噶米届高考化学一轮复习考纲点击教学案:第八单元化学反应与能量第2节原电池-化学电源.doc
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4、图以铜锌原电池为例:(1)在ZnSO4溶液中,锌片逐渐_,即Zn被_,锌原子_电子,形成_进入溶液,从锌片上释放出电子,经过导线流向_;溶液中的_从铜片上得电子,还原成为_并沉积在铜片上。(2)电子流向:从_极流向_极。(3)电流方向:从_极(_)流向_极(_)。3电极材料及反应式(以铜锌原电池为例)电极名称负极正极电极材料电极名称负极正极电极反应反应类型_反应_反应电池总反应4原电池的构成判断要三看(1)一看反应:看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。(2)二看两电极:一般是活泼性不同的两电极。(3)三看是否形成闭合回路,形成闭合回路需三个条件:电解质
5、溶液;两电极直接或间接接触;两电极插入电解质溶液。即时训练1 下列装置可以形成原电池的是_,并写出形成原电池的电极材料及电极反应:正极:_、_;负极:_、_;电解质溶液中的阴离子向_极移动,阳离子向_极移动,形成电流。二、常见的化学电源1一次电池(以碱性锌锰电池为例)负极:材料_,电极反应_。正极:材料MnO2,电极反应2MnO22e2H2O=2MnOOH2OH总反应:Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)22二次电池(以铅蓄电池为例)负极:材料_,电极反应:_。正极:材料_,电极反应:_。总反应:PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O3燃料电池(以氢氧燃料电池为例)酸性碱性
6、负极反应正极反应电池总反应2H2O2=2H2O即时训练2 (1)铜锌原电池中,负极发生氧化反应,电极失电子质量减小,是否所有的化学电源中负极电极材料均减小?答:_。(2)给二次电池充电时,电极与外接电源的正、负极怎样连接?答:_。一、原电池的工作原理1原理图示2注意点(1)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动,与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。(2)无论在原电池还是在电解池中,电子均不能通过电解质溶液。(3)原电池的负极失去电子的总数等于正极得到电子的总数。【例11】(2012河南开封四模)某汽车尾气分析仪以燃料电池为工作原理测定CO的浓度,其装置如图所示,该电池中电解质为氧化钇
7、氧化钠,其中O2可以在固体介质NAMCON中自由移动。下列说法中正确的是()。A传感器中通过的电流越大,尾气中CO的含量越低B工作时电子由电极a通过固体介质NAMCON流向电极bC工作时电极b作正极,O2由电极a流向电极bD当固体电解质中有1 mol O2通过时,电子转移2 mol方法归纳导线中的电流是从正极流向负极,而原电池内溶液中的电流(阳离子)正好相反,是从负极流向正极,阴离子从正极流向负极,这样才能形成闭合回路。【例12】 铜锌原电池(如下图)工作时,下列叙述不正确的是()。A撤掉盐桥不能形成闭合回路,所以不能形成原电池B电池反应为ZnCu2=Zn2CuC在外电路中,电子从负极流向正极
8、D盐桥中的K移向ZnSO4溶液二、原电池电极正负的判断及书写1正、负极的判断2电极反应的书写步骤3电极反应的书写举例(1)如果题目给定的是图示装置,没给总方程式,先分析正、负极,再根据正、负极反应规律去书写电极反应。例如:写电极反应分三步:分别找出氧化剂(H)和还原剂(Zn)(燃料电池如氢氧燃料电池,一般而言,燃料作还原剂,O2作氧化剂)。氧化剂在正极得电子,还原剂在负极失电子。结合介质判断氧化产物(Zn2)和还原产物(H2)。写出电极反应(注意两极得失电子数相等)。负极:Zn2e=Zn2;正极:2H2e=H2。(2)给出总反应,首先分析此反应中电子的得失,即氧化反应或还原反应,化合价升高、失
9、电子、发生氧化反应,为原电池的负极;化合价降低、得电子、发生还原反应,为原电池的正极。以铅蓄电池放电时的反应为例,总反应为PbPbO22H2SO42PbSO42H2O,电极反应的书写步骤如下:负极:Pb2e=PbSO4PbSO2e=PbSO4;正极:PbO22e=PbSO4PbO2SO2e=PbSO4 PbO2SO4H2e=PbSO42H2O(也可以用总反应减去负极反应得到正极反应)。(3)书写电极反应应充分注意介质影响,水溶液中不能出现O2。如图所示,电池反应为2H2O2=2H2O,两电极为石墨电极,写出在下列三种介质中的电极反应:a电解质是稀硫酸溶液(酸性溶液电极反应中一定无OH)。负极:
10、2H24e=4H;正极:O24H4e=2H2O。b电解质是稀KOH溶液(碱性溶液电极反应中一定无H)。负极:2H24OH4e=4H2O;正极:O22H2O4e=4OH。c电解质是NaCl溶液(中性溶液反应物中无H和OH)。负极:2H24e=4H;正极:O22H2O4e=4OH。【例21】 现欲以下图所示装置用电化学原理将CO2、SO2转化为重要化工原料。若A为CO2,B为H2,C为CH3OH,则通入CO2的一极为_极,电极反应为_,电池反应为_。若A为SO2,B为O2,C为H2SO4,则负极的电极反应为_。方法归纳书写电极反应时,正负极的判断是关键,看两极与电解质溶液得、失电子而快速推断出正、
11、负极,同时还应充分注意介质与电极生成物的反应:(1)负极生成的金属离子在碱性溶液中能与OH反应生成难溶性碱,如在碱性条件下,钢铁腐蚀中负极生成的Fe2与溶液中的OH结合生成Fe(OH)2;(2)在碱性条件下电极析出的CO2能与OH反应生成CO等。【例22】 (2012湖北武汉联考)下图是甲烷燃料电池原理示意图,请回答下列问题:(1)电池的正极是_(填“a”或“b”)电极,负极上的电极反应是_。(2)电池工作一段时间后电解质溶液的pH_(填“增大”“减小”或“不变”)。三、原电池在化工、农业生产及科研中的应用1加快氧化还原反应速率一个自发的氧化还原反应,设计成原电池时反应速率增大,例如Zn与稀硫
12、酸反应时加入少量的CuSO4溶液能使产生氢气的速率加快。2比较金属活泼性强弱金属分别作原电池的两极时,一般作负极的金属比正极的活泼。3用于金属的防护使被保护的金属制品作原电池的正极而得到保护。例如,保护铁质输水管或钢铁桥梁,可用导线将其和一块锌块相连,使Zn作原电池的负极。4设计制作化学电源(1)首先将氧化还原反应分成两个半反应。(2)根据原电池的反应特点,结合两个半反应找出正负极材料和电解质溶液。【例3】 已知电极材料:铁、铜、银、石墨、锌、铝;电解质溶液:CuCl2溶液、NaOH溶液、盐酸,按要求回答下列问题。(1)电工经常说的一句口头禅:“铜接铝,瞎糊弄”,所以电工操作上规定不能把铜导线
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