
原電池-自發(fā)-供電-無電源-“放電”-正負(fù)極-化學(xué)能→電能電解池-受迫-耗電-有電源-“充電”-陰陽極-電能→化學(xué)能
1.離子運(yùn)動(dòng)方向 正正負(fù)負(fù)原電池 陰陽相吸電解池
2.電子移動(dòng)方向 正 負(fù)→陰 陽
電子不下水,只走外電路(導(dǎo)體)
3.反應(yīng)類型負(fù)陽氧,正陰還
4.電極附近pH變化(多數(shù)) 正極增加負(fù)極減 陰盛陽衰總pH:寫總反應(yīng)判斷
案例1 通過鹽橋形成濃度差一定條件下,實(shí)驗(yàn)室利用如圖所示裝置,通過測(cè)電壓求算Ksp(AgCl)。工作一段時(shí)間后,兩電極質(zhì)量均增大。下列說法正確的是( )
一、原電池工作原理分析
案例2 通過鹽橋分析可逆反應(yīng)平衡移動(dòng)某學(xué)習(xí)小組的同學(xué)查閱相關(guān)資料知氧化性:Cr2O72->Fe3+,設(shè)計(jì)了鹽橋式的原電池,如圖。鹽橋中裝有瓊脂與飽和K2SO4溶液。下列敘述中正確的是( )A.甲燒杯的溶液中發(fā)生還原反應(yīng)B.乙燒杯中發(fā)生的電極反應(yīng)為:2Cr3++7H2O-6e-=== Cr2O72- +14H+C.外電路的電流方向是從b到aD.電池工作時(shí),鹽橋中的SO42-移向乙燒杯
4、原電池電極反應(yīng)式的書寫
負(fù)極:氧化反應(yīng) 正極:還原反應(yīng)
總反應(yīng):2Al +2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑
負(fù)極:2Al-6e-+8OH- =2AlO2-+ 4H2O正極:6H2O + 6e-=3H2↑+ 6OH-
討論:寫出裝置中發(fā)生的總反應(yīng)式及電極反應(yīng)式。
1.幾種重要原電池①鉛蓄電池
Pb+ SO42- 2e- =PbSO4
PbO2 + 4H++SO42- +2e- =PbSO4 +2H2O
PbSO4 +2e- =Pb+ SO42-
PbSO4 +2H2O-2e- = PbO2 +4 H++ SO42-
A.三維多孔海綿狀Zn具有較高的表面積,所沉積的ZnO分散度高B.充電時(shí)陽極反應(yīng)為Ni(OH)2(s)+OH-(aq)-e-==NiOOH(s)+H2O(l)C.放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Zn(s)+2OH-(aq)-2e-===ZnO(s)+H2O(l)D.放電過程中OH-通過隔膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)
1.幾種重要原電池②燃料電池
沒點(diǎn)燃,無火苗,總反應(yīng)不寫點(diǎn)燃
CH4+2O2===CO2+2H2O
O2+4e-→2O2-
有H+要H+要變H2O
無H+要H2O要變OH-
要對(duì)應(yīng)價(jià)態(tài)氧化物變酸根
①固體電解質(zhì)(高溫下傳導(dǎo)O2-)
CH4-8e-+2H2O===CO2+8H+
2O2+8e-+8H+===4H2O
2O2+8e-+4H2O===8OH-
討論5:鋅–空氣燃料電池可用作電動(dòng)車動(dòng)力電源,電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液,反應(yīng)為2Zn+O2+4OH–+2H2O===2Zn(OH)2。下列說法正確的是( )
A.充電時(shí),電解質(zhì)溶液中K+向陽極移動(dòng)B.充電時(shí),電解質(zhì)溶液中c(OH-)減小
C.放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)為:Zn+2OH–-2e–===Zn(OH) 2
D.放電時(shí),電路中通過2ml電子,消耗氧氣22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)
2.電極反應(yīng)式書寫①反應(yīng)物-生成物②得失電子守恒③電荷守恒(溶液看環(huán)境補(bǔ)H+r OH- )④元素守恒(配H補(bǔ)水,數(shù)氧)難寫的電極反應(yīng)式:金屬作負(fù)極的:總→寫負(fù)極→相減得正極燃料電池:總→正極→負(fù)極
