原电池和化学电源(实用)
20原电池和化学电源(学生版)
20原电池和化学电源一、考纲要求1.了解原电池的工作原理,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。
3.理解金属发生电化学腐蚀的原因,金属腐蚀的危害,防止金属腐蚀的措施。
二、原电池的工作原理1. 原电池的基本概念(1)概念:原电池就是将转变成的装置。
(2)本质:通过自发进行的氧化还原反应,使反应中电子转移而产生电流,反应中的氧化反应和还原反应分别在两个电极上发生,这便形成了带电粒子按一定方向流动的闭合回路。
(3)形成条件:① 活动性不同的两电极(连接):较活泼的金属作为负极,发生氧化反应,电子流出;较不活泼的金属或能导电的非金属(如石墨等)做正极,发生还原反应,电子流入,电极本身不发生改变;② 电解质溶液(插入其中并与电极自发反应);③ 电极形成闭合电路;④ 能自发的发生氧化还原反应(有明显电流时需要此条件)。
★【注意】① 不能形成“活泼金属一定做负极”的思维定势,原电池中判断电极时的利用的是两电极的相对活泼性;② 原电池中,电池材料可能与电解质发生反应,也可能与电解质不反应;③ 形成闭合回路的方式有很多,可以是导线连接两个电极,也可以是两电极直接接触;④ 有的原电池产生的电流比较大,可以对外做功;而有的原电池电极上发生的反应很慢,产生的电流极其微弱,不能对外做功。
2. 原电池的反应原理(1)电极反应:负极:金属电子,化合价,发生。
正极:溶液中离子电子或氧气得电子(吸氧腐蚀),化合价,发生。
正负极共同反应为发生氧化还原反应。
(2)电荷流向:外电路——电子由沿流向,电流则由沿流向负极。
内电路——阳离子向电极的移动,阴离子向电极移动,从而实现电荷的移动。
(3)原电池的判定:先分析有无外接电源,有外接电源者为电解池,无外接电源者可能为原电池;再依据原电池的形成条件分析判定,主要思路是“三看”:一看电极,两极为导体且活泼性不同;二看溶液,两极插入电解质溶液中;三看回路,形成闭合回路或两极接触。
2024届高考一轮复习化学课件:原电池和化学电源
(3)电池总反应式的书写
依据得失电子守恒配平两极反应式,然后将两极反应式相加可得电池总反
应式。
对点训练
1.2022年北京冬奥会赛区内使用了氢燃料清洁能源车辆。某氢氧燃料电
池工作示意图如下。下列说法不正确的是(
A.电极a为电池的负极
B.电极b表面反应为:O2+4e-+2H2O===4OH-
2.依据化学反应设计原电池(选用相同的盐桥)时,下列各项中合理的是
(
)
选项
A
B
C
D
正极(金属/电解质溶液)
Zn/ZnSO4溶液
Fe/FeCl2溶液
Zn/稀硫酸
Fe/ZnSO4溶液
负极(金属/电解质溶液)
Fe/稀硫酸
Zn/ZnSO4溶液
Fe/FeCl2溶液
Zn/FeCl2溶液
答案 B
解析 原电池中,负极金属的活动性一般强于正极金属,Zn比Fe的活动性强,
放电量分别为
32
g
g·mo l -1
×6、
32
g
g·mo l -1
×4、
60
g
g·mo l -1
×16,通过比较可知
(CH3)2NNH2理论放电量最大,C正确;正极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-,
消耗1 mol O2时电路中通过4 mol电子,N2H4→N2~4e-,则负极消耗1 mol
形成原电池时Zn作负极,A、C均错误;使用盐桥形成原电池时,为得到稳定
的电流,正极、负极两个半电池中电解质溶液一般是含相应电极金属阳离
子的盐溶液,D错误,B正确。
化学复习:原电池、化学电源
3.构建原电池模型(以锌铜原电池为例)
盐桥的组成和作用 ①盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶, 离子可在其中自由移动。 ②盐桥的作用:a.连接内电路,_形__成___ _闭__合__回__路___;b._平__衡__电__荷___,使原电池 不断产生电流。 ③盐桥中离子移向:阴离子移向_负__极__, 阳离子移向__正__极__。
√D.乙组操作时,C1上发生的电极反应为I2+2e-===2I-
