專題3 原電池 第一時
【要點掃描】
1．了解原電池工作原理及構(gòu)成條，能正確判斷電極名稱、電子流向、電流方向。會正確書寫電極反應(yīng)式及總反應(yīng)方程式。
2．根據(jù)電極反應(yīng)方程式，正確判斷電解質(zhì)溶液中離子的遷移方向和溶液的PH值變化。
3．了解常見化學(xué)電的工作原理，了解新型化學(xué)電
4．根據(jù)電極反應(yīng)，理解原電池工作時基本定量關(guān)系。
【知識梳理】
一．原電池
1．工作原理：
2．基本組成：
3．構(gòu)成條：
4．原電池正負(fù)極的判斷方法：
原電池有兩個電極，一個是正極，一個是負(fù)極。判斷正極和負(fù)極的方法是：
①
②
③
④
⑤
5．電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式的書寫：
例。 已知下列原電池的總反應(yīng)式，請寫出其電極反應(yīng)式，并歸納如何根據(jù)原電池的總反應(yīng)式正確書寫電極反應(yīng)式。
① Zn＋CuSO4＝ZnSO4＋Cu
② 2Zn＋4NH4Cl＋4nO2＝[Zn(NH3)4]Cl2＋ZnCl2＋2n2O3＋2H2O
③ CH4＋2O2＋2OH＝2CO3＋3H2O
【歸納】根據(jù)總反應(yīng)式書寫電極反應(yīng)式的基本思路：
負(fù)極：還原劑 氧化產(chǎn)物（要不要介質(zhì)參與？）
正極：氧化劑 還原產(chǎn)物（要不要介質(zhì)參與？）
分享：
(1)若總反應(yīng)式中沒有H＋參加反應(yīng)，則若一極消耗H＋，另一極必定生成H＋。
(2) 若總反應(yīng)式中沒有OH－參加反應(yīng)，則若一極消耗OH－，另一極必定生成OH－。
(3) 氫氧不夠，水湊。
6．PH值變化：
二．常見化學(xué)電
（1）一次電池：一次電池的活性物質(zhì)消耗到一定程度，就不能使用了。
如普通的鋅錳電池：
堿性鋅錳電池：
（2）二次電池：二次電池又稱充電電池或蓄電池，放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生。這類電池可以多次重復(fù)使用。
如鉛蓄電池：
（3）燃料電池
燃料電池是一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的化學(xué)電池。它與一般化學(xué)電池不同，一般化學(xué)電池的活性物質(zhì)儲存在電池內(nèi)部，故而限制了電池的容量，而燃料電池的電極本身不包含活性物質(zhì)，它工作時，燃料和氧化劑連續(xù)不斷地由外部供給，在電極上不斷地進(jìn)行電極反應(yīng)，生成物不斷地被排除，于是電池就連續(xù)不斷地提供電能。
如氫氧燃料電池：
a.電解質(zhì)溶液為硫酸時：負(fù)極 ；正極
b.電解質(zhì)溶液為強堿時：負(fù)極 ；正極
c.電解質(zhì)溶液為水時： 負(fù)極 ；正極
如乙醇燃料堿性電池：負(fù)極 ；正極
小結(jié)：一次電池、二次電池、燃料電池的優(yōu)缺點:
【典例精析】
例1．下列關(guān)于原電池的敘述，正確的是 （ ）
A．構(gòu)成原電池的正極和負(fù)極必須是兩種活潑性不同的金屬
B．電子從負(fù)極流向正極，電流從正極流向負(fù)極
C．在電解質(zhì)溶液中，陰離子從負(fù)極向正極移動，陽離子從正極向負(fù)極移動
D．原電池工作時，正極發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)
解題體會：
例2．把鐵釘和碳棒用銅線聯(lián)接后，浸入0.01 mol / L的食鹽溶液中，可能發(fā)生的現(xiàn)象是
A．碳棒上放出氯氣 B．碳棒近旁產(chǎn)生OH－ ( )
C．碳棒上放出氧氣 D．鐵釘上放出氫氣 E．鐵釘被氧化
解題體會：
例3．一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體：電解質(zhì)是摻雜氧化釔（Y2O3）的氧化鋯（ZrO3）晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2-。下列對該燃料電池說法正確的是
A．在熔融電解質(zhì)中，O2-－由負(fù)極移向正極
B．電池的總反應(yīng)是：2C4H10+13O2¬ → 8CO2+10H2¬O
C．通入空氣的一極是正級，電極反應(yīng)為：O2+4e－ 2O2-－
D．通入丁烷的一極是正極，電極反應(yīng)為：C4H10+26e-－+13O2-－ 4CO2+SH2O
解題體會：
【反饋練習(xí)】
1．下列各組金屬和溶液，能組成原電池的是
A Cu、Cu、稀硫酸 B Zn、Cu、稀硫酸
C Cu、Zn、酒精 D Zn、Cu、CuSO4溶液
2．一個原電池的總反應(yīng)的離子方程式是Zn+Cu2+??Zn2++Cu，該反應(yīng)的原電池的組成正確的是 （ ）
