2009届高三化学一轮复习教案： 电化学 原电池

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电化学 原电池
考纲要求
1、理解原电池的工作原理，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、认识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原因，能选用恰当的措施防止铁、铝等金属腐蚀。
知识精讲
一、原电池
1．工作原理：
2．基本组成：
3．构成条件：
4．原电池正负极的判断方法：
原电池有两个电极，一个是正极，一个是负极。判断正极和负极的方法是：
5．电极反应式和总反应式的书写：
已知下列原电池的总反应式，请写出其电极反应式。
① Zn＋CuSO4＝ZnSO4＋Cu
② 2Zn＋4NH4Cl＋4MnO2＝[Zn(NH3)4]Cl2＋ZnCl2＋2Mn2O3＋2H2O
③ CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O
根据总反应式书写电极反应式的基本思路：
负极：还原剂 氧化产物（要不要介质参与？）
正极：氧化剂 还原产物（要不要介质参与？）
(1) 若总反应式中没有H＋参加反应，则若一极消耗H＋，另一极必定生成H＋。
(2) 若总反应式中没有OH－参加反应，则若一极消耗OH－，另一极必定生成OH－。
(3) 氢氧不够，水来凑。
二、常见化学电源
（1）一次电池：一次电池的活性物质消耗到一定程度，就不能使用了。
如普通的锌锰电池：
碱性锌锰电池：
（2）二次电池：二次电池又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。这类电池可以多次重复使用。
如铅蓄电池：
（3）燃料电池
如氢氧燃料电池：
a.电解质溶液为硫酸时：负极 ；正极
b.电解质溶液为强碱时：负极 ；正极
c.电解质溶液为水时： 负极 ；正极
如乙醇燃料碱性电池：负极 ；正极
三、金属的腐蚀与防护
1．金属的腐蚀
（1）定义：
（2）实质：
（1） 类型：化学腐蚀和电化学腐蚀
列表比较化学腐蚀和电化学腐蚀
注意：化学腐蚀不普遍，绝大多数金属腐蚀属电化学腐蚀。由于金属表面一般不会遇到酸性较强的溶液，故吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要类型。
2．金属的防护
（1）金属防护的基本思路：防止金属与化学物质直接接触，防止形成原电池。
（2）防护方法：
四、原电池原理常见的应用
典型例题
．（08广东卷）用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是 （ ）
①在外电路中，电流由铜电极流向银电极
②正极反应为：Ag++e-=Ag
③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作
④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同
A． ①② B．②③ C．②④ D．③④
．（08广东卷）下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是 （ ）
A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗
B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镶层仍能对铁制品起保护作用
C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法
D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀
．（08广东卷）LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点，可用于电动汽车。电池反应为：FePO4+Li LiFePO4，电池的正极材料是LiFePO4，负极材料是石墨，含Li+导电固体为电解
质。下列有关LiFePO4电池说法正确的是 （ ）
A．可加入硫酸以提高电解质的导电性 B放电时电池内部Li向负极移动.
C．充电过程中，电池正极材料的质量减少 D．放电时电池正极反应为：FePO4+Li++e-=LiFePO4
．（08宁夏卷）一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是 （ ）
A．CH3OH(g)+O2(g)=H2O(1)+CO2(g)+2H+(aq)+2e－ B．O2(g)+4H+(aq)+4e－=2H2O(1)
C．CH3OH(g)+H2O(1)=CO2(g)+6H+(aq)+6e－ D．O2(g)+2H2O(1)+4e－=4OH－
．（08重庆卷）如题图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCl
的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶（离子在琼胶内可以移动），
下列叙述正确的是 （ ）
A．a中铁钉附近呈现红色 B．b中铁钉上发生还原反应
C．a中铜丝上发生氧化反应 D．b中铝条附近有气泡产生
．（08广东卷）电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发展是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是（ ）
A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细 B．氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能
C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化 D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅
．（08北京卷）据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将在奥运会期间为运动员提供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。下列有关电池的叙述不正确的是（ ）
A．正极反应式为：O2＋2H2O＋4e－ ===4OH－
B．工作一段时间后，电解液中的KOH的物质的量不变
C．该燃料电池的总反应方程式为：2H2＋O2===2H2O
D．用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24LCl2(标准状况)时，有0.1mol电子转移
演练提高
1．一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+══Zn2++Cu，该反应的原电池的组成正确的是（ ）
（A） （B） （C） （D）
正极 Zn Ag Cu Cu
负极 Cu Cu Zn Zn
电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 FeCl2
2．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为： Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)==Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s) ，下列说法错误的是（ ）
A 电池工作时，锌失去电子
