的工作原理是歷年高考的熱點(diǎn)，用氧化還原的觀點(diǎn)去理 解原電池兩極發(fā)生反應(yīng)的本質(zhì)，有利于學(xué)生系統(tǒng)地掌握本部分 內(nèi)容，特別是結(jié)合新型電池的開發(fā)和利用。以及鋼鐵的腐蝕和 防護(hù)都會(huì)成為今后高考命題的重要素材。原電池知識(shí)應(yīng)用于化 學(xué)實(shí)驗(yàn)主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面： ( 1) 金屬活潑性強(qiáng)弱比較的實(shí)驗(yàn)探究。 ( 2) 鐵生銹實(shí)驗(yàn)條件的探究。 ( 3) 金屬腐蝕快慢因素的實(shí)驗(yàn)探究。 實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的最高法庭。以鎂條、鋁片為電極，以稀 Na OH 溶液 為電解質(zhì)溶液構(gòu)成的原電池，人們普遍認(rèn)為鋁是負(fù)極。某研究性 學(xué)習(xí)小組為探究該原電池究竟誰是負(fù)極，發(fā)生怎樣的電極反應(yīng)， 進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)： 如圖，剪取約 8 c m 的鎂條及大小相近的鋁片，用砂紙去膜，使 鎂條與鋁片分別與量程為 50 A 的教學(xué)演示電表的 “ ” 、 “ ” 端相連接，迅速將兩電極插入盛有 1 mol ( ) 1 Na OH 溶液的燒杯中。開始，電表指針向右偏移約 500 A ，鋁片表面有 許多氣泡，很快電流逐漸減小至 0 ；隨后，指針向左偏移，且電 流逐漸增大至約 400 A ，此時(shí)，鋁片表面氣泡有所減少，鎂條表 面只有極少量的氣泡產(chǎn)生。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，回答下列問題： ( 1) 開始階段，原電池的正極是 _( 填 “ 鎂 ” 或 “ 鋁 ” ) 片； 鋁片表面產(chǎn)生的氣 泡是 _ ；負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是 _ 。 ( 2) 隨 后 階 段 ， 鋁 片 發(fā) 生 的 電 極 反 應(yīng) 式 是 _ ；鎂條表面只有極少量的氣泡產(chǎn)生， 其原因之一是： 2H 2 O 2e H 2 2O H ( 極少 ) ，試判斷此 電極發(fā)生的主要反應(yīng)是： _ ； 鋁片表面氣泡有所減少，但未消失，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的可能原因 是 _ 。 某化學(xué)興趣小組為了探索鋁電極在原電池中的作用，設(shè)計(jì)并進(jìn) 行了以下一系列實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄如下： 編號(hào) 電極材料 電解質(zhì)溶液 電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)方向 1 Mg Al 稀鹽酸 偏向 Al 2 Al Cu 稀鹽酸 偏向 Cu 3 Al 石墨 稀鹽酸 偏向石墨 4 Mg Al Na OH 溶液 偏向 Mg 5 Al Zn 濃硝酸 偏向 Al 根據(jù)上表中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象完成下列問題： (1) 實(shí)驗(yàn) 1 、 2 中 Al 所作的電極是否相同？ _ 。 (2) 指出實(shí)驗(yàn) 3 中鋁和石墨的電極并寫出電極反應(yīng)式和電池總反 應(yīng)方程式。 鋁為 ( )_ _ 。 石墨為 ( )_ _ _ 。 電池總反應(yīng)： _ 。 (3) 實(shí)驗(yàn) 4 中的鋁作正極還是負(fù)極？ _ ；為什么？ _ 。 (4) 解釋實(shí)驗(yàn) 5 中的電流計(jì)指針偏向鋁的原因： _ _ _ _ 。 5 ( 2009 宣武區(qū)調(diào)考題 ) 蓄電池在放電時(shí)起原電池的作用，在充電 時(shí)起電解池的作用，下式是愛迪生蓄電池分別在充電和放電時(shí) 發(fā)生的反應(yīng)： Fe NiO 2 2H 2 O F e ( OH ) 2 Ni( OH ) 2 。下列 有關(guān)對(duì)愛迪生蓄電池的推斷錯(cuò)誤的是 ( ) A 放電時(shí)， Fe 作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng) B 放電時(shí)， NiO 2 作正極，發(fā)生還原反應(yīng) C 充電時(shí)，陰極上 F e ( OH ) 2 放電，發(fā)生氧化反應(yīng) D 蓄電池的電極應(yīng)浸入堿性電解質(zhì)溶液中 7 ( 2009 江蘇單科， 12) 以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu) 示意圖如圖所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是 ( ) A 該電池能夠在高溫下工作 B 電池的負(fù)極反應(yīng)為： C 6 H 12 O 6 6H 2 O 2 4 e = 6 C O 2 2 4 H C 放電過程中， H 從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移 D 在電池反應(yīng)中，每消耗 1 mo l 氧氣，理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下 CO 2 氣體 2 2 . 4 6 ( ) 8 ( 1) 將鋅片和銀片浸入稀硫酸中 組成原電池，兩電極間連接一 個(gè)電流計(jì)。 鋅片上發(fā)生的電極反應(yīng)式： _ ； 銀片上發(fā)生的電極反應(yīng)式： _ 。 ( 2) 若該電池中兩電極的總質(zhì)量為 60 g ，工作一段時(shí)間后，取 出鋅片和銀片洗凈干燥后稱重，總質(zhì)量為 47 g ，試計(jì)算： 產(chǎn)生氫氣的體 積 ( 標(biāo)準(zhǔn)狀況 ) ； 通過導(dǎo)線的電量。 ( 已知 N A 6.02 10 23 / mo l ，電子電量為 1.60 10 19 C) 綜合應(yīng)用