高中化学原电池原理

1、原电池原理一原电池 1.能量转化： 原电池是_的装置。 2.原电池构成条件：（1）金属活泼性不同的两个电极（2）电解质溶液（3）电极、电解质溶液构成闭合回路3.结构：内电路电解质溶液、电极 导电微粒：自由移动离子（阳离子往正极移动，阴离子往负极移动）外电路电极（与导线） 导电微粒：自由移动电子（电子由负极经过导线流向正极，电流由正极流向负极）电极：根据活泼性的不同，分为 负极（金属活泼性强）正极（金属活泼性弱）。正极和负极 正极：通常是活泼性较弱的金属或非金属导体，电子流_（填“出”或“入”）的一极，电极上发生_（填“氧化”或“还原”反应）。 负极：通常是活泼性较强的金属，电子流_（填“出”或

2、“入”）的一极，电极被_（填“氧化”或“还原”），电极发生_（填“氧化”或“还原”反应）。4.反应特点：自发的氧化还原反应5.工作原理：负极失电子经导线流向正极形成电流，内电路自由移动的离子定向运动传递电荷【例题】下列关于原电池的叙述中正确的是（ A ）原电池能将化学能转变为电能原电池负极发生的电极反应是还原反应原电池在工作时其正极不断产生电子并经外电路流向负极原电池的电极只能由两种不同的金属构成【练习题1】在如图所示的装置中，a的金属性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是（ B ）A碳棒上有气体放出，溶液pH变大Ba是正极，b是负极 C导线中有电子流动，电子流从a极到b极Da极

3、上发生了氧化反应【练习题2】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为：Zn + 2OH 2eZnO + H2O Ag2O + H2O + 2e2Ag + 2OH据此判断氧化银是（ B ）负极，并被氧化 正极，并被还原负极，并被还原 正极，并被氧化二原电池的形成条件 （1）活泼性不同的电极材料（金属与金属或金属与非金属导体） （2）电解质溶液。电解质溶液中离子定向移动，传递电荷，接通内电路。 （3）构成闭合电路（用导线连接或直接接触）【例题】下列装置属于原电池的是（ BC ）【练习题】下列烧杯中盛放的都是稀H2SO4，在Cu电极上产生大量气泡的是（ A ） 例如：FeC(

4、NaCl溶液)电极反应为：（）Fe2e=Fe2+（）O2+2H2O+4e=4OH电池总反应式：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2在这里Fe并没有和溶液中溶质NaCl发生反应，而是和O2发生氧化还原反应。可见在原电池中只要有能释放能量的氧化还原反应发生，就可以产生电流。三、原电池的工作原理活泼金属（负极）失电子氧化反应电子流出不活泼金属（或石墨）（正极）得电子还原反应电子流入在这里要求熟练书写电极反应和电池反应式，能由电极反应写出电池反应式，能由电池反应式写出电极反应，会判断电极符号、溶液pH及浓度的变化等。例如：电子表所用钮扣电池的两极材料为Zn和Ag2O，电解质溶液为KOH。放电时锌极

5、上的电极反应式为：Zn+2OH2e=Zn(OH)2Ag2O电极上发生的反应为：Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH下列说法正确的是（ ）A锌是负极，Ag2O是正极B锌发生还原反应，Ag2O发生氧化反应C溶液中OH向正极移动，K+、H+向负极移动D随着电极反应的不断进行，电解质溶液的pH保持不变四原电池原理的应用（一）做电源要了解常见的一些电池，由所给条件判断两极符号、电极反应、电池反应、电解质溶液浓度、pH变化等。常见的化学电源1.普通锌锰电池干电池负极（锌筒）：Zn2e- = Zn2+ 正极（石墨）：2NH4+ + 2e-= 2NH3 + H2电池总反应式为：Zn + 2NH4+ = Zn

6、2+ + 2NH3 + H22.铅蓄电池(可充电电池)负极：Pb + SO42- 2e -= PbSO4 正极：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O充电放电电池总反应式为：Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O3.银锌电池（钮扣电池）负极：Zn+2OH-2e- =ZnO+H2O 正极：Ag2O+H2O+2e_ =2Ag+2OH-电池总反应式为：Ag2O + Zn = 2Ag + ZnO4.锂电池（有多种）5.海水电池 1991年，我国首创以铝-空气-海水为材料组成的新型电池，用作航海标志灯。 负极：4Al12e= 4Al3+

