第七章_原电池__化学电源_.ppt

一、原电池一、原电池自我诊断自我诊断1.1.在如图所示的锌铜原电池中：在如图所示的锌铜原电池中：ZnZn为为 极，极，CuCu为为 极；极；负极上发生负极上发生 反应，电极反应反应，电极反应式为式为 ，正极上发生正极上发生 反应，反应，电极反应式为电极反应式为；基础盘点基础盘点原电池原电池 化学电源化学电源 电子流出的极是电子流出的极是 极，电子流入的极是极，电子流入的极是_ 极；电流方向极；电流方向 。盐桥中的盐溶液是盐桥中的盐溶液是溶液，其作用为溶液，其作用为 。盐桥中的盐桥中的 会移向会移向ZnSOZnSO4 4溶液，溶液，移向移向CuSOCuSO4 4溶液，使溶液，使ZnSOZnSO4 4溶液和溶液和CuSOCuSO4 4溶液均保持电中性。溶液均保持电中性。该原电池工作一段时间后，两电极的质量将会该原电池工作一段时间后，两电极的质量将会 。答案答案 负负 正正 氧化氧化 Zn-2eZn-2e-Zn Zn2+2+还原还原 CuCu2+2+2e+2e-Cu Cu 负负 正正 沿导线从沿导线从CuCu极流极流向向ZnZn极极 饱和饱和KClKCl 提供定向移动的阴、阳离子提供定向移动的阴、阳离子 ClCl-K K+ZnZn极减小，极减小，CuCu极增加极增加基础回归基础回归1.1.概念概念把把 转化为转化为 的装置。的装置。2.2.构成条件构成条件（1 1）能自发地发生）能自发地发生 反应。反应。（2 2）电解质溶液（构成电路或参加反应）。）电解质溶液（构成电路或参加反应）。（3 3）由还原剂和导体构成）由还原剂和导体构成 极系统，由氧化剂极系统，由氧化剂和导体构成和导体构成 极系统。极系统。（4 4）形成）形成 （两电极接触或用导线连接）。（两电极接触或用导线连接）。化学能化学能电能电能氧化还原氧化还原负负正正闭合回路闭合回路3.3.工作原理工作原理原电池的工作原理和电子流向可用下列图示表示：原电池的工作原理和电子流向可用下列图示表示：原电池内部电解质溶液中离子的原电池内部电解质溶液中离子的移动规律：移动规律：误区警示误区警示二、化学电源二、化学电源自我诊断自我诊断2.2.铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是PbPb和和PbOPbO2 2，电解液为稀硫酸。工作时该电池总反应式为，电解液为稀硫酸。工作时该电池总反应式为PbPb+PbOPbO2 2+2H+2H2 2SOSO4 4 2PbSO2PbSO4 4+2H+2H2 2O O 根据上述根据上述情况判断：情况判断：（1 1）工作时，电解质溶液的）工作时，电解质溶液的pHpH （填（填“增大增大”、“减小减小”或或“不变不变”）。）。（2 2）工作时，电解质溶液中阴离子移向）工作时，电解质溶液中阴离子移向 极。极。（3 3）电流方向从）电流方向从 极流向极流向 极。极。（4 4）写出负极的电极反应式：）写出负极的电极反应式：。答案答案 （1 1）增大）增大 （2 2）负）负 （3 3）正）正 负负（4 4）Pb+SOPb+SO4 42 2-2e-2e-PbSOPbSO4 43.3.某原电池的总反应是某原电池的总反应是Zn+CuZn+Cu2+2+ZnZn2+2+Cu+Cu，该，该原电池的正确组成是原电池的正确组成是()A AB B C C D D 正极正极 Zn Zn Cu Cu Zn Zn Cu Cu 负极负极 Cu Cu Zn Zn Cu Cu Zn Zn 电解质电解质溶液溶液 CuClCuCl2 2 CuClCuCl2 2 ZnClZnCl2 2 ZnClZnCl2 2 解析解析 从电极的总反应式看锌为负极，活泼性比锌弱从电极的总反应式看锌为负极，活泼性比锌弱的电极（本题为铜）为正极，电解液中含有铜离子。的电极（本题为铜）为正极，电解液中含有铜离子。B基础回归基础回归电池电池 负极反应负极反应 正极反应正极反应 总反应式总反应式 碱性锌锰碱性锌锰电池电池（Zn|KOHZn|KOH|MnO|MnO2 2）2MnO2MnO2 2+2H+2H2 2O+2eO+2e-2MnOOH+2OH2MnOOH+2OH-铅蓄电池铅蓄电池（Pb|HPb|H2 2SOSO4 4|PbO|PbO2 2）Pb(s)+PbOPb(s)+PbO2 2(s)+(s)+2H2H2 2SOSO4 4(aq)(aq)2PbSO 2PbSO4 4(s)(s)+2H+2H2 2O(l)O(l)氢氧燃料电氢氧燃料电池池（H H2 2-O-O2 2）2H2H2 2+O+O2 2 2H2H2 2O O Zn+2OHZn+2OH-2e-2e-Zn(OH)Zn(OH)2 2Pb(s)-2ePb(s)-2e-+SO +SO (aqaq)PbSOPbSO4 4(s)(s)PbOPbO2 2(s)+2e+4H(s)+2e+4H+(aq)+SO (aq)+SO (aqaq)PbSOPbSO4 4(s)+(s)+2H 2H2 2O(l)O(l)2H2H2 2-4e-4e-4H4H+酸性：酸性：O O2 2+4e+4e-+4H+4H+2H2H2 2O O碱性：碱性：O O2 2+4e+4e-+2H+2H2 2O O 4OH 4OH-固体：固体：O O2 2+4e+4e-2O2O2-2-Zn+2MnO2+2H2O 2MnOOH+Zn(OH)2迷津指点迷津指点1.1.