B 电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(1)+2e-=Mn2O3(s)+2OH-(aq)
C 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D 外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减小6.5 g
3．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：Zn－2e－+2OH－====Zn(OH)2
B 充电时阳极反应为：Fe(OH)3－3e－+5OH－====FeO42－+4H2O
C 放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化
D 放电时正极附近溶液的碱性增强
4．锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池，该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电时的电极反应式为
负极反应：C6Li－xe- C6Li1-x+x Li+ （C6Li表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料）
正极反应：Li1-xMO2+xLi++xe- LiMO2 （LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物）
下列有关说法正确的是 ( )
A 锂离子电池充电时电池反应为C6Li+Li1-xMO2 LiMO2+C6Li1-x
B 电池反应中，锂、锌、银、铅各失去1 mol电子，金属锂所消耗的质量小
C 锂离子电池放电时电池内部Li+向负极移动
D 锂离子电池充电时阴极反应为C6Li1-x+x Li++x e- C6Li
5．（1）将两铂片插入KOH溶液中作为电极，在两极区分别通入甲烷(或氢气、一氧化碳等可燃性气体)和氧气构成燃料电池，则通入甲烷气体的极是原电池的 ，该极的电极反应是 ，电池工作时的总反应的离子方程式是 。
（2）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气体为正极助燃气，制得650℃下工作的燃料电池，完成下列反应式：正极： ，
负极：2CO＋2CO32-==4CO2＋4e－。总反应： 。
（3）铅蓄电池（原电池）工作时，总反应为：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O由此可以判断。
A 原电池的电极材料：① 正极 ；② 负极 。
B 电极反应式：正极PbO2+4H++SO42-+2e-==PbSO4+2H2O，
负极电极反应式为 。
C 工作后，蓄电池里电解质溶液的pH（填“变大”“变小”或“不变”） 。理由是 。
6．如右图所示组成一种原电池，试回答下列问题（灯泡功率合适）。
（1）电解质溶液为稀硫酸时，灯泡 （填“亮”或“不亮”，填“亮”做a题，填“不亮”做b题）。
a．若灯泡亮，则Mg电极上发生的反应为 ；Al电极上发生的反应为 。
b．若灯泡不亮，其理由为 。
（2）电解质溶液为NaOH溶液时，灯泡 （填“亮”或“不亮”，填“亮”做a题，填“不亮”做b题）。
a．若灯泡亮，则Mg电极上发生的反应为 ；
Al电极上发生的反应为 。
b．若灯泡不亮，其理由为 。
7．化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。
目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池，其电池总反应可以表示为：
Cd＋2NiO(OH)＋2H2O2Ni(OH)2＋Cd(OH)2
已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸，
（1）废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资料表明一节废镍锡电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重。这是因为
(2)另一种常用的电池是锂电池（很是一种碱金属元素，其相对原子质量为7，由于它的比容量（单位质量电板材料所能转换的电量）特别大而广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可长达十年。它的负极用金属锂制成；电池总反应可表示为：Li＋MnO2→LiMnO2
试回答：锂电池比容量特别大的原因是
锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液？请用化学方程式表示其原因
参考答案
典型例题
1、解析：Cu作负极，Ag作正极。负极：Cu-2e-==Cu2+；正极：A+ + e- ==Ag。
在外电路中，电子由Cu电极流向Ag电极，而电流方向与电子流向相反，所以1错。没有盐桥，原电池不能继续工作，3错。无论是否为原电池，反应实质相同，均为氧化还原反应，4对。
答案：C
2、解析：银器在空气中久置会被O2所氧化变黑，为化学腐蚀，A正确。当镀层破损时，Sn-Fe可形成原电池，不再起到保护作用，B错。与Zn块形成原电池，Zn作负极（阳极），从而保护Fe正极（阴极），所以C正确；外加电流保护法应该与直流电源的负极相连，故D错。
答案：A、C
3、解析：放电时，负极：Li -- e- ==Li+，正极：FePO4 + Li+ + e- == LiFePO4；充电时，阳极：LiFePO4 -- e- == FePO4 + Li+ 阴极：Li+ + e- == Li，所以易知C.D正确。若加入硫酸，与Li单质（固体）发生反应，所以A错；放电时，Li+应（正电荷）在电池内部（电解质中）向正极移动，故B错。
答案：C、D
4、解析：甲醇与氧气反应的化学方程式为：2CH3OH＋3O2 AUTOTEXT => \* MERGEFORMAT EMBED PBrush 2CO2＋4H2O，化合价升高的元素为C，所以在负极上甲醇失去电子而放电，在该极上的电极反应式为：CH3OH(g)+H2O(1)=CO2(g)+6H+(aq)+6e－。
答案：C。
5、解析：a、b均能形成原电池，其中a中Fe作负极：Fe－2e－ Fe2＋，
发生氧化反应，Cu作正极：2H＋＋2e－ ===H2↑，发生还原
反应，铜丝附近呈现红色；B中Al作负极：
Al＋3e－ ===Al3＋，发生氧化反应，而Fe作正极：
2H＋＋2e－ ===H2↑，发生还原反应。
答案：B。
6、解析：选项A中Zn－Mn干电池作负极的是Zn，石墨作电池的正极，只起导电的作用，被腐蚀的是Zn；选项B中氢氧燃料电池是把化学能直接转化为电能，而不是把热能直接转化为电能；太阳能电池的主要材料是高纯度的单晶硅，它的能量转化高。
答案：C
7、
演练提高
1． C 2．C 3．C 4．BD
5．(1) 负极 CH4— 8e- + 10OH- = CO32- + 7 H2O
CH4 + 2O2 +2OH- = CO32- + 3H2O
(2) 2CO+ 2CO32--4e-=4CO2 2CO+O2=2CO2
(3)A. PbO2 Pb
B. Pb-2e-+SO42-=PbSO4
C. 变大，在过程中消耗了H2SO4
6．（1）亮
a．Mg—2e- = Mg2+ 2H+ + 2 e- = H2
（2）亮
a. 2H2O + 2e- = H2 ↑+2OH- Al —3e- + 4 OH- = AlO2- + 2H2O
7．（1） Ni(OH)2和Cd(OH)2能溶于酸性溶液。
（2）锂的摩尔质量小 ：2Li＋ZH2O→LiOH＋H2↑
放电
充电
放电
充电
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