《4-4-1原电池原理及应用 人教版选修四》由会员分享，可在线阅读，更多相关《4-4-1原电池原理及应用 人教版选修四（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一节第一节 原电池原理及应用原电池原理及应用 1复习重点复习重点 1原电池的电极名称及电极反应式， 2对几种化学电源的电极反应式的认识和书写， 3原电池原理的应用。 4其中原电池原理及有关计算是高考的命题热点。 2难点聚焦难点聚焦一、原电池原理1、 定义：原电池装置是将化学能转变为电能的装置2、 构成要素（-）较活泼的金属（a）电极（+）较不活泼的金属或非金属（b）电解质溶液（c）闭合回路 3、原电池原理： 电子负极 正极活泼的一极 （导线） 不活泼的一极流出电子 流入电子发生氧化反应 发生还原反应（1）电极反应 Zn-2e=Zn2+ 2H+2e=H2（2）电池总反应 Zn+2H+=H2+
2、Zn2+（3） 、微粒流向：外电路：电子：负极 导线 正极 内电路：离子：阳离子向正极移动 小结：原电池是一种负极流出电子，发生氧化反应，正极流入电子，发生还原反应，从而实现化学能转换为电 能的装置 3例题精讲例题精讲1 1确定金属活动性顺序确定金属活动性顺序例例 1 1 （1993 年上海高考化学题）有 A、B、C、D 四种金属，将 A 与 B 用导线联结起来，浸入电解质溶液中，B 不易被腐蚀；将 A、D 分别投入到等浓度的盐酸中，D 比 A 反应剧烈；将铜浸入 B 的盐溶液中无明显变化；将铜浸入 C 的盐溶液中，有金属 C 析出。据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为 （ ）ADCAB
3、 BDABC CDBAC DBADC解析：解析：根据原电池原理，较活泼金属作负极，较不活泼金属作正极，B 不易被腐蚀，说明 B 为正极，金属活动性 AB。另可比较出金属活动性 DA，BC。故答案为 B 项。2 2比较反应速率比较反应速率例例 2 2 （2000 年北京春季高考化学题）100mL 浓度为 2 molL-1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是 （ ）A加入适量的 6molL-1的盐酸 B加入数滴氯化铜溶液 C加入适量蒸馏水 D加入适量的氯化钠溶液解析：解析：向溶液中再加入盐酸，H+的物质的量增加，生成 H2的总量也增加，A 错。加入氯化铜后
4、，锌置换出的少量铜附在锌片上，形成了原电池反应，反应速率加快，又锌是过量的，生成 H2的总量决定于盐酸的量，故 B正确。向原溶液中加入水或氯化钠溶液都引起溶液中 H+浓度的下降，反应速率变慢，故 C、D 都不正确。本题答案为 B 项。 3 3书写电极反应式、总反应式书写电极反应式、总反应式例例 3 3 （2000 年全国高考理综题）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用 Li2CO3和 Na2CO3的熔融盐 混合物作电解质，CO 为阳极燃气，空气与 CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在 650下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：阳极反应式：2CO+2CO32-4e-= 4CO2
5、阴极反应式：_，电池总反应式：_。解析：解析：作为燃料电池，总的效果就是把燃料进行燃烧。本题中 CO 为还原剂，空气中 O2为氧化剂，电池总反应式为：2CO+O2=2CO2。用总反应式减去电池负极（即题目指的阳极）反应式，就可得到电池正极（即题目指的阴极）反应式：O2+2CO2+4e-= 2CO32- 。4 4分析电极反应分析电极反应例例 4 4 （1999 年全国高考化学题）氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是：(1/2)H2+NiO(OH) Ni(OH)2根据此反应式判断下列叙述中正确的是（ ）A电池放电时，电池负极周围溶液的 pH 不断
6、增大 B电池放电时，镍元素被氧化C电池充电时，氢元素被还原 D电池放电时，H2是负极解析：解析：电池的充、放电互为相反的过程，放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。根据氢镍电池放电时的总反应式可知，电解质溶液只能是强碱性溶液，不能是强酸性溶液，因为在强酸性溶液中 NiO(OH)和 Ni(OH)2都会溶解。这样可写出负极反应式：H2+2OH-2e- = 2H2O，H2为负极，附近的 pH 应下降。放电时镍元素由+3 价变为+2 价，被还原，充电时氢元素由+1 价变为 0 价，被还原。故答案为 C、D 项。 例例5 5 （2000年全国高考理综题）钢铁发生电化学腐蚀时,负极发生的反应（ ）A2H
7、+2e-=H2 B2H2O+O2+4e-= 4OH- CFe-2e-=Fe2+ D4OH-+4e-=2H2O+O2解析解析：钢铁在潮湿的空气中发生电化学腐蚀时，负极为铁，正极为碳，电解质溶液为溶有 O2或 CO2等气体的水膜。当水膜呈弱酸性或中性时发生吸氧腐蚀，负极反应为：Fe-2e-=Fe2+，正极反应为：2H2O+O2+4e-= 4OH-；当水膜呈酸性时发生析氢腐蚀，负极反应为：Fe-2e-=Fe2+，正极反应为：2H+2e-=H2。钢铁的电化学腐蚀以吸氧腐蚀为主。故答案为 C 项。5 5判断原电池的电极判断原电池的电极例例 6 6 （2001 年广东高考化学题）镍镉（Ni-Cd）可充电电
8、池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：由此可知，该电池放电时的负极材料是（ ）ACd(OH)2 BNi(OH)2 CCd DNiO(OH)解析：解析：此电池放电时为原电池反应，所列反应由右向左进行，Cd 元素由 0 价变为+2 价，失去电子，被氧化，故 Cd 是电池的负极反应材料。本题答案为 C 项。 例例 7 7 （2001 年上海高考化学题）铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中，锌片是（ ）A阴极 B正极 C阳极 D负极解析：解析：铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中形成了原电池，由于金属活动性 ZnCu，故 Zn 为负极。答案为 D 项。6 6原电池原理的综合应用原电池原理的综
