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文档简介
1、化学能与电能的转化原电池专题1、概念:把化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。2、原电池的工作原理:通过氧化还原反应(有电子的转移)把化学能转变为电能。3、构成原电池的条件:(1)电极为导体且活泼性不同;(2)两个电极接触(导线连接或直接接触);(3)两个相互连接的电极插入电解质溶液构成闭合回路。【例题分析】例1、在如图所示的8个装置中,属于原电池的是( )A B C D4、电极名称及发生的反应:负极:较活泼
2、的金属作负极,负极发生氧化反应,电极反应式:较活泼金属ne金属阳离子负极现象:负极溶解,负极质量减少。正极:较不活泼的金属或石墨作正极,正极发生还原反应,电极反应式:溶液中阳离子ne单质正极的现象:一般有气体放出或正极质量增加。5、原电池正负极的判断方法:依据原电池两极的材料:较活泼的金属作负极(K、Ca、Na太活泼,不能作电极);较不活泼金属或可导电非金属(石墨)、氧化物(MnO2)等作正极。根据电流方向或电子流向:(外电路)的电流由正极流向负极;电子则由负极经外电路流向原电池的正极。根据内电路离子的迁移方向:阳离子流向原电池正极,阴离子流向原电池负极。根据原电池中的反应类型:负极:失电子,
3、发生氧化反应,现象通常是电极本身消耗,质量减小。正极:得电子,发生还原反应,现象是常伴随金属的析出或H2的放出。6、原电池电极反应的书写方法:(i)原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应,负极反应是氧化反应,正极反应是还原反应。因此书写电极反应的方法归纳如下:写出总反应方程式。 把总反应根据电子得失情况,分成氧化反应、还原反应。氧化反应在负极发生,还原反应在正极发生,反应物和生成物对号入座,注意酸碱介质和水等参与反应。(ii)原电池的总反应式一般把正极和负极反应式相加而得。【例题分析】例2、被称之为“软电池”的纸质电池,其电池总反应为Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnO(OH)下列
4、说法正确的是()A. 该电池的负极为锌B. 该电池反应中二氧化锰起催化剂作用C. 当65 g Zn完全溶解时,流经电极的电子1.204×1023个D. 电池正极发生MnO2得电子氧化反应例3、Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液,示意图如下。该电池工作时,下列说法正确的是( )A Mg电极是该电池的正极B H2O2在石墨电极上发生氧化反应C 石墨电极附近溶液的pH增大D 溶液中Cl向正极移动例4、某原电池总反应离子方程式为2Fe3+ + Fe = 3Fe2+能实现该反应的原电池是(
5、; ) A.正极为碳,负极为铁,电解质溶液为FeSO4溶液B.正极为铜,负极为铁,电解质溶液为Fe(NO3)2溶液 C.正极为铁,负极为锌,电解质溶液为Fe2(SO4)3 D.正极为银,负极为铁,电解质溶液为CuSO4 例5、如图,有关零排放车载燃料电池叙述正确的是( )A正极通入H2,发生还原反应 B负极通入H2,发生还原反应 C导电离子为质子,且在电池内部由正极定向移向负极 D总反应式为2H2+O2 = 2H2O 7、原电池的应用:加快化学反应
6、速率,如粗锌制氢气速率比纯锌制氢气快。比较金属活动性强弱。设计原电池。金属的腐蚀。【例题解析】例6、根据下列事实, 由Y、W电极组成的原电池、电极反应为:可知X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序是:A、 B、 C、 D、例7、根据下列事实:A+B2+=A2+B;D+2H2O=D(OH)2+H2;以B、E为电极与E的盐溶液组成原电池,电极反应为E2+2e-=E,B-2e-=B2+。由此可知A2+、B2+、D2+、E2+的氧化性强弱关系是()。A.D2+A2+B2+E2+ B.A2+B2+D2+E2+C.D2+E2+A2+B2+ D.E2+B2+A2+D2+例8、下图实验为研究金属腐蚀的实验,下列
7、相关说法正确的是( )A食盐水中有气泡逸出B铁表面的反应为Fe-3eFe3+C红色首先在食盐水滴的中心出现D该实验研究的是金属的吸氧腐蚀8、化学电源基本类型:(课本内反应必须能自己分析彻底)干电池:活泼金属作负极,被腐蚀或消耗。如:CuZn原电池、锌锰电池。充电电池:两极都参加反应的原电池,可充电循环使用。如铅蓄电池、锂电池和银锌电池等。燃料电池:两电极材料均为惰性电极,电极本身不发生反应,而是由引入到两极上的物质发生反应,如H2、CH4燃料电池,其电解质溶液常为碱性试剂(KOH等)。*原电池电极反应书写练习*(1)C2H5OH燃料电池(电解质:NaOH溶液) 负极: 正极: 总反应: pH:
8、正极 负极 总体系 (填“增大”“减小”或“不变”)(2)C2H5OH燃料电池(电解质:稀硫酸)正极: 负极: 总反应: (3)甲烷燃料电池(电解质:熔融碳酸盐) 正极反应: 负极反应: 总电池反应: (4)甲烷燃料电池(电解质:固体电解质:高温下能传导O2-) 负极反应: 正极反应: 总电池反应: (5)Mg-Al-NaOH溶液负极反应: 正极反应: 总离子反应: (6)Fe-Cu- NaOH溶液负极反应: 正极反应: 总化学反应方程式: 经典例题:一、选择题1在铜锌硫酸构成的原电池中,当导线中有1 mol电子通过时,理论上的两极变化是 锌片溶解32.5 g锌片增重32.5 g铜片上析出1
