原电池的形成条件.ppt

一、原电池 1.原电池的形成条件,2.原电池的工作原理,3.电极反应式的书写,(2)二次电池(铅蓄电池)。 放电时： 负极：Pb+SO42-2e-=PbSO4 正极：PbO2+SO42-+4H+2e-=PbSO4+2H2O 总反应式：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 充电时： 阴极：与外接电源负极相连 PbSO4+2e-=Pb+SO42- 阳极：与外接电源正极相连 PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+SO42-+4H+ 总反应式：2PbSO4+2H2O=PbO2+Pb+2H2SO4,元贝驾考 元贝驾考2016科目一 科目四 驾考宝典网 / 驾考宝典2016科目一 科目四,(3)氢氧燃料电池。 酸性电解液：正极：O2+4H+4e-=2H2O 负极：2H2-4e-=4H+ 总反应式：O2+2H2=2H2O 碱性电解液：正极：O2+2H2O+4e-=4OH- 负极：2H2+4OH-4e-=4H2O 总反应式：O2+2H2=2H2O,6.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀,二、电解池 1.电解池的形成条件,2.电解池的工作原理,3.电极反应式的书写,4.电解原理的应用 (1)电解食盐水。 阴极：2H+2e-=H2 阳极：2Cl-2e-=Cl2 总反应式：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2,(2)铜的电解精炼。 阳极:Fe-2e-=Fe2 Zn-2e-=Zn2 Ni-2e-=Ni2 Cu-2e-=Cu2+(主要) 阴极: Cu2+2e-=Cu (3)电镀(镀件上镀锌)。 阴极：Zn2+2e-=Zn 阳极：Zn-2e-=Zn2+,5.惰性电极电解电解质溶液的规律 (1)电解无氧酸(HF除外)或不活泼金属无氧酸盐的水溶液时，其 实质是电解电解质。如电解CuCl2溶液时： 阴极：Cu2+2e-=Cu 阳极：2Cl-2e-=Cl2 总反应：CuCl2 Cu+Cl2,(2)电解某些强含氧酸、强碱、某些活泼金属含氧酸盐的水溶液 时，实际上是电解水。如电解H2SO4溶液时： 阴极：4H+4e-=2H2 阳极：4OH-4e-=2H2O+O2 总反应：2H2O 2H2+O2,(3)电解活泼金属无氧酸盐的水溶液时(如NaCl、KBr)，电解质 和水都参加反应，阳极产物是非金属单质，阴极产物是H2同时 生成碱(OH-)。如电解NaCl溶液时： 阴极：2H+2e-=H2 阳极：2Cl-2e-=Cl2 总反应：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2,(4)电解某些不活泼金属含氧酸盐的水溶液时(如CuSO4、AgNO3)， 电解质和水都参加反应，阴极产物是不活泼金属单质，阳极产 物是O2同时生成酸(H+)。如电解CuSO4溶液时： 阴极：Cu2+2e-=Cu 阳极：4OH-4e-=2H2O+O2 总反应：2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H2SO4,6.金属的防护 (1)改变金属内部结构，如制成合金。 (2)涂保护层，如涂油漆、搪瓷、电镀、覆盖塑料等。 (3)电化学保护法。 牺牲阳极的阴极保护法，如在钢铁制品上连接锌块。 外加电流的阴极保护法，将金属制品连接到电源负极上。,原电池原理及化学电源 1.原电池原理考查“五要素” (1)正负极确定。 一般较活泼金属作负极。 (2)电极反应类型判断。 负极发生氧化反应，正极发生还原反应。 (3)电子移动方向。 电子由负极流出经导线流向正极。,(4)离子移动方向。 阳离子移向正极，阴离子移向负极。 (5)电极产物的判断。 较活泼金属在负极失去电子生成金属阳离子，较不活泼的金属阳离子或H在正极得电子析出金属或H2。,2.化学电源 新型化学电源，特别是可充电电池和燃料电池是高考的热点，试题往往起点高、新颖，陌生度高，但落点低，判断或填空的项目均是原电池原理考查的“五要素”，因此要深刻理解原电池原理，同时要注意可充电电池放电时是原电池，充电时是电解池，且放电时的负极反应与充电时的阴极反应相反，同样，放电时的正极反应与充电时的阳极反应相反。