原电池知识点研究报告新能源_研究报告-新能源.pdf

《原电池知识点研究报告新能源_研究报告-新能源.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《原电池知识点研究报告新能源_研究报告-新能源.pdf（7页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、1、定义：将化学能直接转变成电能的装置。2、构成原电池的条件：电解质溶液 两个导体做电极 形成闭合回路(或在溶液中接触)有能自发进行的氧化还原反应 3、原理 本质：氧化还原反应 4、原电池电极的判断（1）由组成原电池的两极材料判断：一般来说，较活泼的或能和电解质溶液反应的金属为负极，较不活泼的金属或能导电的非金属为正极。但具体情况还要看电解质溶液，如镁、铝电极在稀硫酸在中构成原电池，镁为负极，铝为正极；但镁、铝电极在氢氧化钠溶液中形成原电池时，由于是铝和氢氧化钠溶液发生反应，失去电子，因此铝为负极，镁为正极。（2）根据外电路电流的方向或电子的流向判断：在原电池的外电路，电流由正极流向负极，电子

2、由负极流向正极。（3）根据内电路离子的移动方向判断：在原电池电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。（4）根据原电池两极发生的化学反应判断：原电池中，负极总是发生氧化反应，正极总是发生还原反应。因此可以根据总化学方程式中化合价的升降来判断。（5）根据电极质量的变化判断：原电池工作后，若某一极质量增加，说明溶液中的阳离子在该电极得电子，该电极为正极，活泼性较弱；如果某一电极质量减轻，说明该电极溶解，电极为负极，活泼性较强。（6）根据电极上产生的气体判断：原电池工作后，如果一电极上产生气体，通常是因为该电极发生了析出氢的反应，说明该电极为正极，活动性较弱。（7）根据某电极附近 pH的变化判断

3、 哪极的 pH增大了，说明该电极为正极，金属活动性较弱。5、盐桥 盐桥的作用仅仅是导电【相当于导线的作用】，将两个烧杯形成闭合回路，否则就相当于断开，而盐桥的导电是利用了其中的阴阳离子的定向移动。锌铜电池，电解质溶液锌端硫酸锌，铜端硫酸铜，即两端不一样，所以产生电势差，于是，电子从负极 Zn失去，沿着导线移向正极 Cu，即外面的导线中，电子即负电荷从 Zn到 Cu，中间有盐桥连接，即盐桥中的负电荷即阴离子应该从 CuSO4 的一端沿着盐桥移向 ZnSO4 的一端，或者说，盐桥中的正电荷即阳离子就从 ZnSO4 的一端沿着盐桥移向 CuSO4 的一端，总之，要保证两端烧杯中的正负电荷要守恒。6、

4、电极反应式的书写 （1）准确判断原电池的正负极是书写电极反应的关键 如果原电池的正负极判断失误，电极反应式的书写一定错误。上述判断正负极的方法是一般方法，但不是绝对的，例如铜片和铝片同时插入浓硝酸溶液中，由于铝片表明的钝化，这时铜失去电子，是负极，其电极反应为：负极：Cu 2e Cu2正极：NO3 +4H+2e 2H2O+2NO2 再如镁片和铝片同时插入氢氧化钠溶液中，虽然镁比铝活泼，但由于镁不与氢氧化钠反应，而铝却反应，失去电子，是负极，其电极反应为：负极：2Al+8OH 23e 2AlO2 +2H2O 正极：6H2O+6e 6OH +3H2（2）要注意电解质溶液的酸碱性。在正负极上发生的电

5、极反应不是孤立的，它往往与电解质溶液紧密联系，如氢氧燃料电池有酸式和碱式，在酸溶液中，电极反应式中不能出现 OH，在碱溶液中，电极反应式中不 能出现 H+，像 CH4、CH3OH 等燃料电池，在碱溶液中碳（C）元素以 CO32 离子形式存在，而不是放出 CO2 气体。（3）要考虑电子的转移数目 在同一个原电池中，负极失去电子数必然等于正极得到的电子数，所以在书写电极反应时，一定要考虑电荷守恒。防止由总反应方程式改写成电极反应式时所带来的失误，同时也可避免在有关计算中产生误差。（4）要利用总的反应方程式 从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池，而两个电极反应相加即得总反应方程式。

