高中《实验化学》专题五

专题五：电化学问题研究

课题1 原电池

【课题目标】

1． 通过原电池实验，加深对原电池工作原理的认识； 2． 通过制作氢氧原电池，了解燃料电池的工作原理；

3． 能用实验的方法证明钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的发生，并能用化学知识加以解

释。

【知识梳理】 基础知识：

（1）原电池基本构造和反应现象：

如右图所示组装一个原电池装置，可观察到的现象是 灯泡发光，锌片溶解，铜片上有气泡产生。 电极反应式为：正极（铜）： 2H + + 2e —

= H 2↑

负极（锌）： Zn —2e —

= Zn 2+

电池反应为 Zn + 2H + = Zn 2+ + H 2↑

（2）极化作用：开始时，Zn 片上没有气泡，但不久后，Zn 片上慢慢产生少量的气泡，这是因为反应开始后，Cu 片上产生气泡，这些气泡先附着在Cu 片上，当反应持续进行时，气泡逐渐变大并离开Cu 片上升，但是Cu 片上始终有很多微小的气泡覆盖，阻碍H +在Cu 片上得e -，Zn 片上的电子也就不能顺畅地输送到Cu 片上，所以，有些H +就直接在Zn 片上夺取电子生成H 2，这就是电极的极化作用。

降低极化：可以供给电极适当的反应物（如KMnO 4、重铬酸钾、H 2O 2），由于这种物质比较容易在电极上反应可以使电极上的极化作用减小或限制在一定程度，这种作用称为去极化作用。

（3）右图是铜锌原电池，又称丹尼尔电池。请回答：

（1）电极反应式：正极（Cu ） Cu 2+ + 2e —

=Cu

负极（Zn ） Zn —2e —

= Zn 2+ （2）电池反应式 Zn + Cu 2+ =Zn 2+ + Cu

（3）盐桥的作用是 沟通2个半电池，保持其电荷平衡， 使整个装置构成通路。

（4）此电池的优点是 产生持续、稳定的电流。 盐桥（琼脂+饱和氯化钾溶液），作用是电池工作时，Cl -流向Zn 电极，K +流向Cu 电极，形成闭合回路。 【实战演练】 基础训练

1．电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发展是化学对人类的一项重

大贡献。下列有关电池的叙述正确的是C A ．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细 B ．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能 C ．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化

D ．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅

2．Li-Al/FeS

电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：

2Li ++FeS+2e —

＝Li 2S+Fe 有关该电池的下列说法中，正确的是 B

A. Li-Al 在电池中作为负极材料，该材料中Li 的化合价为+1价

B. 该电池的电池反应式为：2Li+FeS ＝Li 2S+Fe

C. 负极的电极反应式为Al-3e -=Al 3+

D. 充电时，阴极发生的电极反应式为：2Li s+Fe-22e Li FeS -+=+

3．市场上经常见到的标记为Li-ion 的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li +

的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应为：

Li+2Li 0.3520.8522NiO Li NiO −−−→←−−−

放电

充电

下列说法不正确．．．

的是D A ．放电时，负极的电极反应式：Li-e -

=Li +

B ．充电时，Li 0.852NiO 既发生氧化反应又发生还原反应

C ．该电池不能用水溶液作为电解质

D ．放电过程中Li +

向负极移动

4．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 -=Zn 2+ B ．电池反应为：Zn+Cu 2+=Zn 2+ +Cu C ．在外电路中，电子从负极流向正极 D ．盐桥中的K +移向ZnSO 4溶液

5． 右图是一种航天器能量储存系统原理示意图。

下列说法正确的是 CD

A. 该系统中只存在3种形式的能量转化

B. 装置Y 中负极的电极反应式为：

C. 装置X 能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生

D. 装置X 、Y 形成的子系统能实现物质的零排放，

并能实现化学能与电能间的完全转化

6． 控制适合的条件，将反应

322Fe I +-

+22

2Fe I ++设计成如右图所示的原电池。下列判断不正确．．．

的是D

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固定，乙中石墨电极为负极

7．（1）将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。锌片上发生的电极反应：；

银片上发生的电极反应：。（2）若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47g，试计算：①产生氢气的体积(标准状况)；

②通过导线的电量。（已知N A＝6.02×1023/mol，电子电荷为1.60×10－19C）

7．

智力提升

8．如右图，在一块锌片和一块铜片之间放一块海绵，用橡皮筋固定好。用导线把小灯泡和锌片和铜片连接起来，插入盛有稀硫酸的烧杯中。小灯泡变亮后又很快变暗。回答下列问题：⑴产生此现象的原因是

。

⑵欲使小灯泡重新变亮可向烧杯中加入

(任写一种试剂)。该试剂的功能是。

⑶锌片为该原电池的极，该极的反应方程式为。

⑷若将稀硫酸改为氢氧化钠溶液, 小灯泡徐徐变亮后又变暗至熄灭,加入一

定量的高锰酸钾使之溶解,其现象为,正极上的电极反应式为

。

⑸只要锌片、稀硫酸、高锰酸钾或锌片、氢氧化钠、高锰酸钾同时存在，小灯炮就会发光不止，其原因是。

8．⑴锌铜稀硫酸构成原电池，所以灯泡变亮，但由于原电池的极化作用又使的灯泡变暗。

⑵高锰酸钾或重铬酸钾或双氧水等；去极化作用。⑶负，略。⑷重新发出更明亮的光，

2H2O+2e－=H2↑+2OH－⑸铜片、锌片、电解质溶液等形成原电池，高锰酸钾以去极化作用，灯泡就保持发光不止。

9．某学习小组按下列步骤制作氢氧燃料电池：