2.電極反應(yīng)式書寫①反應(yīng)物-生成物 化合價(jià)判斷:Fe3O4 平均+8/3 實(shí)際+2、+3 Na2S2O3 平均+2 實(shí)際-2、+6有機(jī)物中:H +1 O -2 N -3 X -1 推CC6H10O5 ~6CO2~
8.一種三室微生物燃料電池可用于污水凈化、海水淡化,其工作原理如圖所示,圖中有機(jī)廢水中有機(jī)物可用C6H10O5表示。下列有關(guān)說法不正確的是( )A.Cl-由中間室移向左室B.X氣體為CO2C.處理后的含NO3-廢水的pH降低D.電路中每通過4 ml電子,產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下X氣體的體積為22.4 L
某興趣小組的同學(xué)用如圖1所示裝置研究有關(guān)電化學(xué)的問題。當(dāng)閉合該裝置的電鍵時(shí),觀察到電流表的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。請(qǐng)回答下列問題:(1)甲池為______(填“原電池”“電解池”或“電鍍池”),通入CH3OH 電極的電極反應(yīng)式為_________________________________。(2)乙池 A(石墨)電極的名稱為_________(填“正極”“負(fù)極”“陰極”或“陽極”),乙池中總反應(yīng)式為______________________________。
8OH- +CH3OH – 6e- == CO32- +6H2O
2.甲醇燃料電池是目前應(yīng)用比較廣泛的一種燃料電池,其工作原理如圖2所示:寫出M電極的電極方程式:___________________________________________
H2O + CH3OH – 6e- == CO2↑+6H+
3.利用如圖3所示裝置可制取H2,兩個(gè)電極均為惰性電極,c為陰離子交換膜。右室的電極反應(yīng)式為___________________________________________________
5OH- +C2H5OH – 4e- == CH3COO- +4H2O
4. 電解粗銅制精銅時(shí),可采用NO2、O2和熔融NaNO3制作的燃料電池作電源,其原理如圖4,該電池在使用過程中石墨 I電極上生成氧化物Y,則其正極的電極反應(yīng)為:_____________________________________________________。
O2+2N2O5 +4e- ==4NO3-
5. SO2和NOx是主要大氣污染物,利用圖5裝置可同時(shí)吸收SO2和NO。b為___極,陰極發(fā)生的反應(yīng)式為________________________________________________。
2H++2HSO3- +2e- ==S2O42- +2H2O
6.一種可充電鋰-空氣電池如下圖所示。當(dāng)電池放電時(shí),O2與Li+在多孔碳材料電極處生成Li2O2-x(x=0或1)。充電時(shí),多孔碳材料上的電極反應(yīng)式: ___________________________________
7. 鋅銀堿性電池的電解質(zhì)溶液為 KOH 溶液,電池放電時(shí)正極的 Ag2O2 (O為-2價(jià)) 轉(zhuǎn)化為Ag ,負(fù)極的Zn轉(zhuǎn)化為K2Zn(OH)4,寫出該電池正極反應(yīng)式:__________________________________________________;電池的總反應(yīng)式:____________________________________________________
4KOH+ Ag2O2 +2Zn +2H2O == 2Ag +2K2Zn(OH)4
2H2O +Ag2O2 +4e- ==2Ag +4OH-
8. 工業(yè)上使用下圖裝置,采用石墨作電極電解Na2CrO4溶液,使Na2CrO4轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7,其轉(zhuǎn)化原理為____________________________________________。
