原电池.doc

江苏省怀仁中学2009届物化班高考复习化学013原电池原理编写 张志强一、原电池基本概念 1、原电池概念：化学能转化为电能的装置叫做原电池。例如：铜锌原电池（h2so4）。2、实质：将一定的氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动。 必为自发的氧化还原反应。3、原电池的构成条件（1）活泼性不同的两电极。例如：（2）电解质溶液（3）形成闭合回路（导线连接或直接接触且电极插入电解质溶液（4）自发的氧化还原反应(本质条件)4、盐桥及其作用（有关概念）（1）盐桥中装有饱和的kcl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出。 （2）可使由它连接的两溶液保持电中性，否则锌盐溶液会由于锌溶解成为zn2+而带上正电，铜盐溶液会由于铜的析出减少了cu2+而带上了负电。（3）盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。 导线的作用是传递电子，沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路。二、原电池的工作原理：1、电极反应： 正极：得到电子 （还原反应）负极：失去电子 （氧化反应）总反应：正极反应+负极反应2、确定原电池电极名称的方法 方法一：根据电极材料的性质确定。通常是 1.对于金属金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极； 2.对于金属非金属电极，金属是负极，非金属是正极，如干电池等； 3.对于金属化合物电极，金属是负极，化合物是正极。 方法二：根据电极反应的本身确定。 失电子的反应氧化反应负极；得电子的反应还原反应正极。方法三：和电解质反应的为负方法四：质量增加的为负方法五、燃料电池氧气为负3、电极反应式和总反应式的书写：例、根据氧化还原反应原理来设计原电池，画出原电池并写出电极反应。a、zn + cu2+ = cu + zn2+ b、fe+2fe3+=3fe2+c、2al+2naoh+2h2o=2naalo2+3h2三、化学电池的种类1干电池：其中mno2吸收正极放出的h2，淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两个电极的迁移速率。电极反应为：负极 正极 干电池的总反应式：zn2nh4cl2mno2zn(nh3)2cl2mn2o3h2o2铅蓄电池：铅蓄电池可放电亦可充电，具有双重功能，且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。放电的电极反应为：负极： 正极： 放电 充电 蓄电池放电和充电的总反应式：pbo2pb2h2so4 2pbso42h2o3银锌蓄电池：电解液为koh溶液。负极：正极： 放电 充电 总反应式：znag2oh2o zn(oh)22ag4燃料电池：燃料电池是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池。典型燃料电池就是氢氧燃料电池：分为酸式和碱式两种。电极反应式为：负极 正极 电池总反应式为：2h222h2o练习：书写ch4燃料电池的电极反应。5锂电池： 8li3so2cl26liclli2so32s6海水电池：我国首创以铝空气海水电池为能源的新型电池， 电极反应式为：负极反应： 正极反应：电池总反应式为：4al3o26h2o4al(oh)37溴锌蓄电池：电极反应式为：负极反应： 正极反应：电池总反应式为：znbr2znbr2四、金属的腐蚀 1.金属腐蚀的实质：金属原子失去电子被氧化而消耗的过程。 2.金属腐蚀分为化学腐蚀和电化腐蚀。 3.化学腐蚀实质：金属和非电解质或其它物质相接触直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。其腐蚀过程没有电流产生。 4.电化学腐蚀实质：不纯金属或合金在电解质溶液中发生原电池反应。电化腐蚀过程有电流产生。 5.腐蚀的常见类型 析氢腐蚀 在酸性条件下，正极发生2h+2e-=h2反应。 吸氧腐蚀 在极弱酸或中性条件下，正极发生2h2o+o2+4e-=4oh-反应。 若负极金属不与电解质溶液发生直接的反应，则形成吸氧腐蚀的原电池反应。如生铁浸入食盐水中，会形成许多微小的原电池。 6.在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢可用下列原则判断：电解原理引起的腐蚀原电池引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。五、信息原电池：以原电池原理解决特殊的原电池问题例、一种甲醇燃料电池是采用铂或碳化钨作为电极催化剂，在稀硫酸电解液中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。回答下列问题： (1)这种电极放电时发生的化学反应方程式是 (2)电极反应式 正极： ；负极 。 (3)电解液中的h离子向 极移动；向外电路释放电子的电极是 。 (4)使用燃料比燃烧燃料产生电力有许多优点，首先是能量转化效率高，其次是 。【反馈练习】1下面装置不能组成原电池的（ ） a a a a zn c zn cu fe c zn cu 稀硫酸 cuso4溶液 稀硫酸 稀硫酸 稀硫酸 a b c d2.