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1、一 原电池1 概念将转化为的装置 2 本质自发的反应 3 工作原理 以锌 铜原电池为例 化学能 电能 氧化还原 4 构成条件 1 具有两个不同的电极 金属和金属或金属和非金属导体 2 具有溶液 3 形成 或在溶液中相互 二 化学电源1 一次电池 锌锰干电池 活泼性 电解质 闭合电路 接触 2 二次电池 可充电电池 铅蓄电池是常见的二次电池 负极材料是 正极材料是 1 放电时的反应负极 正极 PbO2 2e SO 4H PbSO4 2H2O 总反应 Pb PbO2 2H2SO4 2PbSO4 2H2O 2 充电时的反应 阴 负 极 Pb PbO2 Pb 2e SO PbSO4 PbSO4 2e
2、Pb SO 阳 正 极 总反应 2PbSO4 2H2O Pb PbO2 2H2SO4 3 燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃烧电池 可分酸性和碱性两种 PbSO4 2e 2H2O PbO2 SO 4H 关于可充电电池 1 可充电电池是指既能将化学能转变成电能 即放电 又能将电能转变成化学能 即充电 的一类特殊电池 充放电的反应不能理解为可逆反应 充 放电反应条件不同 2 充电时的电极接法为 3 书写电极方程式时必须首先注意识别是 充电 还是 放电 三 金属的腐蚀与防护1 金属腐蚀的定义金属与周围的气体或液体物质发生反应而引起损耗的现象 2 金属腐蚀的实质金属电子被 3 金属腐蚀的类型 1 化
3、学腐蚀 金属直接跟物质接触发生化学反应 氧化还原 失去 氧化 氧化性 2 电化学腐蚀 不纯金属或合金发生被氧化而腐蚀 电化学腐蚀很普遍 4 常见的电化学腐蚀 以钢铁为例 原电池反应 5 金属的防护 1 加防护层如在金属表面加上耐腐蚀的油漆 搪瓷 陶瓷 沥青 塑料 橡胶及电镀 喷镀或表面钝化等方法 2 电化学防护 牺牲阳极的阴极保护法 如在船舶的外壳装上锌块 锌作原电池的极 阳极 铁作为原电池的正极 阴极 外加电流的阴极保护法 如钢闸门被保护 阳极为惰性电极 如石墨 与电源正极相连 阴极为 与电源负极相连 3 改变金属的内部结构 如不锈钢 钢闸门 负 1 原电池的工作原理 1 Zn CuSO4
4、Cu 原电池工作原理如下所示 原电池的工作原理及电极反应式的书写 电池反应 Zn Cu2 Zn2 Cu 1 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 Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子 Al作负极 Mg作正极 Fe Al在浓HNO3中钝化后 比Cu等金属更难失电子 Cu等金属作负极 Fe Al作正极 2 书写电极反应式时 注意介质是否参加反应 碱性介质的电极反应中不能出现H 酸性介质的电极反应中不能出现OH 解析 A高温下 微生物发生蛋白质的变性 错误 B正确 放电过程中 H 移向正极区 C错误 葡萄糖燃料电池的总反应式为 C6H12O6 6O2 6CO2 6H2O
5、 即1molO2 1molCO2 每消耗1molO2 理论上生成标准状况下CO2气体体积为22 4L D错误 答案 B 1 加快化学反应速率理论上 氧化还原反应均可设计成原电池 因有电流产生 加快了电子的转移 从而加快了化学反应速率 如 实验室利用Zn与稀H2SO4反应制取H2时 稀H2SO4中滴入几滴CuSO4溶液 从而加快了H2的逸出 原电池原理的应用 2 比较金属的活泼性据溶解 或质量减轻 的为负极 质量增加 或产生气泡 的为正极 结合负极活泼性 正极活泼性 便作出结论 3 设计原电池 1 首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应 2 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
