高中化學原電池原理

1、原電池原理一原電池 1.能量轉(zhuǎn)化： 原電池是_的裝置。 2.原電池構(gòu)成條件：（1）金屬活潑性不同的兩個電極（2）電解質(zhì)溶液（3）電極、電解質(zhì)溶液構(gòu)成閉合回路3.結(jié)構(gòu)：內(nèi)電路電解質(zhì)溶液、電極 導電微粒：自由移動離子（陽離子往正極移動，陰離子往負極移動）外電路電極（與導線） 導電微粒：自由移動電子（電子由負極經(jīng)過導線流向正極，電流由正極流向負極）電極：根據(jù)活潑性的不同，分為 負極（金屬活潑性強）正極（金屬活潑性弱）。正極和負極 正極：通常是活潑性較弱的金屬或非金屬導體，電子流_（填“出”或“入”）的一極，電極上發(fā)生_（填“氧化”或“還原”反應）。 負極：通常是活潑性較強的金屬，電子流_（填“出”或

2、“入”）的一極，電極被_（填“氧化”或“還原”），電極發(fā)生_（填“氧化”或“還原”反應）。4.反應特點：自發(fā)的氧化還原反應5.工作原理：負極失電子經(jīng)導線流向正極形成電流，內(nèi)電路自由移動的離子定向運動傳遞電荷【例題】下列關(guān)于原電池的敘述中正確的是（ A ）原電池能將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔茉姵刎摌O發(fā)生的電極反應是還原反應原電池在工作時其正極不斷產(chǎn)生電子并經(jīng)外電路流向負極原電池的電極只能由兩種不同的金屬構(gòu)成【練習題1】在如圖所示的裝置中，a的金屬性比氫要強，b為碳棒，關(guān)于此裝置的各種敘述不正確的是（ B ）A碳棒上有氣體放出，溶液pH變大Ba是正極，b是負極 C導線中有電子流動，電子流從a極到b極Da極

3、上發(fā)生了氧化反應【練習題2】人造地球衛(wèi)星用到的一種高能電池銀鋅蓄電池，它在放電時的電極反應為：Zn + 2OH 2eZnO + H2O Ag2O + H2O + 2e2Ag + 2OH據(jù)此判斷氧化銀是（ B ）負極，并被氧化 正極，并被還原負極，并被還原 正極，并被氧化二原電池的形成條件 （1）活潑性不同的電極材料（金屬與金屬或金屬與非金屬導體） （2）電解質(zhì)溶液。電解質(zhì)溶液中離子定向移動，傳遞電荷，接通內(nèi)電路。 （3）構(gòu)成閉合電路（用導線連接或直接接觸）【例題】下列裝置屬于原電池的是（ BC ）【練習題】下列燒杯中盛放的都是稀H2SO4，在Cu電極上產(chǎn)生大量氣泡的是（ A ） 例如：FeC(

4、NaCl溶液)電極反應為：（）Fe2e=Fe2+（）O2+2H2O+4e=4OH電池總反應式：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2在這里Fe并沒有和溶液中溶質(zhì)NaCl發(fā)生反應，而是和O2發(fā)生氧化還原反應。可見在原電池中只要有能釋放能量的氧化還原反應發(fā)生，就可以產(chǎn)生電流。三、原電池的工作原理活潑金屬（負極）失電子氧化反應電子流出不活潑金屬（或石墨）（正極）得電子還原反應電子流入在這里要求熟練書寫電極反應和電池反應式，能由電極反應寫出電池反應式，能由電池反應式寫出電極反應，會判斷電極符號、溶液pH及濃度的變化等。例如：電子表所用鈕扣電池的兩極材料為Zn和Ag2O，電解質(zhì)溶液為KOH。放電時鋅極