化学电源优劣的判断标准：单位质量或单位体积化学电源优劣的判断标准：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，或输出功率的大小，电池的所能输出电能的多少，或输出功率的大小，电池的使用寿命的长短，以及对环境污染程度的大小。使用寿命的长短，以及对环境污染程度的大小。2.2.燃料电池和普通电池不同，必须使用辅助电极，燃料电池和普通电池不同，必须使用辅助电极，电极本身不参与反应，所采用的燃料一般为电极本身不参与反应，所采用的燃料一般为H H2 2、CHCH4 4、CHCH3 3OHOH等，助燃剂一般为等，助燃剂一般为O O2 2（或空气）。（或空气）。要点一要点一 原电池正、负极的判断与电极反应式的书写原电池正、负极的判断与电极反应式的书写1.1.正、负极的判断正、负极的判断要点精讲要点精讲特别提醒特别提醒 原电池正、负极的判断基础是自发进行原电池正、负极的判断基础是自发进行的氧化还原反应，如果给出一个方程式判断正、负极，的氧化还原反应，如果给出一个方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断。发生氧化反应的可以直接根据化合价的升降来判断。发生氧化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极。一极为负极，发生还原反应的一极为正极。判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看反应的具体情况，如：要看反应的具体情况，如：(a).Ala).Al在强碱性溶液中比在强碱性溶液中比MgMg更易失电子，更易失电子，AlAl作负极，作负极，MgMg作正极；作正极；(b).Feb).Fe、AlAl在在浓浓HNOHNO3 3中钝化后，比中钝化后，比CuCu等金属更难失电子，等金属更难失电子，CuCu等金属等金属作负极，作负极，FeFe、AlAl作正极。作正极。2.2.电极反应式的书写电极反应式的书写（1 1）一般电极反应式的书写）一般电极反应式的书写 按照负极发生氧化反应，正极发生还按照负极发生氧化反应，正极发生还 原反应，判断出电极反应产物，找出原反应，判断出电极反应产物，找出 得失电子的数量。得失电子的数量。电极产物在电解质溶液的环境中，应电极产物在电解质溶液的环境中，应 能稳定存在，如碱性介质中生成的能稳定存在，如碱性介质中生成的H H+应应 让其结合让其结合OHOH-生成水。生成水。电极反应式要遵守电荷守恒和质量守恒、电极反应式要遵守电荷守恒和质量守恒、电子守恒等加以配平。电子守恒等加以配平。列物质列物质标得失标得失看环境看环境配守恒配守恒两式加两式加验总式验总式（2 2）复杂电极反应式的书写：）复杂电极反应式的书写：=-=-如如CHCH4 4酸性酸性燃料电池中，负极反应式为：燃料电池中，负极反应式为：CHCH4 4+2O+2O2 2 COCO2 2+2H+2H2 2O O总反应式总反应式2O2O2 2+8H+8H+8e+8e-4H4H2 2O O正极反应式正极反应式(2O2+4H2O+8e-8OH-碱性碱性)CHCH4 4+2H+2H2 2O-8eO-8e-COCO2 2+8H+8H+负极反应式负极反应式复杂电极反应式复杂电极反应式总反应式总反应式较简单一极的较简单一极的电极反应式电极反应式两电极反应式相加，与总反应两电极反应式相加，与总反应离子方程式对照验证离子方程式对照验证特别提醒特别提醒 正极正极:吸氧吸氧腐蚀腐蚀:O2+4e-+2H2O 4OH-(注意酸注意酸碱性环碱性环境境)析氢腐蚀析氢腐蚀:2H+2e-H2【典例导析典例导析1 1】镁镁/H/H2 2O O2 2酸性燃料电池采用海水作电解质酸性燃料电池采用海水作电解质（加入一定量的酸（加入一定量的酸),),下列说法不正确的是下列说法不正确的是（）（）A.A.此燃料电池的总反应为：此燃料电池的总反应为：Mg+HMg+H2 2O O2 2 Mg(OH)Mg(OH)2 2 B.B.