装置Ⅰ中的反应:AsO34-+2I-+2H+ AsO33-+I2+H2O,当加入适量浓盐酸时, 平衡向右移动,但两极都是碳棒,不发生原电池反应,所以甲组操作时,电流表(A) 指针不会发生偏转,但由于 I2 浓度增大,所以溶液颜色变深;向图ⅡB 烧杯中加入 NaOH 溶液,C2 上发生:AsO33--2e-+2OH-===AsO34-+H2O,电子沿导线到 C1, C1 上发生反应:I2+2e-===2I-,所以 C2 为负极,C1 为正极。
1.(2022·杭州模拟)实验a:将铜片、锌片和稀硫酸组成单液原电池,铜片、锌片表面 均产生气泡。实验b:将锌片在稀HgCl2溶液中浸泡几分钟,锌片表面形成锌汞合金, 再与铜片、稀硫酸组成单液原电池,只有铜片表面产生气泡。下列有关说法不正确 的是
√A.实验a中锌片表面产生气泡对应的能量转化形式是化学能转化为电能
4.原电池原理的应用 (1)设计原电池 首先将氧化还原反应分成两个半反应,其次根据原电池的反应特点, 结合两个半反 应找出正、负极材料和电解质溶液。
应用举例
根据反应2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2设计原电池,在方框中画出装置图,指出电 极材料和电解质溶液,写出电极反应式:
《原电池与化学电源》
2020-2021 年新高三化学一轮复习讲解《原电池与化学电源》【知识梳理】一、原电池负极正极2原理的应用一个自发进行的氧化还原反应,设计成原电池时反应速率增大。
如在 Zn 与稀硫酸反应时 加入少量CuSO 4 溶液能使产生H 2 的反应速率加快两种金属分别作原电池的两极,一般作负极的金属比作正极的金属活泼使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。
如要保护一个铁制的输水管道或钢铁桥梁等,可用导线将其与一块锌块相连,使锌作原电池的负极设计制作化学电源,设计原电池时,负极材料确定之后,正极材料的选择范围较广,只要合理都可以,电解质溶液一般能够与负极发生反应,或者电解质溶液中溶解的其他物质能 与负极发生反应(如空气中的氧气)例题1、下列说法正确的是。
①电池工作时,负极失去的电子均通过溶液转移到正极上 ②在原电池中失去电子的一极是阴极,发生的是还原反应③原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成④铝比铁活泼,但铝制品比铁制品在空气中耐腐蚀⑤将铝片和镁片用导线连接后,插入盛有 NaOH 溶液,铝作负极 ⑥电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极 ⑦原电池工作时,正极和负极上发生的都是氧化还原反应⑧锌、铜和盐酸构成的原电池工作时,锌片上有 6.5 g 锌溶解,正极上就有 0.1 g 氢气生成 ⑨原电池工作时,溶液中的阳离子向负极移动,盐桥中的阳离子向正极移动⑩锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加⑪盐桥中装有含氯化钾的琼脂,其作用是传递电子⑫原电池装置 中,电极Ⅰ上发生还原反应作原电池的负极[指点迷津]原电池基础知识的易错点:(1) 负极本身不一定都参加反应,如燃料电池中,作为负极的材料本身并不参加反应。
(2) 忽视电极材料与电解质溶液的反应关系,容易误写电极反应式,如Al 负极,在酸性溶液中生成Al 3+,在碱性溶液中生成 AlO -。
高考化学总复习课件原电池化学电源
原电池是化学电源的核心部分,通过氧化还原反应将化学能转化为电能。
原电池在化学电源中的能量转化
原电池通过电极反应将化学能转化为电能,同时伴随着热能、光能等其他形式的能量转化。
化学电源对原电池性能影响
化学电源对原电池电压的影响
01
化学电源的电压取决于原电池中电极材料的性质和电解质溶液
探讨两者关系的意义
深入了解原电池与化学电源的关系有助于更好地设计和优化 化学电源,提高电源的效率和稳定性,同时也有助于更好地 理解原电池的工作原理和性能特点,为高考化学复习提供有 力支持。
04
实验设计与操作技能培养
原电池制作实验设计思路及步骤
实验目的:通过制作原电池,了解原 电池的工作原理和构造,培养实验设
工作原理
通过氧化还原反应而产生电流的装置,通常由正极、负极、电解质溶液和导线 构成。
原电池构成条件与类型
构成条件
类型:根据电解质溶液的不同,原电池 可分为酸性、碱性、中性、熔融盐等类 型。
两电极间构成闭合回路。