右側(cè)溶液存在2CrO42- +2H+≒Cr2O72- +H2O,因陽極反應(yīng)為2H2O– 4e- == O2↑+4H+,使c(H+)增大,平衡正向移動(dòng),所以Na2CrO4轉(zhuǎn)化為Na2Cr2O7
平衡解釋原因①擺平衡②說原因,平衡變化③結(jié)果(回應(yīng)題意)
13.(1)高鐵酸鉀(K2FeO4)不僅是一種理想的水處理劑,而且高鐵電池的研制也在進(jìn)行中,如圖1是高鐵電池的模擬實(shí)驗(yàn)裝置:
①該電池放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式為______________________________________________________________;
(2)有人設(shè)想以N2和H2為反應(yīng)物,以溶有A的稀鹽酸為電解質(zhì)溶液,可制造出既能提供電能,又能固氮的新型燃料電池,裝置如下圖所示,電池正極的電極反應(yīng)式是________________,A是________。
FeO42-+4H2O+3e-===Fe(OH)3↓+5OH-
N2+8H++6e-===2NH4+
3.M、N、P、E四種金屬,已知:①M(fèi)+N2+===N+M2+;②M、P用導(dǎo)線連接放入NaHSO4溶液中,M表面有大量氣泡逸出;③N、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸鹽溶液中,電極反應(yīng)為E2++2e-===E,N-2e-===N2+。則這四種金屬的還原性由強(qiáng)到弱的順序是________。提示 P>M>N>E
三、原電池的應(yīng)用——判斷金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱
4.(1)將等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b分別加入過量的稀硫酸中,同時(shí)向a中加入少量的CuSO4溶液,產(chǎn)生H2的體積V(L)與時(shí)間t(min)的關(guān)系是________。(2)將過量的兩份鋅粉a、b分別加入定量的稀硫酸,同時(shí)向a中加入少量的CuSO4溶液,產(chǎn)生H2的體積V(L)與時(shí)間t(min)的關(guān)系是________。(3)將1中的CuSO4溶液改成CH3COONa溶液,其他條件不變,則圖像是________。提示 (1)A (2)B (3)C
三、原電池的應(yīng)用——加快反應(yīng)速率
5.(1)完成原電池甲的裝置示意圖(如圖),并作相應(yīng)標(biāo)注,要求:在同一燒杯中,電極與溶液含相同的金屬元素。(2)以銅片為電極之一,CuSO4(aq)為電解質(zhì)溶液,只在一個(gè)燒杯中組裝原電池乙,工作一段時(shí)后,負(fù)極可觀察到什么現(xiàn)象?(3)甲乙兩種原電池哪種更有效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能?其原因是什么?
三、原電池的應(yīng)用——設(shè)計(jì)原電池
(2020·三明市上學(xué)期期末質(zhì)量檢測(cè))某課題組以納米Fe2O3作為電極材料制備鋰離子電池(另一極為金屬鋰和石墨的復(fù)合材料),通過在室溫條件下對(duì)鋰離子電池進(jìn)行循環(huán)充放電,成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)磁性的可逆調(diào)控(如圖)。下列說法正確的是( )A.放電時(shí),正極的電極反應(yīng)式為Fe2O3+6Li++6e-===2Fe+3Li2OB.該電池可以用水溶液做電解質(zhì)溶液C.放電時(shí),F(xiàn)e作電池的負(fù)極,F(xiàn)e2O3作電池的正極D.充電完成后,電池被磁鐵吸引
P308 5.某種熔融碳酸鹽燃料電池以Li2CO3、K2CO3為電解質(zhì)、以CH4為燃料時(shí),該電池工作原理如圖。下列說法正確的是( )A.a為CH4,b為CO2B.CO3-向正極移動(dòng)C.此電池在常溫時(shí)也能工作D.正極電極反應(yīng)式為:O2+2CO2+4e-===2CO3-