6、 氧化性较强的物质作为正极 并且 原电池的电极必须导电 电池中的负极必须能够与电解质溶液反应 3 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 如在铜 锌 硫酸构成的原电池中 负极金属锌浸泡在含有Zn2 的电解质溶液中 而正极铜浸泡在含有Cu2 的溶液中 4 按要求画出原电池装置图 如根据以下反应设计的原电池 解析 首先判断各装置所形成的是原电池还是电解池 然后根据金属Fe腐蚀的实质再结合电化学原理分析腐蚀的快慢 中
7、由于水中溶解了氧气 铁与杂质碳会形成原电池 发生电化学腐蚀 中铁在油中 氧气难以溶解 无电解质溶液 不能形成原电池 都形成原电池 但 中铁为正极 受到保护 中铁为负极 被氧化 都形成了电解池 中铁与电源的正极相连 作阳极 氧化速率加快 中铁与电源的负极相连 作阴极 受到保护 所以铁腐蚀由快到慢的顺序为 答案 解析 浸入稀硫酸组成原电池时 X Y相连X为负极 活动性X Y Z W相连电流方向为W Z Z为负极 活动性Z W X Z相连Z极产生气泡 Z为正极 活动性X Z W Y相连W被氧化 W为负极 活动性W Y 综合得知这四种金属的活动性为X Z W Y 答案 A 金属腐蚀条件的探究 2008
8、年海南卷 如何防止铁的锈蚀是工业上研究的重点内容 为研究铁锈蚀的影响因素 某同学做了如下探究实验 回答以下问题 1 上述实验中发生了电化学腐蚀的是 填实验序号 在电化学腐蚀中 负极反应是 正极反应是 2 由该实验可知 可以影响铁锈蚀速率的因素是 3 为防止铁的锈蚀 工业上普遍采用的方法是 答两种方法 答案 1 3 4 5 6Fe 2e Fe2 或2Fe 4e 2Fe2 2H2O O2 4e 4OH 2 湿度 温度 O2浓度 电解质是否存在 3 电镀等表面覆盖保护法 牺牲阳极的阴极保护法 一 选择题 每小题5分 共50分 1 一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率 现用Li2CO3和Na2CO3的
9、熔融盐混合物作电解质 一极通CO气体 另一极通O2和CO2混合气体 其总反应为 2CO O2 2CO2 则下列说法中正确的是 A 通CO的一极是电池的正极B 负极发生的电极反应是 O2 2CO2 4e 2COC 负极发生的电极反应是 CO CO 2e 2CO2D 正极发生氧化反应答案 C 3 下图所示装置中 观察到电流计指针偏转 M棒变粗 N棒变细 由此判断下表中所列M N P物质 其中可以成立的是 解析 该原电池中M棒变粗 N棒变细 说明原电池反应时N棒溶解作负极 溶液中有金属析出在M棒上 M棒作正极 A B选项中 电解质溶液分别为稀H2SO4和稀盐酸 原电池工作时 不会有金属析出 C选项正
10、极反应为Ag e Ag 符合题意 而D选项正极反应为Fe3 e Fe2 不会有金属析出 答案 C 4 2010年长春模拟 已知蓄电池在充电时作电解池 放电时作原电池 铅蓄电池上有两个接线柱 一个接线柱旁标有 另一个接线柱旁标有 关于标有 的接线柱 下列说法中正确的是 A 充电时作阳极 放电时作正极B 充电时作阳极 放电时作负极C 充电时作阴极 放电时作负极D 充电时作阴极 放电时作正极 解析 对于蓄电池 充电和放电过程中发生的电极反应相反 铅蓄电池标有 的接线柱 表示原电池的正极 放电时该极发生还原反应 当充电时 该极发生氧化反应 因此标有 的接线柱 充电时作阳极 答案 A 5 能够使反应Cu
11、 2H2O Cu OH 2 H2 发生的是 A 用铜片作阴 阳电极 电解氯化铜溶液B 用铜片作阴 阳电极 电解硫酸钾溶液C 铜锌合金在潮湿空气中发生电化学腐蚀D 铜片作原电池的负极 碳棒作原电池的正极 氯化钠溶液作电解质溶液 解析 本题考查电化学知识 综合运用电化学原理和实验设计 由于该反应不能自发进行 因此只能将该反应设计成电解池 排除C D两项 A项中用CuCl2溶液相当于电镀 答案 B 6 碱性电池具有容量大 放电电流大的特点 因而得到广泛应用 锌 锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液 电池总反应式为 Zn 2MnO2 2H2O Zn OH 2 2MnOOH 下列说法错误的是 A 电池工作时