正极发生的电极反应为：正极发生的电极反应为：H H2 2O O2 2+2H+2H+2e+2e-2H 2H2 2O O C.C.工作时，正极周围海水的工作时，正极周围海水的pHpH增大增大 D.D.电池工作时，溶液中的电池工作时，溶液中的H H+向正极移动向正极移动解析解析 由于电解质溶液中加入一定量的酸，由于电解质溶液中加入一定量的酸，Mg(OH)Mg(OH)2 2不能存在，电池总反应为：不能存在，电池总反应为：Mg+HMg+H2 2O O2 2+2H+2H+MgMg2+2+2H+2H2 2O O。负极反应为：。负极反应为：Mg-2eMg-2e-MgMg2+2+;正极正极反反应为应为H H2 2O O2 2+2H+2H+2e+2e-2H2H2 2O O，消耗，消耗H H+，工作时正极，工作时正极周围海水周围海水pHpH增大，溶液中的增大，溶液中的H H+向正极移动。向正极移动。答案答案 A迁移应用迁移应用1 1 一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y Y2 2O O3 3）的氧化锆）的氧化锆（ZrOZrO2 2）晶体，在熔融状态下能传导）晶体，在熔融状态下能传导O O2-2-。下列对该燃料电。下列对该燃料电池说法不正确的是池说法不正确的是()A.A.在熔融电解质中，在熔融电解质中，O O2-2-移向负极移向负极B.B.电池的总反应是：电池的总反应是：2C2C4 4H H1010+13O+13O2 8CO8CO2 2+10H+10H2 2O OC.C.通入空气的一极是正极通入空气的一极是正极,电极反应为电极反应为:O:O2 2+4e+4e-2O2O2-2-D.D.通入丁烷的一极是正极，电极反应为：通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C C4 4H H1010+26e+26e-+13O+13O2-2-4CO4CO2 2+5H+5H2 2O O解析解析 由原电池原理知阴离子移向负极，由原电池原理知阴离子移向负极，A A正确；原正确；原电池反应就是一个氧化还原反应，只是氧化反应和电池反应就是一个氧化还原反应，只是氧化反应和还原反应分别在两极进行，由丁烷的燃烧反应知，还原反应分别在两极进行，由丁烷的燃烧反应知，该电池的总反应为：该电池的总反应为：2C2C4 4H H1010+13O+13O2 2 8CO8CO2 2+10H+10H2 2O O，且丁烷失电子，且丁烷失电子，O O2 2得电子，故选得电子，故选D D。答案答案 D迁移应用迁移应用2 2 我国首创以铝我国首创以铝-空气空气-海水电池作为能源海水电池作为能源的新型海水标志灯，它以海水为电解质溶液，靠空的新型海水标志灯，它以海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。只要把灯放气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光。则；入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光。则；（1 1）该电源负极材料为）该电源负极材料为 ；正极材料为；正极材料为 。（2 2）负极反应为）负极反应为 。（3 3）正极反应为）正极反应为 。解析解析 AlAl、O O2 2（空气）之间的氧化还原反应为：（空气）之间的氧化还原反应为：4Al+3O4Al+3O2 2 2Al2Al2 2O O3 3,首先分析出该反应的还原首先分析出该反应的还原剂为剂为AlAl，作负极；氧化剂为，作负极；氧化剂为O O2 2，可以用碳棒作，可以用碳棒作正极，完成正极，完成O O2 2得电子的反应，然后写出二者得得电子的反应，然后写出二者得失电子的情况。负极：失电子的情况。负极：4Al-12e4Al-12e-4Al4Al3+3+;正极为吸氧腐蚀正极为吸氧腐蚀:3O:3O2 2+6H+6H2 2O+12eO+12e-12OH12OH-。答案答案 （1 1）铝）铝 石墨石墨 （2 2）4Al-12e4Al-12e-4Al4Al3+3+(3)3O(3)3O2 2+6H+6H2 2O+12eO+12e-12OH12OH-要点二要点二 原电池原理及其应用原电池原理及其应用1.1.原电池原理原电池原理利用氧化还原反应可将化学能转变为电能，具体如下：利用氧化还原反应可将化学能转变为电能，具体如下：负极失电子发负极失电子发生氧化反应生氧化反应电子沿导线传递，从而产生电流电子沿导线传递，从而产生电流即化学能转化为电能即化学能转化为电能正极得电子发正极得电子发生还原反应生还原反应2.2.