江蘇省揚州市寶應(yīng)縣城鎮(zhèn)中學(xué)高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)原電池和化學(xué)電源學(xué)案PAGE原電池和化學(xué)電源【復(fù)習(xí)目標(biāo)】1.了解原電池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式。2.了解常見的化學(xué)電源的種類及其工作原理?！局R建構(gòu)】一、原電池的工作原理1．概念：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2．構(gòu)成條件(1)有兩上活動性不同的電極(常見為金屬或石墨)。(2)具有電解質(zhì)溶液。(3)兩電極間形成閉合回路。3．工作原理如圖是兩種Cu-Zn原電池示意圖，請?zhí)羁眨?1)電極：負(fù)極為Zn，正極為Cu。(2)電極反應(yīng)；負(fù)極：Zn－2e－=Zn2＋，正極：Cu2＋＋2e－=Cu。(3)電子移動方向和電流方向：電子從負(fù)極流出經(jīng)外電路流入正極；電流從正極流出經(jīng)外電路流入負(fù)極。(4)離子的遷移方向：電解質(zhì)溶液中，陰離子向負(fù)極遷移，陽離子向正極遷移。(5)兩種裝置的比較：裝置Ⅰ中還原劑Zn與氧化劑Cu2＋直接接觸，易造成能量損耗；裝置Ⅱ能避免能量損耗；裝置Ⅱ中鹽橋的作用是提供陰陽離子定向移動的通路，導(dǎo)電。二、化學(xué)電源1．一次電池——堿性鋅錳干電池負(fù)極材料：Zn電極反應(yīng)：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2正極材料：碳棒電極反應(yīng)：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnOOH＋2OH－總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)22．二次電池(以鉛蓄電池為例)Zn＋2NH4Cl＋2MnO2=Zn(NH3)2Cl2＋2MnOOH該電池中，負(fù)極材料主要是______________，電解質(zhì)的主要成分是________，正極發(fā)生的主要反應(yīng)是_______________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)用吸收H2后的稀土儲氫合金作為電池負(fù)極材料(用MH表示)，NiO(OH)作為電池正極材料，KOH溶液作為電解質(zhì)溶液，可制得高容量、長壽命的鎳氫電池。電池充放電時的總反應(yīng)為：NiO(OH)＋MHeq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))Ni(OH)2＋M電池放電時，負(fù)極的電極反應(yīng)式為__________________________________________。4．有A、B、C、D、E五塊金屬片，進(jìn)行如下實驗：①A、B用導(dǎo)線相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，A極為負(fù)極；②C、D用導(dǎo)線相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，電流由D→導(dǎo)線→C；③A、C相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，C極產(chǎn)生大量氣泡；④B、D相連后，同時浸入稀H2SO4溶液中，D極發(fā)生氧化反應(yīng)；⑤用惰性電極電解含B離子和E離子的溶液，E先析出。據(jù)此，判斷五種金屬的活動性順序是()A．A＞B＞C＞D＞E B．A＞C＞D＞B＞EC．C＞A＞B＞D＞E D．B＞D＞C＞A＞E5．某原電池總反應(yīng)為：Cu＋2Fe3＋=Cu2＋＋2Fe2＋，下列能實現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是()ABCD電極材料Cu、ZnCu、CFe、ZnCu、Ag電解液FeCl3Fe(NO3)2CuSO4Fe2(SO4)36．選擇合適的圖像：(1)將等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b分別加入過量的稀硫酸中，同時向a中加入少量的CuSO4溶液，產(chǎn)生H2的體積V(L)與時間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，同時向a中加入少量的CuSO4溶液，產(chǎn)生H2的體積V(L)與時間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________。7．原電池原理廣泛應(yīng)用于科技、生產(chǎn)和生活中，請回答以下問題：(1)肼(N2H4)又稱聯(lián)氨，是一種可燃性的液體，可用作火箭燃料。