第十四讲 化学反应与电能

第十讲化学反应与电能【考点透视】1．理解原电池和电解池的工作原理，能写出常见的简单电极反应和电池反应方程式。

2．了解常见的化学电源，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。

3．金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原因，能选用恰当的措施防止金属腐蚀。

一、原电池1、原电池的组成和工作原理例1．下列装置能够组成原电池，能产生电流的装置是________________。

例2．铜锌原电池（如右图装置）工作时，下列叙述正确的是A．正极反应为：Zn－2e－===Zn2＋B．电池反应为：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋CuC．在外电路中，电子从负极流向正极D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液【小结】构成原电池的条件：①_______________________________________ ②__________________________________③______________________________________ ④__________________________________2、化学电源1、分类：一次电池，二次电池，燃料电池①一次电池又称不可充电电池普通锌锰电池总反应：2NH4+ + Zn +2MnO2= Zn 2++H2O+2NH3↑+Mn2O3负极(锌筒)：，正极(石墨)：。

碱性锌-锰干电池总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2负极(锌筒)：，正极(MnO2)：。

②二次电池又称充电电池——蓄电池铅蓄电池(电解质溶液为稀硫酸) 总反应：PbO2+ Pb +2H2SO4= 2PbSO4+2 H2O 负极(Pb)：，正极(PbO2)：。

锂电池(非水有机溶剂电解液)负极：2Li–2e－= 2Li+ 正极：I2 +2e－= 2I－总反应：。

锂电池优点：使用寿命长，高能、质轻、电压高、工作效率高，储存寿命长。

③燃料电池3、从燃料电池出发体会电极反应书写的技巧例3．图1~4为四种典型的燃料电池示意图，仔细分析各自特点并完成相应电极反应方程式。

图1 磷酸燃料电池（PAFC）图2 碱性燃料电池（AFC）小结：书写燃料电池电极反应方程式一般思路二、电解池1、构成条件：①有与_______________相连的两个电极。

②__________(或__________)。

③形成_______________。

Array2、电极名称及电极反应(如图)：3、分析电解过程的思维程序(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。

(2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。

(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序阴极：阳离子放电顺序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋等。

阳极：活泼电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子。

(4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。

(5)最后合并两个电极反应式得出电解反应的总化学方程式或离子方程式。

(6)实际解题时电极反应和产物判断需注意题设信息的把握应用，不可犯“教条主义”。

如：09江苏高考16（4）反应Ⅳ：(NH4)2SO4溶液→(NH4)2S2O8+H2常被用于电解生产(NH4)2S2O8(过NaCl 溶液二硫酸铵)。

电解时均用惰性电极，阳极发生的电极反应可表示为：_______________________________。

4、电解原理的应用 (1)电解饱和食盐水①阳极反应式：_______________(______反应) ；阴极反应式：_____________(______反应) 总反应方程式：___________________________________ 离子方程式：___________________________________ ②为防止几种产物混合发生反应，氯碱工业采用离子交换膜法进行电解食盐水，其原理如右图所示。

该离子交换膜的功能是阻止 离子通过，若使用未精制的食盐水，可能导致的后果是 ______________________________；工业生产中一般是在阴极室加入含少量NaOH 的水，其作用是：________________________。

产物A 、B 、C 的化学式分别是：_________、________、_______。

(2)电镀右图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题： ①镀件作_______极，镀层金属银作_______极。

②电解质溶液是_________________________。

③电极反应：阳极：____________________；阴极：_________________。

④特点：_____极溶解，_____极沉积，电镀液的浓度____________。

(3)电解精炼铜①电极材料：阳极为________；阴极为________。

②电解质溶液：含Cu 2＋的盐溶液。

③电极反应：（若粗铜中含有Fe 、Ag 、Au 等杂质） 阳极：___________________________________________； 阴极：___________________________________________。

(4)电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na 、Ca 、Mg 、Al 等。

①冶炼钠：2NaCl(熔融)=====电解2Na ＋Cl 2↑电极反应： 阳极：________________________； 阴极：________________________。

