硫酸的生产流程

电化学基础一 直击高考

考点整合

一：原电池

二、发展中的化学电源

3．工作原理(以锌铜原电池为例，装置如图)

（1）工作原理：铜片和锌片用导线连接，同时浸入硫酸铜溶液中，金属锌比铜活泼，锌原子容易________电子，锌片的电子通过________流向铜片，Zn被氧化生成________进入溶液，溶液中的Cu2+在铜片上获得电子被还原，生成________。

(2)电池反应。

①负极(锌片)：Zn－2e－= Zn2＋(氧化反应)

②正极(铜片)：Cu2+＋2e－= Cu(还原反应)

③电池总反应式：Zn＋CuSO4= ZnSO4＋Cu (氧化还原反应)

(3)电子与电流的流动方向

电子：________极(锌片)→导线→________极(铜片)

电流：________极(铜片)→导线→________极(锌片)

上述铜、锌原电池中，还可将Zn和CuSO4溶液的反应分别在两个烧杯中进行，中间通过盐桥连

接，这便是带盐桥的原电池其装置如下图：

盐桥中通常装有饱和的KCl或KNO3等溶液和琼脂制成的胶冻，其作用是连接内电路，形成闭合回路；平衡电荷，使原电池不断产生电流。与不带盐桥的原电池相比，带有盐桥的原电池具有产生的电流稳定，且持续时间长等优点

【例1】下列叙述中正确的是

A．构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属。

B．由铜、锌作电极与硫酸铜溶液组成的原电池中，铜是负极。

C．马口铁（镀锡铁）镀层破损时与电解质溶液接触锡先被腐蚀。

D．铜锌原电池工作时，若有13克锌被溶解，电路中就有0.4mol电子通过。

答案：D

【例2】硝酸汞和碘化钾溶液混合后会生成红色的碘化汞沉淀，为了探究硝酸汞和碘化钾溶液之间能否发生氧化还原反应，研究人员设计了如图的实验装置，结果电流计指针发生了偏转，下列分析正确的是( )

A．如图装置的电流方向是从C1到C2

B．C1是负极，发生的反应是2I－－2e－= I2

C．K＋离子向C1电极流动

D．装置发生的总反应是Hg2＋＋2I－= HgI2↓

[解析] B I－具有还原性，则C1作负极，发生反应：2I－－2e－= I2，B项正确；C2作正极，电流方向为正极流向负极，A项错误；阳离子由负极移向正极，C项错误；D项所给方程式为复分解反应，不属于氧化还原反应，错误。

1．一次电池(碱性锌锰干电池)

最早使用的化学电池是干电池，其负极材料是；电极反应是；位于中央且顶盖有铜帽的为正极，正极周围填充NH4Cl 和MnO2糊状物。其构造如下图：

2．二次电池(可充电电池)

充电电池又称为二次电池，能够重复使用至一定的周期。放电时相当于原电池，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；充电时相当于电解池，放电时的正极变为电解池的阳极，与外电源的正极相连，负极变为电解池的阴极，与外电源负极相连。铅蓄电池是最早使用的充电电池，它是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，在正极板上有一层棕褐色的PbO2，负极板是海绵状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中。

(1)放电时的反应

①负极：Pb＋SO2－4－2e－==PbSO4

②正极：PbO2＋4H＋＋SO2－4＋2e－===PbSO4＋2H2O

③电池总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O

(2)充电时的反应

①阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO2－4

②阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO2－4

③电池总反应：2PbSO4＋2H2O === Pb＋PbO2＋2H2SO4

3．燃料电池

燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电源。它是一种高效、对环境友好的发电装置，常见的燃料电池有氢氧燃料电池、甲烷燃料电池、肼燃料电池等。其中，氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，其工作原理是：氢气在负极失去电子被氧化，电子流到电池的正极，氧气在正极得电子并与电解质溶液形成H2O或OH－，其电解质溶液有酸性和碱性两种，两种不同电解质溶液中的电极反应不同：

【例3】一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：

CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是()

A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动

B．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气

C．电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O

D．正极上发生的反应是：O2＋4e－＋2H2O===4OH－

[答案] C

误区警示

(1)误认为两极电极材料均不与电解质溶液反应，不能构成原电池。其实不一定，如氢氧燃料电池两极均采用惰性电极。

(2)误认为金属活泼性强的一定作负极，其实不一定。如在Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，由于相对于NaOH溶液来说铝比镁活泼，故铝作负极，镁作正极；又如在Cu—Al—浓HNO3溶液构成的原电池中，虽然Al比Cu活泼，但常温下，Al在浓HNO3中钝化，故铝作正极，铜作负极。

(3)在书写电极反应式时，只关注得失电子的微粒，而忽略电解质溶液中的某些微粒也有可能参加反应。如：酸性氢氧燃料电池中的正极反应式易错写成O2＋4e－= 2O2－或O2＋2H2O＋4e－= 4OH－，正确的电极反应式应为：O2＋4e－＋4H＋= 2H2O。

(4)不注意电解质溶液的成分，容易误写电极反应式，如Al作负极，在酸性溶液中生成Al3＋，在碱性溶液中生成AlO－2。

(5)电子从负极经外电路流向正极，但电子不能通过电解液，电解质溶液中是通过阴阳离子的移动导