肼—空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，產(chǎn)物無污染，電解質(zhì)溶液是20%～30%的KOH溶液。肼—空氣燃料電池放電時：正極的電極反應(yīng)式是______________________________________；負(fù)極的電極反應(yīng)式是____________________________。(2)有人設(shè)想尋求合適的催化劑和電極材料，以N2、H2為電極反應(yīng)物，以HCl—NH4Cl為電解質(zhì)溶液制造新型燃料電池。試寫出該電池的正極反應(yīng)式：__________________。(3)請運用原電池原理設(shè)計實驗，驗證I2、Fe3＋氧化性的強(qiáng)弱，請畫出實驗裝置圖并寫出電極反應(yīng)式?！痉抡婢毩?xí)】1．下列設(shè)備工作時，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的是()ABCD硅太陽能電池鋰離子電池太陽能集熱器燃?xì)庠?．某一同學(xué)根據(jù)離子反應(yīng)方程式2Fe3＋＋Fe=3Fe2＋來設(shè)計原電池。下列設(shè)計方案中可行的是()A．電極材料為鐵和鋅，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液B．電極材料為鐵和銅，電解質(zhì)溶液為Fe(NO3)3溶液C．電極材料為鐵和石墨，電解質(zhì)溶液為FeCl2溶液D．電極材料為石墨，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液3．有關(guān)下列四個常用電化學(xué)裝置的敘述中，正確的是()圖Ⅰ堿性鋅錳電池圖Ⅱ鉛－硫酸蓄電池圖Ⅲ電解精煉銅圖Ⅳ銀鋅紐扣電池A．圖Ⅰ所示電池中，MnO2的作用是催化劑B．圖Ⅱ所示電池放電過程中，硫酸濃度不斷增大C．圖Ⅲ所示裝置工作過程中，電解質(zhì)溶液中Cu2＋濃度始終不變D．圖Ⅳ所示電池中，Ag2O是氧化劑，電池工作過程中還原為Ag4．電子表所用的紐扣電池的兩極材料為鋅和氧化銀，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其電極反應(yīng)式是：Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O；Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－。總反應(yīng)式為：Ag2O＋Zn=2Ag＋ZnO，下列說法正確的是()A．Zn為正極，Ag2O為負(fù)極B．Zn為負(fù)極，Ag2O為正極C．原電池工作時，正極區(qū)溶液pH值減小D．原電池工作時，負(fù)極區(qū)溶液pH值增大5．控制適合的條件，將反應(yīng)Fe3＋＋AgFe2＋＋Ag＋設(shè)計成如圖所示的原電池(鹽橋裝有瓊脂－硝酸鉀溶液；靈敏電流計的0刻度居中，左右均有刻度)。已知，接通后，觀察到電流計指針向右偏轉(zhuǎn)。下列判斷正確的是()A．在外電路中，電子從石墨電極流向銀電極B．鹽橋中的K＋移向乙燒杯C．一段時間后，電流計指針反向偏轉(zhuǎn)，越過0刻度，向左邊偏轉(zhuǎn)D．電流計指針居中后，往甲燒杯中加入一定量的鐵粉，電流計指針將向左偏轉(zhuǎn)6．把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩連接組成多個原電池，若a、b相連，a為負(fù)極；c、d相連，d上有氣泡逸出；a、c相連，a極減輕；b、d相連，b為正極。則四種金屬的活潑性順序為()A．a(chǎn)＞b＞c＞d B．a(chǎn)＞c＞b＞dC．a(chǎn)＞c＞d＞b D．b＞d＞c＞a7．將氫氣、甲烷、乙醇等物質(zhì)在氧氣中燃燒時的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫燃料電池。燃料電池的基本組成為電極、電解質(zhì)、燃料和氧化劑。此種電池能量利用率可高達(dá)80%(一般柴油發(fā)電機(jī)只有40%左右)，產(chǎn)物污染也少。下列有關(guān)燃料電池的說法錯誤的是()A．上述燃料電池的負(fù)極反應(yīng)材料是氫氣、甲烷、乙醇等物質(zhì)B．氫氧燃料電池常用于航天飛行器，原因之一是該電池的產(chǎn)物為水，經(jīng)過處理之后可供宇航員使用C．乙醇燃料電池的電解質(zhì)常用KOH，該電池的負(fù)極反應(yīng)為：C2H5OH－12e－=2CO2↑＋3H2OD．甲烷燃料電池的正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－8．LiFePO4電池具有穩(wěn)定性高、安全、對環(huán)境友好等優(yōu)點，可用于電動汽車。電池反應(yīng)為：FePO4＋Lieq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))LiFePO4，電池的正極材料是LiFePO4，負(fù)極材料是石墨，含U導(dǎo)電固體為電解質(zhì)。下列有關(guān)LiFePO4電池說法正確的是()A．