6、所以只要知道总反应方程式和其中一个电极反应，便可以写出另一个电极反应方程式。8、常见的原电池(1)一次电池 碱性锌锰电池 构成:负极是锌,正极是 MnO2,正极是 KOH 工作原理:负极 Zn+2OH2e=Zn(OH)2；正极:2MnO2+2H2O+2e=2MnOOH+2OH 总反应式:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 特点:比能量较高,储存时间较长,可适用于大电流和连续放电。钮扣式电池(银锌电池)锌银电池的负极是 Zn，正极是 Ag20，电解质是 KOH，总反应方程式：Zn+Ag20=2Ag+ZnO 特点：此种电池比能量大，电压稳定，储存时间长，适宜小电流连续放电。锂

7、电池 锂电池用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOC12)中组成。锂电池的主要反应为：负极：8Li8e8Li+；正极：3SOC12+8eSO32+2S+6Cl 总反应式为：8Li+3SOC12=6LiCl+Li2SO3+2S 特点：锂电池是一种高能电池，质量轻、电压稳定、工作效率高和贮存寿命长的优点。(2)二次电池 铅蓄电池:(1)铅蓄电池放电原理的电极反应 负极：Pb+S0422ePbSO4；正极：Pb02+4H+S042+2ePbSO4+2H20 总反应式：Pb+PbO2+2H2SO42PbS04+2H2O(2)铅蓄电池充电原理的电极反应

8、有能自发进行的氧化还原反应原理本质氧化还原反应原电池电极的判断由组成原电池的两极材料判断一般来说较活泼的或能和电解质溶液反应的金属为负极较不活泼的金属或能导电的非金属为正极但具体情况还要看电解质溶液如镁钠溶液发生反应失去电子因此铝为负极镁为正极根据外电路电流的方向或电子的流向判断在原电池的外电路电流由正极流向负极电子由负极流向正极根据内电路离子的移动方向判断在原电池电解质溶液中阳离子移向正极阴离子移向化学方程式中化合价的升降来判断根据电极质量的变化判断原电池工后若某一极质量增加说明溶液中的阳离子在该电极得电子该电极为正极活泼性较弱如果某一电极质量减轻说明该电极溶解电极为负极活泼性较强根据电极上

9、产生的 阳极：PbSO4+2H2O 2e=PbO2+4H+SO42；阴极：PbSO4+2e=Pb+SO42 总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4 镍一镉碱性蓄电池 构成:放电时镉(Cd)为负极,正极是 NiO(OH),电解液是 KOH 工作原理:负极:Cd+2OH2e=Cd(OH)2；正极:2NiO(OH)+2H2O+2e=2Ni(OH)2+2OH 总反应式:特点：电压稳定、使用方便、安全可靠、使用寿命长，但一般体积大、废弃电池易污染环境。(3)燃料电池 氢氧燃料电池 当用碱性电解质时，电极反应为：负极：2H2+40H4e4H20；正极：02+2H20+4e40H 总反

10、应：2H2+022H2O 甲烷燃料电池 该电池用金属铂片插入 KOH 溶液中作电极，在两极上分别通甲烷和氧气；负极：CH4+10OH8e=CO32+7H2O；正极：2O2+4H2O+8e=8OH 总反应方程式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O CH3OH 燃料电池 用导线相连的两个铂电极插入 KOH 溶液中，然后向两极分别通入 CH3OH 和 O2，则发生了原电池反应。负极：2CH3OH+16OH12e=2CO32+12H2O；正极：3O2+6H2O+12e=12OH 总反应方程式为：2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O 9、原电池的应用 1）制作干电池、蓄电

11、池、高能电池；（2）比较金属腐蚀的快慢（负极金属先被腐蚀）；（3）防护金属腐蚀（被保护的金属作正极）；（4）比较反应速率（如粗锌与稀硫酸反应比纯锌快）；（5）比较金属活动性强弱（被溶解的负极金属较活泼）；（6）判断溶液 pH变化（如发生吸氧腐蚀时，因有正极反应 O2+2H2O+4e-=4OH-，使溶液 pH值升高，正极附近溶液能使酚酞变红）。(7)根据电池反应判断新的化学电源的变化，(方法是先分析电池反应中有关物质化合价变化，确定原电池正极和负极，然后根据两极变化分析判断其它指定性质的变化)。10、金属的腐蚀和防护 1）、腐蚀 金属腐蚀的类型：化学腐蚀和电化学腐蚀。有能自发进行的氧化还原反应原