有两种活动性不同的金属(或其中一种 为非金属导体)作电极。
电极材料均插入电解质溶液中。
典型原电池示例分析
非选择题解题思路展示和范例剖析
范例剖析
【例1】(2022年全国高考化学试题)一种新型电池——钠硫电池,其总反应为 $2Na + xS rightleftharpoons Na_{2}S_{x}$,则下列说法正确的是( )
非选择题解题思路展示和范例剖析
A. 该电池放电时, $Na^{+}$向负极移 动
计和操作技能。
实验材料:电极材料(如锌片、铜片 )、电解质溶液(如稀硫酸)、导线
、电流表等。
高三化学总复习 原电池 化学电源
第2讲原电池化学电源复习目标知识建构1.理解原电池的构成、工作原理及应用,能书写电极反应式和总反应方程式。
2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。
一、原电池1.概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置,其反应本质是氧化还原反应。
2.形成条件(1)能自发进行的氧化还原反应,一般是活泼性强的金属与电解质反应。
(2)电极,一般是活泼性不同的两电极。
(3)电解质溶液或熔融电解质。
(4)形成闭合回路。
3.工作原理(以铜锌原电池为例)。
(1)两种装置①装置Ⅰ中Zn与Cu2+直接接触,会有部分Zn与Cu2+直接反应,部分化学能转化为热能;②装置Ⅱ中不存在Zn与Cu2+的直接反应而造成能量损耗,电流稳定,且持续时间长。
(2)反应原理电极名称负极正极电极材料锌片铜片Cu2++2e-电极反应Zn-2e-===Zn2+===Cu 反应类型氧化反应还原反应盐桥中离盐桥含饱和KCl溶液,K+移向正极,Cl-移向负极子移向(3)带电粒子移动方向及闭合回路的形成(4)盐桥的组成和作用①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。
②盐桥的作用:a.连接内电路,形成闭合回路;b.平衡电荷,使原电池不断产生电流。
③盐桥中离子移向与电解液中离子流向保持一致。
4.原电池原理的应用(1)比较金属的活动性强弱:原电池中,负极一般是活动性较强的金属,正极一般是活动性较弱的金属(或非金属导体)。
(2)加快化学反应速率:氧化还原反应形成原电池时,反应速率加快。
(3)用于金属的防护:将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。
(4)设计制作化学电源。
【判一判】判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)NaOH溶液与稀硫酸的反应是自发进行的放热反应,此反应可以设计成原电池()(2)在原电池中,发生氧化反应的是正极()(3)Mg—Al形成的原电池,Mg一定作负极()(4)原电池工作时,电子从负极流出经导线流入正极,再通过电解质溶液流回负极()(5)原电池工作时,溶液中的阳离子向负极移动,盐桥中的阳离子向正极移动()(6)带有“盐桥”的原电池一般比不带“盐桥”的原电池效率高()答案(1)×(2)×(3)×(4) ×(5)×(6)√二、化学电源1.一次电池碱性锌锰电负极材料:Zn。
原电池和化学电源
c > d > b
c、d相连时,电流由d到c;
练习:1、把a、b、c、d四块金属浸入稀硫酸中,用导线两两相连组成原电池。 若a、b相连时,a为负极;
c相连时,c极产生大量气泡,
d相连时,溶液中的阳离子向b极移动。 则四种金属的活泼性顺序为:
判断下列原电池的正负极
答案:负 正
思 考 题
请根据反应 2Fe3+ + Fe = 3 Fe 2+ 设计原电池,你有哪些可行方案?
Fe-Cu FeCl3
Fe-C Fe(NO3)3
Fe-Ag Fe(SO4)3
正极: 碳棒
负极: 锌筒
电解质:糊状NH4Cl
NH4Cl显酸性,会腐蚀锌筒
Zn-2e-=Zn2+
2MnO2+2NH4+ +2e=Mn2O3+2NH3+H2O
2.充电电池(又称二次电池)
充电电池又称二次电池,它在放电时所进行的氧化还原反应,在充电时又逆向进行,使生成物恢复原状,如此充放电可循环进行,至一定周期后终止。充电电池是两极都参加反应的电池。它们的负极是较活泼的金属,正极一般是金属氧化物。
经外电路
负极
流入铜极
内电路
判断下列哪些装置构成了原电池?