9、g H2铜片上析出1 mol H2A B C D2在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片,下列叙述正确的是()A溶液中的SO42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3如图所示的原电池装置,X、Y为两电极,电解质溶液为稀硫酸,外电路中的电子流向如图所示,对此装置的下列说法正确的是()A外电路的电流方向为:X外电路YB若两电极分别为Zn和石墨棒,则X为石墨棒,Y为ZnC若两电极都是金属,则它们的活动性为X>YDX极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应4某同学制作一个原电池,电池总反应离子方程式为Zn+Cu2+ Zn2+Cu,它的组成是(
10、)ACu为正极,Zn为负极,CuCl2为电解质溶液 BCu为正极,Zn为负极,ZnCl2为电解质溶液CZn为正极,Cu为负极,CuCl2为电解质溶液 DZn为正极,Cu为负极,CuSO4为电解质溶液5下列关于实验现象的描述不正确的是()A把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡B用锌片作负极,铜片作正极,在CuSO4溶液中,铜片质量增加C把铜片插入三氯化铁溶液中,在铜片表面出现一层铁D把锌粒放入盛有盐酸的试管中,加入几滴氯化铜溶液,气泡放出的速率加快6下列烧杯中盛放的都是稀硫酸,在铜电极上能产生气泡的是() 7理论上不能设计为原电池的化学反应是()ACH4(g)+2O2(g)CO2
11、(g)+2H2O(l)H<0 BHNO3(aq)+NaOH(aq)NaNO3(aq)+H2O(l)H<0C2H2(g)+O2(g)2H2O(l)H<0 D2FeCl3(aq)+Fe(s)3FeCl2(aq)H<08.下列叙述中正确的是()A.原电池的负极发生得电子的还原反应 B.原电池中较活泼的金属作正极C.原电池中的电极一定要由两种不同的金属组成 D.原电池中发生氧化反应的电极是负极9.下列装置可以构成原电池的是()10.下列有关能源的说法错误的是()A.风能是人类通过风车等工具获取的能源,但属于一次能源B.在即将到来的新能源时代,核能、太阳能、氢能将成为主要能源C.
12、月球土壤中含有丰富的质量数为3的氦,它可作为未来核能的重要原料D.原电池把化学能直接转化为电能,所以由原电池提供的电能是一次能源11X、Y两根金属棒插入Z溶液中构成下图的装置,实验中电流表指针发生偏转,同时X棒变粗,Y棒变细,则X、Y、Z可能是下列中的()编号XYZAZnCu稀硫酸BCuZn稀硫酸CCuAg硫酸铜溶液DAgZn硝酸银溶液12有a、b、c、d四种金属,将a与b用导线连结起来浸入某电解质溶液中,b不易腐蚀。将a、d分别投入等浓度的盐酸中,d比a反应剧烈。将Cu浸入b的盐溶液里,无明显变化。如果把Cu浸入c的盐溶液里,有c的单质析出,据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是()Ad、a、
13、b、c Bb、a、d、c Cd、b、a、c Dd、c、a、b13.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 两烧杯中铜片表面均无气泡产生 甲中铜片是正极,乙中铜片是负极两烧杯中溶液的c(H)均减小产生气泡的速率甲比乙慢甲中SO向Zn片移动,H向Cu片移动 乙中电流从Cu片流向Zn片 甲乙两烧杯中Cu片的质量均不变A. B C D14某原电池反应的离子方程式为Fe2H=Fe2H2,则下列说法中正确的是 ()A用HNO3作电解质溶液 B用锌作原电池正极C用铁作负极,铁的质量不变 D用铜作原电池正极15 下列关于原电池说法正确的是()A由Al、Mg、稀硫酸组成的原电池
14、,其负极反应式为Al3e=Al3B由Al、Mg、NaOH组成的原电池,其负极反应式为Al3e3OH=Al(OH)3C由Al、Cu、浓硝酸组成的原电池,其负极反应式为Cu2e=Cu2D由Fe、Cu、FeCl3组成的原电池,其正极反应式为Cu2e=Cu2二、 非选择题 16.a. 原电池是直接把化学能转化为电能的装置(1)如图1所示:在Cu-Zn原电池中,Zn极发生_反应(填“氧化”或“还原”)写出电极反应式_Cu极为_极;发生的电极反应为_外电路中,电子流向_极;内电路溶液中,SO42-移向_极(2)请根据化学反应:Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2设计原电池,在图2方框内画
15、出实验装置图,并写出电极反应负极反应式为: ;正极反应式为: b请写出甲醇(CH3OH)和空气组成的燃料电池的电极反应方程式。(1)当电解质溶液为稀硫酸时,其正电极反应式为 ,负极反应式为 。(2)当电解质溶液为KOH时,其正电极反应式为 ,负极反应式为 。17.如图所示的原电池,一段时间后某极析出1.28 g的固体。回答下列问题:(1)正极是(填“锌”或“银”),发生反应。 (2)正极的电极反应式为 。 (3)上述过程中共转移电子mol。 (4)锌片的质量(填“增加”或“减少”)g。 参考答案一、选择题1.A2.D3.C4.A5.C6.A7.B8.D9.C10.D11.D 12.A 13.B 14.D 15.C二、非选择题16. a.(1) 氧化;Zn-2e-
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