（A）（B）（C）（D）
正極ZnAgCuCu
負(fù)極CuCuZnZn
電解質(zhì)溶液CuCl2H2SO4CuSO4FeCl2
3．由銅、鋅和稀硫酸組成的原電池工作時，電解質(zhì)溶液的pH怎樣變化 （ ）
A 不變 B 先變小后變大
C 逐漸變大 D 逐漸變小
4．將鐵片和銀片用導(dǎo)線連接置于同一稀鹽酸溶液中，并經(jīng)過一段時間后，下列各敘述正確的是 （ ）
A 負(fù)極有Cl2逸出，正極有H2逸出
B 負(fù)極附近Cl的濃度減小
C 正極附近Cl的濃度逐漸增大
D 溶液中Cl的濃度基本不變
5．關(guān)于如圖所示裝置的敘述，正確的是 （ ）
A 銅是陽極，銅片上有氣泡產(chǎn)生
B 銅片質(zhì)量逐漸減少
C 電流從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片
D 氫離子在銅片表面被還原
6．堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅—錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為： Zn(s)+2nO2(s)+H2O(l)==Zn(OH)2(s)+n2O3(s) ，下列說法錯誤的是 （ ）
A 電池工作時，鋅失去電子
B 電池正極的電極反應(yīng)式為：2nO2(s)+H2O(1)+2e-=n2O3(s)+2OH-(aq)
C 電池工作時，電子由正極通過外電路流向負(fù)極
D 外電路中每通過0.2 mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5 g
7．高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為：
3Zn+22FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4OH
下列敘述不正確的是（ ）
A 放電時負(fù)極反應(yīng)為：Zn－2e－+2OH－====Zn(OH)2
B 充電時陽極反應(yīng)為：Fe(OH)3－3e－+5OH－====FeO42－+4H2O
C 放電時每轉(zhuǎn)移3mol電子，正極有1mol2FeO4被氧化
D 放電時正極附近溶液的堿性增強
8．鋰離子電池已經(jīng)成為新一代實用化的蓄電池，該電池具有能量密度大、電壓高的特性。鋰離子電池放電時的電極反應(yīng)式為
負(fù)極反應(yīng)：C6Li－xe- C6Li1-x+x Li+ （C6Li表示鋰原子嵌入石墨形成的復(fù)合材料）
正極反應(yīng)：Li1-xO2+xLi++xe- LiO2 （LiO2表示含鋰的過渡金屬氧化物）
下列有關(guān)說法正確的是 ( )
A 鋰離子電池充電時電池反應(yīng)為C6Li+Li1-xO2 LiO2+C6Li1-x
B 電池反應(yīng)中，鋰、鋅、銀、鉛各失去1 mol電子，金屬鋰所消耗的質(zhì)量小
C 鋰離子電池放電時電池內(nèi)部Li+向負(fù)極移動
D 鋰離子電池充電時陰極反應(yīng)為C6Li1-x+x Li++x e- C6Li
9．如圖所示的裝置，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸吊在盛水的燒杯中，使之平衡。小心地向燒杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是 （ ）
A 鐵圈和銀圈左右搖擺不定
B 保持平衡狀況
C 鐵圈向下傾斜
D 銀圈向下傾斜
10．將等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b，分別加入過量的稀硫酸，同時向a中加少量CuSO4溶液，下列各圖中產(chǎn)生H2的體積v(L)與時間t(min)的關(guān)系如圖，其中正確的是 ( )
11．根據(jù)右圖所示的裝置，回答下列問題：
（1）鐵片與銅片不用導(dǎo)線連接，現(xiàn)象是 ，
反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
（2）用導(dǎo)線把金屬片連接起，現(xiàn)象是 ，
電極反應(yīng)式為：負(fù)極 ，正極 ，
反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
12．（1）將兩鉑片插入OH溶液中作為電極，在兩極區(qū)分別通入甲烷(或氫氣、一氧化碳等可燃性氣體)和氧氣構(gòu)成燃料電池，則通入甲烷氣體的極是原電池的 ，該極的電極反應(yīng)是 ，電池工作時的總反應(yīng)的離子方程式是 。
（2）熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為負(fù)極燃?xì)�，空氣與CO2的混合氣體為正極助燃?xì)�，制�?50℃下工作的燃料電池，完成下列反應(yīng)式：正極： ，
