原电池的工作原理_
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(3)SOCl2易挥发,实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2,有 Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中,实验现象是 _______________,反应的化学方程式为:________________。
(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行,原因是
________________。
【答案】 (1)二者连接在一起时,接头处在潮湿的 空气中形成原电池而被腐蚀 (2)能 Cu-2e-===Cu2+ 2Fe3++2e-===2Fe2+
(3)
练习2:Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器,该电池的电极材料分 别为锂和碳,电解液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为: 4Li+2SOCl2===4LiCl+S+SO2↑。 请回答下列问题: (1)电池的负极材料为________,发生的电极反应为: __________________。 (2)电池正极发生的电极反应为:________________。
负极: Mg — 2e- = Mg2+
较活泼的电极正材极料: 2—H+—+ 负2e-极= H2↑
①根据电极材料
较不活泼的电极总材:M料g—+2—H+正= 极Mg 2+ + H2 ↑
稀 硫酸
②根据原电池电极 发生氧化反负应极:的2极Al+ —8O—H-负—6极e- =2Al O2- +4H2O
发生的反应
2)若电极材料选铜和石墨,电解质溶液选硫酸铁溶液,外 加导线,能否构成原电池?________。若能。请写出电极 反应式,负极:__________________________, 正极:____________________(若不能,后两空不填)。
(3)设计一种以铁和稀硫酸反应为原理的原电池,要求画出 装置图(需标明电极材料及电池的正、负极)。
专题1 化学反应与能量变化 第二单元 化学能与电能的转化
第一节 原电池的工作原理
知识回顾
一、原电池 1、概念: 把化学能转化为电能的装置。
原 电
2. 池
的 形 成 条 件
(1)有自发的氧化还原反应 (2)活泼性不同的两个电极
(3)两个电极插入电解质溶液中 (4)形成闭合回路 (用导线连接或电极直接接触)
二、带盐桥的原电池工作原理:
发
失e-,沿导线传递
发
生
有电流产生
生
氧
还
化
盐桥
原
反 应
负极
Cl- K+
反 正极 应
电解质溶液
电解质溶液
优点: 能产生持续、稳定的电流,提高原电池电流效率
三、原电池的正负极的判断方法
微观判断 电子流出的极 ——负极
(根据电子流动方向)
电子流入的极 ——正极
特殊情况
宏观判断:
Baidu Nhomakorabea
【答案】
(1)锂 Li-e-===Li+ (2)2SOCl2+4e-===4Cl-+S+SO2↑ (3) 出 现 白 雾 , 有 刺 激 性 气 味 气 体 生 成 SOCl2 + H2O===SO2↑+2HCl↑ (4)锂是活泼金属,易与H2O、O2反应,而且SOCl2 也可与水反应
四、原电池的设计 P14活动与探究 利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu
设计一个原电池,画出示意图,写出电极反应
1、前提:是氧化还原反应
设
Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu
计 原 电
2、把氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应两个半反应
负极(氧化反应):Fe - 2e- =Fe2+
池
正极 (还原反应):Cu2++2e- = Cu
2、把氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应两个半反应
负极(氧化反应):Cu - 2e- =Cu2+ 正极 (还原反应):2Fe3++2e- =2Fe2+
3、以两级反应为原理,确定材料及电解质溶液 负极材料:Cu 正极材料:石墨或铂或比Cu不活泼的其他金属 电解质溶液:FeCl3溶液
4、画出示意图
试一试2:
缺陷:不能产生持续稳定的电流,化学能转化为电能效率不高
如何解决?
Zn
Zn - 2e- = Zn2+
什么溶液?
