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1、第第9 9讲原电池工作原理化学电源讲原电池工作原理化学电源23基础梳理感悟选考对点训练1.原电池(1)原理图解:4基础梳理感悟选考对点训练5基础梳理感悟选考对点训练(2)原电池的判断方法:有外接电源的为电解池,无外接电源的可能为原电池。依据形成原电池的条件判断。(3)原电池正负极的判断:6基础梳理感悟选考对点训练(4)电极反应式的书写:一般电极反应式的书写思路:列物质标得失负极发生氧化反应,正极发生还原反应两式加验总式两电极反应相加,与总反应对照验证7基础梳理感悟选考对点训练含碳燃料电池电极反应式的书写:首先标出燃料中碳元素的化合价,计算出失去的电子数,根据溶液的介质情况写出生成物,并根据碳原
2、子守恒写出生成物的化学计量数,若碱性介质生成,若酸性介质生成CO2;其次根据电荷守恒配平电极反应式,电极反应式左边减去几个电子就相当于左边带几个单位正电荷,配平电荷的方法有:电极反应式左边加入带负电荷的OH-以抵消左边的正电荷数或右边加入带正电荷的H+以抵消右边的负电荷数,但要根据电解质溶液的酸碱性选择使用;最后用观察法配平其他物质。下面以碱性CH3OH燃料电池电极反应式的书写为例说明:8基础梳理感悟选考对点训练9基础梳理感悟选考对点训练2.常见的化学电源.一次电池(不能充电,不能反复使用):(1)银锌纽扣电池:银锌纽扣电池的电极分别为Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液,发生氧化还原反应后
3、生成Ag和Zn(OH)2,则Zn为原电池的负极,发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e-+2OH-Zn(OH)2;Ag2O为原电池的正极,发生还原反应,电极反应式为Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH-;电池反应方程式为Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag。10基础梳理感悟选考对点训练(2)碱性锌锰干电池:碱性锌锰干电池比普通锌锰干电池性能优越,能量大,能提供较大电流并连续放电。其负极是Zn,正极是MnO2,电解质是KOH。11基础梳理感悟选考对点训练.二次电池(可充电,可多次重复使用):如铅蓄电池:电解质是硫酸(1)放电时:(2)充电反应为电解过程,是放电反应的逆过程:12基础梳理感
4、悟选考对点训练3.金属的腐蚀与防护(1)金属的腐蚀:13基础梳理感悟选考对点训练(2)钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀:14基础梳理感悟选考对点训练注意:对于吸氧腐蚀,生成的Fe(OH)2进一步被O2氧化成Fe(OH)3,Fe(OH)3脱去一部分水生成Fe2O3nH2O,它就是铁锈的主要成分;对于析氢腐蚀,如果钢铁表面水膜的酸性较弱,随着氢气的析出,水膜的pH上升,Fe2+与OH-结合生成Fe(OH)2,Fe(OH)2继续与空气中的O2作用,生成Fe(OH)3,进而形成铁锈。15基础梳理感悟选考对点训练(3)金属的防护:改变金属的内部结构,使其成为防腐蚀金属,如制成不锈钢等。加防护层,如在金属表面喷油
5、漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。电化学防护:a.牺牲阳极的阴极保护法原电池原理(a)正极(阴极):被保护的金属设备(b)负极(阳极):比被保护的金属活泼的金属b.外加电流的阴极保护法电解原理(a)阴极:被保护的金属设备(b)阳极:惰性电极16基础梳理感悟选考对点训练注意:金属腐蚀的本质是金属原子失去电子而被氧化,从而发生腐蚀损耗。17基础梳理感悟选考对点训练难点释疑如何书写燃料电池电极反应式?提示:对于燃料电池来说,首先可写出其总反应式,然后分析正极的电极反应式,要特别关注反应环境,因为电解质中的H+或OH-参与反应,所以电解质的性质不同,电极反应式也往往不同。如:(1)氢氧燃料电池用
6、酸性电解质时:18基础梳理感悟选考对点训练用NaOH(aq)等碱性溶液作电解质溶液时:19基础梳理感悟选考对点训练注意:相同的燃料,在不同介质中发生的燃料电池反应,其电极反应式不同。201.(201610浙江选考)在一块表面无锈的铁片上滴食盐水,放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式:2Fe+2H2O+O22Fe(OH)2,Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3,再在一定条件下脱水生成铁锈,其原理如图。下列说法正确的是()A.铁片发生还原反应而被腐蚀B.铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域C.铁片腐蚀中负极发生的电极反应:2H2O+O2+4e-4OH-D
7、.铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池,发生了电化学腐蚀基础梳理感悟选考对点训练 答案 答案关闭D21基础梳理感悟选考对点训练2.(20164浙江选考)Mg-H2O2电池是一种化学电源,以Mg和石墨为电极,海水为电解质溶液,示意图如下。下列说法不正确的是()A.石墨电极是该电池的正极B.石墨电极上发生还原反应C.Mg电极的电极反应式:Mg-2e-Mg2+D.电池工作时,电子从Mg电极经导线流向石墨电极,再从石墨电极经电解质溶液流向Mg电极 答案 答案关闭D22基础梳理感悟选考对点训练3.(201510浙江选考)如图所示进行实验,下列说法不正确的是()A.装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观
