高中化学 原电池,化学电源

原电池
电解池
2、构成条件：
（1）有两种活动性不同的两种电极材料； ①较活泼金属与较不活泼金属。如Cu—Zn原电池 ②金属与非金属。如Zn—C干电池 ③金属与金属氧化物。如电子表纽扣电池 Zn—Ag2O
（2）电极材料均插入电解质溶液中； （3）两极相连形成闭合电路（有Hale Waihona Puke Baidu线连线或直接接触） （4）内部条件：能自发进行氧化还原反应。
由H2和CO直接制备二甲醚(另一产物为水蒸气)的热化学方程式
为
。
（2012全国I-27）
工业上利用天然气(主要成分为CH4)与CO2进行高温重整制 各CO，已知CH4、H2和CO的燃烧热(△H)分别为－890.3 kJ/mo285.8kJ/mol和－283.0 kJ/mol，则生成1 m3(标 准状况)CO所需热量为__________；
《南方》P28 例1 P30 例4
三、燃料电池
介质 酸性 中性 碱性
电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O
负极 正极 负极 正极 负极 正极
2H2 - 4e- = 4H+
O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
负极：Zn Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2 正极：MnO22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-
电解质：KOH
3、锌银电池： Ag2O+Zn=2Ag+ZnO
负极(Zn)：Zn +2OH- -2e- =ZnO+H2O 正极(Ag2O)：Ag2O + H2O+ 2e- =2Ag+2OH-
练习10、将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电极上分别
通入甲烷和氧气，可以形成原电池，由于发生的反应类似于甲
烷的燃烧，所以称作燃料电池，根据两极上反应的实质判断， 通入甲烷的一极为_负__极_，这一极的电极反应为
_C_H_4_-_8_e_-+_1_0_O__H_-_=_C_O__3_2-；+7通H2入O氧气的一极为__正__极___，电极反应 为__O__2+__4_e_-+__2_H__2_O_=__4_O__H_-_，总反应为 __C__H_4_+_2__O_2_+__2_K__O_H__=__K_2_C__O_。3+3H2O
_正___极，其电极反应为_C__u_2_+_+__2_e_-_=__C__u,该反应__还__原__反应.
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练习9、（2015·全国新课标Ⅱ卷）26.（14分）酸性锌锰干电
池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是有碳
粉，二氧化锰，氯化锌和氯化铵等组成的填充物，该电池在放电
过程产生MnOOH，回收处理该废电池可以得到多种化工原料。
负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-
3、镉镍电池
负极材料：Cd；Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2 正极材料：涂有NiO2，
正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-
电解质：KOH溶液。 放电
NiO2+Cd+2H2O 充电 Ni(OH)2+ Cd(OH)2
（2015全国I-28）
已知反应2HI(g) = H2(g) + I2(g)的ΔH= +11kJ·mol－1，1mol
H2(g)、1mol I2(g)分子中化学键断裂时分别需要吸收436kJ、 151kJ的能量，则1molHI(g)分子中化学键断裂时需吸收的 能量为______________kJ。
练习11
以甲醇(CH3OH)为燃料，氧气(O2)为氧化剂，KOH为电解 质溶液。写出该电池的电极反应式和总的化学方程式。
负极：CH3OH + 8OH- - 6e- =CO32-+6H2O 正极：3/2O2 + 3H2O +6e- = 6OH总反应： CH3OH + 2KOH + 3/2O2= K2CO3 +3H2O
微观判断 （移动方向）
1、电子 ——流出为负极 2、电流 ——流入为负极 3、阴阳离子 ——阴离子移向负极
宏观判断： ①根据电极材料 ——较活泼的电极材料为负极
②根据电极反应 ——发生氧化反应的为负极
③根据工作后电极现象 A.质量减少的电极为负极 B.电极上有气泡冒出、 质量增加或者不变的为正极
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练习12、熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视， 可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃 气，空气与CO2的混合气为阴极燃气，制得在65℃下工作的燃 料电池，完成有关的电池反应式：
回答下列问题：
（1）该电池的正极反应式为
，电池
反应的离子方程式为：
。
（2）维持电流强度为0.5A，电池工作五分钟，理论消耗Zn
g。（已经F=96500C/mol）
【答案】（1）MnO2＋e—＋H＋＝MnOOH； Zn＋2MnO2＋2H＋＝Zn2＋＋2MnOOH （2）0.05g
《南方》P30 及时巩固 考点一
C． 电流从锌片经导线流向铜片
D． 氢离子在铜片表面被还原
《南方》P27 自主测评5
判断两极时还要考虑电极与电解质溶液反应情况,更易与电解质 溶液反应的一极作负极
负极： Mg — 2e- = Mg2+ 正极： 2H+ + 2e- = H2↑
总：Mg +2H+ = Mg 2+ + H2 ↑
负极： 2Al+ 8OH－—6e=2Al O2－ +4H2O
考点二 ： 化学电源
一次电池 普通干电池
碱性锌锰电池
锌银纽扣电池
化 学 二次电池：又称充 电 电电池或蓄电池。 池
铅蓄电池 锌银蓄电池 镍镉电池
锂离子电池
燃料电池：又称连续 氢气、甲醇、天
电池
然气、煤气与氧
气组成燃料电池
一、一次电池 干电池
1、普通锌锰干电池:
负极: Zn－2e-＝Zn2＋
正极: 2NH4+＋2e-＝2NH3＋H2↑ 总电池反应方程式 ：2NH4Cl＋Zn＝ZnCl2＋2NH3＋H2↑ 2、碱性锌-锰干电池
练习6、（2012·广东理综31，节选）
碘可用作心脏起搏器电源—锂碘电池的材料。该电池反应为： 2Li（s）+I2（s）=2LiI （s）
则碘电极作为该电池的___正________极。
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练习7.（2005上海10）关于如图所示装置的叙述，正确
D
的是（
）
A． 铜是阳极，铜片上有气泡产生
B． 铜片质量逐渐减少
盐桥(KCl)的作用：
