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。
答案 (1)A
(2)2H++2e- H2↑
(3)2Fe3++Fe
3Fe2+
解析 当电解质溶液为稀H2SO4时,总反应为Fe+H2SO4 FeSO4+H2↑,
则负极为Fe,正极为石墨,正极反应式为2H++2e- H2↑;当电解质溶液为
FeCl3溶液时,总反应为Fe+2FeCl3 3Fe2+,负极为Fe,正极为石墨。
。
(2)请设计一个燃料电池:电解质溶液为强碱溶液,Pt作电极,在电极上分别
通入甲醇和氧气。通入甲醇的电极应为
极(填“正”或“负”),该
电极上发生的电极反应式为
。
(3)用Pt作电极电解1 L pH=6的硝酸银溶液,如图甲所示,则右边电极上发生
的电极反应式为
。
(4)某化学学习兴趣小组为了研究金属的腐蚀现象,将一枚铁钉放在“84”
阴离子结合,有以下几种情况:
①若负极通入的气体是氢气,则
a.酸性溶液中:H2-2e- 2H+;
b.碱性溶液中:H2-2e-+2OH- 2H2O;
c.熔融氧化物中:H2-2e-+O2- H2O。
②若负极通入的气体为含碳的化合物,如CO、CH4、CH3OH等,碳元素均转
化为正四价碳的化合物,在酸性溶液中生成CO2,在碱性溶液中生成CO32 ,熔 融碳酸盐中生成CO2,熔融氧化物中生成CO32 ;含有的氢元素最终转化为 水。如CH3OH燃料电池负极反应式,在酸性溶液中为CH3OH-6e-+H2O
2H2O
②在碱性溶液中生成氢氧根离子:
O2+2H2O+4e-
4OH-
③在固体电解质(高温下能传导O2-)中生成O2-:
O2+4e-
2O2-
④在熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)中生成碳酸根离子:
O2+2CO2+4e-
2C O32
(2)负极反应式的书写
负极通入的是燃料,发生氧化反应,负极生成的离子一般与电解质溶液中的
(1)放电时的反应
(1)放电时的反应
负极反应:① Pb+S O24-2e-
PbSO4
;
正极反应:② PbO2+4H++S O24+2e-
PbSO4+2H2O ;
总反应:Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。
(2)充电时的反应
阴极反应:③
PbSO4+2e-
Pb+S O24
;
阳极反应:④ PbSO4+2H2O-2e-
2O2-,显然在熔融电解质中O2-从正极移向负极。本题答案为B。
考点突破
考点一 原电池正、负极的判断
原电池正、负极的判断方法
易错提示 原电池的电极类型不仅跟电极材料有关,还与电解质溶液的 性质有关,如Mg、Al在稀硫酸中构成原电池时,Mg作负极,Al作正极,但若 以NaOH溶液为电解质溶液,则Al为负极,Mg为正极。
a.将氧化还原反应分成两个半反应。 b.根据原电池的反应特点,结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶 液。 如:根据反应2FeCl3+Cu 2FeCl2+CuCl2设计的原电池为
自测1 下列装置中,能构成原电池的是
(填序号)。
答案 ②④⑥⑦⑨ 自测2 判断下列说法是否正确。 (1)在原电池中,发生氧化反应的一极一定是负极。( ) (2)在原电池中,负极材料的活泼性一定比正极材料强。 ( )
典例2 (2015山东潍坊模拟)镁-过氧化氢燃料电池具有能量高、安全方便 等优点,其总反应为Mg+H2O2+H2SO4 MgSO4+2H2O,结构示意图如下所 示。下列关于该电池的叙述正确的是 ( )
A.电池内部可以使用MnO2作填料 B.电池工作时,H+向Mg电极移动 C.电池工作时,正极的电极反应式为Mg-2e- Mg2+ D.电池工作时,电解质溶液的pH将不断变大
CO2↑+6H+,在碱性溶液中为CH3OH-6e-+8OH4.书写电极反应式时应注意的问题
C O32+ 6H2O。
(1)两电极得失电子数目相等。
(2)电极反应式中常用“ ”而不用“ ”。
(3)电极反应式中若有气体生成,需要加“↑”;弱电解质或难溶物均以分
子式表示,其余以离子符号表示。
(4)书写电极反应式时要保证电荷守恒、原子守恒,可在电极反应式一端根 据需要添加H+或OH-或H2O。
3FeCl2,离子方程式为Fe+2Fe3+
考点二 原电池电极反应式的书写
1.一般电极反应式的书写
(1)确定原电池的正、负极的反应物质。
(2)电极反应式的书写
①负极:失去电子生成阳离子,若电解质溶液中的阴离子与生成的阳离子不
共存,则该阴离子应写入负极反应式。如铅蓄电池负极反应式为Pb+S
O
2 4
-
2e-