12、理本质氧化还原反应原电池电极的判断由组成原电池的两极材料判断一般来说较活泼的或能和电解质溶液反应的金属为负极较不活泼的金属或能导电的非金属为正极但具体情况还要看电解质溶液如镁钠溶液发生反应失去电子因此铝为负极镁为正极根据外电路电流的方向或电子的流向判断在原电池的外电路电流由正极流向负极电子由负极流向正极根据内电路离子的移动方向判断在原电池电解质溶液中阳离子移向正极阴离子移向化学方程式中化合价的升降来判断根据电极质量的变化判断原电池工后若某一极质量增加说明溶液中的阳离子在该电极得电子该电极为正极活泼性较弱如果某一电极质量减轻说明该电极溶解电极为负极活泼性较强根据电极上产生的电化学腐蚀的类型：吸氧

13、腐蚀和析氢腐蚀。吸氧腐蚀 金属在酸性很弱或中性溶液里，空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电化学腐蚀，叫吸氧腐蚀 例如钢铁在接近中性的潮湿的空气中腐蚀属于吸氧腐蚀，其电极反应如下：负极（Fe）：2Fe-4e=2Fe2+正极（C）：2H2O+O2+4e=4OH-钢铁等金属的电化腐蚀主要是吸氧腐蚀 析氢腐蚀 金属在酸性较强的溶液中发生电化学腐蚀时放出氢气的腐蚀叫做析氢腐蚀。在钢铁制品中一般都含有碳。在潮湿空气中，钢铁表面会吸附水汽而形成一层薄薄的水膜。水膜中溶有二氧化碳后就变成一种电解质溶液，使水里的 H+增多。于是就构成无数个以铁为负极、碳为正极、酸性水膜为电解质溶液的微小原电池。这些原电池

14、里发生的氧化还原反应是：负极（铁）：铁被氧化 Fe-2e=Fe2+；正极（碳）：溶液中的 H+被还原 2H+2e=H2 这样就形成无数的微小原电池。最后氢气在碳的表面放出，铁被腐蚀，所以叫析氢腐蚀。2）、金属的防护方法（1）改变金属的内部结构：如制成不锈钢。（2）覆盖保护层：涂漆、电镀、搪瓷、涂沥青、塑料、沥青等。（3）电化学保护法：牺牲阳极保护法：如轮船的船底四周镶嵌锌块。外加电流阴极保护法（又叫阴极电保护法）：将被保护的金属制品（如水库闸门、合成氨塔等）与直流电源的负极相连接，做电解池的阴极，受到保护。1.X、Y、Z、M、N 代表五种金属。有如下化学反应，(1)水溶液中：X+Y2+=X2+

15、Y 电化腐蚀类型 吸氧腐蚀 析氢腐蚀 条件 水膜酸性很弱或呈中性 水膜酸性较强 正极反应 O2+4e-+2H2O=4OH-2H+2e-=H2 负极反应 Fe 2e-=Fe2+Fe 2e-=Fe2+腐蚀作用 是主要的腐蚀类型，具有广泛性 发生在某些局部区域内 有能自发进行的氧化还原反应原理本质氧化还原反应原电池电极的判断由组成原电池的两极材料判断一般来说较活泼的或能和电解质溶液反应的金属为负极较不活泼的金属或能导电的非金属为正极但具体情况还要看电解质溶液如镁钠溶液发生反应失去电子因此铝为负极镁为正极根据外电路电流的方向或电子的流向判断在原电池的外电路电流由正极流向负极电子由负极流向正极根据内电路

16、离子的移动方向判断在原电池电解质溶液中阳离子移向正极阴离子移向化学方程式中化合价的升降来判断根据电极质量的变化判断原电池工后若某一极质量增加说明溶液中的阳离子在该电极得电子该电极为正极活泼性较弱如果某一电极质量减轻说明该电极溶解电极为负极活泼性较强根据电极上产生的(2)Z+2H2O(冷)=Z(OH)2+H2(3)M、N为电极，与 N的盐酸溶液组成原电池，发生的电极反应为：M-2e=M2+(4)Y 可以溶于稀 H2SO4中，M不被稀 H2SO4氧化。则金属性强弱顺序正确的是()A.MNYXZ B.NMXYZ C.NMYXZ D.XZNMY 2把 a、b、c、d 四块金属浸入稀 H2SO4中，用导

17、线两两相连可以组成各种原电池。若 a、b 相连时 a 溶解；c、d 相连时 c 为负极；a、c 相连时，c 极上产生大量气泡；b、d 相连时，b 为正极，则四种金属活动性顺序由强到弱为()Aabcd Bacdb Ccabd Dbdca 3下列各个装置中铁棒被腐蚀由易到难的顺序是正确的是（）A B C D 4 在盛有稀 H2SO4的烧杯中放入导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是（）A正极附近的 SO42-离子浓度逐渐增大 B 电子通过导线由铜片流向锌片 C正极有 O2逸出 D铜片上有 H2逸出 5下列反应中，在原理上可以设计成原电池的是 ABa(OH)28H2O与 NH4Cl 的反应 B铝片与

