原电池和常见的化学电源

第二单元原电池和常见的化学电源（2011安徽高考12）研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO2＋2Ag＋2NaCl=Na2Mn5O10＋2AgCl，下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是：A.正极反应式：Ag＋Cl－－e－=AgClB.每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子C.Na＋不断向“水”电池的负极移动D.AgCl是还原产物试题赏析(2011·石家庄市模拟)被称之为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片作为传导体，在其一边镀锌，而在其另一边镀二氧化锰．在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液．总反应的化学方程式为：Zn＋2MnO2＋H2O===Zn(OH)2＋Mn2O3下列说法错误的是（）A．电池工作时，锌失去电子B．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5gC．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D．电池正极的电极反应式为：2MnO2＋H2O＋2e－===Mn2O3＋2OH－答案：C一、原电池原理1、工作原理2、构成条件3、正负极判断4、正负极电极反应的书写升失氧M-ne－=Mn+产生电流失e-沿导线转移降得还Nm++me－=N1、原电池的工作原理负极正极阴离子阳离子e－e－综述1、负极失电子发生氧化反应；溶液中氧化性较强的微粒在正极上得电子发生还原反应；2、电子由负极流向正极，电流方向是由正极流到负极（外电路）。（２）盐桥的作用是什么？可提供定向移动的阴阳离子，使由它连接的两溶液保持电中性，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。双液原电池的工作原理（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盐桥的作用：（1）形成闭合回路。（2）平衡电荷。(3)双液原电池的优点：能产生持续、稳定的电流。思考：左右烧杯内的电解质溶液换一换是否可以？为什么？1．(2010·广东高考)铜锌原电池(如图)工作时，下列叙述正确的是 ()A．正极反应为：Zn－2e－===Zn2＋B．电池反应为：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋CuC．在外电路中，电子从负极流向正极D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液2.（2011广东高考12）某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是A、a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出B、a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2＋+2e－=CuC、无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色D、a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动CuSO4溶液

ba(4)形成闭合回路。（两电极用导线连接，或接触。）（1）能自发地发生的氧化还原反应：①电极和电解质溶液②两电极上分别有还原剂和氧化剂（燃料电池）（2）电解质溶液：参与电极反应或构成内电路（3）两导体作电极：①活动性不同的金属（或一种金属和一种非金属导体石墨），与电解质溶液反应的活泼金属为负极。②两不活泼的导体－石墨或Pt等。（燃料电池电极）2.原电池的形成条件3、练习：下列哪几个装置能形成原电池？ABCDEFMNCuSO4√√√√想一想：是不是所有的化学反应均可设计才原电池？3.原电池的正负极判断还有其它判别方法？产生气泡电流流向浓硝酸硫酸铜溶液NaOH溶液AlMg通H2通O24、判断下列电池中的正负极(1)一般电极反应式的书写列物质标变价升→氧化反应→负极（阳极）降→还原反应→正极（阴极）参加反应的微粒和得失电子数看环境配守恒在电解质溶液的环境中要生成稳定的电极产物，即H+、OH-、H2O等是否参加反应遵守电荷守恒、质量守恒、电子守恒两式加验总式两电极反应式相加，与总反应式对照验证4.正负极电极反应式的书写复杂电极反应式=总反应式-较简单一极的电极反应式(2)小窍门5、判断右边原电池的正、负极，并写出电极反应式。AFeCl3溶液负极：Cu-2e－

→Cu2+

正极：2Fe3++2e-→2Fe2+－＋CuC＋MgAlA稀硫酸溶液NaOH溶液－（稀硫酸）

负极:Mg-2e-→Mg2+

正极：2H++2e-→H2↑（NaOH溶液）

负极：2Al+8OH--6e-→2AlO2-+4H2O

正极：6H2O+6e-→3H2↑+6OH-6、(2010·浙江高考)Li­Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2Li＋＋FeS＋2e－===Li2S＋Fe，有关该电池的下列说法中，正确的是 ()A.Li­Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为＋1价B.该电池的电池反应式为：2Li＋FeS===Li2S＋FeC.负极的电极反应式为：Al－3e－===Al3＋D.充电时，阴极发生的电极反应式为：Li2S＋Fe－2e－