答案 D MnO2可催化H2O2分解,A项错误;电解质溶液中的阳离子向正 极移动,镁作负极,B项错误;此反应式为负极反应式,C项错误;D项正确。 2-1 (2015安徽示范高中联考,18)(1)常温下,0.5 mol甲醇在氧气中完全燃 烧生成CO2和液态水,放出热量363.3 kJ。写出该反应的热化学方程式:
3.工作原理(以铜锌原电池为例)
(1)反应原理
电极名称 电极材料 电极反应 反应类型 电子流向 盐桥中离 子移向
负极
正极
锌片
铜片
Zn-2e-
Zn2+
② 氧化反应
Cu2++2e-
Cu
③ 还原反应
由Zn沿导线流向Cu 盐桥含饱和KCl溶液,K+移向正极,Cl-移向负极
(2)两个装置的比较 图1中Zn与Cu2+直接接触,易造成能量损耗;图2中,还原剂在负极区,而氧化 剂在正极区,能避免能量损耗。 4.原电池原理的应用 (1)加快氧化还原反应的速率 一个自发进行的氧化还原反应,设计成原电池时反应速率④ 加快 。例 如,在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率加快。 (2)比较金属的活动性强弱 两种金属分别作原电池的两极,一般作⑤ 负极 的金属比作⑥ 正极 的金属活泼。 (3)设计制作化学电源
⑤ 2H2-4e-
4H+
O2+4H++4e- 2H2O 2H2+O2 2H2O
碱性氢氧燃料电池 ⑥ 2H2+4OH--4e-
4H2O
O2+2H2O+4e- 4OH-
自测3 判断下列说法是否正确。 (1)太阳能电池不属于原电池。 ( ) (2)铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生氧化反应。 ( ) (3)铅蓄电池工作时,当电路中转移0.2 mol电子时,消耗的H2SO4为0.1 mol。
() (4)铅蓄电池工作时,当电路中转移0.1 mol电子时,负极增重4.8 g。 ( )
答案 (1)√ (2)√ (3)✕ (4)√ 自测4 一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入丁烷气体;电解质是 掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-。下列对该 燃料电池说法正确的是 ( ) A.在熔融电解质中,O2-由负极移向正极
课标版 化学
第22课时 原电池 化学电源
考纲导学
考试要点
命题规律
备考策略
1.了解原电池的工作原理。 2.能写出电极反应和电池反应方程 式。 3.了解常见化学电源的种类及其工作 原理。
1.本课时的主要考查内容有: (1)原电池正、负极的判断,电极反应 式的书写,电子或电流的方向及溶液 pH的变化等; (2)原电池的设计等。 2.题型有选择题、填空题。如2015年 课标Ⅰ,11T;2015年江苏单科,10T;201 5年课标Ⅱ,26T等。
对原电池原理的复习应该针对以下几 点:(1)理解原电池工作原理;(2)正、负 电极的判断;(3)电极反应类型;(4)电极 反应式;(5)电子移动的方向或电流方 向;(6)陌生电极反应式的书写。
教材研读
一、原电池的工作原理 1.概念和反应本质 原电池是把化学能转化为电能的装置,其反应本质是① 氧化还原反应 。 2.构成原电池的条件
电解质溶液一般要能够与负极材料发生反应,或者电解质溶液中溶解的其 他物质能与负极材料发生反应(如溶解于溶液中的氧气)。如果两个半反应 分别在两个容器中进行(中间连接盐桥),则两个容器中的电解质溶液应与 相应电极材料含有相同的阳离子。如在Cu-Zn原电池中,负极Zn浸泡在含 有Zn2+的电解质溶液中,而正极Cu浸泡在含有Cu2+的电解质溶液中。 3.以Zn+H2SO4 ZnSO4+H2↑为例设计原电池的思路如下:
(4)ClO-+H2O+2e- Cl-+2OH解析 (2)通入燃料的极为负极,在强碱性溶液中甲醇的氧化产物应为碳
酸盐;(3)用惰性电极电解硝酸银溶液时,阳极是水失去电子产生氧气;
(4)“84”消毒液中ClO-在正极得电子生成Cl-。
原电池的设计 1.设计依据:氧化还原反应及原电池的构成条件。 2.具体方法: (1)将已知氧化还原反应拆分成两个半反应。 (2)电极材料的选择 在原电池中,一般选择活动性相对较强的金属作负极;活动性相对较弱的金 属或导电的非金属作正极。一般来说,负极材料应该能跟电解质溶液发生 反应。 (3)电解质溶液的选择
(3)在原电池中,正极本身一定不参与电极反应,负极本身一定要发生氧化反 应。 ( ) (4)带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长。 ()
答案 (1)√ (2)✕ (3)✕ (4)√ 二、化学电源 1.一次电池(碱性锌锰干电池)