5、上的電極反應式為：Zn+2OH2e=Zn(OH)2Ag2O電極上發(fā)生的反應為：Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH下列說法正確的是（ ）A鋅是負極，Ag2O是正極B鋅發(fā)生還原反應，Ag2O發(fā)生氧化反應C溶液中OH向正極移動，K+、H+向負極移動D隨著電極反應的不斷進行，電解質(zhì)溶液的pH保持不變四原電池原理的應用（一）做電源要了解常見的一些電池，由所給條件判斷兩極符號、電極反應、電池反應、電解質(zhì)溶液濃度、pH變化等。常見的化學電源1.普通鋅錳電池干電池負極（鋅筒）：Zn2e- = Zn2+ 正極（石墨）：2NH4+ + 2e-= 2NH3 + H2電池總反應式為：Zn + 2NH4+ = Zn

6、2+ + 2NH3 + H22.鉛蓄電池(可充電電池)負極：Pb + SO42- 2e -= PbSO4 正極：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O充電放電電池總反應式為：Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O3.銀鋅電池（鈕扣電池）負極：Zn+2OH-2e- =ZnO+H2O 正極：Ag2O+H2O+2e_ =2Ag+2OH-電池總反應式為：Ag2O + Zn = 2Ag + ZnO4.鋰電池（有多種）5.海水電池 1991年，我國首創(chuàng)以鋁-空氣-海水為材料組成的新型電池，用作航海標志燈。 負極：4Al12e= 4Al3+

7、正極：3O2 + 6H2O+12e=12OH電池總反應式為：4Al+3O2 + 6H2O= 4Al(OH)36.燃料電池（如氫氧燃料電池）電池總反應式為：2H2 + O2 = 2H2O（二）金屬的腐蝕和防護1金屬腐蝕的本質(zhì)是：金屬單質(zhì)失電子被氧化成金屬陽離子的過程，Mne=Mn+金屬的腐蝕化學腐蝕：金屬與氧化劑（O2、Cl2等）直接反應電化學腐蝕（為主）（發(fā)生電原池反應）析氫腐蝕（酸性較強環(huán)境）（）Fe2e=Fe2+（）2H+2e=H2電池反應：Fe+2H+=Fe2+H2吸氧腐蝕（為主）（弱酸性或中性環(huán)境）（）Fe2e=Fe2+（）O2+2H2O+4e=4OH電池反應：2Fe+O2+2H2O=

8、2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32. 金屬的防護（1）加保護層：刷漆、電鍍等。（2）改變結(jié)構(gòu)：制成合金。（3）電化學方法犧牲負極保護法：Fe與Zn相連，犧牲Zn保護Fe。陰極保護法：將被保護的金屬連在直流電源的負極（陰極），電源負極提供電子，阻止了金屬失電子。（三）加快反應速率例如：純鋅與稀H2SO4反應速率較慢，當加入CuSO4溶液以后，反應速率加快，因為Zn+Cu2+=Cu+Zn2+析出的Cu與Zn接觸，在稀H2SO4中形成原電池，加快反應速率。（四）判斷金屬活動性根據(jù)活潑金屬為負極，不活潑金屬為正極，可通過組成原電池判斷金屬活動性。經(jīng)典例題【例1】下列敘

9、述中正確的是 （ ）A構(gòu)成原電池正極和負極的材料必須是兩種金屬。 B由銅、鋅作電極與硫酸銅溶液組成的原電池中銅是負極。 C馬口鐵（鍍錫鐵）破損時與電解質(zhì)溶液接觸錫先被腐蝕。 D銅鋅原電池工作時，若有13克鋅被溶解，電路中就有0.4mol電子通過。 【例2】把A、B、C、D四塊金屬泡在稀H2SO4中，用導線兩兩相連可以組成各種原電池。若A、B相連時，A為負極；C、D相連，D上有氣泡逸出；A、C相連時A極減輕；B、D相連，B為正極。則四種金屬的活潑性順序由大到小排列為（ ）AABCD BACBD CACDB DBDCA 【例3】電子計算機所用鈕扣電池的兩極材料為鋅和氧化銀，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，

