2020年高考化学复习：原电池+化学电源学案

第2讲原电池化学电源

见《自学听讲》P110

一、原电池

1.概念:①把转化为②的装置。

2.构成条件

(1)有两个③的电极(常为金属或石墨)。

(2)将电极插入④中。

(3)两电极间构成闭合回路。

3.工作原理

装置图

电极名称负极正极

电极材料

⑤

片

⑥片

电极反应⑦

⑧

(续表)

反应类型

⑨

反应

⑩ 反应

电子流向 由

片沿导线流向 片

离子迁移方向 阴离子向 迁移 阳离子向 迁移

电池总反

应式

Zn+Cu 2+

Cu+Zn 2+

两类装置

的不同点

还原剂Zn 与氧化剂Cu 2+直接接触,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

Zn 与氧化剂Cu 2+不直接接触,仅有化学能转化为电能,避免了能量损耗,故电流稳定,持续时间长

二、化学电源的种类及其工作原理

1.一次电池(碱性锌锰电池)

碱性锌锰电池的工作原理如图所示:

负极(Zn),电极反应式为。

正极(MnO2),电极反应式为2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-。总反应式:Zn+2MnO2+2H2O Zn(OH)2+2MnOOH。

2.二次电池(以铅蓄电池为例)

(1)放电时的反应

a.负极反应:。

b.正极反应:PbO2+4H++S O42-+2e-PbSO4+2H2O。

c.总反应:Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。

(2)充电时的反应

a.阴极反应:。

b.阳极反应:。

c.总反应:2PbSO4+2H2O Pb+PbO2+2H2SO4。

3.燃料电池(以氢氧燃料电池为例)

酸性碱性

负极反应

式

正极反应

式

电池总反

2H2+O22H2O

应式

⑤锌⑥铜⑦Zn-2e-Zn2+⑧Cu2++2e-Cu ⑨氧化⑩还原锌铜

负极正极Zn+2OH--2e-Zn(OH)2Pb+S O42--2e-PbSO4PbSO4+2e-Pb+S O42-PbSO4+2H2O-2e-PbO2+4H++S O42-2H2-4e-4H+

2H2+4OH--4e-4H2O O2+4H++4e-2H2O O2+2H2O+4e-4OH-

1.原电池实质的2个方面

(1)能量转化:化学能转化为电能。

(2)反应本质:自发进行的氧化还原反应。

2.原电池中的4个“方向”

(1)外电路中电子移动方向:负极→正极。

(2)外电路中电流方向:正极→负极。

(3)电池内部离子移动方向:阴离子→负极,阳离子→正极。

(4)盐桥中(含饱和KCl溶液)离子移动方向:

K+→正极,Cl一→负极。3.判断原电池正负极的6种方法

电极材料、电极现象、电子移向、离子移向、得失电子、电解质溶液。

4.原电池电极反应式的书写方法

(1)列物质,标得失。判断电极产物,标出电子得失数量。

(2)看环境,配守恒。依据电解质环境和电荷守恒,添加合理的离子。在水溶液中,若前面添加H+或OH-,则后面生成H2O,若在后面添加H+或OH-,则前面必添加H2O;在非水环境中则应依据实际环境添加合理的离子或分子。

(3)两式相加,验总式。

见《自学听讲》P111

原电池的工作原理

1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。

(1)原电池工作时,正极表面一定有气泡产生。( )

(2)Mg-Al形成的原电池,Mg一定作负极。( )

(3)在原电池中,正极材料本身一定不参与电极反应,负极材料本身一定要发生氧化反应。( )

(4)实验室制备H2时,用粗锌(含Cu、Fe等)代替纯锌与盐酸反应效果更佳。( )

(5)铁铜原电池中,负极反应式为Fe-3e-Fe3+。( )

(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。( )

(7)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。( )

(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×(6)×(7)×

2.下列有关电化学知识的描述正确的是( )。

A.反应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,把其中的化学能转化为电能

B.某原电池反应为Cu+2AgNO3Cu(NO3)2+2Ag,装置中的盐桥中可以是含琼胶的饱和KCl溶液

C.原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成的

D.从理论上讲,任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池

解析CaO+H2O Ca(OH)2不是氧化还原反应,A项错误;KCl和AgNO3反应生成AgCl沉淀易阻止原电池反应的发生,B项错误;作电极的不一定是金属,如石墨棒也可作电极,C项错误。

D

3.有关如图所示原电池的叙述不正确

的是( )。

．．．

A.电子沿导线由Cu片流向Ag片

B.正极的电极反应式是Ag++e-Ag

C.Cu片上发生氧化反应,Ag片上发生还原反应

D.反应时盐桥中的阳离子移向Cu(NO3)2溶液

该装置是原电池装置,实质上发生的是Cu与硝酸银的反应,所以Cu失去电子,发生氧化反应,则Cu是负极,Ag是正极,电子从负极流向正极,A项正确;正极是Ag+发生还原反应,得到电子生成Ag,B项正确;根据以上分析,Cu片上发生氧化反应,Ag片上发生还原反应,C 项正确;原电池中,阳离子向正极移动,所以盐桥中的阳离子移向AgNO3溶液,D项错误。

D

4.分析下图所示的四个原电池装置,其中结论正确的是( )。