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1、第第9 9講原電池工作原理化學(xué)電源講原電池工作原理化學(xué)電源-2-3-4-基礎(chǔ)梳理感悟選考對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1.原電池(1)原理圖解:-5-基礎(chǔ)梳理感悟選考對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練-6-基礎(chǔ)梳理感悟選考對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練(2)原電池的判斷方法:有外接電源的為電解池,無(wú)外接電源的可能為原電池。依據(jù)形成原電池的條件判斷。(3)原電池正負(fù)極的判斷:-7-基礎(chǔ)梳理感悟選考對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練(4)電極反應(yīng)式的書寫:一般電極反應(yīng)式的書寫思路:列物質(zhì)標(biāo)得失負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),正極發(fā)生還原反應(yīng)兩式加驗(yàn)總式兩電極反應(yīng)相加,與總反應(yīng)對(duì)照驗(yàn)證-8-基礎(chǔ)梳理感悟選考對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練含碳燃料電池電極反應(yīng)式的書寫:首先標(biāo)出燃料中碳元素的化合價(jià),計(jì)算出失去的電子數(shù),根據(jù)溶液的介質(zhì)

2、情況寫出生成物,并根據(jù)碳原子守恒寫出生成物的化學(xué)計(jì)量數(shù),若堿性介質(zhì)生成 ,若酸性介質(zhì)生成CO2;其次根據(jù)電荷守恒配平電極反應(yīng)式,電極反應(yīng)式左邊減去幾個(gè)電子就相當(dāng)于左邊帶幾個(gè)單位正電荷,配平電荷的方法有:電極反應(yīng)式左邊加入帶負(fù)電荷的OH-以抵消左邊的正電荷數(shù)或右邊加入帶正電荷的H+以抵消右邊的負(fù)電荷數(shù),但要根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性選擇使用;最后用觀察法配平其他物質(zhì)。下面以堿性CH3OH燃料電池電極反應(yīng)式的書寫為例說(shuō)明:-9-基礎(chǔ)梳理感悟選考對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練-10-基礎(chǔ)梳理感悟選考對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2.常見的化學(xué)電源.一次電池(不能充電,不能反復(fù)使用):(1)銀鋅紐扣電池:銀鋅紐扣電池的電極分別為Ag2O和Zn,電解

3、質(zhì)溶液為KOH溶液,發(fā)生氧化還原反應(yīng)后生成Ag和Zn(OH)2,則Zn為原電池的負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為Zn-2e-+2OH- Zn(OH)2;Ag2O為原電池的正極,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為Ag2O+2e-+H2O 2Ag+2OH-;電池反應(yīng)方程式為Zn+Ag2O+H2O Zn(OH)2+2Ag。 -11-基礎(chǔ)梳理感悟選考對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練(2)堿性鋅錳干電池:堿性鋅錳干電池比普通鋅錳干電池性能優(yōu)越,能量大,能提供較大電流并連續(xù)放電。其負(fù)極是Zn,正極是MnO2,電解質(zhì)是KOH。 -12-基礎(chǔ)梳理感悟選考對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練.二次電池(可充電,可多次重復(fù)使用):如鉛蓄電池:電解質(zhì)是硫酸(1)放電時(shí):(2

4、)充電反應(yīng)為電解過程,是放電反應(yīng)的逆過程: -13-基礎(chǔ)梳理感悟選考對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3.金屬的腐蝕與防護(hù)(1)金屬的腐蝕:-14-基礎(chǔ)梳理感悟選考對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練(2)鋼鐵的析氫腐蝕與吸氧腐蝕: -15-基礎(chǔ)梳理感悟選考對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練注意:對(duì)于吸氧腐蝕,生成的Fe(OH)2進(jìn)一步被O2氧化成Fe(OH)3,Fe(OH)3脫去一部分水生成Fe2O3nH2O,它就是鐵銹的主要成分;對(duì)于析氫腐蝕,如果鋼鐵表面水膜的酸性較弱,隨著氫氣的析出,水膜的pH上升,Fe2+與OH-結(jié)合生成Fe(OH)2,Fe(OH)2繼續(xù)與空氣中的O2作用,生成Fe(OH)3,進(jìn)而形成鐵銹。-16-基礎(chǔ)梳理感悟選考對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練(3)金屬的防護(hù):改變金

5、屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu),使其成為防腐蝕金屬,如制成不銹鋼等。 加防護(hù)層,如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。電化學(xué)防護(hù):a.犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法原電池原理 (a)正極(陰極):被保護(hù)的金屬設(shè)備 (b)負(fù)極(陽(yáng)極):比被保護(hù)的金屬活潑的金屬 b.外加電流的陰極保護(hù)法電解原理 (a)陰極:被保護(hù)的金屬設(shè)備 (b)陽(yáng)極:惰性電極 -17-基礎(chǔ)梳理感悟選考對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練注意:金屬腐蝕的本質(zhì)是金屬原子失去電子而被氧化,從而發(fā)生腐蝕損耗。-18-基礎(chǔ)梳理感悟選考對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練難點(diǎn)釋疑如何書寫燃料電池電極反應(yīng)式?提示:對(duì)于燃料電池來(lái)說(shuō),首先可寫出其總反應(yīng)式,然后分析正極的電極反應(yīng)式,要特別關(guān)注反應(yīng)環(huán)境,因?yàn)殡?/p>

