高三化学一轮复习原电池和化学电源学案.pdf

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1、原电池和化学电源【复习目标】1.了解原电池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。2.了解常见的化学电源的种类及其工作原理。【知识建构】一、原电池的工作原理 1.概念：把化学能转化为电能的装置。2.构成条件(1)有两上活动性不同的电极(常见为金属或石墨)。(2)具有电解质溶液。(3)两电极间形成闭合回路。3.工作原理 如图是两种 Cu-Zn原电池示意图，请填空：(1)电极：负极为Zn,正极为Cuo(2)电极反应；负极：Zn-2e=Zr2,正极：Cu2+2e=Ciu(3)电子移动方向和电流方向：电子从负极流出经外电路流入正极;电流从正极流出 _ 经外电路流入负极。一(4)离子的迁移方向：电

2、解质溶液中，阴离子向负极迁移,阳离子向正极迁跑_(5)两种装置的比较：装置I中还原剂 Zn与氧化疝Feu直接接触，易嬴i总量损耗;装置n能避免能量损耗；装置n中盐桥的作用是提供阴阳离子定向移动的通路，导电。二、化学电源 1-次电池碱性锌镒干电池 负极材料：Zn 电极反应：Zn+20H 2e=Zn(OH 正极材料：碳棒 电极反应：2MnO+2H20+2e=2MnOOH2OH 总反应：Zn+2MnO+2H2O=2MnOOHZn(OH)2 I n 2.二次电池(以铅蓄电池为例)HiSOi(aq)（正极）Pb侦极）(1)放电时的反应：负极：Pb(s)+Sd(aq)2e=PbS4(s)正极：PbO(s)

3、+4H+(aq)+SO(aq)+2e=PbSs)+210(1)总反应：Pb(s)+PbO(s)+2HzSO(aq)=2PbS04(s)+210(1)。(2)充电时的反应：阴极：PbSO(s)+2e=Pb(s)+sO(aq)阳极：PbSO(s)+210(1)2e=PbQs)+4H+(aq)+SO(aq)。总反应：2Pbsc4(s)+2屋O(1)=Pb(s)+PbO(s)+2HSO(aq)。3.燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种。酸性 碱性 负极反应式 2Hb 4e=4H 2H+4OH4e=4HO 正极反应式 Q+4H+4e=2HO O+2H2O+4e=4OH 电池

4、总反应式 2H2+Q=2HO【典型例析】1.银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了 Ag2s的缘故。根据电化学原理可进行如下 处理：在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色 会褪去。下列说法正确的是（）A.处理过程中银器一直保持恒重 B.银器为正极，Ag2s被还原生成单质银 C.该过程中总反应为 2Al+3Ag2s=6AgF Al 2s3 D.黑色褪去的原因是黑色 Ag2s转化为白色AgCl 2.MgH2Q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（）附股 A.Mg电极是该电池的正极 B.H2Q在石墨电

5、极上发生氧化反应 C.石墨电极附近溶液的 pH增大 D.溶?中C向正极移动 3.高考组合题 书写以下电极反应式或电池反应方程式。(1)二甲醛(CTOCh)直接燃料电池具有启动快、效率高的特点，若电解质为酸性，其 负极反应式为。(2)高铁酸钾(KzFeQ)是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3和 KCIO在强碱性条件下反应可制取 K2FeC4,其反应的离子方程式为;与MnC-Zn电池类似，&FeQ-Zn也可以组成碱性电 池，K2FeC4在电池中作为正极材料，其电极反应式为,该电池 总反应的离子方程式为 _ (3)普通锌镒电池放电时发生的主要反应为：Zn+2NHCI+2MnO=

6、Zn(NH)2CI2+2MnOOH 该电池中，负极材料主要是,电解质的主要成分是,正极发 生的主要反应是 _ (4)用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示)，NiO(OHY乍为电池正 极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量、长寿命的馍氢电池。电池充放电时的 总反应为：放电 NiO(OH)+MH 充电 Ni(OH)2+M 电池放电时，负极的电极反应式为。4.有A、RC、D E五块金属片，进行.如下实验：A、B用导线相连后，同时浸入 稀H2SO溶液中，A极为负极；C D用导线相连后，同时浸入稀H2SO溶液中，电流由 A 导线一 C;A C相连后，同时浸入稀 HSQ溶液中，C