原电池原理在化工、农业生产及科研中的应用原电池原理在化工、农业生产及科研中的应用（1 1）加快氧化还原反应的速率）加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。例如，在应速率增大。例如，在ZnZn与稀与稀H H2 2SOSO4 4反应时加入少反应时加入少量量CuSOCuSO4 4溶液能使产生溶液能使产生H H2 2的反应速率加快。的反应速率加快。（2 2）比较金属活动性强弱）比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时，两种金属分别作原电池的两极时，一般一般作负极的金作负极的金属比作正极的金属活泼。属比作正极的金属活泼。（3 3）用于金属的防护）用于金属的防护使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。（4 4）设计制作化学电源）设计制作化学电源设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是：设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是：首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应；首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应；根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正负极材料及电解质溶液。出正负极材料及电解质溶液。a.a.电极材料的选择电极材料的选择在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；氧在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；氧化性较强的物质作为正极。并且，原电池的电极必化性较强的物质作为正极。并且，原电池的电极必须导电。电池中的负极能够与电解质溶液反应。须导电。电池中的负极能够与电解质溶液反应。b.b.电解质溶液的选择电解质溶液的选择电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应（如空质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应（如空气中的氧气）。但如果两个半反应分别在两个容器气中的氧气）。但如果两个半反应分别在两个容器中进行（中间连接盐桥），则左右两个容器中的电中进行（中间连接盐桥），则左右两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子。如在锌解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子。如在锌铜铜硫酸构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含硫酸构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有有ZnZn2+2+的电解质溶液中，而正极金属铜浸泡在含有的电解质溶液中，而正极金属铜浸泡在含有CuCu2+2+的溶液中。的溶液中。按要求画出原电池装置图。按要求画出原电池装置图。如根据以下反应设计的原电池：如根据以下反应设计的原电池：原理原理 装置图装置图 化学反应：化学反应：CuClCuCl2 2+Fe FeCl+Fe FeCl2 2+Cu+Cu电极反应：电极反应：负极：负极：Fe-2eFe-2e-FeFe2+2+正极：正极：CuCu2+2+2e+2e-Cu Cu 化学反应：化学反应：2H2H2 2+O+O2 2 2H2H2 2O O电极反应：电极反应：负极：负极：2H2H2 2+4OH+4OH-4e-4e-4H4H2 2O O正极：正极：O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-4OH4OH-碱性溶液碱性溶液特特别别提提醒醒 应应用用原原电电池池原原理理可可以以设设计计任任一一自自发发的的氧氧化化还还原原反反应应的的电电池池，但但有有的的电电流流相相当当微微弱弱。同同时时要要注注意意电电解解质质溶溶液液不不一一定定参参与与反反应应，如如燃燃料料电电池池，水水中中一一般般要加入要加入NaOHNaOH、H H2 2SOSO4 4或或NaNa2 2SOSO4 4等。