10、其電極反應是： Zn + 2 OH- -2eZnO + H2O Ag2O +H2O + 2e2Ag +2 OH- 下列判斷正確的是（ ）A鋅為正極，Ag2O為負極。 B鋅為負極，Ag2O為正極。 C原電池工作時，負極區(qū)溶液PH減小。 D原電池工作時，負極區(qū)溶液PH增大。 【鞏固練習】一、選擇題1下列裝置中，電流計G中有電流通過的是（ ）2生物體中細胞膜內(nèi)的葡萄糖，細胞膜外的富氧液體及細胞膜構(gòu)成微型的生物原電池，下列有關(guān)判斷正確的是（ ）A正極的電極反應可能是：O2+2H2O+4e4OHB負極的電極反應可能是：O2+2H2O+4e4OHC負極的反應主要是C6H12O6(葡萄糖)生成CO2或HCO

11、3D正極的反應主要是C6H12O6(葡萄糖)生成CO2或HCO33如圖：電流計的指針會偏轉(zhuǎn)，M極變粗，N極變細符合這種情況的是（ ）AM是銅，N是鋅，R是硫酸溶液BM是鋅，N是銅，R是硫酸銅溶液CM是銀，N是鋅，R是硝酸銀溶液DM是鐵，N是銅，R是硝酸銅溶液4電子表中電源常用銀鋅微型電池，其電極分別為Ag2O和Zn，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電極反應分別為Zn+2OH2eZnO+H2O，Ag2O+H2O+2e2Ag+2OH，總反應式：Ag2O+Zn2Ag+ZnO，根據(jù)上述變化，下列判斷正確的是（ ）AZn為正極，Ag2O為負極B工作時電池負極區(qū)溶液的pH增大C工作時電子由Ag2O極經(jīng)外電路流向Z

12、n極DZn為負極，Ag2O為正極6把鐵棒和鋅棒用導線連接插入硫酸銅溶液中，當電路中有0.2mol電子通過時，負極的質(zhì)量變化是（ ）A增加6.5克 B減少6.5克C減少5.6克 D增加6.4克7某原電池反應的離子方程式為：Fe+2H+Fe2+H2，下列說法正確的是（ ）AHNO3為電解質(zhì)溶液 B鋅為該原電池的負極C鐵極質(zhì)量不變 D銅為該原電池的正極8下列說法正確的是（ ）A鋼鐵因含雜質(zhì)而容易發(fā)生電化腐蝕，所以合金都不耐腐蝕B原電池反應是導致金屬腐蝕的主要原因，故不能用來減緩金屬的腐蝕C鋼鐵電化學腐蝕的兩種類型主要區(qū)別在于水膜的pH不同，引起負極反應不同D無論哪種類型的腐蝕，其實質(zhì)都是金屬被氧化9

13、根據(jù)下列實驗事實：(1)X+Y2+X2+Y(2)Z+2H2OZ(OH)2+H2(3)Z2+離子的氧化性比X2+弱(4)由Y、W作電極組成的原電池反應為：Y2eY2+由此可知，X、Y、Z、W的還原性由強到弱的順序是（ ）AXYZW BYXWZCZXYW DZYXW10阿波羅宇宙飛船上使用的是氫氧燃料電池，其電池反應式為：2H2+O22H2O，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，反應保持在一定溫度下，使生成H2O蒸發(fā)，下列敘述正確的是（ ）AH2為正極，O2為負極B電極反應(正極)：O2+2H2O+4e4OH 電極反應(負極)：2H2+4OH4e4H2OC負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應D工作中電解質(zhì)溶液p

14、H值不斷增大11燃料電池是利用燃料(如H2、CO、CH4等)跟氧氣或空氣反應，將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。電解質(zhì)溶液是強堿溶液。下列關(guān)于甲烷的燃料電池說法中正確的為（ ）A負極反應：O2+2H2O+4e4OHB負極反應：CH4+10OH8eCO32+7H2OC隨著放電進行，溶液的pH值增大D放電時溶液中的陰離子向正極移動13將金屬A和金屬B分別放入稀H2SO4中有氫氣生成。若將金屬A和金屬B相連后投入稀H2SO4中發(fā)現(xiàn)A被腐蝕，B未被腐蝕。關(guān)于A、B的敘述是（ ）A金屬活動性ABB還原性BAC在后者裝置中金屬A發(fā)生還原反應，金屬B發(fā)生氧化反應D金屬B的表面有明顯氣泡產(chǎn)生，金屬A表面無明顯現(xiàn)象14