7、极产生大量气泡；B、D相连后，同时浸入稀H2SQ溶液中，D极发生氧化反应；用惰性电极电解含 B离子和E离子的溶液，E先析出。据此，判断五种金属的活动性顺序是()A.A BC D E B.AC D B E C.C A BD E D.BD C A E 5.某原电池总反应为：Cu+2Fe3+=C(j+2Fe2+,下列能实现该反应的原电池是()A B C D 电极材料 Cu、Zn CLK C Fe、Zn Cu、Ag 电解液 FeCl3 Fe(NO3)2 CuSO Fe2(SO4)3 6.选择合适的图像:A B C D(1)将等质量的两份锌粉 a、b分别加入过量的稀硫酸中，同时向a中加入 少量的CuSO

8、 溶液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是。(2)将过量的两份锌粉 a、b分别加入定量的稀硫酸，同时向 a中加入少量的CuSO溶 液，产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系是。(3)将 中的CuSO溶液改成CHCOON溶液，其他条件不变，则图像是。D.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)肿(N2H)又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。肿一空气燃料电池是 一种碱性燃料电池，产物无污染，电解质溶液是20%-30%勺KOHB液。肿一空气燃料电池 放电时：正极的电极反应式是 负极的电极反应式是。(2)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料,以N2、

9、H2为电极反应物，以 HClNH4C1 为电解质溶液制造新型燃料电池。试写出该电池的正极反应式：。(3)请运用原电池原理设计实验，验证12、Fe3+氧化性的强弱，请画出实验装置图并写 出电极反应式。A.图I所示电池中，MnO的作用是催化剂 E.图H所示电池放电过程中，硫酸浓度不断增大 C.图出所示装置工作过程中，电解质溶液中 Cu2+浓度始终不变 D.图IV所示电池中，Ag2O是氧化剂，电池工作过程中还原为 Ag 4.电子表所用的纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为 KOH溶液，其电 极反应式是：Zn+2OH2e=ZnOF H2O;Ag2a H2O+2e=2A时 2O口。总反应式为：A

10、g2O+Zn=2A什ZnO,下列说法正确的是 A.Zn为正极，Ag2O为负极 B.Zn为负极，Ag2O为正极 C.原电池工作时，正极区溶液 D.原电池工作时，负极区溶液 5.控制适合的条件，将反应Fe3+M Fc2+Ag+设计成如图所示的原电池(盐桥装 有琼脂-硝酸钾溶液；灵敏电流计的。刻度居中，左右均有刻度)。已知，接 通后，观察可行的是()A.电极材料为铁和锌，电解质溶液为 B.电极材料为铁和铜，电解质溶液为 C.电极材料为铁和石墨，电解质溶液为 D.电极材料为石墨，电解质溶液为 FeCl3溶液 Fe(NQ)3 溶液 FeCl2溶液 FeCl 3溶液 3.有关下列四个常用电化学装置的叙述中

11、，正确的是 -坤粉和KQH 的假仆物 一兄以白 一命外施 金属浊光 制铜 V钵负舞 氧化眼正栩 浸心KCII溶渔 的隔板 图I碱性锌镒电池 图n铅一硫酸蓄电 池 图出电解精炼铜 图IV银锌纽扣电池 pH值减小 pH值增大 C A B D 硅太阳能电池 太阳能集热器 锂离子电池【仿真练习】1.下列设备工作时，将化学能转化为热能的是 2.某一同学根据离子反应方程式 2Fe3+Fe=3F+来设计原电池。下列设计方案中 ruSCh溶浊 FQ.I 出“到电流计指针向右偏转。下列判断正确的是（）具敏电流计 A.在外电路中，电子从石墨电极流向银电极 B.盐桥中的移向乙烧杯 C.一段时间后，电流计指针反向偏转

12、，越过 D.电流计指针居中后，往甲烧杯中加入一定量 6.把a、b、c、d四块金属浸入稀硫酸中，用导线两两连接组成多个原电池，若 相连，a为负极；c、d相连，d上有气泡逸出；a、c相连，a极减轻；b、d相连，b为正 极。则四种金属的活泼性顺序为（）A.abcd B.acbd C.acdb D.bdca 7.将氢气、甲烷、乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃 料电池。燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。此种电池能量利用率可高 达80%（一般柴油发电机只有 40%右），产物污染也少。下列有关燃料电池的说法错误的 是（）A.上述燃料电池的负极反应材料是氢气、甲烷、乙醇等