盐桥中通常装 有含琼胶的 KCl饱和溶液
维持溶液电中性 形成闭合回路
盐桥的作用:
电解质溶液发生还原反应且起导电作用
负极液只起导电作用正极液发生还原反应且起导电作用
双液原电池
电解质溶 液的作用
单液原电池
电极
电极反应
负极----锌片 正极---铜片
A
Ag
Cu
Cu(NO3)2
AgNO3
Ag
高中化学原电池 化学电源
2.二次电池:又称可充电电池或蓄电池,是一类放电后可以再充电而反
复使用的电池。
以铅酸蓄电池为例:
总反应:Pb+PbO2+2H2SO4
放电 充电
2PbSO4+2H2O。
放电时的反应 负极:__P_b_+__S_O__24_-_-__2_e-_=_=__=_P_b_S_O__4 ___; 正极:_P_b_O__2+__4_H__+_+__S_O__24-_+__2_e_-_=_=_=_P_b__S_O_4_+__2_H_2_O_____。 充电时的反应 阴极:__P_b_S_O__4+__2_e_-_=_=_=__P_b_+__S_O_24_-____; 阳极:_P_b_S_O__4_+__2_H_2_O_-__2_e_-_=_=_=_P_b__O_2_+__4_H_+_+__S_O__42-__。
(4)燃料电池电极反应式书写的常用方法(以甲烷-O2-碱性溶液燃料电 池为例) 方法 1:加碱法 第一步 写出电池的总反应式。 燃料电池的总反应与燃料燃烧的反应一致,若产物能和电解质反应,则总 反应为加合后的反应。甲烷燃料电池的总反应式为 CH4+2O2+2OH- ===CO23-+3H2O。
第二步 写出电池的正极反应式。
(1)解答燃料电池题目的思维模型
(2)解答燃料电池题目的几个关键点 ①要注意介质是什么,是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。 ②通入负极的物质为燃料,通入正极的物质为氧化剂。 ③通过介质中离子的移动方向,可判断电池的正负极,同时考虑该离子参 与靠近一极的电极反应。
1.(2021·新高考湖南卷)锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电池, 广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/溴液流 电池工作原理如图所示: 下列说法错误的是( ) A.放电时,N极为正极
知识清单18 原电池 化学电源(学生版) 2025年高考化学一轮复习知识清单
知识清单18原电池化学电源知识点01原电池的工作原理及应用1.原电池的概念和实质(1)概念:将_______能转化为_______能的装置。
(2)实质:利用能______________的氧化还原反应把_______能转化为_______能。
2.原电池的工作原理(1)电极反应:负极:_______电子,发生_______反应正极:_______电子,发生_______反应(2)电子移动方向:从_______极流出沿导线流入_______极,电子_______通过电解质溶液。
(3)离子移动方向:①阴离子向_______极移动,阳离子向_______极移动。
②如果有盐桥:盐桥中的阴离子移向_______区,阳离子移向_______区。
(4)盐桥的作用:①离子通道,形成______________。
②避免_____________________直接反应,减少电流的衰减。
3.原电池的构成条件①形成______________;②两个_______不同的电极,相对较活泼的金属作_______极;③电解质溶液或熔融电解质;④_______的氧化还原反应(一般能对外界_______能量)。
【易错提醒】(1)构成原电池的两电极材料不一定都是金属,正极材料可以为导电的非金属,例如石墨。
两极材料可能参与反应,也可能不参与反应。
(2)两个活泼性不同的金属电极用导线连接,共同插入电解质溶液中不一定构成原电池,必须有一个能自发进行的氧化还原反应。
(3)在判断原电池正负极时,既要考虑金属活泼性的强弱,也要考虑电解质溶液性质。
如Mg-Al-HCl溶液构成的原电池中,负极为Mg;但是Mg-Al-NaOH溶液构成的原电池中,负极为Al,正极为Mg。
4.原电池原理的应用(1)设计制作化学电源①用双线桥分析氧化还原反应的电子转移方向和数目;②分别写出正、负极的电极反应式(半反应式);③根据电极反应式确定半电池的电极材料和电解质溶液:a.电极材料:一般______________作负极,______________(或_________导体)作正极;b.电解质溶液:负极电解液一般是负极金属对应的_________的溶液;正极电解液一般是氧化剂对应的电解质溶液。
高三复习原电池-化学电源班用
充电
2PbSO4(s)+2H2O(l) 放电 Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
练习 铅蓄电池:汽车上用的铅蓄电池是一组充满海绵状