【典例1】 (2019·課標(biāo)全國Ⅰ,12)利用生物燃料電池原理研究室溫下氨的合成,電池工作時(shí)MV2+/MV+在電極與酶之間傳遞電子,示意圖如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是( )A.相比現(xiàn)有工業(yè)合成氨,該方法條件溫和,同時(shí)還可提供電能B.陰極區(qū),在氫化酶作用下發(fā)生反應(yīng)H2+2MV2+===2H++2MV+C.正極區(qū),固氮酶為催化劑,N2發(fā)生還原反應(yīng)生成NH3D.電池工作時(shí)質(zhì)子通過交換膜由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動(dòng)
5.(2019·安慶市五校聯(lián)盟下學(xué)期開學(xué)考試)如圖是一種鋰釩氧化物熱電池裝置,電池總反應(yīng)為xLi+LiV3O8===Li1+xV3O8。工作時(shí),需先引發(fā)鐵和氯酸鉀反應(yīng)使共晶體熔化,下列說法不正確的是( )A.組裝該電池應(yīng)當(dāng)在無水、無氧的條件下進(jìn)行B.整個(gè)過程的能量轉(zhuǎn)化涉及化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能和電能C.放電時(shí)LiV3O8電極反應(yīng)為:xLi++LiV3O8-xe-===Li1+xV3O8D.充電時(shí)Cl-移向LiV3O8電極
4.某種濃差電池的裝置如圖所示,堿液室中加入電石渣漿液[主要成分為Ca(OH)2],酸液室通入CO2(以NaCl為支持電解質(zhì)),產(chǎn)生電能的同時(shí)可生產(chǎn)純堿等物質(zhì)。下列敘述錯(cuò)誤的是(雙選)( )A.電子由M極經(jīng)外電路流向N極B.N電極區(qū)的電極反應(yīng)式為2H++2e-===H2↑C.在堿液室可以生成NaHCO3、Na2CO3D.放電一段時(shí)間后,酸液室溶液pH減小
4.(2019·福建廈門第一次質(zhì)量檢測(cè))鐵碳微電解技術(shù)是利用原電池原理處理酸性污水的一種工藝,裝置如圖。若上端開口關(guān)閉,可得到強(qiáng)還原性的H·(氫原子);若上端開口打開,并鼓入空氣,可得到強(qiáng)氧化性的·OH(羥基自由基)。下列說法錯(cuò)誤的是( )A.無論是否鼓入空氣,負(fù)極的電極反應(yīng)式均為Fe-2e-===Fe2+B.不鼓入空氣時(shí),正極的電極反應(yīng)式為H++e-===H·C.鼓入空氣時(shí),每生成1 ml ·OH有2 ml電子發(fā)生轉(zhuǎn)移D.處理含有草酸(H2C2O4)的污水時(shí),上端開口應(yīng)打開并鼓入空氣
7.(2020·廈門外國語學(xué)校上學(xué)期月考)《科學(xué)美國人》曾評(píng)出的十大創(chuàng)新科技之一的碳呼吸電池,電池原理如下圖所示,已知草酸鋁[Al2(C2O4)3]難溶于水,則下列說法正確的是( )A.該裝置將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能B.正極的電極反應(yīng)為C2O42--2e-===2CO2C.每生成1 ml Al2(C2O4)3,有6 ml電子流過負(fù)載D.隨著反應(yīng)的進(jìn)行草酸鹽濃度不斷減小
這是一份2024屆高中化學(xué)一輪復(fù)習(xí)課件:原電池 化學(xué)電源,共3頁。PPT課件主要包含了原電池及組成條件,氧化還原,電極材料,AgNO3,CuSO4,Ag++e-Ag,CuNO32,題組一一次電池,題組三燃料電池等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份2024屆高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)原電池化學(xué)電源課件,共35頁。PPT課件主要包含了考點(diǎn)二化學(xué)電源,鏈接高考等內(nèi)容,歡迎下載使用。
這是一份2024年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)原電池化學(xué)電源課件,共1頁。
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