9、合应用例例 8 8 （2004 年天津高考理综题）下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是 ( )Aa 电极是负极Bb 电极的电极反应为：4OH-4e-= 2H2O+O2C氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D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解析：解析：分析氢氧燃料电池原理示意图，可知 a 极为负极，其电极反应为：2H2-4e-=4H+，b 极为正极，其电极反应为：O2+2H2O+4e-=4OH-，电池总反应式为：2H2+O2=2H2O。H2为还原剂，O2为氧化剂，H2、O2不需全部储藏在电池内。故答案为 B 项。例例 9 9
10、（2004 年江苏高考化学题）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(s)+2MnO2(s)+H2O(l) =Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列说法错误的是（ ）A电池工作时，锌失去电子B电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(1)+2e- = Mn2O3(s)+2OH-(aq)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 O.2mol 电子，锌的质量理论上减小 6.5g解析：解析： 该电池的电解液为 KOH 溶液，结合总反应式可写出负极反应式：Zn(s)+2OH-(aq)-2e- =
11、Zn(OH)2(s)，用总反应式减去负极反应式，可得到正极反应式：2MnO2(s)+H2O(1)+2e- = Mn2O3(s)+2OH-(aq)。Zn 为负极，失去电子，电子由负极通过外电路流向正极。1molZn 失去 2mol 电子，外电路中每通过 O.2mol 电子，Zn 的质量理论上减小 6.5g。故答案为 C 项。4实战演练实战演练 一、选择题 1.（2003 年春季高考理综题）家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生 的化学反应是 A.4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3 B.2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2 C.2H2OO24e=4OH D.
12、Fe3e=Fe3 2.(2000 年上海高考题）随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程， 其首要原因是 A.利用电池外壳的金属材料 B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子污染土壤和水源 C.不使电池中渗出的电解液腐蚀其他物品 D.回收其中的石墨电极 3.铁棒与石墨棒用导线连接后浸入 0.01 molL1的食盐溶液中，可能出现的现象是 A.铁棒附近产生 OHB.铁棒被腐蚀 C.石墨棒上放出 Cl2D.石墨棒上放出 O2 4.某原电池总反应的离子方程式为 2Fe3Fe=3Fe2，不能实现该反应的原电池组成是 A.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为 FeCl3溶液 B.正
13、极为碳，负极为铁，电解质溶液为 Fe(NO3)3溶液 C.正极为铁，负极为锌，电解质溶液为 Fe2(SO4)3溶液 D.正极为银，负极为铁，电解质溶液为 CuSO4溶液 5.生物体中细胞膜内的葡萄糖，细胞膜外的富氧液体及细胞膜构成微型的生物原电池，下列有关判断正确的 是 A.负极发生的电极反应可能是：O24e2H2O=4OH B.正极发生的电极反应可能是：O24e=2O2C.负极反应主要是 C6H12O6生成 CO2或 HCO 3D.正极反应主要是 C6H12O6生成 CO2或 CO2 36.以下现象与电化腐蚀无关的是 A.黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿 B.生铁比软铁芯（几乎是纯铁）
14、容易生锈 C.铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈 D.银制奖牌久置后表面变暗 7.锂电池是新一代的高能电池，它以质轻、能高而受到普遍重视，目前已经研制成功了多种锂电池。某种锂 电池的总反应可表示为：LiMnO2=LiMnO2。若该电池提供 5 库仑（C）电量（其他损耗忽略不计） ，则消耗 的正极材料的质量约为（式量 Li:7;MnO2:87,电子电量取 1.601019C）A.3.2103 gB.7104 gC.4.52103 gD.4.52102 g 8.据报道，美国正在研究的新电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，它具有容量大等优点，其电池反应为 2ZnO2=2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气，则下列叙述正确的是 A.锌为正极，空气进入负极反应 B.负极反应为 Zn2e=Zn2 C.正极发生氧化反应 D.电解液肯定不是强酸 9.将两个铂电极插入 KOH 溶液中，向两极分别通入 CH4和 O2，即构成 CH4燃料电池。已知通入 CH4的一极，其电极反应式是：CH410OH8e=CO7H2O;通入 O2的另一极，其电极反应是：2 3O22H2O4e=4OH，下列叙述不正确的是 A.通入 CH4的电极为负极 B.正极发生氧化反应 C.燃料电池工作时溶液中的阴离子向负极移动 D.该电池使用一段时间后应补充 KOH 二、非选择题（共 55 分） 10.（10 分）如右图所示的装置，