15、把鐵釘和碳棒用銅線連接后，浸入0.1mol/L的NaCl溶液中，可能發(fā)生的現(xiàn)象為（ ）A碳棒上放出氯氣 B碳棒附近產(chǎn)生OHC碳棒上放出O2D鐵釘上放出H215下列事實與電化腐蝕無關(guān)的是（ ）A埋在地下的鐵管比在地面上的更易被腐蝕B為保護海船的螺旋漿和船殼，往往在螺旋漿和船殼上鑲?cè)脘\塊C在空氣中金屬銀的表面生成一層黑色物質(zhì)D鍍銀的鐵制品，鍍層部分受損后，露出的鐵表面暴露在潮濕空氣中更易腐蝕16某原電池總反應的離子方程式為：2Fe3+Fe3Fe2+，不能實現(xiàn)該反應的原電池是( )A正極為Cu，負極為Fe，電解質(zhì)溶液為FeCl3B正極為C，負極為Fe，電解質(zhì)溶液為Fe(NO3)3C正極為Fe，負極為

16、Zn，電解質(zhì)溶液為Fe2(SO4)3D正極為Ag，負極為Fe，電解質(zhì)溶液為CuSO4二、填空題18鉛蓄電池是化學電池，其電極材料是Pb和PbO2，電解質(zhì)溶液為稀硫酸，工作時該電池的總反應為PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O，根據(jù)上述情況判斷：(1)蓄電池的負極是_，其電極反應式為_ _；(2)蓄電池的正極是_，其電極反應式為_ _。本次課總結(jié)1、 原電池電極名稱的判斷方法（1）根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定 金屬金屬電極，活潑金屬是負極，不活潑金屬是正極；金屬非金屬電極，金屬是負極，非金屬是正極；金屬化合物電極，金屬是負極，化合物是正極。（2）根據(jù)電極反應的本身確定 失電子的反應氧化反

17、應負極；得電子的反應還原反應正極2、 原電池電極反應式書寫關(guān)鍵 （1）明確電池的負極反應物是電極本身還是其他物質(zhì)、反應產(chǎn)物及化合價的變化； （2）確定電池的正極反應物是電解質(zhì)溶液中的離子，還是其他物質(zhì)（如溶有或通入的氧氣）； （3）判斷是否存在特定的條件（如介質(zhì)中的微粒H+、OH- 非放電物質(zhì)參加反應），進而推斷電解質(zhì)溶液的酸堿性的變化； （4）總的反應式是否滿足質(zhì)量守衡、得失電子守衡、電荷守衡。（O2 + 4H+ + 4e-=2H2O；2H2 + 4OH - 4e- = 4H2O）練習2原電池產(chǎn)生電流的本質(zhì)原因是 （ ）A原電池中電解液能電離出自由移動的離子B有兩根導線將兩個活性不同的電極連接C電極上進行的氧化還原反應的生成物為電子D電極上進行的氧化還原反應中會有電子轉(zhuǎn)移3 下列說法中正確的是 （ ）A原電池是把化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置B原電池中電子流出的一極是正極，發(fā)生氧化反應C原電池的兩極發(fā)生的反應均為氧化還原反應D形成原電池后，原電池中的陽離子向負極方向移動4實驗室用鋅片、銅片和AgNO3溶液組成了原電池，正極上發(fā)生的電極反應式為 （ ）A2H+ + 2e-=H2 BZn -2e-=Zn2+C2H2O + O2 + 4e-=4OH- DAg+ + e-=Ag5某原電池總反應的離子方程式為Zn + Cu2+= Zn2+ + Cu，該