灰铅的铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组
成。两个电极用硫酸溶液作为电解质溶液,工作时,两
极发生的反应为 思考
Pb-2e+SO42- =PbSO4 PbO2+2e-+4H++SO42-= PbSO4+2H2O
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)2
充电 放电
Zn+Ag2O+H2O
写出电极反应式。
银-锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的 充电和放电过程可以表示为:
充电
2Ag+Zn(OH)2 放电 Ag2O+Zn+H2O 此电池放电时,负极上发生反应的物质是(D) A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn
镍镉可充电电池可发生如下反应:
充电
Cd(OH)2+2Ni(OH)2 放电 Cd+2NiO(OH)+2H2O
由此可知,该电池的负极材料是( A )
A. Cd B. NiO(OH) C. Cd(OH)2 D. Ni(OH)2
电极反应:
负极:Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2
正极:2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-
通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变 化判断它已经不能正常供电了? __锌_筒__变__软__,__电_池__表__面__变__得_不__平__整____我们在 使用干电池的过程中并没有发现有气体产生, 请推测可能是干电池中的什么成分起了作用?
高考化学 原电池 化学电源(含答案)
考点一原电池的工作原理1.概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置,其反应本质是氧化还原反应。
2.原电池的构成条件(1)一看反应:看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。
(2)二看两电极:一般是活泼性不同的两电极。
(3)三看是否形成闭合回路,形成闭合回路需三个条件:①电解质溶液;②两电极直接或间接接触;③两电极插入电解质溶液中。
3.工作原理以锌铜原电池为例(1)反应原理(2)盐桥的组成和作用①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。
②盐桥的作用:①连接内电路,形成闭合回路;②平衡电荷,使原电池不断产生电流。
(3)图Ⅰ中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2+,会有一部分Zn与Cu2+直接反应,该装置中既有化学能和电能的转化,又有一部分化学能转化成了热能,装置的温度会升高。
图Ⅱ中Zn和CuSO4溶液分别在两个池子中,Zn与Cu2+不直接接触,不存在Zn与Cu2+直接反应的过程,所以仅是化学能转化成了电能,电流稳定,且持续时间长。
关键点:盐桥原电池中,还原剂在负极区,而氧化剂在正极区。
深度思考1.正误判断,正确的划“√”,错误的划“×”(1)在原电池中,发生氧化反应的一极一定是负极()(2)在原电池中,负极材料的活泼性一定比正极材料强()(3)在原电池中,正极本身一定不参与电极反应,负极本身一定要发生氧化反应()(4)其他条件均相同,带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长()(5)在锌铜原电池中,因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路,所以有电流产生()答案(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×2.能用金属代替盐桥吗?答案不可以,在电路接通的情况下,这个盐桥只是整个回路的一部分,随时要保持电中性,琼胶作为盐桥因其中含有两种离子,可以与溶液中的离子交换,从而达到传导电流的目的,而且琼胶本身可以容纳离子在其中运动;若用金属代替盐桥,电子流向一极后不能直接从另一极得到补充,必然结果就是向另一极释放金属阳离子或者溶液中的金属阳离子在电子流出的那一极得电子析出金属,从而降低了整个电池的电势。
高中化学 原电池、化学电源(含燃料电池)
课时28原电池、化学电源(含燃料电池)知识点一原电池的工作原理及应用【考必备·清单】1.原电池(1)概念:原电池是把化学能转化为电能的装置。
(2)构成条件电极两极为导体,且存在活动性差异溶液两极插入电解质溶液中回路形成闭合回路或两极直接接触本质看能否自发地发生氧化还原反应(3)工作原理(以锌、铜原电池为例)电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应Zn-2e-===Zn2+Cu2++2e-===Cu 电极质量变化减小增大反应类型氧化反应还原反应电子流向由Zn沿导线流向Cu盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl溶液,K+移向正极,Cl-移向负极a.连接内电路形成闭合回路。