下图各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是（ ）a. bc. d.3把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属活动顺序由强到弱正确的为（ ）a、abcd b、acdb c、cabd d、bdca4将a l片和cu片用导线相连，一组插入浓硝酸溶液，一组插入稀naoh溶液中，分别形成原电池，则这两个原电池中，正极分别是（ ）a、a l片 、cu片 b、cu片、a l片c、a l片 、a l片 d、cu片、cu片5下列表面镀有金属保护层的铁板，当镀层损坏使铁板裸露，在相同条件下最耐腐蚀的是（ ）a.镀锌铁板（白铁）b.镀锡铁板（马口铁）c.镀银铁板 d.镀铜铁板6. 有人设计出利用ch4和o2的反应，用铂电极在koh溶液中构成原电池。电池的总反应类似于ch4在o2中燃烧，则下列说法正确的是（ ） 每消耗1molch4可以向外电路提供8mole-负极上ch4失去电子，电极反应式ch4+10oh-8e-=co32-+7h2o负极上是o2获得电子，电极反应式为 o2+2h2o+4e-=4oh-电池放电后，溶液ph不断升高a. b. c. d.7. 干电池的负极反应是zn-2e=zn2+，现在干电池为电源电解324g34的naoh溶液，一段时间后测得溶液的质量分数为36，问在这段时间内，干电池中消耗zn的物质的量为 ( ) a005 mol b01 mol c02 mol d03 mol8人造卫星用到的一种高能电池银锌电池，其电极反应为：zn+ 2oh2e-=zn(oh)2 ag2o+h2o+2e-=2ag+2oh根据反应式判断氧化银是( ) a负极 被氧化 b正极 被还原 c负极 被还原 d正极 被氧化9银锌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:在此电池放电时,负极上发生反应的物质是( )a、ag b、zn(oh)2 c、ag2o d、zn10.某课外活动小组，将剪下的一块镀锌铁片放入锥形瓶中，并滴入少量食盐水将其浸湿，再加数滴酚酞试液，按图15-1装置进行实验，数分钟后观察，下列现象不可能出现的是( ) ab中导气管中产生气泡 bb中导气管里形成一段水柱 c金属片剪口处变红 d锌被腐蚀11下列方法不能用于金属防腐处理的是（ ）a油漆 b表面打磨c制成合金d电镀12、某学生欲完成2hcl+2ag=2agcl+h2反应，设计了下列四个实验，你认为可行的实验是（ ）13. 锌锰干电池在放电时，电池总反应方程式可表示为：zn +2mno2 +2nh4+ = zn2+ + mn2o3 + 2nh3 +h2o 在此电池放电时，正极（碳棒）上发生反应的物质是（ ）a、zn b、碳棒 c、mno2 和nh4+ d、zn2+ 和nh4+14 100ml浓度为2 moll-1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是 （ ）a加入适量的6moll-1的盐酸 b加入数滴氯化铜溶液 c加入适量蒸馏水 d加入适量的氯化钠溶液15可以将反应zn + br2 = znbr2设计成蓄电池，下列4个电极反应br2+2e2br-2br-2ebr2zn-2ezn2+ zn2+2ezn其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的分别是( )a和b和c和d和16已知蓄电池在充电时作电解池，放电时作原电池；铅蓄电池上有两个接线柱，一个接线柱旁标有“”，另一个接线柱旁标有“” ；关于标有“”的接线柱，下列说法中正确的是（ ）a.充电时作阴极，放电时作正极 b.充电时作阳极，放电时作负极 c.充电时作阴极，放电时作负极 d.充电时作阳极，放电时作正极17碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应方程式为zn（s）+2mno2（s）+h2o（l）=zn（oh）2（s）+ mn2o3（s）下列说法中错误的是（ ）a、电池工作时，锌失去电子b、电池正极的电极反应式为：2mno2（s）+h2o（l）+2emn2o3 +2ohc、电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极d、外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g18. 下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是（ ）a. a电极是负极b. b电极的电极反应为：c. 氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源d. 氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置19用铂电极（惰性）电解下列溶液时，阴极和阳极上的主要产物分别是h2和o2的是 （ ）a稀naoh溶液 bhcl溶液c酸性mgso4溶液 d酸性agno3溶液20在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是 （ ）a原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应b原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应c原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应d原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应21下列叙述不正确的是( ) a金属的电化学腐蚀比化学腐蚀普遍b钢铁在干燥的空气里不易腐蚀c用铝质铆钉铆接铁板，铁板易被腐蚀d原电池中电子由正极流人负极22熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视。