7、正极：3O2 + 6H2O+12e=12OH电池总反应式为：4Al+3O2 + 6H2O= 4Al(OH)36.燃料电池（如氢氧燃料电池）电池总反应式为：2H2 + O2 = 2H2O（二）金属的腐蚀和防护1金属腐蚀的本质是：金属单质失电子被氧化成金属阳离子的过程，Mne=Mn+金属的腐蚀化学腐蚀：金属与氧化剂（O2、Cl2等）直接反应电化学腐蚀（为主）（发生电原池反应）析氢腐蚀（酸性较强环境）（）Fe2e=Fe2+（）2H+2e=H2电池反应：Fe+2H+=Fe2+H2吸氧腐蚀（为主）（弱酸性或中性环境）（）Fe2e=Fe2+（）O2+2H2O+4e=4OH电池反应：2Fe+O2+2H2O=

8、2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32. 金属的防护（1）加保护层：刷漆、电镀等。（2）改变结构：制成合金。（3）电化学方法牺牲负极保护法：Fe与Zn相连，牺牲Zn保护Fe。阴极保护法：将被保护的金属连在直流电源的负极（阴极），电源负极提供电子，阻止了金属失电子。（三）加快反应速率例如：纯锌与稀H2SO4反应速率较慢，当加入CuSO4溶液以后，反应速率加快，因为Zn+Cu2+=Cu+Zn2+析出的Cu与Zn接触，在稀H2SO4中形成原电池，加快反应速率。（四）判断金属活动性根据活泼金属为负极，不活泼金属为正极，可通过组成原电池判断金属活动性。经典例题【例1】下列叙

9、述中正确的是 （ ）A构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属。 B由铜、锌作电极与硫酸铜溶液组成的原电池中铜是负极。 C马口铁（镀锡铁）破损时与电解质溶液接触锡先被腐蚀。 D铜锌原电池工作时，若有13克锌被溶解，电路中就有0.4mol电子通过。 【例2】把A、B、C、D四块金属泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若A、B相连时，A为负极；C、D相连，D上有气泡逸出；A、C相连时A极减轻；B、D相连，B为正极。则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为（ ）AABCD BACBD CACDB DBDCA 【例3】电子计算机所用钮扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，

10、其电极反应是： Zn + 2 OH- -2eZnO + H2O Ag2O +H2O + 2e2Ag +2 OH- 下列判断正确的是（ ）A锌为正极，Ag2O为负极。 B锌为负极，Ag2O为正极。 C原电池工作时，负极区溶液PH减小。 D原电池工作时，负极区溶液PH增大。 【巩固练习】一、选择题1下列装置中，电流计G中有电流通过的是（ ）2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，下列有关判断正确的是（ ）A正极的电极反应可能是：O2+2H2O+4e4OHB负极的电极反应可能是：O2+2H2O+4e4OHC负极的反应主要是C6H12O6(葡萄糖)生成CO2或HCO

11、3D正极的反应主要是C6H12O6(葡萄糖)生成CO2或HCO33如图：电流计的指针会偏转，M极变粗，N极变细符合这种情况的是（ ）AM是铜，N是锌，R是硫酸溶液BM是锌，N是铜，R是硫酸铜溶液CM是银，N是锌，R是硝酸银溶液DM是铁，N是铜，R是硝酸铜溶液4电子表中电源常用银锌微型电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，电极反应分别为Zn+2OH2eZnO+H2O，Ag2O+H2O+2e2Ag+2OH，总反应式：Ag2O+Zn2Ag+ZnO，根据上述变化，下列判断正确的是（ ）AZn为正极，Ag2O为负极B工作时电池负极区溶液的pH增大C工作时电子由Ag2O极经外电路流向Z

12、n极DZn为负极，Ag2O为正极6把铁棒和锌棒用导线连接插入硫酸铜溶液中，当电路中有0.2mol电子通过时，负极的质量变化是（ ）A增加6.5克 B减少6.5克C减少5.6克 D增加6.4克7某原电池反应的离子方程式为：Fe+2H+Fe2+H2，下列说法正确的是（ ）AHNO3为电解质溶液 B锌为该原电池的负极C铁极质量不变 D铜为该原电池的正极8下列说法正确的是（ ）A钢铁因含杂质而容易发生电化腐蚀，所以合金都不耐腐蚀B原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用来减缓金属的腐蚀C钢铁电化学腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的pH不同，引起负极反应不同D无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化9

