化学能与电能一轮复习--原电池

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Pb—— 2 —— H2SO 24 e-
②充电过程
为电解池
接电源负极 接电源正极
阴极(原来的

极)
2PbSO4+2e-=Pb+SO 4 ; ++SO 2PbSO4-2e-+2H2O=PbO +4H ; 2 4
阳极(原来的 正 极) 总反应式:
2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H . 2SO4
⑴电极反应式:一定为离子方程式
分析该微粒来源以及后续反应 必须满足离子方程式的书写规则 也可以写化学方程式 ⑵总反应式: 可以写离子方程式, ⑶满足原子守恒及电荷守恒
(一)电极反应式的书写(写出下列装置的电极反应式以及总反应式)
负极: 正极: 总反应: Zn-2e-=Zn2+ 2H++2e-=H2↑ Zn+2H+=Zn2++H2↑ Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑ 负极: 正极: 总反应:
⑵镍一镉碱性蓄电池:放电时镉(Cd)为负极,正极是NiO(OH),电解 液是KOH溶液 工作原理:负极: 正极:
Cd - 2e- + 2OH- =Cd(OH) 2 ;
2NiO(OH)+2e- +2H2O=2Ni(OH) +2OH 2 .
总反应:
充电 放电
Cd(OH)2+2Ni(OH)2
Cd+2NiO(OH)+2H2O
(3)甲醇燃料电池
①酸性环境
负极: 2CH3OH — 12 e- + 2 H2O = 2 CO2+ 12H+ 正极: 3O2+12e- + 12H+=6H2O -2 +4 总反应: 2CH3OH + 3O2= 2CO2 + 4H2O
(五)原电池原理的应用 ①比较金属活动性强弱; 酸性电解质中活泼性:负极>正极
②加快反应的速率; 例如:在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶 液能加快氢气的产生。
③制造各种实用的化学电源; ④用于金属防护
1.如图是某同学设计的原电池装置,下列叙述中正确的是(

A. 氧化剂和还原剂必须直接接触才能发生反应 B. 电极Ⅱ上发生还原反应,做原电池的正极 C. 该原电池的总反应式为2Fe +Cu═Cu +2Fe D. 盐桥中装有含氯化钾的琼脂,K 移向负极区
(3)锌银电池:
构成:负极是 Zn ,正极是 Ag2O , 电解质溶液是 负极: KOH溶液 。
Zn -2e- + 2OH- = ZnO+H2O
正极:
总反应式:
Ag2O + 2e- + H2O =2Ag
+ 2OH-
Zn + Ag2O = 2Ag + ZnO Li .
(4)锂电池: 负极是
高能电池,质量轻
(2)碱性锌锰干电池:
构成:负极是 Zn ,正极是 MnO2 ,
Fra Baidu bibliotek
锌粉和 KOH的混 合物
电解质溶液是
KOH溶液 。
负极: Zn - 2e- + 2OH- = Zn(OH)2 正极: 2MnO2+2e-+2H2O=2MnOOH+2OH-
金属 外壳
电池总反应: Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
正极:
+2NO -- + -+ -- +4H - +8H + + + — H NO ↑ +4 2NO NO 3e 6e = = NO ↑ +2 ↑ H2O H2 O 33 3
+H2O
x2
总反应:3Mg+2NO3- + 8H+ =3Mg2++2 NO ↑+4 H2O
负极:2Al —6e- + 8OH-=2Al O2- +4H2O
一 原电池
1.原电池
电能 的装置叫原电池。从理论 化学能 转化为______ (1)定义:把_______
氧化还原 反应都可以设计成原电池。 上讲,可自发进行的___________ (2)原电池的工作原理
图 2- 7- 1
电极名称
电极材料 电极反应 反应类型 电子流向 电流流向 离子运动方向
负极
Zn – 2e- = Zn2+
2CH3COOH + 2e- = H2↑+2CH3COO—
Zn + 2CH3COOH = Zn2+ +2CH3COO—+ H2↑ Zn + 2CH3COOH = (CH3COO)2Zn+ H2↑
负极:
2+2+ 3Mg Mg — — 2e6e- = = Mg 3Mg
x3