18、浓硫酸的反应 C甲烷与氧气的反应 D石灰石的分解反应 6某金属能跟稀盐酸作用放出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是 A铁 B铜 C铝 D镁 7对铜锌稀硫酸组成的原电池装置中，当导线中有 1mol 电子通过时，理论上的两极变化是（）锌片溶解了 32.5 克 锌片增重了 32.5 克 铜片上析出 1 克氢气 铜片上析出 1mol 氢气 A B C D 8把一小块镁铝合金放入 6 mol L-1的氢氧化钠溶液中，可以形成微型电池，则该电池负极的电极反应 A.MgMg2+2e-B.2Al+8OH-22AlO+4H2O+6e-C.4OH-2H2O+O2+4e-D.2H2O+2e-2OH-+

19、H2 9若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应的离子方程式是：Cu+2H+=Cu2+H2，则下列关于该装置的有关说法正确的是()A.该装置可能是原电池，也可能是电解池 B.该装置只能是原电池，且电解质溶液为硝酸 有能自发进行的氧化还原反应原理本质氧化还原反应原电池电极的判断由组成原电池的两极材料判断一般来说较活泼的或能和电解质溶液反应的金属为负极较不活泼的金属或能导电的非金属为正极但具体情况还要看电解质溶液如镁钠溶液发生反应失去电子因此铝为负极镁为正极根据外电路电流的方向或电子的流向判断在原电池的外电路电流由正极流向负极电子由负极流向正极根据内电路离子的移动方向判断在原电池

20、电解质溶液中阳离子移向正极阴离子移向化学方程式中化合价的升降来判断根据电极质量的变化判断原电池工后若某一极质量增加说明溶液中的阳离子在该电极得电子该电极为正极活泼性较弱如果某一电极质量减轻说明该电极溶解电极为负极活泼性较强根据电极上产生的C.该装置只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极 D.该装置只能是原电池，电解质溶液不可能是盐酸 10 某金属与稀盐酸作用无氢气产生，该金属与铜能组成原电池，此金属是（）AMg BFe CAg DCu 11下列叙述是小明做完铜、锌原电池的实验后得出的结论和认识，你认为正确的是(）A.构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属 B.由铜、锌作电极与硫酸铜溶液组成的

21、原电池中铜是负极 C.电子沿外导线由锌流向铜，通过硫酸溶液被氢离子得到而放出氢气 D.铜锌原电池工作时，若有 13 g 锌被溶解，电路中就有 0.4 mol电子通过 12 对于锌、铜和稀硫酸组成的原电池，下列有关说法中，不正确的是 AZn是负极 B电子由 Zn经外电路流向 Cu C溶液中 H+向负极移动 DZn电极反应：Zn 2e=Zn2+13下列关于原电池的叙述正确的是（）A 原电池是将化学能转变成电能的装置 B在原电池中失去电子的一极是阴极 C原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成 D原电池的负极发生的是还原反应 14铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中，构成原电池，电子经导线由锌片流

22、向铜片。在这个原电池中，锌片是 A阴极 B正极 C阳极 D负极 15一个原电池的总反应方程式为 ZnCu2+=Zn2+Cu，该原电池可能为 A B C D 正极 Cu Al Zn Fe 负极 Zn Zn Cu Zn 电解质溶液 H2SO4 CuSO4 ZnCl2 CuCl2 17从理论上分析，关于 FeCuSO4溶液Cu原电池的叙述正确的是 A铜极为负极 B电子从铜沿导线转移到铁 C铁表面析出金属铜 D总反应为 Fe+CuSO4=FeSO4+Cu 18银锌纽扣电池放电时的反应为：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag，下列有关说法中不正确的是 A该反应属于置换反应 BZn做负极 CAg2O在正极上发生

23、还原反应 D可用稀硝酸做电解质溶液 19下列化学反应中，理论上不能用来设计原电池的是 A2I+2Fe3=2Fe2+I2 H 0 B2CO+O2=2 CO2 H 0 CBaCl2+H2SO4=BaSO4+2HCl H 0 DCu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2 H 0 1C【解析】试题分析：(1)水溶液中：X+Y2+=X2+Y由此可知 X的还原性大于 Y；有能自发进行的氧化还原反应原理本质氧化还原反应原电池电极的判断由组成原电池的两极材料判断一般来说较活泼的或能和电解质溶液反应的金属为负极较不活泼的金属或能导电的非金属为正极但具体情况还要看电解质溶液如镁钠溶液发生反应失去电子因此铝为负极