,【典例1】(2012遵义高二检测)如图所 示，电流表指针发生偏转，同时A极质量 减少，B极上有气泡产生，C为电解质溶 液，下列说法错误的是( ) A.B极为原电池的正极 B.A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸 C.C中阳离子向A极移动 D.A极发生氧化反应,【思路点拨】解答本题时要注意以下三点： (1)负极金属失去电子溶解，质量减小。 (2)离子移动方向：阳正阴负。 (3)反应类型：负极氧化正极还原。 【解析】选C。原电池中，负极金属失去电子溶解，质量减小，故A极是负极，B极是正极，根据构成情况可判断A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸，A、B两项正确；离子移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，C项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，D项正确。,【典例2】(2012杭州高二检测)人造地球卫星用到的一种高能电池银锌蓄电池，它在放电时的电极反应式为：Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O，Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，下列叙述中，正确的是( ) A.Ag2O是负极，并被氧化 B.电流由锌经外电路流向氧化银 C.工作时，负极区溶液pH减小 D.溶液中OH-向正极移动,【解析】选C。据给出的电极反应式可知，负极是锌失去电子，发生氧化反应，消耗OH-，所以负极区溶液pH减小；Ag2O在正极得电子，发生还原反应；电子由锌经外电路流向氧化银，电流的方向与之相反；溶液中OH-向负极移动，故A、B、D错误，C正确。,电解池原理考查“五要素” 1.阴阳极的判断 与电源负极相连的是电解池的阴极，与电源正极相连的是电解池的阳极。 2.电极反应类型的判断 阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。,3.电子移动方向 电子由电源的负极流出，流向电解池的阴极(电池内电路靠离子定向移动完成)，电子再由电解池的阳极流出，流回电源的正极。 4.离子移动方向 阳离子流向阴极，阴离子流向阳极。 5.电极产物的判断 金属溶解或产生Cl2、O2的一极是阳极，析出金属或产生H2的一极是阴极。,【典例3】(2012黄冈高二检测)如图所示，a、b是两根石墨棒。下列叙述正确的是( ) A.a是正极，发生还原反应 B.b是阳极，发生氧化反应 C.稀硫酸中硫酸根离子的物质的量不变 D.往滤纸上滴加酚酞溶液，a极附近颜色变红,【解析】选C。据图可知，左端是原电池，负极是锌，正极是铜，总电池反应式是Zn2H=Zn2H2，故硫酸根离子的物质的量不变，C正确。右端是电解池，其中a是阳极，发生氧化反应，电极反应式是2Cl-2e-=Cl2，b是阴极，发生还原反应，电极反应式是2H+2e-=H2，A、B、D错误。,【典例4】(2012天津高二检测)用惰性电极实现下列电解实 验，其说法正确的是( ) A.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液的pH不变 B.电解稀氢氧化钠溶液，阳极消耗OH，故溶液的pH减小 C.电解硫酸钠溶液，阴极和阳极析出产物的物质的量之比为 2：1 D.电解氯化铜溶液，通电一段时间后，向溶液中加入适量的 CuO或CuCO3均可使电解液恢复到起始状态,【解析】选C。电解含氧酸，实质上是电解水，但因溶质的浓度增大，故溶液的pH减小，A错误；电解可溶性强碱，阳极OH-放电，阴极H放电，实质是电解水，因溶质的浓度增大，故溶液的pH增大，B错误；电解活泼金属的含氧酸盐实质是电解水，阴极产生氢气，阳极产生氧气，二者物质的量之比为21，C正确；电解氯化铜溶液，实质就是电解氯化铜，故要想恢复原状态，应加氯化铜，D错误。,金属腐蚀与防护 1.金属失电子被腐蚀，构成原电池会加快腐蚀，根据电解质溶液的酸碱性把电化学腐蚀分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀，金属腐蚀中以电化学腐蚀更普遍，电化学腐蚀中以吸氧腐蚀更普遍。 2.金属防护的通常做法是加保护层，使金属与能引起金属腐蚀的物质隔离，切断形成原电池的条件。为使保护效果更好，通常采用电化学防护，即牺牲阳极的阴极保护法和外加电源的阴极保护法。,【典例5】下列叙述中不正确的是( ) A.金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍 B.钢铁在干燥空气中不易被腐蚀 C.用铝质铆钉铆接铁板，铆钉易被腐蚀 D.原电池中电子由正极流入负极 【解析】选D。金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，A正确；钢铁在干燥空气中不易构成原电池，故不易被腐蚀，B正确；铝和铁可以形成原电池，铝比较活泼，因此在原电池中作原电池的负极，在反应中被氧化，容易被腐蚀，C正确；在原电池中电子由负极经外电路流向正极，D错误。,【典例6】某铁件需长期浸于水下，为了减少腐蚀，想采取下列措施，其中正确的有( ) A.给铁件铆上一些铅板 B.给铁件通入直流电，把铁件与电源正极连接 C.在制造铁件时，在铁中掺入一定比例的铜制成合金 D.在铁件表面涂上一层较厚的沥青 【解析】选D。保护铁不被腐蚀，可隔绝O2或采取牺牲阳极的阴极保护法，A、C两项形成原电池时，铁件作负极，会加快铁的腐蚀；B项，构成电解池，铁件作阳极，会加快铁的腐蚀，故选D。,电化学综合应用 1.原电池和电解池组合装置的分析,如该装置图中，左图是原电池，右图是电解池。,分析方法： 根据原电池中两电极金属的活动性顺序先确定原电池的正负极，再根据与负极相连的是电解池的阴极，与正极相连的是电解池的阳极，继而判断分析各电极的电极反应及实验现象，有时也反向推断。,2.多个电解池串联组合装置的分析 如该装置图中，是两个电解池串联组合。 分析方法： 根据外接电源的正负极判断出各个电极的类型，继而根据离子放电顺序写出各个电极的电极反应式，并分析相关问题。,【典例7】(2012海南高考)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料,两电极上分别通入CH4和O2,电解质为KOH溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液的电解实验，如图所示。,回答下列问题： (1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应式分别为_、_； (2)闭合K开关后，a、b电极上均有气体产生，其中b电极上得到的是_，电解氯化钠溶液的总反应方程式为_； (3)若每个电池中甲烷的通入量为1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为_(法拉第常数F=9.65104 Cmol-1，列式计算)，最多能产生的氯气体积为_L(标准状况)。,【解题指南】解答本题时要注意以下三点： (1)燃料电池中燃料在负极上发生反应； (2)电解饱和食盐水时两极上生成的气体分别是氢气和氯气； (3)串联电路中电路经过的电子数与电源中流出的电子数相等。,【解析】(1)总反应式为CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O，正极反应 式为2O2+4H2O+8e-=8OH-,则负极反应式可由总反应式减正极 反应式得到；(2)三个电池中一二两电池为串联的电源，其中甲 烷与氧气反应是还原剂，所在电极为负极，所以与之相连的b电 极为阴极，产生的气体为氢气；(3)1 mol甲烷氧化失去电子 8 mol，电量为896 500 C，题中虽有两个燃料电池，但电子 的传递只能用一个电池的甲烷量计算，根据1 L为 mol,可 求电量;甲烷失电子数是Cl-失电子数的8倍,则得到氢气为 4 L(CH48Cl-4Cl2)。,答案:(1)2O2+4H2O+8e-=8OH- CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O (2)H2 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2 (3) 89.65104 Cmol-13.45104 C 4,【典例8】(2012台州高二检测)化 学实验小组在学习化学电源和氯碱 工业的相关知识后，在实验室进行实 验验证，他们设计组装了如图所示装 置，已知a为石墨电极；b为铁电极； c为铝电极(已除去表面氧化膜)；d为多孔石墨电极，烧杯中是足量饱和食盐水(滴有酚酞)，连好导线后，电流计指针发生明显偏转。下列判断正确的是