盐桥作用b.维持两电极电势差(中和电荷),使电池能持续提供电流。
(4)负极与正极①负极:发生氧化反应或电子流出的电极。
②正极:发生还原反应或电子流入的电极。
(5)两个移动方向①电子定向移动方向和电流方向a.电子从负极流出经外电路流入正极;b.电流从正极流出经外电路流入负极;故电子定向移动方向与电流方向正好相反。
②离子移动方向阴离子向负极移动(如SO2-4),阳离子向正极移动(如Zn2+和H+,溶液中H+在正极上得电子形成氢气在铜片上冒出)。
[名师点拨]①自发发生的氧化还原反应并不一定是电极与电解质溶液反应,也可以是电极与溶解的O2等发生反应,如将铁与石墨相连插入食盐水中。
②无论是原电池还是电解池,电子均不能通过电解质溶液。
③双液铜、锌原电池(带盐桥)比单液原电池的最大优点是Zn与氧化剂(Cu2+)不直接接触,仅有化学能转化为电能,避免了能量损耗,故电流稳定,放电时间长。
2.原电池原理的四大应用(1)加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应,形成原电池时会使反应速率加快。
例如,在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液置换出的Cu能与Zn形成原电池使产生H2的反应速率加快。
(2)比较金属活动性强弱如有两种金属A和B,用导线将A和B连接后,插入到稀硫酸中,一段时间后,若观察到A溶解,而B上有气体放出,则说明A作负极,B作正极,即可以断定金属活动性:A>B。
高中化学原电池和化学电源
高考总复习原电池和化学电源【考点梳理】考点一、原电池的概念1.能量的转化原电池:将化学能转变为电能的装置。
电能是现代社会应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源,又称电力。
2.工作原理设计一种装置,使氧化还原反应所释放的能量直接转变为电能,即将氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行,并使电子转移经过导线,在一定条件下形成电流。
电子从负极(较活泼金属)流向正极(较不活泼金属或碳棒),负极发生氧化反应,正极发生还原反应。
电极电极材料反应类型电子流动方向负极还原性较强的金属氧化反应负极向外电路提供电子正极还原性较弱的金属还原反应正极从外电路得到电子以下是锌铜原电池装置示意图:3.原电池的组成条件(1)两个活泼性不同的电极(材料可以是金属或导电的非金属),分别发生氧化和还原反应。
原电池中两极活泼性相差越大,电池电动势就越高。
(2)电解质溶液,电解质中阴离子向负极方向移动,阳离子向正极方向移动,阴阳离子定向移动成内电路。
(3)导线将两电极连接,形成闭合回路。
(4)有能自发进行的氧化还原反应。
4.原电池的判断方法(1)先分析有无外接电池,有外接电源的为电解池,无外接电源的可能为原电池。
(2)多池相连,但无外电源时,两极活泼性差异最大的一池为原电池,其他各池可看做电解池。
5判断依据负极正极电极材料活泼性较强的金属活泼性较弱的金属或能导电的非金属电子流动方向电子流出极电子流入极电解质溶液中离子定阴离子移向的负极阳离子移向的正极向移动方向发生的反应氧化反应还原反应反应现象溶解的极增重或有气泡放出的极6在原电池构成的闭合电路中,有带电粒子的定向移动。
在外电路上电子从负极经导线上流入正极;在内电路上即在电解质溶液中阴离子移向负极,阳离子移向正极。
具体情况见图:考点二、原电池原理的应用1.加快氧化还原反应的速率例如:在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率加快。
2.比较金属活动性强弱例如:有两种金属a和b,用导线连接后插入到稀H2SO4中,观察到a极溶解,b极上有气泡产生。
高中化学原电池化学电源
电能
活泼
氧化
提供
不活泼
还原反应
接受
活泼性不同
电解质溶液
闭合回路
氧化还原反应
电极名称
负极
正极
电极材料
___
___
电极反应
————
————
反应类型
氧化反应
还原反应
电子流向
由 沿导线流向_____
盐桥中离子移向
盐桥含饱和KCl溶液,K+移向正极,Cl-移向负极
4.工作原理(以锌—铜原电池为例,如图所示)
一、原电池及其工作原理
3.原电池构成条件: (1)两个___________的电极。 (2)将电极插入___________中。 (3)用导线连接电极构成__________。 (4)能自发进行的_____________。
1.原电池装置能量转化: 转化为 。 2.原电池的电极: (1)原电池的负极—— 金属——发生 反应——向外电路 电子 (2)原电池的正极—— 金属(或惰性电极如 石墨)——发生 —— 外 电路提供的电子