等。【典例导析典例导析2 2】依据氧化还原反应：依据氧化还原反应：2Ag2Ag+(aq)+Cu(s)(aq)+Cu(s)CuCu2+2+(aq)+2Ag(s)(aq)+2Ag(s)设计的原电池如下图所示。设计的原电池如下图所示。请回答下列问题：请回答下列问题：（1 1）电极）电极X X的材料是的材料是 ；电解质溶液；电解质溶液Y Y是是 ；（2 2）银电极为电池的）银电极为电池的 极，发生的电极反极，发生的电极反应为应为 ；X X电极上发生的电极反应为电极上发生的电极反应为 ；（3 3）外电路中的电子是从）外电路中的电子是从 电极流向电极流向 电极。电极。解析解析 根据所给氧化还原反应方程式，结合原电池根据所给氧化还原反应方程式，结合原电池反应原理以及所给原电池装置，反应原理以及所给原电池装置，CuCu应作负极，应作负极，AgNOAgNO3 3溶液为电解质溶液，从而推知：溶液为电解质溶液，从而推知：（1 1）X X的材料为铜，的材料为铜，Y Y是是AgNOAgNO3 3溶液。溶液。（2 2）银为原电池的正极，发生的电极反应式为）银为原电池的正极，发生的电极反应式为 AgAg+e+e-AgAg。X X电极上发生的电极反应式为电极上发生的电极反应式为 Cu-2eCu-2e-CuCu2+2+。（3 3）外电路中的电子从）外电路中的电子从X X（负）电极流向银（正）电极。（负）电极流向银（正）电极。答案答案 （1 1）铜（或）铜（或CuCu）AgNOAgNO3 3溶液溶液（2 2）正）正 AgAg+e+e-Ag Cu-2eAg Cu-2e-CuCu2+2+(3)(3)负负(Cu)(Cu)正正(Ag)(Ag)归归纳纳总总结结 原原电电池池原原理理的的考考查查主主要要从从三三个个方方面面考考查：一是外电路电子定向移动；二是电极上的氧化查：一是外电路电子定向移动；二是电极上的氧化还原反应；三是溶液中离子运动，溶液中离子定向还原反应；三是溶液中离子运动，溶液中离子定向移动。移动。迁移应用迁移应用3 3 利用生活中常见的材料可以进行很多科学实验，甚至制利用生活中常见的材料可以进行很多科学实验，甚至制作出一些有实际应用价值的装置来，下图就是一个用作出一些有实际应用价值的装置来，下图就是一个用废旧材料制作的可用于驱动玩具的电池的示意图。当废旧材料制作的可用于驱动玩具的电池的示意图。当电池工作时，有关说法正确的是电池工作时，有关说法正确的是（）A.A.铝罐将逐渐被腐蚀铝罐将逐渐被腐蚀B.B.炭粒和炭棒上发生的反应为炭粒和炭棒上发生的反应为O O2 2+4e+4e-2O2O2-2-C.C.炭棒应与玩具电机的负极相连炭棒应与玩具电机的负极相连D.D.该电池工作一段时间后炭棒和炭粒的质量会减轻该电池工作一段时间后炭棒和炭粒的质量会减轻解析解析 在原电池工作时，活泼金属铝作负极，电极反应式为：在原电池工作时，活泼金属铝作负极，电极反应式为：Al-3eAl-3e-AlAl3+3+,炭棒作正极，电极反应式为炭棒作正极，电极反应式为O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-4OH4OH-,由此可知炭棒和炭粒的质量不会改变。由于炭棒作正由此可知炭棒和炭粒的质量不会改变。由于炭棒作正极，因此应与玩具电机的正极相连。极，因此应与玩具电机的正极相连。答案答案A迁移应用迁移应用4 X X、Y Y、Z Z、W W四块金属分别用导线两两相四块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中组成原电池。连浸入稀硫酸中组成原电池。X X、Y Y相连时，相连时，X X为负为负极；极；Z Z、W W相连时，电流方向是相连时，电流方向是WZWZ；X X、Z Z相连时，相连时，Z Z极上产生大量气泡；极上产生大量气泡；W W、Y Y相连时，相连时，W W极发生氧化反极发生氧化反应。据此判断四种金属的活动性顺序是应。据此判断四种金属的活动性顺序是()A.XA.XZ ZW WY YB.ZB.ZX XY YW WC.XC.XY YZ ZW WD.YD.YW WZ ZX X解析解析 在原电池中，活泼金属作为原电池的负极，在原电池中，活泼金属作为原电池的负极，失去电子发生氧化反应；不活泼的金属作为原电失去电子发生氧化反应；不活泼的金属作为原电池的正极，得到电子发生还原反应。电子由负极池的正极，得到电子发生还原反应。