对应金属的可溶性盐
Zn2+ Zn2+ Zn2+
Zn2+
ZnSO4
盐桥 Cl- K+
Cu
ee-
-
e e- Cu2+ + 2e- = Cu CuSO4
盐桥:在U型管中装满用饱和KCl溶液的琼脂。Cl-和K+在盐桥中可自由移动
发生还原反正应极:的6极H2O—+ 6—e-正=3极H2↑+ 6OH-
③根据电极增重还是减重
总:
工作后
2质Al+量2O增H-加+的2H电2O极=2A—l O—2-正+ 极3H2
↑
质量减少的电极——负极
④根据电极有气泡冒出:工作后,有气泡冒出的电极为正极
例1 如图所示,X 为单质硅,Y 为金属铁,a 为
的
思 3、以两极反应为原理,确定材料及电解质溶液
路
负极材料:Fe
正极材料:Cu或石墨或铂或比Cu不活泼的其他金属
电解质溶液:CuSO4溶液(铜的可溶性盐) 4、画出示意图
试一试1: 利用2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
设计一个原电池,画出示意图,写出电极反应。 设计原电池的思路:
1、前提:是氧化还原反应 2Fe3+ +Cu = 2Fe2+ + Cu2+
练习1. X、Y、Z、W四种金属片进入稀盐酸中,用 导线连接,可以组成原电池,实验结果如下图所示:
则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为
__Z_>__Y_>__X_>__W_____
练习2:已知电极材料:铁、铜、银、石墨、锌、铝;电 解质溶液:CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、硫酸。按要求回 答下列问题: (1)电工操作上规定:不能把铜导线和铝导线连接在一起使 用。请说明原因: ______________________。
Cu
C
①×
②√
③√
④×
3、原电池的工作原理 电子e-
电流
负极(锌电极)
正极(铜电极)
Zn - 2e- = Zn2+
氧化反应
Zn
Zn2+ Zn2+ Zn2+ Zn2+
Cu
eee-e-
Cu2+ + 2e- = Cu
还原反应
Cu2+ SO42-
CuSO4 电池总反应:Zn+ Cu2+ = Cu+ Zn2+
把右图设计成有盐桥的原电池装置,并写出电极 反应式及电池反应方程式
盐桥
—
+
Zn Cu
Zn
Cu
ZnSO4
H2SO4
(-):Zn
–
2e-
=
H2SO4 Zn2+
(+):2H+ +2e- = H2↑ 电池反应:
Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
五、原电池原理应用
1.加快氧化还原反应的速率 例如:在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液能使 产生H2的速率加快。 2.寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源 3.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硫酸 中,观察到a极溶解,b极上有气泡产生。根据电极现 象判断出a是负极,b是正极,由原电池原理可知,金 属活动性a>b。 4.比较金属腐蚀的快慢以及选择金属的防护方法
NaOH 溶液,组装成一个原电池,下列说法正确的
是( ) A.X 为负极,电极反应为:Si-4e-===Si4+
B.X 为正极,电极反应为:4H2O+4e-===4OH- + 2H2 ↑ C.X 为负极,电极反应为:Si+6OH--4e-===
+ 3H2 O D.Y 为负极,电极反应为:Fe-2e-===Fe2+
(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行,原因是
________________。
【答案】 (1)二者连接在一起时,接头处在潮湿的 空气中形成原电池而被腐蚀 (2)能 Cu-2e-===Cu2+ 2Fe3++2e-===2Fe2+
(3)
练习2:Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器,该电池的电极材料分 别为锂和碳,电解液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为: 4Li+2SOCl2===4LiCl+S+SO2↑。 请回答下列问题: (1)电池的负极材料为________,发生的电极反应为: __________________。 (2)电池正极发生的电极反应为:________________。
负极: Mg — 2e- = Mg2+
较活泼的电极正材极料: 2—H+—+ 负2e-极= H2↑
①根据电极材料
较不活泼的电极总材:M料g—+2—H+正= 极Mg 2+ + H2 ↑
稀 硫酸
②根据原电池电极 发生氧化反负应极:的2极Al+ —8O—H-负—6极e- =2Al O2- +4H2O
发生的反应
2)若电极材料选铜和石墨,电解质溶液选硫酸铁溶液,外 加导线,能否构成原电池?________。若能。请写出电极 反应式,负极:__________________________, 正极:____________________(若不能,后两空不填)。
(3)设计一种以铁和稀硫酸反应为原理的原电池,要求画出 装置图(需标明电极材料及电池的正、负极)。
专题1 化学反应与能量变化 第二单元 化学能与电能的转化
第一节 原电池的工作原理
知识回顾
一、原电池 1、概念: 把化学能转化为电能的装置。
原 电
2. 池
的 形 成 条 件
(1)有自发的氧化还原反应 (2)活泼性不同的两个电极
(3)两个电极插入电解质溶液中 (4)形成闭合回路 (用导线连接或电极直接接触)
二、带盐桥的原电池工作原理:
发
失e-,沿导线传递
发
生
有电流产生
生
氧
还
化
盐桥
原
反 应
负极
Cl- K+
反 正极 应
电解质溶液
电解质溶液
优点: 能产生持续、稳定的电流,提高原电池电流效率
三、原电池的正负极的判断方法
微观判断 电子流出的极 ——负极
(根据电子流动方向)
电子流入的极 ——正极
特殊情况
宏观判断:
Baidu Nhomakorabea
【答案】
(1)锂 Li-e-===Li+ (2)2SOCl2+4e-===4Cl-+S+SO2↑ (3) 出 现 白 雾 , 有 刺 激 性 气 味 气 体 生 成 SOCl2 + H2O===SO2↑+2HCl↑ (4)锂是活泼金属,易与H2O、O2反应,而且SOCl2 也可与水反应
四、原电池的设计 P14活动与探究 利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu
设计一个原电池,画出示意图,写出电极反应
1、前提:是氧化还原反应
设
Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu
计 原 电
2、把氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应两个半反应
负极(氧化反应):Fe - 2e- =Fe2+
池
正极 (还原反应):Cu2++2e- = Cu
2、把氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应两个半反应
负极(氧化反应):Cu - 2e- =Cu2+ 正极 (还原反应):2Fe3++2e- =2Fe2+
3、以两级反应为原理,确定材料及电解质溶液 负极材料:Cu 正极材料:石墨或铂或比Cu不活泼的其他金属 电解质溶液:FeCl3溶液
4、画出示意图
试一试2:
缺陷:不能产生持续稳定的电流,化学能转化为电能效率不高
如何解决?