24、镁为正极根据外电路电流的方向或电子的流向判断在原电池的外电路电流由正极流向负极电子由负极流向正极根据内电路离子的移动方向判断在原电池电解质溶液中阳离子移向正极阴离子移向化学方程式中化合价的升降来判断根据电极质量的变化判断原电池工后若某一极质量增加说明溶液中的阳离子在该电极得电子该电极为正极活泼性较弱如果某一电极质量减轻说明该电极溶解电极为负极活泼性较强根据电极上产生的(3)M、N 为电极，与 N 的盐酸溶液组成原电池，发生的电极反应为：M-2e=M2+M的还原性大于 N；(4)Y 可以溶于稀 H2SO4中，M不被稀 H2SO4氧化，可知 Y的还原性大于 M；(2)Z+2H2O(冷)=Z(OH)

25、2+H2，可知 Z属于第一主族元素，而 X、Y、M、N在水溶液中不与水反应，可知 Z的还原性大于以上四种金属。综上可知，以上五种金属的金属性强弱顺序 NMYXb；c、d 相连时 c 为负极,cd；a、c 相连时，c 极上产生大量气泡,c 作正极，ac；b、d 相连时，b 为正极，db.所以综上：acdb 3 C：金属在不同环境中的腐蚀顺序：原电池（作负极）原电池（作正极）潮湿空气电解池（作阴极）4D原电池工作时，电子由负极（锌）经外电路（导线）流向正极（铜）。负极锌片：Zn2e=Zn2+；正极铜片：2H+2e=H2，总反应为：Zn+2H+=Zn2+H2，原电池中没有产生 O2。没有参与反应的

26、SO42-离子浓度不会逐渐增大。5C原电池中有电流产生，所以只有氧化还原反应才能设计成原电池，B发生钝化，AD不是氧化还原反应，因此正确的答案选 C。6A 原电池较活泼的金属是负极，失去电子，所以该金属的活泼性比锌弱，但能和盐酸反应产生氢气，所以答案选 A。7A 在原电池中较活泼的金属作负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极上，所以溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。正极得到电子，发生还原反应。所以铜锌稀硫酸原电池电极反应式为：负极：Zn-2e-=Zn2+，正极：2H+2e-=H2，故1mol电子通过电路之后有 32.5g 锌溶解，1g氢气从铜电极析出，答案选 A。8B。M

27、g跟 NaOH（aq）不反应，Al 跟 NaOH(aq)加水反应，生成偏铝酸钠和氢气。强碱溶液中 Al 比 Mg活泼，金属铝是负极，发生氧化反应。9C不能是原电池，Cu+H+不能自发发生氧化还原反应。10C 11D【解析】在原电池中，活泼金属中的电子流向不活泼的电极，因此活泼金属是负极。但电子不能通过电解质溶液，应该是氢离子在铜极上得到由锌沿外导线转移过来年电子。铜锌原电池工作时，锌负极失电子，电极反应为Zn-2e-=Zn2+，1molZn失去 2mol 电子，0.2mol 锌(质量为 13g)被溶解，电路中有 0.4mol 电子通过。12C【解析】锌比铜活泼，锌做负极，失电子，经外电路流向

28、Cu，溶液中 H+向正极移动 13A【解析】A对，形成原电池后，通过化学反应，可以在装置中形成电流，能将化学能转变成电能。当两电极不同时，活泼的做负极，失去电子，发生氧化反应，故 B、D 错。一般组成原电池的两极是活泼性不同的两种金属，或者是一种金属一种非金属，但氢氧燃料电池两极都是惰性电极，所以 C 错。14D 在原电池中电子流出的一极为负极。选 D 15D 17D 18 D 19C 有能自发进行的氧化还原反应原理本质氧化还原反应原电池电极的判断由组成原电池的两极材料判断一般来说较活泼的或能和电解质溶液反应的金属为负极较不活泼的金属或能导电的非金属为正极但具体情况还要看电解质溶液如镁钠溶液发生反应失去电子因此铝为负极镁为正极根据外电路电流的方向或电子的流向判断在原电池的外电路电流由正极流向负极电子由负极流向正极根据内电路离子的移动方向判断在原电池电解质溶液中阳离子移向正极阴离子移向化学方程式中化合价的升降来判断根据电极质量的变化判断原电池工后若某一极质量增加说明溶液中的阳离子在该电极得电子该电极为正极活泼性较弱如果某一电极质量减轻说明该电极溶解电极为负极活泼性较强根据电极上产生的