电子由负极经导线流向正极，与电流的方向相反，因此，经导线流向正极，与电流的方向相反，因此，X X、Y Y相连时，相连时，X X为负极，则活泼性为负极，则活泼性X XY Y；Z Z、W W相连相连时，电流方向是时，电流方向是WZWZ，则活泼性，则活泼性Z ZW W；X X、Z Z相相连时，连时，Z Z极上产生大量气泡，则活泼性极上产生大量气泡，则活泼性X XZ Z；W W、Y Y相连时，相连时，W W极发生氧化反应，则极发生氧化反应，则W WY Y。综上，。综上，可以得出金属的活泼性顺序是可以得出金属的活泼性顺序是X XZ ZW WY Y。答案。答案为为A A。答案答案 A迁移应用迁移应用5 利用反应利用反应Fe+CuSOFe+CuSO4 4 FeSOFeSO4 4+Cu+Cu设计一个原电池，画出实验装置图，并指设计一个原电池，画出实验装置图，并指出：出：（1 1）正极材料为）正极材料为 ，电极反应式为，电极反应式为 ；（2 2）负极材料为）负极材料为 ，电极反应式为，电极反应式为 ；（3 3）电解质溶液为）电解质溶液为 。解析解析 该反应中的氧化反应为：该反应中的氧化反应为：Fe-2eFe-2e-FeFe2+2+,还原反应为还原反应为CuCu2+2+2e+2e-CuCu。因此，。因此，FeFe一定一定是负极，正极可选用是负极，正极可选用Pt Pt 棒或棒或C C 棒等惰性电极。选棒等惰性电极。选择含择含CuCu2+2+的溶液作电解质溶液。的溶液作电解质溶液。画实验装置图时要注意电极不可全部没入液面以下，画实验装置图时要注意电极不可全部没入液面以下，以防有副反应发生。以防有副反应发生。答案答案实验装置图实验装置图（1 1）比铁不活泼的稳定金属或）比铁不活泼的稳定金属或C C Cu Cu2+2+2e+2e-CuCu(2)Fe(2)Fe Fe-2e Fe-2e-FeFe2+2+(3)CuSO(3)CuSO4 4溶液溶液对点训练对点训练题组一题组一 原电池原理及其应用原电池原理及其应用1.1.理论上不能用于设计成原电池的反应是（理论上不能用于设计成原电池的反应是（）A.HCl+NaOHA.HCl+NaOH NaCl+H NaCl+H2 2O O H H0 0B.2CHB.2CH3 3OH(l)+3OOH(l)+3O2 2(g)(g)2CO 2CO2 2（g g）+4H+4H2 2O O（l l）H H0 0C.4Fe(OH)C.4Fe(OH)2 2(s)+2H(s)+2H2 2O(l)+OO(l)+O2 2(g)(g)4Fe(OH)4Fe(OH)3 3(s)(s)H H0 0D.2HD.2H2 2（g g）+O+O2 2(g)(g)2H2H2 2O(l)O(l)H H0 0点燃点燃解析解析 本题考查原电池形成条件。只有能自发进行本题考查原电池形成条件。只有能自发进行的氧化还原反应才可能用于设计原电池，非氧化还的氧化还原反应才可能用于设计原电池，非氧化还原反应因没有电子转移所以不能设计成原电池，题原反应因没有电子转移所以不能设计成原电池，题中只有中只有A A项不是氧化还原反应。项不是氧化还原反应。答案答案 A2.2.有位科学家说：有位科学家说：“甲烷是甲烷是2121世纪的新燃料。世纪的新燃料。”甲烷作为甲烷作为 燃料的用途之一就是用于制作燃料电池。有科技工作者燃料的用途之一就是用于制作燃料电池。有科技工作者 制造了一种甲烷燃料电池，一个电极通入空气，另一个制造了一种甲烷燃料电池，一个电极通入空气，另一个 电极通入甲烷，电解质是掺杂了电极通入甲烷，电解质是掺杂了Y Y2 2O O3 3的的ZrOZrO2 2晶体，它晶体，它 在高温下能传导在高温下能传导 O O2-2-。以下判断错误的是（。以下判断错误的是（）A.A.电池正极发生的反应：电池正极发生的反应：O O2 2+4e+4e-2O2O2-2-B.B.电池负极发生的反应：电池负极发生的反应：CHCH4 4+4O+4O2-2-8e-8e-CO CO2 2+2H+2H2 2O O C.C.固体电解质里的固体电解质里的O O2-2-的移动方向：由正极流向负极的移动方向：由正极流向负极 D.D.向外电路释放电子的电极：正极（即电子由正极流向负极）向外电路释放电子的电极：正极（即电子由正极流向负极）解析解析 因为放电时，电池正极发生还原反应（元素因为放电时，电池正极发生还原反应（元素化合价降低），负极发生氧化反应（元素化合价升化合价降低），负极发生氧化反应（元素化合价升高）。所以正极反应式是高）。所以正极反应式是O O2 2+4e+4e-2O2O2-2-，负极，负极反应式是反应式是CHCH4 4+4O+4O2-2-8e-8e-COCO2 2+2H+2H2 2O O。由上述。由上述电池的正、负极反应式可以看出：正极反应电池的正、负极反应式可以看出：正极反应“源源源源不断不断”地产生地产生O O2-2-，负极反应要持续进行，则需要，负极反应要持续进行，则需要“持续不断持续不断”的的O O2-2-供应，故电池内供应，故电池内O O2-2-的移动方向的移动方向是由正极流向负极。