Zn
Zn - 2e- = Zn2+
什么溶液?
对应金属的可溶性盐
Zn2+ Zn2+ Zn2+
Zn2+
ZnSO4
盐桥 Cl- K+
Cu
ee-
-
e e- Cu2+ + 2e- = Cu CuSO4
盐桥:在U型管中装满用饱和KCl溶液的琼脂。Cl-和K+在盐桥中可自由移动
发生还原反正应极:的6极H2O—+ 6—e-正=3极H2↑+ 6OH-
③根据电极增重还是减重
总:
工作后
2质Al+量2O增H-加+的2H电2O极=2A—l O—2-正+ 极3H2
↑
质量减少的电极——负极
④根据电极有气泡冒出:工作后,有气泡冒出的电极为正极
例1 如图所示,X 为单质硅,Y 为金属铁,a 为
的
思 3、以两极反应为原理,确定材料及电解质溶液
路
负极材料:Fe
正极材料:Cu或石墨或铂或比Cu不活泼的其他金属
电解质溶液:CuSO4溶液(铜的可溶性盐) 4、画出示意图
试一试1: 利用2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+
设计一个原电池,画出示意图,写出电极反应。 设计原电池的思路:
1、前提:是氧化还原反应 2Fe3+ +Cu = 2Fe2+ + Cu2+
练习1. X、Y、Z、W四种金属片进入稀盐酸中,用 导线连接,可以组成原电池,实验结果如下图所示:
则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为
__Z_>__Y_>__X_>__W_____
练习2:已知电极材料:铁、铜、银、石墨、锌、铝;电 解质溶液:CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、硫酸。按要求回 答下列问题: (1)电工操作上规定:不能把铜导线和铝导线连接在一起使 用。请说明原因: ______________________。
Cu
C
①×
②√
③√
④×
3、原电池的工作原理 电子e-
电流
负极(锌电极)
正极(铜电极)
Zn - 2e- = Zn2+
氧化反应
Zn
Zn2+ Zn2+ Zn2+ Zn2+
Cu
eee-e-
Cu2+ + 2e- = Cu
还原反应
Cu2+ SO42-
CuSO4 电池总反应:Zn+ Cu2+ = Cu+ Zn2+
把右图设计成有盐桥的原电池装置,并写出电极 反应式及电池反应方程式
盐桥
—
+
Zn Cu
Zn
Cu
ZnSO4
H2SO4
(-):Zn
–
2e-
=
H2SO4 Zn2+
(+):2H+ +2e- = H2↑ 电池反应:
Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
五、原电池原理应用
1.加快氧化还原反应的速率 例如:在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液能使 产生H2的速率加快。 2.寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源 3.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硫酸 中,观察到a极溶解,b极上有气泡产生。根据电极现 象判断出a是负极,b是正极,由原电池原理可知,金 属活动性a>b。 4.比较金属腐蚀的快慢以及选择金属的防护方法
NaOH 溶液,组装成一个原电池,下列说法正确的
是( ) A.X 为负极,电极反应为:Si-4e-===Si4+
B.X 为正极,电极反应为:4H2O+4e-===4OH- + 2H2 ↑ C.X 为负极,电极反应为:Si+6OH--4e-===
+ 3H2 O D.Y 为负极,电极反应为:Fe-2e-===Fe2+