写出放电时电极反应式:
负极反应:Cd+2OH--2e- === Cd(OH)2; 正极反应:NiO2+2H2O+2e-=== Ni(OH)2+2OH-;
可充电电池原理示意图
【难点1】燃料电池与普通化学电池有何不同? 提示:燃料电池和普通电池不同,必须使用辅助电极,电极本身不参与反应,所采用的燃料一般为H2、CH4、CH3OH等,助燃剂一般为O2(或空气)。
4.新型电池充、放电时,电解质溶液中离子移动方向的判断 首先分清电池是放电还是充电;再判断正、负极或阴、阳极,进而可确定离子的移动方向。
放电时正、负极附近溶液的pH均不变 放电时正极材料为MH,发生氧化反应 充电时阳极反应为:Ni(OH)2+OH--e-===NiOOH+H2O 放电时每转移1 mol电子,负极有1mol NiOOH被还原
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原电池及化学电源
一、原电池:把能转化为能的装置。
1、基本原电池:
电池总反应
电极反应式:
负极(电极):反应
正极(电极):反应
2、盐桥原电池:将反应Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+设计成一个盐桥原电池
电池总反应
负极(电极):反应
正极(电极):反应
盐桥的作用是什么
3.原电池中的基本关系
负极: 电子、反应
(1)电极
正极: 电子、反应
(2)三个流向
电子由极流向极电流由极流向极阳离子移动向
阴离子移动向
4.
(1)(2)
(3)(4)
练习:书写如下电池反应的电池方程式和电极方程式
Al----Mg和稀硫酸
负极:正极:
总式
Fe----Cu和浓硝酸
负极:正极:
总式
Al----Mg氢氧化钠溶液
负极:正极:
总式
二、化学电源
1.二次电池(铅蓄电池)
正极:负极:电解质溶液为:
电池反应:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
负极:正极:
铅蓄电池的充电过程(电解池)总反应:
阳极:阴极:
2. 燃料电池(氢氧燃料电池)
总反应:
酸性电解质正极:负极:
碱性电解质正极:负极:
3.甲烷燃料电池
酸性电解质总反应:
正极:负极:
碱性电解质总反应:
正极:负极:
1、有A、B、C、D四种金属,将A与B用导线联结起来,浸入电解质溶液中,B不易被
腐蚀;将A、D分别投入到等浓度的盐酸中,D比A反应剧烈;将铜浸入B的盐溶液中无明显变化;将铜浸入C的盐溶液中,有金属C析出。
据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为()
A.D>C>A>B B.D>A>B>C C.D>B>A>C D.B>A>D>C
2、100mL浓度为2 mol·L-1的盐酸跟过量的锌片反应,为加快反应速率,又不影响生成
氢气的总量,可采用的方法是()
A、加入适量的6mol·L-1的盐酸B.加入数滴氯化铜溶液
C.加入适量蒸馏水D.加入适量的氯化钠溶液
3.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因此得到广泛应用。
锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为:Zn(s)+2MnO2(s)+2H2O(l)=Zn(OH)2(s)+2Mn2OOH (s)。
下列说法错误的是()
A.电池负极的电极反应式为Zn-2e-+2 OH-=Zn(OH)2
B.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极
C.电池工作时,锌失去电子
D.外电路中每通过0.2 mol电子,锌的质量理论上减小6.5 g
4.镁/H2O2酸性燃料电池采用海水作电解质(加入一定量的酸),下列说法正确的是()。
A.电池总反应为Mg+H2O2===Mg(OH)2
B.正极发生的电极反应为H2O2+2H++2e-===2H2O
C.工作时,正极周围海水的pH减小
D.电池工作时,溶液中的H+向负极移动
5.控制适合的条件,将反应2Fe3++2I-2Fe2++I
2设计
成如下图所示的原电池。
下列判断不正确的是( )
A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应
B.反应开始时,甲中石墨电极上Fe3+被还原
C.电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态
D.电流计读数为零后,在甲中溶入FeCl2固体,乙中的石墨电极为负极
6.液体燃料电池相比于气体燃料电池具有体积小等优点。
一种
以液态肼(N 2H 4)为燃料的电池装置如
下图所示,该电池用空气中的氧气作为氧化剂,KOH 溶液作为电
解质溶液。
下列关于该电池的叙述正确的是( )
A .b 极发生氧化反应
B .B .a 极的反应式:N 2H 4+4OH --4e -===N 2↑+4H 2O