13、物质 B.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 C.乙醇燃料电池白电解质常用 KOH该电池的负极反应为：C2H5OH-12e=2C（2）T+3H2O D.甲烷燃料电池白正极反应为 Q+2HO+4e=4OH 8.LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反、.放电 .一 应为：FePO+Li 充电 LiFePO4,电池的正极材料是 LiFePO,，负极材料是石墨，含 U导 电固体为电解质。下列有关 LiFePO4电池说法正确的是（）A.可加入硫酸以提高电解质的导电性 8.放电时电池内部 Li向负极移动 C.充电过

14、程中，电池正极材料的质量增多 D.放电时电池正极反应为：FePQ+Li+e=LiFePQ 9.空气常参与设计原电池以方便人们的生活。（1）我国首创以铝一空气一海水电池作为能源的新型的海水标志灯，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，只要把灯放入海水数分钟，就会发出耀 眼的白光。则电源的负极材料是,负极反应为 ;正极材料是 ,正极反应为 _ O（2）熔盐电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li 2CQ和N&CQ的熔融盐混合 物作电解质，CQ为阳极燃气，空气与 CQ的混合气为阴极助燃气，制得在 650c下工作的 燃料电池，完成有关电池反应式。阳极反应式：2C 2CQ 4e

15、=4CQ阴极反应式：0刻度，向左边偏转 的铁粉，电流计指针将向左偏转 a、b,电池总反应式：。10.常见铅蓄电池是二次电池，其电极材料分别为 Pb和PbQ,电解液为稀H2SQ溶液,.放由，.工作时的总反应式为 Pb+PbQ+2H2SC4左电 2PbSC+2H20。请依据上述情况判断:(1)铅蓄电池的负极材料是(2)请依据两极材料和总反应，_ O 请依据总反应式和正极反应式 KCH 溶液 yNC 溶液 I.氢氧燃料电池能量转化率高，具有广阔的发展前景。现用氢氧燃料电池进行如图 所示的实验(图中所用电极均为惰性电极广(1)对于氢氧燃料电池，下列叙述不正确的是 理想状态下，该燃料电池消耗 1 mol

16、甲醇所能产生的最大电能为 702.1 kJ,则该燃料 电池的理论效率为(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电 池反应所能释放的全部能量之比)。第3讲 原电池和化学电源【仿真练习】1.D 2.B 3.D 4.B 5.D 6.C 7.C 8.D 写出放电 时正极反应是 写出放电时负极反应是 _ O(4)放电时，电解质溶液中阴离子移向(5)放电时，电解质溶液的酸性 (6)充电时 PbQ 极发生.极;电流方向从(填“增强”、_ ;Pb极发生一 _ O 11.化学在能源开发与利用中起着十分关键的作用。氢气 是一种重要的化工原料。极流向“减弱”或“不变”应，电极 是一种新型的绿色能源,_极。

17、)。反应式 极反应式 A.B.C.D.E.(2a电极是负极，OHT移向负极 b电极的电极反应为：Q+2H2(升4e=4OH,点燃 电池总反应式为：2H+C2=20 电解质溶液的pH保持不变 氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置 上图右边装置中盛有 100 mL 0.1 mol-L 一 气112 mL(标准状况下)时，此时 AgNC溶液的pH=n.已知甲醇的燃烧热 A H=726.5 kJ mol 解质溶液为酸性，负极的反应式为 _ AgNQ溶液，当氢氧燃料电池中消耗氢(溶液体积变化忽略不计)。t,在直接以甲醇为燃料的电池中，电 _,正极的反应 O 9.(1)铝 4AI-12e=4AI3+石墨等惰性电极 3Q+6H(H12e=120H(2)0 2+2C0+4e=20(3)2CB Q=2C0 10.铅(Pb)(2)PbO2+4H+Sd+2e=PbSO+2HO Pb+sd-2e=PbSO(4)负氧化铅(Pb6)铅(Pb)(5)减弱(6)氧化 PbSQ+2HO-2e=PbO+4H+Sd 还原 PbSQ+2e=Pb+sd 11.I.(1)CD(2)1 n CH3O*HO-6e=C0T+6H+Q+4H+4e=2H0 96.6%