高中化学选修4原电池与电解池讲义及习题(含解答)

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讲义编号

学员编号：年级：高二课时数：学员姓名：辅导科目：化学学科教师：

授课课题电化学基础-原电池、电解池授课时间及时段年月日星期时段：—

教学目标1.理解原电池的工作原理，了解组成原电池的条件

2.掌握电极反应和原电池总反应方程式的书写

3.认识化学能与电能的相互转化

教学内容与过程

1．原电池和电解池的比较：

装置原电池电解池

实例

原理使氧化还原反应中电子作定向移

动，从而形成电流。这种把化学能

转变为电能的装置叫做原电池。

使电流通过电解质溶液而在阴、阳

两极引起氧化还原反应的过程叫

做电解。这种把电能转变为化学能

的装置叫做电解池。

形成条件①电极：两种不同的导体相连；

②电解质溶液：能与电极反应。

③能自发的发生氧化还原反应

④形成闭合回路

①电源；

②电极（惰性或非惰性）；

③电解质（水溶液或熔化态）。

反应

类型

自发的氧化还原反应非自发的氧化还原反应

电极名称

由电极本身性质决定：

正极：材料性质较不活泼的电极；

负极：材料性质较活泼的电极。

由外电源决定：

阳极：连电源的正极；

阴极：连电源的负极；

电极反应负极：Zn-2e-=Zn2+ （氧化反应）

正极：2H++2e-=H

2

↑（还原反应）

阴极：Cu2+ +2e- = Cu （还原反应）

阳极：2Cl--2e-=Cl

2

↑ （氧化反应）

（5）铝﹣空气﹣海水电池

1991年，我国首例以铝﹣空气﹣海水为材料组成的新型电池用作航海标志灯．该电池以取之不尽的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流．

工作原理：

负极：4Al﹣12e﹣= 4Al3+

正极：3O

2+6H

2

O+12 e﹣=12OH﹣

总反应：4Al+3O

2+6H

2

O = 4Al（OH）

3

特点：这种海水电池的能量比“干电池”高20﹣50倍．

（6）高能电池﹣锂电池

该电池是20世纪70年代研制出的一种高能电池．由于锂的相对原子质量很小，所以比容量（单位质量电极材料所能转换的电量）特别大，使用寿命长，适用于动物体内（如心脏起搏器）．因锂的化学性质很活泼，所以其电解质溶液应为非水溶剂．如作心脏起搏器的锂﹣碘电池的电极反

应式为：负极：2Li﹣2e﹣ = 2Li+正极：I

2+2e﹣ = 2 I﹣总反应式为：2Li+I

2

= 2LiI

练习：（9分）锂锰电池的体积小、性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，

其中电解质LiCIO

4。溶于混合有机溶剂中，Li+通过电解质迁移入MnO

2

晶格中，生成LiMnO

2

。

回答下列问题：

（1）外电路的电流方向是由____极流向____极。（填字母）

（2）电池正极反应式为。

（3）是否可用水代替电池中的混合有机溶剂？____（填“是”或“否”），原因是____________。

（4）MnO

2可与KOH和KClO

3

，在高温下反应，生成K

2

MnO

4

，反应的化学方程式为_______________。

K 2MnO

4

在酸性溶液中歧化，生成KMnO

4

和MnO

2

的物质的量之比为___________。

二、二次电池

1、定义：二次电池又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生．这类电池可以多次重复使用．

2、常见的二次电池：

（1）铅蓄电池是最常见的二次电池，它由两组栅状极板交替排列而成，正极板上覆盖有PbO

2

，

负极板上覆盖有Pb，电解质是H

2SO

4

．

铅蓄电池放电的电极反应如下： 负极：Pb+SO 42﹣﹣2e ﹣=PbSO 4（氧化反应）

正极：PbO 2+SO 42﹣十4H ++2e ﹣=PbSO 4+2H 2O （还原反应） 总反应：Pb+PbO 2+2H 2SO 4=2PbSO 4十2H 2O 铅蓄电池充电的反应是上述反应的逆过程： 阴极：PbSO 4+2e ﹣=Pb+SO 42﹣（还原反应）

阳极：PbSO 4+2H 2O ﹣2e ﹣=PbO 2+SO 42﹣十4H +（氧化反应） 总反应：2PbSO 4十2H 2O=Pb+PbO 2+2H 2SO 4 可以把上述反应写成一个可逆反应方程式： Pb+PbO 2+2H 2SO 4⇌2PbSO 4十2H 2O

练习：已知铅蓄电池的工作原理为Pb ＋PbO 2＋2H 2SO 4

2PbSO 4＋2H 2O ，现用如图装置进行

电解(电解液足量)，测得当 铅蓄电池中转移0.4 mol 电子时铁电极的质量减少11.2 g 。请回答 下列问题。

(1)A 是铅蓄电池的 极，铅蓄电池正极反应式为 ，放电过程中电解液的密度 (填“减小”、“增大”或“不变”)。

(2)Ag 电极的电极反应式是 ，该电极的电极产物共 g 。 (3)Cu 电极的电极反应式是 ，CuSO 4溶液的浓度 (填“减小”、“增大”或“不变”)

(4)如图表示电解进行过程中某个量(纵坐标x)随时间的变化曲线，则x 表示 。

a ．各U 形管中产生的气体的体积

b ．各U 形管中阳极质量的减少量

c ．各U 形管中阴极质量的增加量

（2）碱性镍镉电池：该电池以Cd 和NiO （OH ）（氢氧化镍酰）作电极材料，NaOH 作电解质溶液． 负极：Cd+2OH ﹣﹣2e ﹣=Cd （OH ）2