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高三化学一轮复习学案：原电池学案
学习目标：
1、理解原电池的工作原理。
2、了解几种重要的原电池的电极反应和电池反应。
知识梳理：
一：原电池原理：
1、定义：___________________________________________________________________2、构成原电池的条件：_____________________________________________________________
_____________________________________________________________。
3、原电池的正、负极的判断方法：
(1)、由组成原电池的两极的电极材料判断。一般是活泼的金属是负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属是正极。
注意：如Mg、Al与NaOH溶液形成原电池；Fe、Cu与浓硝酸形成原电池。都是相对不活泼金属作负极。
(2)、根据电流方向或电子流动方向判断。电流是由正极流向负极，电子流动方向是由负极流向正极。
(3)、根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向的极是正极，阴离子流向的极为负极。
(4)、根据原电池两极发生的变化来判断。原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。
4.原电池电极反应的书写方法
原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应，书写电极反应的方法归纳如下：
(1)、写出总化学反应方程式（即氧化还原反应方程式）；
(2)、根据总反应方程式从电子得失（或元素化合价升降）的角度，将总反应分成氧化反应和还原反应；
(3)、氧化反应在负极发生，还原反应在正极发生，注意介质可能参与反应；
(4)、验证；两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同，则书写正确。
以下面两个原电池为例，标明电子和离子的移动方向并书写电极反应。
5、原电池的设计：
根据电池反应设计原电池：（三部分＋导线）
(1)负极为＿＿＿的金属（即化合价＿＿的物质）；
(2)正极为＿＿＿＿＿＿＿的金属或＿＿＿；
(3) 电解质溶液含有＿＿＿＿＿＿＿＿离子（即化合价＿＿＿＿的物质）。
试将2Fe3++Fe=3Fe2+ 设计成原电池装置。
二、化学电源：
1、干电池（锌锰电池）
负极：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
正极(石墨)：2NH4＋ +2e-====2NH3+H2O
H2+2MnO2====Mn2O3+H2O 4NH3+Zn2＋==== [Zn(NH3)4]2＋
总反应式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
2. 充电电池
(1)铅蓄电池： 铅蓄电池充电和放电的总化学方程式
放电时电极反应：
负极：Pb + SO42-－2e-＝PbSO4
正极：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
(2)氢氧燃料电池：它是一种高效、不污染环境的发电装置。它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极，活性炭电极等。
总反应：2H2 + O2＝2H2O
电极反应为（电解质溶液为KOH溶液）
负极：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
正极：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；
典型例题
例1、银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成硫代银，有人设计用原电池原理加以除去，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去而银不会损失。
试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应为 ；正极发生的反应为 ；
反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体，原电池总反应方程式为
答案：Al-2e-=Al3+ Ag2S+2e-=2Ag+S2-
3Ag2S+2Al+6H2O=6Ag+2Al(OH)3↓+3H2S↑
反馈练习：
1、氢氧燃料电池是将H2和O2分别通入电池，穿过浸入20%~40%的KOH溶液的多孔碳电极，其电极反应式为：H2+2OH--2e-=2H2O和1/2O2+H2O+2e-=2OH-，则下列叙述正确的是（ ）
A、通H2的一极是正极，通O2的一极是负极
B、通O2的一极是正极，通H2的一极是负极
C、工作一段时间后电解质溶液pH增大
D、工作时负极区附近pH减小
2、锂电池是新型高能电池，它以质轻、容量大而受到重视。目前已经制成多种功能的锂电池。某种锂电池的总反应可表示为：Li+MnO2 LiMnO2。若该电池提供0.5C电量，则消耗正极材料的质量约为（其他损耗忽略不计）（ ）
A、3.5g B、7g C、4.52×10-4g D、43.5g
3、银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为
2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O
在此电池放电时，负极上发生反应的物质是（ ）
A、Ag B、Zn(OH)2 C、Ag2O D、Zn
4、随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是（ ）
A、利用电池外壳的金属材料
B、防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染
C、不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品
D、回收其中石墨电极
5、燃料电池是燃料（例如CO，H2，CH4等）跟氧气或空气起反应，将此反应的化学能转变为电能的装置，电解质通常是KOH溶液。下列关于甲烷燃料电池的说法不正确的是（ ）
A、负极反应式为CH4+10OH--8e=CO32-+7H2O
B、正极反应式为O2+2H2O+4e=4OH-
C、随着不断放电，电解质溶液碱性不变