可加入硫酸以提高電解質(zhì)的導(dǎo)電性B．放電時電池內(nèi)部Li向負(fù)極移動C．充電過程中，電池正極材料的質(zhì)量增多D．放電時電池正極反應(yīng)為：FePO4＋Li＋＋e－=LiFePO49．空氣常參與設(shè)計原電池以方便人們的生活。(1)我國首創(chuàng)以鋁—空氣—海水電池作為能源的新型的海水標(biāo)志燈，以海水為電解質(zhì)溶液，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流，只要把燈放入海水?dāng)?shù)分鐘，就會發(fā)出耀眼的白光。則電源的負(fù)極材料是________，負(fù)極反應(yīng)為________________________________；正極材料是__________，正極反應(yīng)為______________________________________。(2)熔鹽電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為陽極燃?xì)?，空氣與CO2的混合氣為陰極助燃?xì)猓频迷?50℃下工作的燃料電池，完成有關(guān)電池反應(yīng)式。陽極反應(yīng)式：2CO＋2COeq\o\al(2－,3)－4e－=4CO2，陰極反應(yīng)式：______________，電池總反應(yīng)式：_____________________________。10．常見鉛蓄電池是二次電池，其電極材料分別為Pb和PbO2，電解液為稀H2SO4溶液，工作時的總反應(yīng)式為Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))2PbSO4＋2H2O。請依據(jù)上述情況判斷：(1)鉛蓄電池的負(fù)極材料是________________。(2)請依據(jù)兩極材料和總反應(yīng)，寫出放電時正極反應(yīng)是___________________________。(3)請依據(jù)總反應(yīng)式和正極反應(yīng)式，寫出放電時負(fù)極反應(yīng)是________________________。(4)放電時，電解質(zhì)溶液中陰離子移向______極；電流方向從______極流向______極。(5)放電時，電解質(zhì)溶液的酸性_________(填“增強(qiáng)”、“減弱”或“不變”)。(6)充電時PbO2極發(fā)生_________反應(yīng)，電極反應(yīng)式_______________________________；Pb極發(fā)生___________反應(yīng)，電極反應(yīng)式_________________________________。11．化學(xué)在能源開發(fā)與利用中起著十分關(guān)鍵的作用。氫氣是一種新型的綠色能源，又是一種重要的化工原料。Ⅰ.氫氧燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高，具有廣闊的發(fā)展前景?，F(xiàn)用氫氧燃料電池進(jìn)行如圖所示的實驗(圖中所用電極均為惰性電極)：(1)對于氫氧燃料電池，下列敘述不正確的是________。A．a(chǎn)電極是負(fù)極，OH－移向負(fù)極B．b電極的電極反應(yīng)為：O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．電池總反應(yīng)式為：2H2＋O2eq\o(=,\s\up7(點燃))2H2OD．電解質(zhì)溶液的pH保持不變E．氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置(2)上圖右邊裝置中盛有100mL0.1mol·L－1AgNO3溶液，當(dāng)氫氧燃料電池中消耗氫氣112mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)時，此時AgNO3溶液的pH＝________(溶液體積變化忽略不計)。Ⅱ.已知甲醇的燃燒熱ΔH＝－726.5kJ·mol－1，在直接以甲醇為燃料的電池中，電解質(zhì)溶液為酸性，負(fù)極的反應(yīng)式為____________________________________，正極的反應(yīng)式為________________________________________________________________________。理想狀態(tài)下，該燃料電池消耗1mol甲醇所能產(chǎn)生的最大電能為702.1kJ，則該燃料電池的理論效率為__________(燃料電池的理論效率是指電池所產(chǎn)生的最大電能與燃料電池反應(yīng)所能釋放的全部能量之比)。

第3講原電池和化學(xué)電源【仿真練習(xí)】1．D2．B3．D4．B5．D6．C7．C8．D9．(1)鋁4Al－12e－=4Al3＋石墨等惰性電極3O2＋6H2O＋12e－=12OH－(2)O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)2CO＋O2＝2