现用li2co3和na2co3的熔融盐混合物作电解质，一极通入co气体，另一极通入空气和co2的混合气体，制成在650下工作的燃料电池，其电池反应为2co十o2=2co2，则下列说法正确的是( )a通co的一极为电池的负极b负极的电极反应为：o2十2co2+4e-=2co32-c熔融盐中co32-离子的物质的量在反应过程中保持不变d正极发生氧化反应 23某原电池总反应离子方程式为2fe3+fe=3fe2+，不能实现该反应的原电池是( ) a正极cu，负极fe，电解质为fecl3溶液 b正极为c，负极为fe，电解质为fe(no3)3溶液 c正极为fe，负极为zn，电解质为fe2(so4)3溶液 d正极为ag，负极为fe，电解质为cuso4溶液24有关下图装置的叙述正确的是（ ）a.这是一个原电池装置b.这是电解naoh溶液的装置c.该装置中fe为阴极，电极反应为：fe 2oh fe(oh)22ed.该装置中pt为正极，电极反应为：o2 2h2o 4e4oh25下列叙述中不正确的是（ ）a镀锡的铁皮，破损后铁皮反而易被腐蚀 b纯铁比生铁更易被腐蚀c金属的化学腐蚀比电化学腐蚀普遍d金属腐蚀的本质是m-ne=mn+而被损耗26氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是根据此反应式判断，下列叙述中正确的是 （ ）a电池放电时，电池负极周围溶液的ph不断增大 b电池放电时，镍元素被氧化c电池充电时，氢元素被还原d电池放电时，h2是负极27微型锂碘电池可作植入某些心脏病人的心脏起搏器所用的电源这种电池中的电解质是固体电解质lii，其中的导电离子是i下列说法正确的是（ ）a、正极反应：2li 2li+2eb、正极反应：i2 + 2e2ic、总反应是：2li + i2 =2liid、金属锂作正极28将mg条、al条平行插入一定浓度的naoh溶液中，用电器连接成原电池。此电池工作时，下列叙述中正确的是（ ）a、mg比al活泼，mg失去电子被氧化成mg2+b、al条表面虽有氧化膜，但可不必处理c、该电池的内、外电路中，电流均是由电子定向移动形成的d、al是电池的负极，开始工作时，溶液中不会立即产生白色沉淀29一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极插入koh溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，其总反应为： 2c2h6+7o2+8koh=4k2co3+10h2o，有关此电池的推断正确的是( ) a负极反应为14h2o+7o2+28e-=28oh b放电一段时间后，负极周围的ph降低 c每消耗1molc2h6，则电路上转移的电子为14mol d放电过程中koh的物质的量浓度不变30据报道，氢燃料电池公交汽车已经驶上北京街头。下列说法正确的（ ）a.电解水制取氢气是理想而经济的制氢方法b.发展氢燃料电池汽车需要安全高效的储氢技术c.氢燃料电池汽车的使用可以有效减少城市空气污染d.氢燃料电池把氢气和氧气燃烧放出的热能转化为电能31固体氧化物燃料电池是以固体氧化锆氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（o2）在其间通过，该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是（ ）a.有o2参加反应的a极为电池的负极b.b极的电极反应为：h2 - 2e- + o2- =h2oc.a极的电极反应为：o2 + 2h2o + 4e- = 4oh-d.电池的总反应式为：2h2 + o2 2h2o放电充电32据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电。其电池反应为： 2ch3oh + 3o2 + 4oh 2co32 + 6h2o， 则下列说法错误的是（ ）放电时ch3oh参与反应的电极为正极 充电时电解质溶液的ph逐渐减小 放电时负极的电极反应为：ch3oh6e- 8oh- co32 + 6h2o充电时每生成1 mol ch3oh转移6 mol电子33放电充电高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为 3zn + 2k2feo4 + 8h2o 3zn(oh)2 + 2fe(oh)3 + 4koh下列叙述不正确的是 （ ） a.放电时每转移3 mol电子，正极有1mol k2feo4被氧化b.充电时阳极反应为：2fe(oh)36e+ 10 oh=2 feo42+ 8h2oc.