A.开始加入少量浓硫酸时,乙中石墨电极上发生氧化反应 B.开始加入少量浓硫酸时,同时在甲、乙烧杯中都加入淀粉溶 液,只有乙烧杯中溶液变蓝。 C.电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态 答案:B D.两次电流计指针偏转方向相反
二、常用的化学电源和新型化学电源 (一)实用电池的特点 (二)几种常见的电池和新型电池分类及反应原理简介 化学电池分类: 一次电池 电池(如锌锰干电池、碱性锌锰电池) 二次电池 电池(又叫充电电池或蓄电池)(如铅蓄电池)
3+ 2+ +
2+
答案:C
2.根据下图,下列判断中正确的是( )
A.烧杯a中的溶液pH升高 B.烧杯b中发生氧化反应 C.烧杯a中发生的反应为2H++2e-=H2 D.烧杯b中发生的反应为2Cl--2e-=Cl2
答案:AB
3.某合作学习小组的同学利用下列氧化还原反应设计原电池: 2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4==2MnSO4+5Fe2(SO4)3+ K2SO4+8H2O盐桥中装有饱和K2SO4溶液,下列叙述中正确的 是
将锌片和铜片用导线分别于电流计连接,并使锌片和 铜片不直接接触,同时放入盛有硫酸铜溶液的烧杯中 。 1.现象: 锌片溶解,铜片表面有红色的铜析出
电流计指针发生偏转。 电流计的指针偏转角度逐渐减小
最终锌表面被铜覆盖, 电流计指针不再偏转。
2.原因: Zn不纯,Zn与杂质构成了无数微小原电池 Zn表面有些电子转移不到Cu上 有些Cu2+直接在Zn上得到电子析出Cu 3.如何改进: 使Zn与CuSO4溶液分开
2、二次电池
又称充电电池或蓄电池,
放电后可以再充电,使活性物质可以获得再生。
这类电池可反复多次使用。
(1)铅蓄电池 ①放电时为原电池:
构成:负极是 Pb ,正极是 PbO2 ,电解质溶液是
H2SO4溶液

负极: Pb - 2e - + SO42- = PbSO4 正极: PbO2 + 2e - + SO42- + 4H+ = PbSO4 + 2H2O 总反应式为:Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O
新型电池
电池(如氢氧燃料电池)
1、一次电池
(又叫干电池)
活性物质(发生氧化还原的物质)消耗到一定程度,就不能使用了。 电解质溶液制成胶状,不流动,也叫干电池。
⑴锌锰干电池 石墨 构成:负极是 Zn ,正极是 ,电解质溶液是 NH4Cl溶液 。 负极: 正极:
锌-锰干电池
Zn – 2e- = Zn2+
A乙烧杯中发生还原反应 B甲烧杯中溶液的pH逐渐减小 C电池工作时,盐桥中的SO42-移向甲烧杯 D外电路的电流方向是从a到b
答案:D
4.将反应5IO3-+I-+6H+ 3I2+3H2O设计成如下图所示的原电 池。开始时向甲烧杯中加入少量浓硫酸,电流计指针发生偏转, 一段时间后,电流计指针回到零,再向甲烧杯中滴入几滴浓 NaOH溶液,电流计指针再次发生偏转。下列判断不正确的是
(四)原电池的设计
1、将Cu+2AgNO3==Cu(NO3)2+2Ag 的反应设计成一个能产 生稳定电流的原电池装置,画出装置图。
2、将Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑的反应设计成一个能产生稳定 电流的原电池装置,画出装置图。
3、将Fe+2FeCl3=3FeCl2设计成原电池,画出装置图 4、设计的思路或步骤: 找出总反应中化合价升降的元素 分解为两个半反应 确定电极材料和电解质溶液 画出装置图
- = H ↑ +2OH- 2H 2- e ++ 6e = 3H22↑ + 6OH 2O 正极: 6H 2O
总反应:2Al+ 2OH- +2H2O =2Al O2- + 3H2 ↑
注意:
1.两极都能与溶液反应时,更易反应的一极为负极 负极的金属性一定比正极的强吗?
负极: 正极:
Zn – 2e- = Zn2+
4、改进后的装置:
5、盐桥的定义: 装有琼脂及饱和KCl溶液的能连接两种溶液作用的桥形装置 琼脂能减小溶液的流动性 6、盐桥的作用: ①传递离子,使两个装置中溶液连接构成闭合回路 ②得到稳定的电流 ③平衡电荷,使两个溶液均保持电中性
(三)正负极的判断方法 负极:(1) 活泼 金属 ,(2)电子流 出 的极, (3)发生 氧化 反应的电极, ⑷ 电流流入的极 ,
负极反应物 正极反应物
燃料
O2
; ;
特点: 工作时不断补充燃料和O2, 反应产物不断排出 ;
能量转化率高.