6、解質(zhì)中的H+或OH-參與反應(yīng),所以電解質(zhì)的性質(zhì)不同,電極反應(yīng)式也往往不同。如:(1)氫氧燃料電池用酸性電解質(zhì)時(shí):-19-基礎(chǔ)梳理感悟選考對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練用NaOH(aq)等堿性溶液作電解質(zhì)溶液時(shí): -20-基礎(chǔ)梳理感悟選考對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練注意:相同的燃料,在不同介質(zhì)中發(fā)生的燃料電池反應(yīng),其電極反應(yīng)式不同。1.(201610浙江選考)在一塊表面無(wú)銹的鐵片上滴食鹽水,放置一段時(shí)間后看到鐵片上有鐵銹出現(xiàn)。鐵片腐蝕過程中發(fā)生的總化學(xué)方程式:2Fe+2H2O+O2 2Fe(OH)2,Fe(OH)2進(jìn)一步被氧氣氧化為Fe(OH)3,再在一定條件下脫水生成鐵銹,其原理如圖。下列說(shuō)法正確的是()A.鐵片發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕B

7、.鐵片腐蝕最嚴(yán)重區(qū)域應(yīng)該是生銹最多的區(qū)域C.鐵片腐蝕中負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng):2H2O+O2+4e- 4OH-D.鐵片里的鐵和碳與食鹽水形成無(wú)數(shù)微小原電池,發(fā)生了電化學(xué)腐蝕-21-基礎(chǔ)梳理感悟選考對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練 答案 答案關(guān)閉D-22-基礎(chǔ)梳理感悟選考對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2.(20164浙江選考)Mg-H2O2電池是一種化學(xué)電源,以Mg和石墨為電極,海水為電解質(zhì)溶液,示意圖如下。下列說(shuō)法不正確的是()A.石墨電極是該電池的正極B.石墨電極上發(fā)生還原反應(yīng)C.Mg電極的電極反應(yīng)式:Mg-2e- Mg2+D.電池工作時(shí),電子從Mg電極經(jīng)導(dǎo)線流向石墨電極,再?gòu)氖姌O經(jīng)電解質(zhì)溶液流向Mg電極 答案 答案關(guān)閉D-23-基礎(chǔ)梳

8、理感悟選考對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3.(201510浙江選考)如圖所示進(jìn)行實(shí)驗(yàn),下列說(shuō)法不正確的是()A.裝置甲的鋅片上和裝置乙的銅片上均可觀察到有氣泡產(chǎn)生B.甲、乙裝置中的能量變化均為化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C.裝置乙中的鋅、銅之間用導(dǎo)線連接電流計(jì),可觀察到電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)D.裝置乙中負(fù)極的電極反應(yīng)式:Zn-2e- Zn2+ 答案 答案關(guān)閉B-24-基礎(chǔ)梳理感悟選考對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1.(2016浙江理綜)金屬(M)-空氣電池(如圖)具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點(diǎn),有望成為新能源汽車和移動(dòng)設(shè)備的電源。該類電池放電的總反應(yīng)方程式為:4M+nO2+2nH2O 4M(OH)n。已知:電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上

9、能釋放出的最大電能。下列說(shuō)法不正確的是()-25-基礎(chǔ)梳理感悟選考對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練A.采用多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積,并有利于氧氣擴(kuò)散至電極表面B.比較Mg、Al、Zn三種金屬-空氣電池,Al-空氣電池的理論比能量最高C.M-空氣電池放電過程的正極反應(yīng)式:4Mn+nO2+2nH2O+4ne- 4M(OH)nD.在Mg-空氣電池中,為防止負(fù)極區(qū)沉積Mg(OH)2,宜采用中性電解質(zhì)及陽(yáng)離子交換膜 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-26-基礎(chǔ)梳理感悟選考對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2.據(jù)報(bào)道,以硼氫化合物NaBH4(B元素的化合價(jià)為+3價(jià))和H2O2作原料的燃料電池,負(fù)極材料采用Pt/C,正極材料采用MnO2

10、,可用作空軍通信衛(wèi)星電源,其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()A.電池放電時(shí)Na+從a極區(qū)移向b極區(qū)B.每消耗3 mol H2O2,轉(zhuǎn)移的電子為3 molC.電極a采用MnO2,MnO2既作電極材料又有催化作用 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-27-基礎(chǔ)梳理感悟選考對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3.完成下列問題:(1)鋰錳電池的體積小、性能優(yōu)良,是常用的一次電池。該電池反應(yīng)原理如圖所示,其中電解質(zhì)LiClO4溶于混合有機(jī)溶劑中,Li+通過電解質(zhì)遷移入MnO2晶格中,生成LiMnO2。外電路的電流方向是由極流向極(填字母)。 電池正極反應(yīng)式為。 -28-基礎(chǔ)梳理感悟選考對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練是否可用水代替電池中的混合有機(jī)溶劑?