放电时负极反应为：3zn6e +6oh= 3zn(oh)2d.放电时正极附近溶液的碱性减弱34.下列事实可以电化学理论解释的是（ ）a.轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块b.铝不用特殊方法保护c.纯锌与稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液后速率加快d.铁在纯氧中比空气中燃烧更剧烈35.铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中，锌片（ ）a、失去电子 b、是阳极 c、发生还原反应 d、是负极36有关原电池的下列说法中正确的是（ ） a在各种条件下受到腐蚀的总是负极b在原电池中，只有金属锌作负极c原电池工作时，阳离子向正极方向移动 d原电池工作时，阳离子向负极方向移动37、家用炒菜铁锅用清水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不会发生的化学反应是（ ）a4fe（oh）2 + 2h2o +o2 = 4fe（oh）3b2fe+2h2o+o2=2fe（oh）2c2h2o + o2 +4e 4ohdfe - 3e fe3+38微型钮扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别是ag2o和zn，电解质溶液为koh，电极反应为： zn + 2oh zno + h2o +2e，ag2o + h2o + 2e 2ag + 2oh总反应为：ag2o + zn = 2ag + zno。根据上述反应式，判断下列叙述中，错误的是（ ）a在使用过程中，电池负极区溶液ph增大 b在使用过程中，电流由ag2o极经外电路流向zn极c在使用过程中，zn电极发生氧化反应，ag2o电极发生还原反应d外电路中每通过0.2mol电子，正极的质量理论上减小1.6g39蓄电池在放电时起原电池作用，将化学能转变为电能，在充电时起电解池作用，将电能转变为化学能。某蓄电池充电和放电时发生的反应为：fe(oh)2+ni(oh)2 fe+nio2+2h2o。 关于该蓄电池的下列说法，正确的是( ) a放电时铁为负极 b放电时阳极电极反应式为：fe(oh)2+2e=fe+2oh- c放电时电解质溶液中的阳离子向负极移动 d充电时ni(oh)2的电极反应式为：ni(oh)22e=nio2+2h+ e蓄电池的电极必须浸在碱性电解质溶液中40 一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（y2o3）的氧化锆（zro2）晶体,在熔融状态下能传导o2。下列对该燃料电池说法正确的是（bce）a.在熔融电解质中，o2 由负极移向正极b.电池的总反应是：2c4h10 + 13o2 8co2 + 10h2oc.通入空气的一极是正极，电极反应为：o2 + 4e 2o2d.通入丁烷的一极是正极，电极反应为：c4h10 + 26e + 13o2= 4co2 + 5h2o41、一种新型燃料电池，它以多孔镍板为电极插入koh溶液中，然后分别向两极上通乙烷和氧气，其电极反应式为：c2h6+18oh-14e-=2co32-+12h2o, 2h2o+o2+4e-=4oh-，有关此电池的推断正确的是 （ ）a 电池工作过程中，溶液的ph值逐渐减小 b 正极与负极上参加反应的气体的物质的量之比为2 ：7c 通乙烷的电极为正极d 正极发生氧化反应42右图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是 ( )a a电极是负极b b电极的电极反应为：4oh-4e-2h2o o2 c 氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源d 氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置43电瓶车所用电池一般为铅蓄电池，这是一种典型的可充电电池，电池总反应式为：则下列说法正确的是a 放电时：负极板上发生了还原反应b 放电时：正极反应是c 充电时：铅蓄电池的负极应与充电器电源的正极相连d 充电时阳极反应是44以下现象与电化腐蚀无关是 （ ） a 黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿 b 生铁比软铁心（几乎是纯铁）容易生锈c 铁质器件附有铜质配件，在接触处易生锈d 银质奖章长期放置后在其奖章的表面变暗45固体氧化物燃料电池(sofc)以固体氧化物作为电解质。其工作原理如右图所示：剩余燃料气电极b排放气空气或氧气燃料气接触面固体氧化物外电路电极a电极b下列关于固体燃料电池的有关说法正确的是a 电极b为电池负极，电极反应式为o24e4o2b 固体氧化物的作用是让电子在电池内通过c 若h2作为燃料气，则接触面上发生的反应为h22oh4e2hh2od 若c2h4作为燃料气，则接触面上发生的反应为c2h46o212e2co22h2o46将氢气、甲烷、乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃料电池。燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。此种电池能量利用率可高达8