D、甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率大
6、常用的钮扣式银锌电池，放电时的电极反应式分别为：
Zn极：Zn+2OH-+2e- Zn(OH)2
Ag2O极：Ag2O+H2O+2e- 2Ag+2OH-则下列说法中不正确的是（ ）
A、放电过程中[OH-]不变 B、Zn为负极而Ag2O为正极
C、电解质溶液呈碱性 D、电子从Ag2O流出经用电器流入Zn极
7、铁钉和碳棒用导线连接后，浸入0.01mol·L-1的食盐溶液中，可能发生（ ）
A、碳棒上放出Cl2 B、碳棒附近产生OH-
C、碳棒上放出O2 D、铁钉被氧化
8、微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，电极反应为：Zn+2OH--2e- ZnO+H2O，Ag2O+H2O+2e- 2Ag+2OH-，总反应式为：Ag2O+Zn 2Ag+ZnO。根据上述反应式，下列说法正确的是（ ）
A、在使用过程中，电池负极区溶液的pH减小
B、使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
C、Zn是负极，Ag2O是正极
D、Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应
9、镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：
Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Cd+2NiO(OH)+2H2O
由此可知，该电池放电时的负极材料是（ ）
A、Cd(OH)2 B、Ni(OH) 2 C、Cd D、NiO(OH)
10、从某铝镁合金上剪下一小片（其质量为2.0g），立刻投入盛有20mL5mol·L-1氢氧化钠溶液的小烧杯中。
（1）由反应开始到反应结束，可能观察到烧杯中的现象依次为 。
（2）反应开始时，合金片表面产生气泡较慢，其原因是 ，一段时间后反应速率相当快，其原因是 。
（3）写出合金片与溶液反应时可能形成的微电池的负极材料是 ，正极的电极反应式： 。
（4）若要利用该反应来测定合金中铝的质量分数，还应测定哪些数据（如有多种可能，请逐一写出）？答： 。
11、有人设计以铂和锌为电极材料，埋入人体作某种心脏病人的心脏起搏器的能源，它依靠人体血液中有一定浓度的O2和H2O进行工作。
（1）正极材料是 ，电极反应为 。
（2）负极材料是 ，电极反应为 。
12、航天技术中使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染等优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应均可表示为：2H2+O2 2H2O。酸式燃料电池中的电解质是酸，其负极反应为：2H2-4e- 4H+。电池的电解质是碱，其正极反应为：O2+2H2O+4e- 4OH-，则负极反应为
。
13、铅蓄电池放电时的总反应方程式为：PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
据此判断其正极是 ，负极是 ，电解质溶液是 ，正极反应是 ，负极反应是 ，当转移0.5N A个电子时，蓄电池内消耗H2SO4的物质的量为 。
14、美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池
是一种新型的化学电池，其构造如图所示；两个电极
均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙中逸出，并在
电极表面放电。
（1）a极是 极，b极是 极，电极
反应式分别为 ， 。
（2）飞船上宇航员的生活用水由燃料电池提供。已知这种电池发1度电时能生成350g水，试计算能量转化率。
[2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)+572kJ]
（3）这种电池的输出电压为1.2V。要使标有1.2V，1.5W的小灯泡连续发光0.5h，应消耗标准状况下的H2多少升？
（4）氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料，往往是某些碳氢化合物，如甲烷（天然气）、汽油等。请写出将图中H2换成CH4时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式： 。此时电池内总的反应方程式为 。
15、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的熔融盐混合物做电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：
阳极反应式：2CO+2CO32- 4CO2+4e-
阴极反应式：
总电池反应：
参考答案：
1 BD 2 C 3 D 4 B 5 C 6 D 7 BD 8 AC 9 C
10、（1）切口断面上先产生少量气泡；氧化膜能溶于NaOH溶液导致反应会逐渐加快；后来反应剧烈，产生气体较多，导致小合金片在溶液中上下翻动；反应放热导致溶液会发烫；烧杯底会有少量黑色固体残留。（2）影响反应速率的因素有多方面。开始时由于表面氧化膜存在，反应速率慢，后来氧化膜溶解，NaOH浓度大，铝镁合金片表面形成原电池，反应放热使溶液温度升高等因素综合起来，使反应速率加快。（3）铝；6H2O+6e- 3H2↑+6OH-。（4）至少有以下四种可能测出任一个值都可计算出铝的质量分数：（a）测定残留固体质量；（b）测定产生H2的体积；（c）测定生成的NaAlO2的物质的量；（d）测定反应后溶液中NaOH的浓度。
11、（1）铂 O2+2H2O+4e-4OH- （2）锌 Zn-2e-Zn2+
12、O2+4H++4e-=2H2O 2H2+4OH--4e=4H2O
13、PbO2 Pb H2SO4 PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+H2O
Pb+SO42--2e-=PbSO4 0.5mol
14、（1）负 正 2H2+4OH--4e-=4H2O O2+2H2O+4e-=4OH-
（2）64.7% （3）0.325L
（4）CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O
15、2CO2+O2+4e-=2CO2- 2CO+O2=2CO2 3、D
充电
放电
放电
充电
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