2021届高考化学一轮复习第9章电化学基础第28讲原电池化学电源教学案新人教版
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第九章电化学基础
[考纲解读] 1.理解原电池的构成、工作原理及应用。2.能书写出电极反应和总反应方程式。3.了解常见化学电源的种类及其工作原理。4.理解电解池的构成、工作原理及应用。
5.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。
第28讲原电池化学电源
一、原电池
1.概念
原电池是把□01化学能转化为□
02电能的装置。
2.构成条件
(1)能自发进行的□
01氧化还原反应。
(2)□
02活泼性不同的两电极。
(3)形成闭合回路。
形成闭合回路需三个条件:
①□03电解质溶液;②两电极直接或间接接触;③两电极插入□
04电解质溶液中。
3.工作原理(以铜-锌原电池为例)
装置图
电极名称负极正极
电极材料□
01锌片□
02铜片电极反应□
03Zn-2e-===Zn2+□
04Cu2++2e-===Cu 反应类型□
05氧化反应□
06还原反应电子流向由□07锌片沿导线流向□08铜片
电流方向由□09铜片沿导线流向□10锌片
离子流向
电解质溶液中,阴离子向□11负极迁
移,阳离子向□
12正极迁移
盐桥中含有饱和KCl溶液,□
13K+移
向正极,□
14Cl-移向负极电池反应
方程式
□
15Zn+Cu2+===Zn2++Cu
两类装置还原剂Zn与氧化剂Cu2+直接接触,Zn与氧化剂Cu2+不直接接触,仅有
的不同点既有化学能转化为电能,又有化学
能转化为热能,造成能量损耗
化学能转化为电能,减少了能量损
耗,故电流稳定,持续时间长
二、化学电源
1.一次电池
碱性锌锰
干电池
负极材料:□01Zn
电极反应:□02Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2
正极材料:碳棒
电极反应:□032MnO2+2H2O+2e-===2MnOOH
+2OH-
总反应:Zn+2MnO2+2H2O===2MnOOH+
Zn(OH)2
锌银电池
负极材料:□04Zn
电极反应:□05Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2
正极材料:□06Ag2O
电极反应:□07Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH
-
总反应:Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag
2.二次电池
铅蓄电池(电解质溶液为30%H2SO4溶液)
(1)放电时的反应
负极反应:□01Pb-2e-+SO2-4===PbSO4,
正极反应:□02PbO2+2e-+SO2-4+4H+===PbSO4+2H2O,
总反应:Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O。
电解质溶液的pH□
03增大。
(2)充电时的反应
阴极反应:□04PbSO 4+2e -===Pb +SO 2-
4,
阳极反应:□05PbSO 4+2H 2O -2e -===PbO 2+4H ++SO 2-4,
总反应:2PbSO 4+2H 2O=====电解
Pb +PbO 2+2H 2SO 4。
3.燃料电池 (1)氢氧燃料电池
①氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池。 电解质溶液 酸性
碱性
负极反应式 □
012H 2-4e -===4H + □
022H 2-4e -+4OH -===4H 2O 正极反应式 □
03O 2+4e -+4H +===2H 2O □
04O 2+4e -+2H 2O===4OH - 总反应式
2H 2+O 2===2H 2O
②燃料电池的电极本身不参与反应,燃料和氧化剂由□05外部供给。 (2)甲烷燃料电池
①碱性介质中(以KOH 为例):
负极:□06CH 4-8e -+10OH -===CO 2-
3+7H 2O ,
正极:□
072O 2+8e -+4H 2O===8OH -, 总反应:□08CH 4+2O 2+2KOH===K 2CO 3+3H 2O 。 ②酸性介质中:
负极:□
09CH 4-8e -+2H 2O===CO 2+8H +, 正极:□
102O 2+8e -+8H +===4H 2O , 总反应:□11CH 4+2O 2===CO 2+2H 2O 。
1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”,并指明错因。 (1)理论上说,任何自发反应都可设计成原电池。(×) 错因:必须是自发的氧化还原反应才可设计成原电池。
(2)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。(×) 错因:电子不能通过电解质溶液。
(3)碱性锌锰干电池是一次电池,其中MnO 2是催化剂,可使锌锰干电池的比能量高、可储存时间长。(×)
错因:碱性锌锰干电池中的MnO 2在正极上得电子,是氧化剂。 (4)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧,然后将热能转化为电能。(×)
错因:燃料电池直接将化学能转化为电能。
(5)由于CaO+H2O===Ca(OH)2,可以放出大量的热,故可把该反应设计成原电池。(×)错因:该反应不是氧化还原反应,不能设计成原电池。
(6)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。(×)
错因:原电池工作时,溶液中的阳离子向正极移动。
2.教材改编题
(据人教选修四P78T3)镉镍可充电电池的充、放电反应按下式进行:Cd+2NiO(OH)+
2H2O
放电
充电Cd(OH)2+2Ni(OH)2,由此判断错误的是( ) A.放电时,Cd作负极
B.放电时,NiO(OH)作负极
C.电解质溶液为碱性溶液
D.放电时,负极反应为Cd+2OH--2e-===Cd(OH)2
答案 B
考点一原电池的工作原理及应用
[解析] 锌片、Cu片与导线相连插入酸性溶液中会形成原电池,电子由Zn片通过导线流向铜片,D错误。
[答案] D
1.原电池的判断方法
(1)先分析有无外接电源,有外接电源的为电解池,无外接电源的可能为原电池。
(2)然后依据原电池的形成条件分析判断,主要是“四看”: