原电池的原理及其运用

1、原电池的原理及其运用电解的原理及其运用2008.3.12.jincongwu考试说明对本部分内容的要求：*理解原电池原理。初步了解化学电源。了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀方法。*理解电解原理。了解铜的电解精练、镀铜、氯碱工业反应原理。 第一部分 原电池的原理 第二部分 电解池的原理 第三部分 原电池与电解池的综合应用电化学的基本问题I概念：电化学是电现象与化学现象之间关系的科学。II研究的主要内容：(1)化学反应与电现象-原电池(2)电流作用于化学反应-电解池原电池将一个化学体系构成一个能够产生电流的装置的条件1 23 2原电池的组成(1)(2) (3) 3.两极的确定(1)负极：(2)

2、正极：原电池两极的确定例 将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是 A两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 C两烧杯中溶液的pH均增大 D产生气泡的速度甲比乙慢值得注意的是：电解质溶液会影响电池的正负极例 Mg、Al为电极材料，与电解质溶液构成原电池。（1）若电解质溶液是稀硫酸，则电池的负极是_，负极反应为:_正极反应为: _电池的总反应是_.（2）若电解质溶液是氢氧化钠溶液，则电池的负极是_，负极反应为:_正极反应为：_电池的总反应是_.4.原电池电极反应和总反应式负极反应： 正极反应： 例 在盛有稀H2SO4的烧杯中放入导线连接的锌

3、片和铜片，下列叙述正确的是 A正极附近的SO42离子浓度逐渐增大 B电子通过导线由铜片流向锌片 C正极有O2逸出 D铜片上有H2逸出例 某原电池总反应的离子方程式为：2Fe3+Fe=3Fe2+，不能实现该反应的原电池是：A两极材料为Cu、Fe，电解质为FeCl3溶液B两极材料为Fe、C，电解质为Fe(NO)3溶液C两极材料为Fe、Zn，电解质为Fe2(SO4)3溶液D两极材料为Ag、Fe，电解质为CuSO4溶液生物原电池例生物体中细胞膜内的葡萄糖，细胞膜外的富氧液体及细胞膜构成微型的生物原电池，有关判断正确的是A正极的电极反应可能是：2H2O+ O2+ 4e- = 4OH-B负极的电极反应可能

4、是：2H2O+ O2+ 4e- = 4OH-C负极的反应主要是C6H12O6生成CO2或HCO3-D正极的反应主要是C6H12O6生成CO2或HCO3-例 我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为：4A13O26H2O4A1(OH)3，下列说法不正确的是A正极反应式为：O22H2O4e4OHB电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极C以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积D该电池通常只需更换铝板就可继续使用银锌电池例 在电子表里使用的纽扣电池，其电极材料分别是Zn和Ag2O，电解质溶液是KOH溶液。电池工作时的电极反应式分别为：

5、Ag2O+2e+H2O=2Ag+2OH- Zn-2e+2OH-=ZnO+H2O 下列说法正确的是：AAg2O是电池的正极，Zn是电池的负极BZn 是电池的正极，Ag2O 是电池的负极 C电池工作时，电池负极区溶液的pH升高D电池工作时，电池负极区溶液的pH减小燃料电池如果使H2、CO、烃(甲烷、乙烷等)、低级醇等燃料的氧化还原反应在电池装置中发生，则可直接将化学能转变为电能，这样的电池称为燃料电池。 氢氧燃料电池就是一种成功的、无污染的新能源。阿波罗号宇宙飞船用的就是氢燃料电池，其负极是多孔镍电极，正极为覆盖氧化镍的镍电极，用KOH溶液作为电解质溶液。在负极通入氢气，正极通入氧气。燃料电池是一

6、种理想的、高效率的能源装置，同时也极大地减少由电力生产带来的热污染。常见的燃料电池 H2O2燃料电池(碱性环境) H2O2燃料电池(酸性环境)由于反应的介质不同，因此电极反应有区别，但是总电极反应相同，反应实质相同。例 科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机酸转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为 AH2+2OH-2H2O+2e- BO2+4H+4e-2H2O CH22H+2e- DO2+2H2O+4e-4OH- CH4O2燃料电池： 电解液为KOH溶液负极反应： 正极反应：总反应式： C2H6O2燃料电池： 负极反应：正极反应： 总反应式：例 据媒体

7、报道：以氢氧燃料电池为动力的公交车即将在北京试运行。质子交换膜燃料电池（PEMFC）常作为电动汽车的动力源。该燃料电池以氢为燃料，空气为氧化剂，铂做催化剂，导电离子是H+。下列对该燃料电池的描述中正确的是点燃正极反应为：O2 + 4H+ + 4e = 2H2O 负极反应为：2H24e = 4H+总的化学反应为：2H2 + O2 = 2H2O 氢离子通过电解质向正极移动（A） （B） （C） （D）例 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A在熔融电解质中O2-，由负极移

8、向正极B电池的总反应是：2C4H10+13O28CO2+10H2OC通入空气的一极是正极，电极反应为：O2+4e-2O2-D通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10+26e-+13O2-4CO2+5H2O例 熔融盐燃料电池具有高的发电效率，应而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气体作为阴极助燃气，制得650下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式： (-)反应式：2CO+2CO32- -4e- = 4CO2 (+)反应式： 总电池反应式： 例若将反应Zn+Br2=ZnBr2设计为原电池，则下列电极反应式能表示正极反应的是ABr2

9、+2e-=2Br- B2Br- -2e-=Br2CZn-2e-=Zn2- DZn2+2e-=Zn例 铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。（1）写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式。_（2）若将（1）中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。正极反应：_，负极反应： _。例 依据氧化还原反应：2Ag(aq)Cu(s)Cu2(aq)2Ag(s)设计的原电池如图所示。请回答下列问题：（1）电极X的材料是_；电解质溶液Y是_；（2）银电极为电池的_极，发生的电极反应为_；X电极上发生的电极反应为_；（3）外电路

10、中的电子是从_电极流向_电极。例 银制器皿，日久表面因生成Ag2S而呈黑色。一种除掉黑色的方法是，将一定浓度的食盐水放入铝制的容器中，再将表面变黑的银器放入，静置一段时间后，不仅黑色能褪去，而且银的质量没有损失。黑色能褪去的原理是：_。电解的原理1电解原理2电解池的构成3解决电解部分的试题应注意的问题(1)熟记并灵活运用微粒的放电顺序(2)辨析电极材料(3)电解质的电离1电解：电流通过电解质溶液或熔融态的电解质时，在两个电极上引起的氧化还原反应的过程。2电解池：借助电流引发氧化还原反应，使电能转化为化学能的装置。3 电解池的形成条件：直流电源、与电源相连接的两电极、电解质溶液（或熔融的电解质）

11、4电解的结果：两极有新物质生成电解池的电极确定及发生反应在电解池中两极由电源决定：阳极：与电源的正极相连的电极；阴极：与电源的负极相连的电极。电极的定义： 阳极：发生氧化反应的电极 阴极：发生还原反应的电极注意与原电池的正负极的区分 负极：电子流出的电极 正极：电子流入的电极阴阳两极上得失电子的顺序电解质溶液pH值变化（1）电极附近溶液pH值变化 （2）电解质溶液pH值变化 如：电解NaCl 或 KI溶液电解的应用铜的电精炼电镀氯碱工业钠的冶炼镁的冶炼铝的冶炼电化学综合-金属的腐蚀与防护1.金属腐蚀 金属腐蚀实质: 金属腐蚀分类:(1)化学腐蚀(2)电化腐蚀 2.金属腐蚀的防护方法电解原理的应

12、用例（07江苏-11）某同学按右图所示的装置进行电解实验。下列说法正确 A电解过程中，铜电极上有H2产生 B电解初期，主反应方程式为：Cu+H2SO4CuSO4+H2 C电解一定时间后，石墨电极上有铜析出 D整个电解过程中，H的浓度不断增大例 以惰性电极电解CuSO4溶液，若阳极析出气体0.01mol，则阴极上析出Cu为 A、064gB、1.28g C、2.56g D、5.12g例 右图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图。下列说法不正确的是 A从E口逸出的气体是H2B从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性C标准状况下每生成22.4 LCl2，便产生2 mol NaOHD粗盐水中含C

13、a2+、Mg2+、Fe3+、SO42等离子，精制时先加Na2CO3溶液 例 如图电解池中装有硫酸铜溶液，选用不同材料的电极进行电解。下列叙述中正确的是电极材料通电后的变化阳极阴极A石墨石墨阴极质量增加，溶液的pH 增大B铜铜阳极质量减小，阴极质量增加C铁铁两极的质量不发生变化D铂铁阴极质量增加，溶液的pH 不变 三、电化学原理的综合运用例 如图所示装置，两玻璃管中盛满滴有酚酞溶液的NaCl饱和溶液，C（I）、C（II）为多孔石墨电极。接通S1后，C（I）附近溶液变红，两玻璃管中有气体生成。一段时间后（两玻璃管中液面未脱离电极），断开S1，接通S2，电流表的指针发生偏转。此时：C（I）的电极名称

14、是 （填写正极或负极）； C（II）的电极反应式是 。（06重庆-27）铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板是惰性材料，电池总反应式为： Pb + PbO2 + 4 H+ 2 SO2 PbSO4 + 2 H2O请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）： （1）放电时：正极的电极反应式是 ；电解液中H2SO4的浓度将变 ；当外电路通过1 mol电子时，理论上负极板的质量增加 g。 （2）在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按右图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成 、B电极上生成 ，此时铅蓄电池的正负极的极性将 。例 在玻璃圆筒中盛有两种无色的互不相溶的中性液体。上层液体中插入两根石墨电极

15、，圆筒内还放有一根下端弯成环状的玻璃搅棒，可以上下搅动液体，装置如右图。接通电源，阳极周围的液体呈现棕色，且颜色由浅变深，阴极上有气泡生成。停止通电，取出电极，用搅棒上下剧烈搅动。静置后液体又分成两层，下层液体呈紫红色，上层液体几乎无色。根据上述实验回答：（1）阳极上的电极反应式为_。（2）阴极上的电极反应式为_。（3）原上层液体是_。（4）原下层液体是_。（5）搅拌后两层液体颜色发生变化的原因是_。（6）要检验上层液体中含有的金属离子，其方法是_，现象是_。例 近年来，加“碘”食盐较多的使用了碘酸钾(KIO3) ，碘酸钾在工业上可用电解法制取。以石墨和不锈钢为电极，以KI溶液为电解液，在一定条件下电解，反应方程式为：KI3H2O=KIO33H2。下列有关说法正确的是 A电解时，石墨作阴极，不锈钢作阳极B电解时，阳极反应是：I-6e-+3H2OIO3- +6HC溶液调节至强酸性，对生产有利D电解前后溶液的pH几乎不变例 工业上用MnO2和KOH为原料制取KMnO4。主要生产过程可以分为两步进行，第一步将MnO2和固体KOH粉碎，