铜-锌原电池及其原理

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1、第20讲 原电池 化学电源班级:_ 第_组 姓名:_ 组内评价:_教师评价:_考纲展示:1.了解原电池和电解池的工作原理,会书写电极反应式和电池反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。学情分析:纵观近几年的高考试题发现,高考主要围绕着原电池工作原理及其应用进行命题。考查原电池工作原理往往以新型能源电池或燃料电池为载体,考查原电池正负极的判断、电极反应的书写、电子或电流的方向及溶液pH的变化等;原电池的应用主要考查原电池的设计、电化学腐蚀及解释某些化学现象等,主要以选择题、填空题形式出现。【知识梳理】一.原电池的工作原理 1概念和反应本质原电池是把 转化为 的装置,其反应本质是 。2

2、工作原理(以铜锌原电池为例)装置图 电极名称负极正极电极材料 片 片电极反应 反应类型 反应 反应 电子流向由 片沿导线流向 片电流方向由 片沿导线流向 片电解质溶液中离子流向电解质溶液中,阴离子向 迁移,阳离子向 迁移盐桥中离子流向盐桥中含有饱和KCl溶液, 移向正极, 移向负极电池反应方程式 3构成条件(1)一看反应:看是否有能自发进行的 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 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: 溶液;两电极直接或间接接触;两电极插入 溶液中。【总结提升】原电池中判断正负极的方法二.化学电源1.一次电池

3、:(1)碱性锌锰干电池总反应:Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。负极材料: 电极反应: 正极材料: 电极反应: (2)银锌纽扣电池(电解质溶液为KOH溶液)负极材料: ,电极反应: ,正极材料: ,电极反应: ,总反应: 。2二次电池铅蓄电池(电解质溶液为30%H2SO4溶液) 总反应:2PbSO42H2O=PbPbO22H2SO4。放电时的反应 负极反应: ,正极反应: ,总反应: 。电解质溶液的pH (填“增大”“减小”或“不变”)。充电时的反应 阴极反应: 阳极反应: ,3燃料电池(1)氢氧燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池。电池酸性碱性或中性负极反应式 正极反

4、应式 总反应式2H2O2=2H2O燃料电池的电极本身不参与反应,燃料和氧化剂连续地由 供给。 (2)铝空气海水电池 负极材料:铝片,正极材料:铂片, 电解质溶液:海水,负极反应: ,正极反应: ,总反应: 。【总结提升】原电池电极反应的书写方法【细研考题】12015天津卷改编锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。(1)铜电极上发生_反应。(2)电池工作一段时间后,甲池的c(SO)_(填“变大”“变小”或“不变”)。(3)电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量_。 (4)_通过交换膜向正极移动,保持溶液中电荷平衡。22016全国新课标卷改编锌空气燃料电池可用作电动车动力

5、电源,电池的电解质溶液为KOH溶液,反应为2ZnO24OH2H2O=2Zn(OH)。(1)放电时,负极反应为_。(2)放电时,电路中通过2 mol电子,消耗氧气_L(标准状况)。32016北京卷节选用零价铁(Fe)去除水体中的硝酸盐(NO)已成为环境修复研究的热点之一。 Fe还原水体中NO的反应原理如图所示。(1)作负极的物质是_。(2)正极的电极反应式是_。42016浙江卷金属(M)空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为:4MnO22nH2O=4M(OH)n。已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出

6、的最大电能。下列说法不正确的是()A采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面B比较Mg、Al、Zn三种金属空气电池,Al空气电池的理论比能量最高CM空气电池放电过程的正极反应式:4MnnO22nH2O4ne=4M(OH)nD在Mg空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜【递进题组】12017连云港模拟AlAg2O电池是一种可用作水下动力的优良电源,其原理如图所示。该电池工作时总反应式2Al3Ag2O2NaOH=2NaAlO26AgH2O,则下列说法错误的是() A工作时正极发生还原反应 B当电极上生成1.08 g Ag时,

7、电路中转移的电子为0.01 molCAl电极的反应式为Al3e4OH=AlO2H2O D工作时电解液中的Na透过隔膜移向Al电极2“天宫一号”飞行器白天靠太阳能帆板产生电流向镍氢电池充电,夜间镍氢电池向飞行器供电。镍氢电池的结构示意图如图所示。若电池总反应为 2Ni(OH)22NiOOHH2。则下列说法正确的是()A放电时,NiOOH发生氧化反应B充电时,a电极的pH增大,K移向b电极C充电时,a电极的电极反应为2H2O2e=H22OHD放电时,负极反应为NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH3有四种燃料电池:A.固体氧化物燃料电池B碱性氢氧燃料电池C质子交换膜燃料电池D熔融碳酸盐燃料电池,下面是工作原理示意图,其中正极反应生成水的是()

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