12、 锌失去电子B 电池正极的电极反应式为 2MnO2 2H2O 2e 2MnOOH 2OH C 电池工作时 电子由正极通过外电路流向负极D 外电路中每通过0 2mol电子 锌的质量理论上减少6 5g 答案 C 解析 Mg比Al活泼 在 中Mg做负极 但在NaOH溶液中 Mg不反应 而Al可以反应 故 中Al是负极 在浓HNO3中铁会钝化 故Cu为负极 Fe为正极 在 中由于不断向Cu极附近通入空气 而O2比溶液中的H 得e 能力强 故Fe失去的电子 在Cu极被O2得到 电极反应式应为 O2 2H2O 4e 4OH 答案 B 8 2008年江苏高考 镍镉 Ni Cd 可充电电池在现代生活中有广泛应
13、用 已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液 其充 放电按下式进行 Cd 2NiOOH 2H2O放电充电Cd OH 2 2Ni OH 2 有关该电池的说法正确的是 A 充电时阳极反应 Ni OH 2 e OH NiOOH H2OB 充电过程是化学能转化为电能的过程C 放电时负极附近溶液的碱性不变D 放电时电解质溶液中的OH 向正极移动 解析 由充电时方程式中的Cd和Ni的化合价的变化可知 Ni OH 2作阳极 电解质溶液为KOH 所以电极反应式为 Ni OH 2 e OH NiOOH H2O Cd OH 2作阴极 电极反应式为 Cd OH 2 2e Cd 2OH 充电的过程是将电能转化为化学能
14、放电时 Cd作负极 电极反应式为 Cd 2e 2OH Cd OH 2 Cd周围的c OH 下降 OH 向负极移动 答案 A 答案 B 10 2010年重庆模拟 有甲 乙两位同学 他们一起做了水果电池的实验 测得数据如下 二 非选择题 共50分 11 12分 1 A B C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸 B中Sn极的电极反应式为 Sn极附近溶液的pH 填 增大 减小 或 不变 C中总反应离子方程式为 比较A B C中铁被腐蚀的速率 由快到慢的顺序是 2 如图是甲烷燃料电池原理示意图 回答下列问题 电池的负极是 填 a 或 b 该极的电极反应是 电池工作一段时间后电解质溶液的pH 填
15、增大 减小 或 不变 答案 1 2H 2e H2 增大 Zn 2H Zn2 H2 B A C 2 aCH4 10OH 8e CO 7H2O 减小 解析 丁烷燃烧 即该电池放电时的总反应式为 2C4H10 13O2 8CO2 10H2O 反应中碳元素的化合价升高 C4H10发生氧化反应 氧元素的化合价降低 O2发生还原反应 所以通入空气的一极为正极 电极反应为O2 4e 2O2 在此写作13O2 52e 26O2 根据电荷守恒 O2 由正极移向负极 13 15分 2010年广东五校模拟 某探究小组用铁钉被腐蚀的快慢实验来研究防止钢铁腐蚀的方法 所用试剂有 材质相同的无锈铁钉数 食盐水 碳酸水 植
16、物油各多量 实验温度为298K 308K 每次实验取用铁钉的数量相同 液体体积相同且足量 用大小相同的试管实验 1 请完成以下实验设计表 并在实验目的一栏中填出对应的实验编号 2 请根据上述实验 判断下列有关钢铁制品防腐的说法正确的是 填字母 A 在铁门 铁窗表面涂上油漆B 自行车各部件因有防护涂层或电镀等防腐措施 所以不需要停放在遮雨的地方C 家用铁制厨具每次用完后应擦干放置在干燥处D 把挡水铁闸门与直流电源的正极连接且构成回路 可减小铁闸门的腐蚀速率 3 如图 水槽中 试管内有一枚铁钉 放置数天后观察 若试管内液面上升 则原溶液呈 性 发生 腐蚀 电极反应负极 正极 若试管内液面下降 则原溶液呈 性 发生 腐蚀 电极反应负极 正极 14 14分 探究创新题 某化学兴趣小组对原电池中盐桥的作用进行探究 并设计了以下实验装置 1 以上四个装置中 能发挥盐桥作用的是 2 若以A B为电源 分别电解等浓度 等体积的NaCl溶液 当消耗等质量Zn时 产生的H2 填A或B 多 原因是 3 如果C装置中U形铜导体在插入溶液前是粗细均匀的 插入足够长时间后 仔细比较两端的变化是 4 D装置充分作用