負(fù)極：2CO＋2CO32-==4CO2＋4e－�？偡磻�(yīng)： 。
（3）鉛蓄電池（原電池）工作時，總反應(yīng)為：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O由此可以判斷。
A 原電池的電極材料：① 正極 ；② 負(fù)極 。
B 電極反應(yīng)式：正極PbO2+4H++SO42-+2e-==PbSO4+2H2O，
負(fù)極電極反應(yīng)式為 。
C 工作后，蓄電池里電解質(zhì)溶液的pH（填“變大”“變小”或“不變”） 。
理由是 。
13．如右圖所示組成一種原電池，試回答下列問題（燈泡功率合適）。
（1）電解質(zhì)溶液為稀硫酸時，燈泡 （填“亮”或“不亮”，填“亮”做a題，填“不亮”做b題）。
a．若燈泡亮，則g電極上發(fā)生的反應(yīng)為 ；
Al電極上發(fā)生的反應(yīng)為 。
b．若燈泡不亮，其理由為 。
（2）電解質(zhì)溶液為NaOH溶液時，燈泡 （填“亮”或“不亮”，填“亮”做a題，填“不亮”做b題）。
a．若燈泡亮，則g電極上發(fā)生的反應(yīng)為 ；
Al電極上發(fā)生的反應(yīng)為 。
b．若燈泡不亮，其理由為 。
14．化學(xué)電池在通訊、交通及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。
（1）目前常用的鎳（Ni）鎘（Cd）電池，其電池總反應(yīng)可以表示為：
Cd＋2NiO(OH)＋2H2O 2Ni(OH)2＋Cd(OH)2
已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均難溶于水但能溶于酸，以下說法中正確的是
① 以上反應(yīng)是可逆反應(yīng) ② 以上反應(yīng)不是可逆反應(yīng)
③ 充電時化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?④ 放電時化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?br>A ①③ B ②④ C ①④ D ②③
（2）廢棄的鎳鎘電池已成為重要的環(huán)境污染物，有資料表明一節(jié)廢鎳錫電池可以使一平方米面積的耕地失去使用價值。在酸性土壤中這種污染尤為嚴(yán)重。這是因為
(3)另一種常用的電池是鋰電池（很是一種堿金屬元素，其相對原子質(zhì)量為7，由于它的比容量（單位質(zhì)量電板材料所能轉(zhuǎn)換的電量）特別大而廣泛應(yīng)用于心臟起搏器，一般使用時間可長達(dá)十年。它的負(fù)極用金屬鋰制成；電池總反應(yīng)可表示為：Li＋nO2→LinO2
試回答：鋰電池比容量特別大的原因是
鋰電池中的電解質(zhì)溶液需用非水溶劑配制，為什么這種電池不能使用電解質(zhì)的水溶液？請用化學(xué)方程式表示其原因
15．由銅片、鋅片和200mL稀H2SO4組成的原電池，當(dāng)在銅片上共放出3.36L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體時，H2SO4恰好全部用完。（假設(shè)鋅片不放出氣體）求：
（1）消耗鋅的質(zhì)量；（2）通過導(dǎo)線的電子數(shù)；（3）稀H2SO4的物質(zhì)的量濃度。
原電池 第一時 參考答案
[典例精析]
例1 BD 例2 BE 例3 BC
[反饋練習(xí)]
1．BD 2．C 3．C 4．D 5．D 6．C 7．C 8．BD
9．D 10.A
11．(1) Fe片溶解，周圍有氣泡逸出 Cu周圍無明顯現(xiàn)象
（2）Fe片溶解 Cu周圍有氣泡逸出 負(fù)極 Fe — 2e- = Fe2+
正極2H+ + 2e- = H2 Fe + 2H+ = H2 ↑+ Fe2+
12．(1) 負(fù)極 CH4— 8e- + 10OH- = CO32- + 7 H2O
CH4 + 2O2 +2OH- = CO32- + 3H2O
(2) 2CO+ 2CO32--4e-=4CO2 2CO+O2=2CO2
(3)A. PbO2 Pb
B. Pb-2e-+SO42-=PbSO4
C. 變大，在過程中消耗了H2SO4
13．（1）亮
a．g—2e- = g2+ 2H+ + 2 e- = H2
（2）亮
a. 2H2O + 2e- = H2 ↑+2OH- Al —3e- + 4 OH- = AlO2- + 2H2O
14．（1）B （2）Ni(OH)2和Cd(OH)2能溶于酸性溶液。
（3）鋰的摩爾質(zhì)量小 ：2Li＋ZH2O→LiOH＋H2↑
15． 9.75g 0.3mol e- 0.75mol／L
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