11、(填“是”或“否”),原因是。 (2)二甲醚(CH3OCH3)直接燃料電池具有啟動(dòng)快、效率高等優(yōu)點(diǎn)。若電解質(zhì)為酸性,二甲醚直接燃料電池的負(fù)極反應(yīng)為。 (3)高鐵酸鉀(K2FeO4)是一種強(qiáng)氧化劑,可作為水處理劑和高容量電池材料。與MnO2-Zn電池類似,K2FeO4-Zn也可以組成堿性電池,K2FeO4在電池中作為正極材料,其電極反應(yīng)式為,該電池總反應(yīng)的離子方程式為。 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-29-忽視判斷原電池的實(shí)質(zhì) 根據(jù)形成原電池的條件,下列對(duì)原電池的判斷,正確的是()A.用多孔石墨電極、H2、O2不能形成原電池B.銅、石墨棒用導(dǎo)線連接后,插入盛有稀硫酸的燒杯中,可構(gòu)成原電池C.銅

12、、石墨棒用導(dǎo)線連接后,插入盛有FeCl3溶液的燒杯中,可構(gòu)成原電池D.常溫下,鐵、鋁用導(dǎo)線連接后,插入盛有濃硝酸的燒杯中,可構(gòu)成原電池-30-錯(cuò)因剖析:本題極易忽視構(gòu)成原電池的兩個(gè)電極中至少有一個(gè)電極能與電解質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)這個(gè)重要條件,只關(guān)注兩個(gè)活潑性不同的電極以及電解質(zhì)溶液,于是錯(cuò)選B。正確解答:燃料電池的兩個(gè)電極材料可以相同,B中物質(zhì)不能發(fā)生氧化還原反應(yīng),不能形成原電池。D中,常溫下,鐵與鋁都能與濃硝酸發(fā)生鈍化,不能形成原電池。答案:C糾錯(cuò)筆記對(duì)于氫氧燃料電池,兩個(gè)電極的活動(dòng)性可以相同,如都使用鉑電極、多孔石墨電極等,不能一味地強(qiáng)調(diào)兩個(gè)電極的活潑性不同。另外,一般情況下,至少應(yīng)有一個(gè)電

13、極能與電解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng),才可形成原電池。-31-23416751.(201610稽陽(yáng)聯(lián)考)某原電池裝置如圖所示,下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是()A.鋅是該電池的負(fù)極B.鋅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)C.銅電極的電極反應(yīng)式為2H+2e- H2D.若將電解質(zhì)溶液換成AgNO3溶液,兩電極的反應(yīng)式均發(fā)生改變 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-32-23416752.鋼鐵防腐方法有許多種,右圖是其中的一種方法,描述正確的是()A.圖中所示是犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法B.鐵閘門作陰極,發(fā)生還原反應(yīng)C.電子流向:a鐵閘門輔助電極bD.輔助電極上的反應(yīng):O2+2H2O+4e- 4OH- 答案解析解析關(guān)閉題中表示的是外加電

14、流的陰極保護(hù)法,鐵閘門作陰極,A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;在海水中沒有電子的移動(dòng),只有離子的移動(dòng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;輔助電極作陽(yáng)極,發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),D項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案解析關(guān)閉B-33-23416753.某原電池裝置如下圖所示,電池總反應(yīng)為2Ag+Cl2 2AgCl。下列說(shuō)法正確的是()A.正極反應(yīng)為AgCl+e- Ag+Cl-B.放電時(shí),交換膜右側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成C.若用NaCl溶液代替鹽酸,則電池總反應(yīng)隨之改變D.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e-時(shí),交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02 mol離子 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-34-23416754.Li-Al/FeS電池是一種正在開發(fā)的車載電池

15、,該電池中正極的電極反應(yīng)式為: 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-35-23416755.Mg-H2O2電池可用于驅(qū)動(dòng)無(wú)人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質(zhì)溶液,示意圖如右。該電池工作時(shí),下列說(shuō)法正確的是()A.Mg電極是該電池的正極B.H2O2在石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)C.石墨電極附近溶液的pH增大D.溶液中Cl-向正極移動(dòng) 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-36-23416756.依據(jù)氧化還原反應(yīng):2Ag+(aq)+Cu(s) Cu2+(aq)+2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。請(qǐng)回答下列問題。(1)電極X的材料是;電解質(zhì)溶液Y是。 (2)銀電極為電池的極,發(fā)生的電極反應(yīng)為 ;X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為。 (3)外電路中的電子是從電極流向電極。 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉-37-23416757.NOx是汽車尾氣中的主要污染物之一。通過NOx傳感器可監(jiān)測(cè)NOx的含量,其工作原理示意圖如右:(1)Pt電極上發(fā)生的是(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)。 (2)寫出NiO電極的電極反應(yīng)式: 。 答案解析解析關(guān)閉 答案解析關(guān)閉