8、察到有气泡产生B.甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能C.装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计,可观察到电流计指针发生偏转D.装置乙中负极的电极反应式:Zn-2e-Zn2+ 答案 答案关闭B23基础梳理感悟选考对点训练1.(2016浙江理综)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:4M+nO2+2nH2O4M(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的最大电能。下列说法不正确的是()24基础梳理感悟选考对点训练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
9、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C.M-空气电池放电过程的正极反应式:4Mn+nO2+2nH2O+4ne-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 答案解析解析关闭 答案解析关闭25基础梳理感悟选考对点训练2.据报道,以硼氢化合物NaBH4(B元素的化合价为+3价)和H2O2作原料的燃料电池,负极材料采用Pt/C,正极材料采用MnO2,可用作空军通信卫星电源,其工作原理如图所示。下列说法正确的是()A.电池放电时Na+从a极区移向b极区B.每消耗3molH2O2,转移的电子为
10、3molC.电极a采用MnO2,MnO2既作电极材料又有催化作用 答案解析解析关闭 答案解析关闭26基础梳理感悟选考对点训练3.完成下列问题:(1)锂锰电池的体积小、性能优良,是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示,其中电解质LiClO4溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中,生成LiMnO2。外电路的电流方向是由极流向极(填字母)。电池正极反应式为。27基础梳理感悟选考对点训练是否可用水代替电池中的混合有机溶剂?(填“是”或“否”),原因是。(2)二甲醚(CH3OCH3)直接燃料电池具有启动快、效率高等优点。若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为。(3)高铁酸钾(
11、K2FeO4)是一种强氧化剂,可作为水处理剂和高容量电池材料。与MnO2-Zn电池类似,K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,其电极反应式为,该电池总反应的离子方程式为。 答案解析解析关闭 答案解析关闭28忽视判断原电池的实质根据形成原电池的条件,下列对原电池的判断,正确的是()A.用多孔石墨电极、H2、O2不能形成原电池B.铜、石墨棒用导线连接后,插入盛有稀硫酸的烧杯中,可构成原电池C.铜、石墨棒用导线连接后,插入盛有FeCl3溶液的烧杯中,可构成原电池D.常温下,铁、铝用导线连接后,插入盛有浓硝酸的烧杯中,可构成原电池29错因剖析:本题极易忽视构成原电池的
12、两个电极中至少有一个电极能与电解质发生氧化还原反应这个重要条件,只关注两个活泼性不同的电极以及电解质溶液,于是错选B。正确解答:燃料电池的两个电极材料可以相同,B中物质不能发生氧化还原反应,不能形成原电池。D中,常温下,铁与铝都能与浓硝酸发生钝化,不能形成原电池。答案:C纠错笔记对于氢氧燃料电池,两个电极的活动性可以相同,如都使用铂电极、多孔石墨电极等,不能一味地强调两个电极的活泼性不同。另外,一般情况下,至少应有一个电极能与电解质溶液发生氧化还原反应,才可形成原电池。3023416751.(201610稽阳联考)某原电池装置如图所示,下列有关说法不正确的是()A.锌是该电池的负极B.锌电极上
13、发生氧化反应C.铜电极的电极反应式为2H+2e-H2D.若将电解质溶液换成AgNO3溶液,两电极的反应式均发生改变 答案解析解析关闭 答案解析关闭3123416752.钢铁防腐方法有许多种,右图是其中的一种方法,描述正确的是()A.图中所示是牺牲阳极的阴极保护法B.铁闸门作阴极,发生还原反应C.电子流向:a铁闸门辅助电极bD.辅助电极上的反应:O2+2H2O+4e-4OH- 答案解析解析关闭题中表示的是外加电流的阴极保护法,铁闸门作阴极,A项错误,B项正确;在海水中没有电子的移动,只有离子的移动,C项错误;辅助电极作阳极,发生失电子的氧化反应,D项错误。 答案解析关闭B3223416753.某
14、原电池装置如下图所示,电池总反应为2Ag+Cl22AgCl。下列说法正确的是()A.正极反应为AgCl+e-Ag+Cl-B.放电时,交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成C.若用NaCl溶液代替盐酸,则电池总反应随之改变D.当电路中转移0.01mole-时,交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子 答案解析解析关闭 答案解析关闭3323416754.Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池,该电池中正极的电极反应式为: 答案解析解析关闭 答案解析关闭3423416755.Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液,示意图如右。该电池工作时,下列说法正确的是()A.
15、Mg电极是该电池的正极B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应C.石墨电极附近溶液的pH增大D.溶液中Cl-向正极移动 答案解析解析关闭 答案解析关闭3523416756.依据氧化还原反应:2Ag+(aq)+Cu(s)Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。请回答下列问题。(1)电极X的材料是;电解质溶液Y是。(2)银电极为电池的极,发生的电极反应为;X电极上发生的电极反应为。(3)外电路中的电子是从电极流向电极。 答案解析解析关闭 答案解析关闭3623416757.NOx是汽车尾气中的主要污染物之一。通过NOx传感器可监测NOx的含量,其工作原理示意图如右:(1)Pt电极上发生的是(填“氧化”或“还原”)反应。(2)写出NiO电极的电极反应式:。 答案解析解析关闭 答案解析关闭37