②冶炼铝： 2Al 2O 3(熔融)=====电解4Al ＋3O 2↑电极反应： 阳极：________________________； 阴极：________________________。

三、原电池、电解池综合应用例5．铅蓄电池是典型的可充电电池，它的正负极极板是惰性材料，请回答 下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原)：(1)电解液中H 2SO 4的浓度将变_______________；当外电路通过1 mol 电子时，理论上负极板的质量增加________g。

(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按右图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成________，B电极上生成____________，此时铅蓄电池的正负极的极性将________。

例6．将如图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是A．Cu电极上发生还原反应B．电子沿Zn→a→b→Cu路径流动C．片刻后甲池中c(SO42－)增大D．片刻后可观察到滤纸b点变红色例7．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。

高铁电池的总反应为：3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH下列叙述不正确．．．的是A．放电时负极反应为：3Zn —6e—+6OH—== 3Zn（OH）2B．放电时正极反应为：2FeO42—+6e—+8H2O == 2Fe（OH）3+10OH—C．放电时每转移3mol电子，正极有1mol K2FeO4被氧化D．放电时正极附近溶液的碱性减弱小结：可充电电池工作原理示意图：四、金属的腐蚀：金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程，其本质是金属原子____________________的过程。

12铁锈的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·x H2O(铁锈)＋(3－x)H2O。

3、金属防护的几种重要方法①改变金属内部的组成结构，将金属制成合金，增强抗腐蚀能力。

②在金属表面覆盖保护保护层，使金属和周围物质隔离开来。

③电化学保护法：利用电化学反应使金属钝化而受到保护，或者利用原电池反应将需要保护的金属作为电池的正极而受到保护。

如_____________________、__________________。

例8．下面各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是A ．④>②>①>③B ．②>①>③>④C ．④>②>③>①D ．③>②>④>① 【反馈练习】电化学原理的应用及电极反应和电池反应方程式的书写 例9．（1）电解尿素[CO(NH 2)2]的 碱性溶液制氢的装置示意图见右图(电解 池中隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极均 为惰性电极)。

电解时，阳极的电极反应式 为_______________________________（2）银锌碱性电池的电解质溶液为KOH 溶液，电池放电时正极的Ag 2O 2转化为Ag ，负极的Zn 转化为K 2Zn(OH)4，写出该电池反应方程式： __________________________________________。

（3）铝电池性能优越，Al-AgO 电池可用作水下动力 电源，其原理如右图所示。

该电池反应的化学方程式 为：_________________________________________。

例10．Fe 和KClO 4反应放出的热量，能为熔融盐电池提供550-660℃的温度，使低熔点盐融化导电，从而激活电池。

这类电池称为热电池。

Li/FeS 2热电池工作时，Li 转变为硫化锂，FeS 2转变为铁，该电池工作时，电池总反应为 。

自主检测:1．下列操作正确的是A ．构成原电池B ．制硫酸和氢氧化钠C ．铁制品表面镀锌D ．电解精炼铝 2．右图是一种航天器能量储存系统原理示意图。

下列说法正确的是b 为阴离子交换膜c 为阳离子交换膜A．该系统中只存在3种形式的能量转化B．装置Y中负极的电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化3．用吸附了氢气的纳米碳管等材料制作的二次电池的原理如右下图所示。

下列说法正确的是A．放电时，OH－移向镍电极B．放电时，负极的电极反应为：H2－2e－+2OH－= 2H2OC．充电时，阳极的电极反应为：Ni(OH)2+OH－－e－= NiO(OH) +H2OD．充电时，将电池的碳电极与外电源的正极相连4．金属镍有广泛的用途。

粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性Fe2+＜Ni2+＜Cu2+）A．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2+ + 2e－＝NiB．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+ 和Zn2+D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt5．铅酸蓄电池是目前应用普遍的化学电池，新型液流式铅酸蓄电池以可溶的甲基磺酸铅为电解质，电池总反应：Pb＋PbO2＋4H＋2Pb2＋＋2H2O。