13、根据下列实验事实：(1)X+Y2+X2+Y(2)Z+2H2OZ(OH)2+H2(3)Z2+离子的氧化性比X2+弱(4)由Y、W作电极组成的原电池反应为：Y2eY2+由此可知，X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序是（ ）AXYZW BYXWZCZXYW DZYXW10阿波罗宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池，其电池反应式为：2H2+O22H2O，电解质溶液为KOH溶液，反应保持在一定温度下，使生成H2O蒸发，下列叙述正确的是（ ）AH2为正极，O2为负极B电极反应(正极)：O2+2H2O+4e4OH 电极反应(负极)：2H2+4OH4e4H2OC负极发生氧化反应，正极发生还原反应D工作中电解质溶液p

14、H值不断增大11燃料电池是利用燃料(如H2、CO、CH4等)跟氧气或空气反应，将化学能转化为电能的装置。电解质溶液是强碱溶液。下列关于甲烷的燃料电池说法中正确的为（ ）A负极反应：O2+2H2O+4e4OHB负极反应：CH4+10OH8eCO32+7H2OC随着放电进行，溶液的pH值增大D放电时溶液中的阴离子向正极移动13将金属A和金属B分别放入稀H2SO4中有氢气生成。若将金属A和金属B相连后投入稀H2SO4中发现A被腐蚀，B未被腐蚀。关于A、B的叙述是（ ）A金属活动性ABB还原性BAC在后者装置中金属A发生还原反应，金属B发生氧化反应D金属B的表面有明显气泡产生，金属A表面无明显现象14

15、把铁钉和碳棒用铜线连接后，浸入0.1mol/L的NaCl溶液中，可能发生的现象为（ ）A碳棒上放出氯气 B碳棒附近产生OHC碳棒上放出O2D铁钉上放出H215下列事实与电化腐蚀无关的是（ ）A埋在地下的铁管比在地面上的更易被腐蚀B为保护海船的螺旋浆和船壳，往往在螺旋浆和船壳上镶入锌块C在空气中金属银的表面生成一层黑色物质D镀银的铁制品，镀层部分受损后，露出的铁表面暴露在潮湿空气中更易腐蚀16某原电池总反应的离子方程式为：2Fe3+Fe3Fe2+，不能实现该反应的原电池是( )A正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3B正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3C正极为Fe，负极为

16、Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3D正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为CuSO4二、填空题18铅蓄电池是化学电池，其电极材料是Pb和PbO2，电解质溶液为稀硫酸，工作时该电池的总反应为PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O，根据上述情况判断：(1)蓄电池的负极是_，其电极反应式为_ _；(2)蓄电池的正极是_，其电极反应式为_ _。本次课总结1、 原电池电极名称的判断方法（1）根据电极材料的性质确定 金属金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极；金属非金属电极，金属是负极，非金属是正极；金属化合物电极，金属是负极，化合物是正极。（2）根据电极反应的本身确定 失电子的反应氧化反

17、应负极；得电子的反应还原反应正极2、 原电池电极反应式书写关键 （1）明确电池的负极反应物是电极本身还是其他物质、反应产物及化合价的变化； （2）确定电池的正极反应物是电解质溶液中的离子，还是其他物质（如溶有或通入的氧气）； （3）判断是否存在特定的条件（如介质中的微粒H+、OH- 非放电物质参加反应），进而推断电解质溶液的酸碱性的变化； （4）总的反应式是否满足质量守衡、得失电子守衡、电荷守衡。（O2 + 4H+ + 4e-=2H2O；2H2 + 4OH - 4e- = 4H2O）练习2原电池产生电流的本质原因是 （ ）A原电池中电解液能电离出自由移动的离子B有两根导线将两个活性不同的电极连接C电极上进行的氧化还原反应的生成物为电子D电极上进行的氧化还原反应中会有电子转移3 下列说法中正确的是 （ ）A原电池是把化学能转变为电能的装置B原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应C原电池的两极发生的反应均为氧化还原反应D形成原电池后，原电池中的阳离子向负极方向移动4实验室用锌片、铜片和AgNO3溶液组成了原电池，正极上发生的电极反应式为 （ ）A2H+ + 2e-=H2 BZn -2e-=Zn2+C2H2O + O2 + 4e-=4OH- DAg+ + e-=Ag5某原电池总反应的离子方程式为Zn + Cu2+= Zn2+ + Cu，该