A
2e
H2O
2e
-
氢气
H2
H + OH
O2
氧气
-
电解液 H2O
负极
正极
介质
酸性 碱性 中性
固体熔融 氧化物
熔融固体 传输H+
电池反应:
负极
2H2+O2=2H2O
正极 负极
正极 负极 正极
2H2- 4e- =4H+ O2+4e- + 4H+=2H2O
⑸ 若有电极溶解现象 。
不活泼金属 ,(2)电子流 入 的极, 正极:(1)
(3)发生 还原 反应的电极。
⑷ 。 电流流出的极 ,⑸
若有电极增重、冒出气体等现象
原电池的正负极的判断方法
(1)根据两极材料的活泼性判断 (2)根据电极反应判断 (3)根据外电路电子或电流的方向断 (4)根据内电路阴、阳离子移动的方向断 (5)根据两极反应时所产生的现象判断
Cu2+ + 2e- = Cu
Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu
总反应: Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
负极: 正极:
Zn – 2e- = Zn2+
++ - =2 2Ag Ag+ +2 e-e= AgAg
总反应: Zn +2 Ag+ = Zn2+ + 2Ag
注意:
两极上电子总数必须相等
两极相加必得总反应
化学能与电能
一、知识准备 1、氧化还原:
还原剂(还原性)
被氧化
化合价升高
失电子
发生氧化反应 氧化剂(氧化性) 被还原
得到氧化产物(氧化性) 化合价降低 得电子
发生还原反应
得到还原产物(还原性)
2、导电性 自由电子发生定向移动 ⑴金属:
⑵溶液: 自由移动的离子发生定向移动 注意: 电子在电极表面,不会进入溶液: Zn不断溶解,Zn表面有气泡 H+只能在Zn表面得到电子
2H2- 4e- +4OH- = 4H2O O2 + 4e- +2H2O=4OH2H2- 4e- =4H+
O2 + 4e- +2H2O=4OH2H2- 4e- +2O2-=2H2O
负极
正极 负极 正极
O2 + 4e- =2O22H2 - 4e- = 4H+
O2 + 4e- + 4H+ = 2H2O
(2)甲烷燃料电池 酸性环境: 负极: CH4 — 8 e- + 2 H2O = CO2 + 8 H+ 正极: 2O2+8e- + 8H+=4H2O -4 +4 总反应: CH4 + 2O2= CO2 + 2H2O 碱性环境: 负极: CH4 — 8 e- + 10 OH- = CO32- + 7 H2O 正极: 2O2 + 8e- +4H2O=8OH-4 总反应: CH + 2O + 2OH- = +4 2- + 3H O CO 4 2 3 2
Zn Zn-2e-===Zn2+
正极
Cu 2H++2e-===H2
氧化反应
Cu
还原反应
由_负极_ _沿导线流向__正极 __ 正极 极到 负极 极 负 极.
阳离子→ 正 极,阴离子→
负极:电子 流出 的一极, 失去 电子,发生 氧化 反应
正极:电子 流入 的一极, 得到 电子,发生 还原 反应 正极的作用?
银-锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的 充电和放电过程可以表示为:
充电
2Ag+Zn(OH)2
放电
Ag2O+Zn+H2O
此电池放电时,负极上发生反应的物质是( D ) A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn
3、燃料电池
电极材料: Pt + 催化活性物质 特点: ; ; 不参加化学反应,只起传导电子的作用。
2NH4+ + 2e - =2NH3 + H2 H2 + 2MnO2 = Mn2O3 + H2O
2NH4+ + 2e - + 2MnO2 =2NH3 + Mn2O3 + H2O 总反应: Zn + 2NH4+ + 2MnO2 =Zn2+ + 2NH3 + Mn2O3 + H2O 普通锌锰干电池缺点:放电量小,放电过程中易气涨或漏液
3.原电池的构成条件 氧化还原反应 。 (1)能自发地发生________________
(2)电解质溶液(构成电路或参加反应)。
负 极系统,由氧化剂和导体构 (3)由还原剂和导体构成___ 正 极系统。 成___ 闭合回路 (两电极接触或用导线连接)。 (4)形成_________
4.一般电极反应式的书写
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