电池的负极发生氧化反应，失是由正极流向负极。电池的负极发生氧化反应，失去电子，故外电路电子从负极流出，所以去电子，故外电路电子从负极流出，所以D D错误。错误。答案答案 D3.3.将等质量的两份锌粉将等质量的两份锌粉a a、b b分别加入过量的稀硫酸，分别加入过量的稀硫酸，同时向同时向a a中加少量中加少量CuSOCuSO4 4溶液，下图中产生溶液，下图中产生H H2 2的体积的体积V V（L L）与时间）与时间t t(min)(min)的关系，其中正确的是的关系，其中正确的是()解析解析 a a中加入中加入CuSOCuSO4 4溶液，被置换出的铜覆盖在溶液，被置换出的铜覆盖在ZnZn的表面，形成原电池，产生的表面，形成原电池，产生H H2 2的速率加快，反应所的速率加快，反应所需时间缩短，但置换铜时消耗了一部分锌，故与稀需时间缩短，但置换铜时消耗了一部分锌，故与稀硫酸反应的锌的质量减少，完全反应后生成的硫酸反应的锌的质量减少，完全反应后生成的H H2 2的的量比量比b b少，答案为少，答案为A A。答案答案 A题组二题组二 原电池正负极的判断与电极反应式的书写原电池正负极的判断与电极反应式的书写4.4.燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。此燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。此种电池的能量利用率可高达种电池的能量利用率可高达80%80%（一般柴油发电机只有（一般柴油发电机只有 40%40%左右），产物污染也少。下列有关燃料电池的说法错左右），产物污染也少。下列有关燃料电池的说法错误的是误的是 （）A.A.上述燃料电池的负极反应物是氢气、甲烷、乙醇等物质上述燃料电池的负极反应物是氢气、甲烷、乙醇等物质B.B.氢氧燃料电池常用于航天飞行器，原因之一是该电池的氢氧燃料电池常用于航天飞行器，原因之一是该电池的产物为水，经过处理之后可供宇航员使用产物为水，经过处理之后可供宇航员使用C.C.乙醇燃料电池的电解质常用乙醇燃料电池的电解质常用KOHKOH溶液，该电池的负极反应溶液，该电池的负极反应为为C C2 2H H5 5OH-12eOH-12e-2CO2CO2 2+3H+3H2 2O OD.D.甲烷燃料电池的正极反应为甲烷燃料电池的正极反应为O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-4OH 4OH-解析解析 氢气、甲烷、乙醇等在燃料电池中，发生的氢气、甲烷、乙醇等在燃料电池中，发生的反应为氧化反应，故作为电池的负极。电解质为强反应为氧化反应，故作为电池的负极。电解质为强碱碱KOHKOH溶液，因此不可能生成二氧化碳，应该生成溶液，因此不可能生成二氧化碳，应该生成CO CO ，即负极反应为：，即负极反应为：C C2 2H H5 5OH-12eOH-12e-+16OH+16OH-2CO +11H2CO +11H2 2O O，故，故C C错误。错误。答案答案 C5.5.固体氧化物燃料电池是由美国西屋固体氧化物燃料电池是由美国西屋(Westinghouse)(Westinghouse)公司研制开发的。它以固体氧化锆公司研制开发的。它以固体氧化锆氧化钇为电解氧化钇为电解 质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O O2-2-）在）在 其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔 电极电极a a、b b均不参与电极反应。下列判断正确的是均不参与电极反应。下列判断正确的是（）A.A.有有O O2 2放电的放电的a a极为电池的负极极为电池的负极B.B.有有H H2 2放电的放电的b b极为电池的正极极为电池的正极C.aC.a极对应的电极反应为：极对应的电极反应为：O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-4OH 4OH-D.D.该电池的总反应方程式为：该电池的总反应方程式为：2H2H2 2+O+O2 2 2H2H2 2O O解析解析 H H2 2在在O O2 2中燃烧的方程式为中燃烧的方程式为2H2H2 2+O+O2 22H2H2 2O O，所以氢氧燃料电池的总方程式为，所以氢氧燃料电池的总方程式为2H2H2 2+O+O2 2 2H2H2 2O O，D D对；而对；而O O2 2为氧化剂，在正极反为氧化剂，在正极反应，所以应，所以a a极为正极，极为正极，A A错；因反应介质中没有水，错；因反应介质中没有水，所以正极反应式为所以正极反应式为O O2 2+4e+4e-2O2O2-2-,C,C错；根据错；根据总反应写出负极反应式为总反应写出负极反应式为2H2H2 2+2O+2O2-2-4e-4e-2H2H2 2O;HO;H2 2为可燃物，为负极反应物，为可燃物，为负极反应物，B B错。