C .放电时,电流从a 极经过负载流向b 极
D .其中的离子交换膜需选用阳离子交换膜
7.如图甲是Zn 和Cu 形成的原电池,某实验兴趣小组做完实验后,在读书卡上的记录如图乙所示,则卡片上的描述合理的是 ( )。
图乙
A .①②③
B .②④
C .④⑤⑥
D .③④⑤
8.某航空站安装了一台燃料电池,该电池可同时提供电和水蒸气。
所用燃料为氢气,电解质为熔融的碳酸钾。
已知该电池的总反应为2H 2+O 2===2H 2O ,正极反应为O 2+2CO 2+4e -===2CO 2-
3,则下列推断正确的是 ( )。
A .负极反应为H 2+2OH --2e -
===2H 2O
B .该电池可在常温或高温时进行工作,对环境具有较强的适应性
C .该电池供应2 mol 水蒸气,同时转移2 mol 电子
D .放电时负极有CO 2生成 9.一种新型燃料电池,以镍板为电极插入KOH 溶液中,分别向两极通入乙烷(C 2H 6)和氧气,
其中某一电极反应式为C 2H 6+18OH --14e -===2CO 2-
3+12H 2O 。
有关此电池的推断不正确的是( )
A .通入氧气的电极为正极
B .参加反应的O 2与
C 2H 6的物质的量之比为7∶2
C .放电一段时间后,KOH 的物质的量浓度将下降
D .放电一段时间后,正极区附近溶液的pH 减小
10.镍镉(Ni —Cd )可充电电池在现代生活中有广泛应用。
已知某镍镉电池的电解质溶液 为KOH 溶液,其充、放电按下式进行:Cd + 2NiOOH + 2H 2O 放电
Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2。
有关该电池的说法正确的是 ( )
A .充电时阳极反应:Ni(OH)2 -e — + OH -
== NiOOH + H 2O
B .充电过程是化学能转化为电能的过程
C .放电时负极附近溶液的碱性不变
D .放电时电解质溶液中的OH -向正极移动
11.锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池,该电池具有能量密度大、电压高的特性。
锂离子电池放电时的电极反应式为
负极反应:C 6Li -xe -===C 6Li 1-x +xLi +(C 6Li 表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料)
正极反应:Li 1-x MO 2+xLi ++x e -===LiMO 2(LiMO 2表示含锂的过渡金属氧化物)
下列有关说法正确的是 ( )
A .锂离子电池充电时电池反应为C 6Li +Li 1-x MO 2===LiMO 2+C 6Li 1-x
B .电池反应中,锂、锌、银、铅各失去1mol 电子,金属锂所消耗的质量最小
C .锂离子电池放电时电池内部Li +向负极移动
D .锂离子电池充电时阴极反应为C 6Li 1-x +xLi ++x e -===C 6Li
12.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:3Zn +2K 2FeO 4+8H 2O=====放电
充电3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH 。
请回答下列问题:
(1)高铁电池的负极材料是________。
(2)放电时,正极发生________(填“氧化”或“还原”)反应;负极反应为__________________________________________________,则正极反应为__________________________________________________。
(3)放电时,________(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。
13.Ag 2O 2是银锌碱性电池的正极活性物质,当银锌碱性电池的电解质溶液为KOH 溶液,电池放电时正极的Ag 2O 2转化为Ag ,负极的Zn 转化为K 2Zn(OH)4,写出该电池反应方程式:________________________________________________________。
14.近几年开发的甲醇燃料电池采用铂作电极催化剂,电池中的质子交换
膜只允许质子和水分子通过。
其工作原理的示意图如下:
请回答下列问题:
(1)Pt(a)电极是电池的_____极,电极反应式为________________________;Pt(b)电极发生________反应(填“氧化”或“还原”),电极反应式为__________________________________。
(2)电池的总反应方程式为____________________________________。
(3)如果该电池工作时电路中通过2 mol 电子,则消耗的CH 3OH 有________mol 。