（1）形成闭合回路
（2）平衡电荷
优点： 效率高,能产 生持续、稳 定的电流， 且化学能不 会自动释放
CKl－+ KC+l－
Cl－K+ Cl－ K+ CKl+－ CKl－+
e－
Cl－ KC+l－ K+ CCKll－+－
Cl－ K+
CK+Kl+－
Zen－Zn2+ SO42－
H+
H2
②充电过程
阴极（接电源负极） PbSO4 +2e- =Pb + SO42阳极（接电源正极）
PbSO4 +2H2O -2e- = PbO2 + 4H+ + SO42-
2PbSO4+2H2O
充电 放电
Pb+PbO2+2H2SO4
二次电池充电时，发生的电极反应与放电正好时相反。
2、银锌蓄电池
正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合 金，电解质溶液KOH。反应式为： 2Ag+Zn(OH)充放2 电电 Zn+Ag2O+H2O
反应为： Cu2＋+2e－= Cu
C、无论a和b是否连接，铁片均会溶解， 溶液从蓝色逐渐变成浅绿色 (电极的现象)
D、a和b分别连接直流电源正、负极， 电压足够大时， Cu2＋向铜电极移动
考点一： 《南方P26》 原电池的概念、构成、原理及正负极的判断
1、定义：以氧化还原反应为依据，使氧化与还原反应 分别在设置的两个极上进行，从而在两极间产生电流的 装置，即将化学能转化为电能的装置叫原电池。
AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）构成一
C 个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（
）
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极
②正极反应为：Ag++e-=Ag
③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相 同
A. ①②
B.②③
C.②④ D.③④
正极___2_H__+_+_2_e_-_=_H_2↑ 总反应式是___F_e_+_2__H_+_=_F_e_2_+_+_H__2_↑________
（2）当电解质溶液为CuSO4溶液时： Fe电极是__负__极，其电 极反应为F_e_－__2__e_- _=__F_e_2_+，该反应是__氧__化____反应；Cu电极是
第三单元 第2节 原电池 化学电源
考纲要求 1、了解原电池的概念和工作原理（构成条件、电极
的判断） ，能写出电极反应和电池反应方程式。 2、了解常见化学电源的种类及其工作原理。
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练习1（06上海13）将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度 的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是（ ）
C
A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生 (电极的现象)
则乙烯气相直接水合反应C2H4 (g)＋H2O(g)＝C2H5OH(g)的
△H＝
kJ·mol－1
（2013全国I-28）
(1)CO(g)+2H2(g)=CH3OH (g)
△H1=-90.1kJ·mol-1
(3) CO(g)+H2O(g)=CO2(g)+H2(g)
△H3=-41.1kJ·mol-1
(4)2CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) △H4=-24.5kJ·mol-1
（若负极金属不与电解质溶液发生直接的反应， 则为形成吸氧腐蚀的原电池反应）
3、工作原理：
失e-，沿导线传递，有电流产生
外电路
氧化反应 Zn-2e-=Zn2+
负极 铜锌原电池 正极
阳离子 电解质 阴离子 CuC液l2溶 阳离子
还原反应 Cu2++2e- =Cu
内电路
双液原电池：氧化剂和还原剂在不同的区域(不直接 接触,以盐桥连接)。
4、锂电池
锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2)：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S 负极： 8Li-8e-=8Li+ ；正极： 3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S。
二、二次电池
1、铅蓄电池
①放电过程 正 负极极：：PPbb+O2SO+ 442H- -+2+eS- O=P42b- S+O2e4- =PbSO4 +2H2O
B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 (正负极判断)
C．两烧杯中溶液的pH均增大 (溶液的pH变化) D．产生气泡的速度甲比乙慢 (对反应速率的影响)
练习2（2011广东高考12）某小组为研究电化学原D理，设计
如图2装置。下列叙述不正确的是（ ）
A、a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出
B、a和b用导线连接时，铜片上发生的 （电极反应式）
练习5、（10年高考23）铜锌原电池（如图9）工作时，下
列叙述正确的是（ ） BC
A.正极反应为：Zn -2e- =Zn2+ B.电池反应为：Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
C.在外电路中，电子从负极流向正极 D.盐桥中的K+ 移向ZnSO4溶液
4、原电池的正负极的判断方法 《南方》P28重点一
（2014全国I-28）
甲醇脱水反应2CH3OH(g)＝CH3OCH3(g)＋H2O(g)
△H1＝－23.9kJ·mol－1
甲醇制烯烃反应2CH3OH(g)＝C2H4 (g)＋H2O(g)
△H2＝－29.1kJ·mol－1
乙醇异构化反应2CH3OH(g)＝CH3OCH3(g)
△H3＝＋50.7kJ·mol－1
正极：6H2O + 6e= 3H2 ↑ + 6OH－
总：2Al+ 2OH－ +2H2O =2Al O2－ + 3H2 ↑
5、 电极反应方程式的书写 练习8（1）Cu、Fe作两极，稀硫酸作电解质溶液的原电池中： ①Cu作____极正, ②Fe作____极负 电极反应式是：负极__F_e_-_2_e_-_=_F_e_2_+
SO42－
ZnSO4 锌半电池 铜半电池H2SO4
【链接高考】
练习3、（07全国II理综）在盛有稀H2SO4的烧杯中放入导 线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是（ ）
A．正极附近的SO42—离子浓度逐渐增大
D
B．电子通过导线由铜片流向锌片
C．正极有O2逸出 D．铜片上有H2逸出
练习4、（08广东高考）用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、