错。答案答案 D点燃点燃6.6.锌银电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电锌银电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：和放电过程可以表示为：2Ag+Zn(OH)2Ag+Zn(OH)2 2 AgAg2 2O+Zn+HO+Zn+H2 2O O在此电池放电时，负极上发生反应的物质是在此电池放电时，负极上发生反应的物质是（）A.AgA.AgB.Zn(OH)B.Zn(OH)2 2C.AgC.Ag2 2O OD.ZnD.Zn解析解析 充电是电解过程，放电是原电池反应。充电是电解过程，放电是原电池反应。充电充电放电放电D7.7.（1 1）将）将AlAl片和片和CuCu片用导线相连，插入稀片用导线相连，插入稀H H2 2SOSO4 4中中组成原电池，写出电极名称及电极反应式：组成原电池，写出电极名称及电极反应式：AlAl片（片（），CuCu片（片（）。（2 2）若将）若将AlAl片和片和CuCu片用导线相连，插入浓片用导线相连，插入浓HNOHNO3 3中中能否组成原电池？能否组成原电池？（填（填“能能”或或“不能不能”），），若能组成原电池，写出电极名称及电极反应式：若能组成原电池，写出电极名称及电极反应式：AlAl片（片（），CuCu片（片（）。解解析析 (1 1)A A l l 片片 和和 C Cu u片片用用导导线线相相连连，插插入入稀稀 H H2 2S S O O4 4中中时时，A A l l 比比C Cu u活活 泼泼，A A l l 为为负负极极，失失电电子子被被氧氧化化为为AlAl3+3+，CuCu为正极，溶液中的为正极，溶液中的H H+得电子被还原为得电子被还原为H H2 2。（2 2）A A l l 片片 和和 C Cu u片片用用导导线线相相连连，插插入入浓浓 H HN NO O3 3中中时时，由由于于铝铝钝钝化化，不不能能溶溶解解，A A l l 为为正正极极，C Cu u为为 负负极，失电子被氧化为极，失电子被氧化为CuCu2+2+。答案答案 （1 1）负极）负极 2Al-6e2Al-6e-2Al2Al3+3+正极正极 6H6H+6e+6e-3H 3H2 2（2 2）能）能 正极正极 2NO +4H2NO +4H+2e+2e-2NO2NO2 2+2H+2H2 2O O负极负极 Cu-2eCu-2e-CuCu2+2+8.8.燃料在电池中直接被氧化而产生电能的装置叫燃料电池，燃料在电池中直接被氧化而产生电能的装置叫燃料电池，它是一种高效低污染的新型电池。燃料电池所用燃料可它是一种高效低污染的新型电池。燃料电池所用燃料可以是氢气，也可以是其他燃料，如甲醇、肼等。肼分子以是氢气，也可以是其他燃料，如甲醇、肼等。肼分子（H H2 2N NNHNH2 2）可以在氧气中燃烧生成氮气和水，利用肼、）可以在氧气中燃烧生成氮气和水，利用肼、氧气与氧气与KOHKOH溶液组成碱性燃料电池，请写出该电池反应的溶液组成碱性燃料电池，请写出该电池反应的电极反应式和总反应式：电极反应式和总反应式：；并指出；并指出电解质溶液中，电解质溶液中，OHOH-向哪极移动：向哪极移动：。解析解析 肼燃料电池总反应为肼燃料电池总反应为N N2 2H H4 4+O+O2 2 N N2 2+2H+2H2 2O O，负极反应为：负极反应为：N N2 2H H4 4-4e-4e-+4OH+4OH-N N2 2+4H+4H2 2O,O,正极反应为：正极反应为：O O2 2+4e+4e-+2H+2H2 2O 4OHO 4OH-。负极上。负极上消耗消耗OHOH-，正极上产生，正极上产生OHOH-，故，故OHOH-向负极移动。向负极移动。答案答案 负极：负极：N N2 2H H4 4-4e-4e-+4OH+4OH-N N2 2+4H+4H2 2O O，正极：正极：O O2 2+4e+4e-+2H+2H2 2O O 4OH 4OH-，总反应式：总反应式：N N2 2H H4 4+O+O2 2 N N2 2+2H+2H2 2O OOHOH-向负极移动向负极移动9.9.金属镁在目前的汽车、航天、航空、机械制造、军事金属镁在目前的汽车、航天、航空、机械制造、军事等产业