===2Li＋＋FeS[答案]B7、原电池原理广泛应用于科技、生产和生活中，请回答以下问题：(1)肼(N2H4)又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料．肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池，产物无污染，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液．肼—空气燃料电池放电时：正极的电极反应式是_______________________________；负极的电极反应式是_______________________________．8、关于如图装置的叙述，正确的是()A．铝是负极，铝片上析出无色气体B．石墨是阳极，石墨棒上析出黄绿色气体C．溶液中两电极间产生白色沉淀(不溶解)D．溶液中先产生白色沉淀，最后沉淀溶解解析：Al、石墨、空气、NaCl溶液形成原电池，Al作负极，发生吸氧腐蚀，电极反应分别为：负极：4Al－12e－===4Al3＋，正极：3O2＋6H2O＋12e－===12OH－，因此总反应为：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3↓.故只有C项正确．二、原电池原理的应用3、比较金属的活泼性；构建原电池，测出正负极，负极金属活泼性>正极4、加快某些化学反应的反应速率；1、设计原电池，制做化学电源；2、金属腐蚀的原理及金属腐蚀的防护。例1、(2007年高考海南化学卷)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。盐桥XYACuSO4溶液电流计Ag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)外电路中的电子是从_______电极流向________电极。铜(或Cu)AgNO3溶液正Ag＋＋e－

→AgCu-2e－

→Cu2＋负(Cu)正(Ag)1、设计原电池，制做化学电源例2．(2011·无锡模拟)根据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)画出原电池示意图并在图中加入电流表，注明电极材料名称和电解质溶液，其中盐桥为琼胶­饱和KNO3盐桥．请回答下列问题：(1)银电极为电池的________极，写出两电极的电极反应式：Ag电极：_________________________________________；Cu电极：_________________________________________.(2)外电路中的电子是从________电极流向________电极．(3)盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是________(填序号)．A．K＋B．NO3—C．Ag＋D．SO42

—Zn+2OH--2e-→Zn(OH)2

2MnO２+2H２O+2e-=2MnO(OH)+2OH-

Zn+2MnO２+2H２O=Zn(OH)2+2MnO(OH)负极正极总反应1、碱性锌锰电池一次电池2、银锌电池（电解质为KOH）负极：Zn+2OH-－2e-=Zn(OH)2正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-总反应：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag汽车上用的铅蓄电池是以一组充满海绵状灰铅的铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅的铅板组成，用H2SO4作电解液。总反应式为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O（1）试写出放电时的正、负极反应式正极:______________________________________负极:______________________________________（2）试写出充电时的阳、阴极反应式阳极:______________________________________阴极:______________________________________PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2OPb+

SO42-－2e-=PbSO4PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+

4H++SO42-PbSO4

+2e-=Pb+SO42-二次电池(可充电电池)新型电池“充电”时阴、阳极的判断首先明确原电池放电时的正、负极，再根据电池充电时，阳极接正极、阴极接负极的原理进行分析．1、氢氧燃料电池介质电池反应：2H2+Ｏ２=2H2O

酸性负极正极中性负极

正极碱性负极正极2H2-4e-=4H+

O2+4H+

+4e-=4H2O2H2-4e-=4H+

O2+2H2O+4e-=4OH-2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-燃料电池：它是以两根金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通入甲烷和氧气。电极反应为：负极：正极：电池总反应：2O2+4H2O+8e-=8OH-CH4+10OH--8e-=CO32-+

7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3

+

3H2O2、甲烷燃料电池分析溶液的pH变化。电解质为KOH溶液若用C2H6、CH3OH呢？小结：燃料电池书写一般步骤先明确燃料做负极，氧化剂做正极写出正极反应式,一般是氧气参与反应判断正极产物能否与电解质溶液共存同理写出负极反应式若已知总反应式，也可相减得到负极反应式（1）析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）析氢腐蚀吸氧腐蚀条件电极反应负极正极总反应式水膜酸性较强（pH＜4.3)水膜酸性很弱或中性Fe-2e-

=Fe2+2H++2e-

=H2↑O2+2H2O+4e-

=4OH-Fe+2H+=Fe2++H2↑2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)22、金属的腐蚀原理以及防护4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O9、（07年广东理基·25）钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为：2Fe＋2H2O＋O2==2Fe(OH)2以下说法正确的是A．负极发生的反应为：Fe－2e－==

Fe2＋B．正极发生的反应为：2H2O＋O2＋2e－==4OH－C．原电池是将电能转变为化学能的装置D．钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀A(2)、金属防护的几种重要方法改变金属内部的组成结构，将金属制成合金