知识学习化学能与电能的转化学案文档格式.docx
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①活泼性不同的两个电极,②电解质溶液,③形成闭合回路,④能自发进行的氧化还原反应。
二、原电池的工作原理
工作原理:
利用氧化还原反应在不同区域内进行,以适当方式连接起来,获得电流。
以铜锌原电池为例:
.在ZnSo4溶液中,锌片逐渐溶解,即Zn被氧化,锌原子失电子,形成Zn2+进入溶液,从锌片上释放的电子,经过导线流向铜片;
cuSo4溶液中,cu2+从铜片上得电子,还原成为金属铜并沉积在铜片上。
锌为负极,发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e-===Zn2+;
铜为正极,发生还原反应,电极反应式为cu2++2e-===cu。
总反应式为Zn+cu2+===Zn2++cu,反应是自发进行的。
2.闭合回路的构成:
外电路:
电子从负极到正极,电流从正极到负极,
内电路:
溶液中的阴离子移向ZnSo4溶液,阳离子移向cuSo4溶液。
3.盐桥
盐桥中通常装有含琼胶的kcl饱和溶液。
当其存在时,随着反应的进行,Zn棒中的Zn原子失去电子成为Zn2+进入溶液中,使ZnSo4溶液中Zn2+过多,带正电荷。
cu2+获得电子沉积为cu,溶液中cu2+过少,So2-4过多,溶液带负电荷。
当溶液不能保持电中性时,将阻止放电作用的继续进行。
盐桥的存在就避免了这种情况的发生,其中cl-向ZnSo4溶液迁移,k+向cuSo4溶液迁移,分别中和过剩的电荷,使溶液保持电中性,反应可以继续进行。
知识点一 原电池
.下列装置中能构成原电池产生电流的是
答案 B
解析 A、D项中电极与电解质溶液之间不发生反应,不能构成原电池;
B项符合原电池的构成条件,两电极发生的反应分别是Zn-2e-===Zn2+,2H++2e-===H2↑;
c项中酒精不是电解质,故不能构成原电池。
2.在图中的8个装置中,属于原电池的是
A.①②③⑤⑧
B.③④⑥⑦
c.④⑤⑥⑦
D.③⑤⑦
答案 D
知识点二 原电池的原理
3.用铜片、银片、cu2溶液、AgNo3溶液、导线和盐桥构成一个原电池。
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,原电池仍能继续工作
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
答案 c
解析 该原电池中cu作负极,Ag作正极,负极反应式为cu-2e-===cu2+,正极反应式为Ag++e-===Ag,因此②对;
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,所以③错;
无论是否为原电池,反应实质相同,均为氧化还原反应,所以④对。
4.下图是Zn和cu形成的原电池,某实验兴趣小组做完实验后,在读书卡片上记录如下:
在卡片上,描述合理的是
No.28 Date:
XX.11.8
实验后的记录:
①Zn为正极,cu为负极。
②H+向负极移动。
③电子流动方向Zn―→cu。
cu极上有H2产生。
⑤若有1mol电子流过导线,则产生H2为0.5mol。
⑥正极的电子反应式为:
Zn―→Zn++2e-。
A.①②③
B.③④⑤
c.④⑤⑥
D.②③④
解析 本题考查了锌、铜和稀H2So4构成的原电池的基本工作原理。
Zn比cu活泼,Zn为负极,电极反应为:
Zn-2e-===Zn2+,cu为正极,电极反应为2H++2e-===H2↑,每转移1mol电子,产生H20.5mol,电子由Zn流出,经导线流向铜片,溶液中H+向正极移动,So2-4向负极移动,故选B。
5.把A、B、c、D四块金属泡在稀H2So4中,用导线两两相连可以组成各种原电池。
A、B相连时,A为负极;
c、D相连时,D上有气泡逸出;
A、c相连时,A极减轻;
B、D相连时,B为正极。
则四种金属的活动性顺序由大到小排列为
A.A&
gt;
B&
c&
D
B.A&
c.A&
D&
B
D.B&
A
解析 金属组成原电池,相对活泼的金属失去电子作负极,相对不活泼的金属作正极。
负极被氧化,质量减轻,正极发生还原反应,有物质析出,由题意得活动性A&
B、A&
c、c&
D、D&
B,故正确答案为c。
知识点三 原电池的应用
6.已知电极材料:
铁、铜、银、石墨、锌、铝;
电解质溶液:
cucl2溶液、Fe23溶液、硫酸。
按要求回答下列问题:
电工操作上规定:
不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。
请说明原因
________________________________________________________________________。
若电极材料选铜和石墨,电解质溶液选硫酸铁溶液,外加导线,能否构成原电池?
________。
若能,请写出电极反应式,负极:
___________,正极:
_____________。
设计一种以铁和稀硫酸反应为原理的原电池,要求画出装置图。
答案 二者连接在一起时,接头处在潮湿的空气中形成原电池而被腐蚀
能 cu-2e-===cu2+ 2Fe3++2e-===2Fe2+
解析 当cu、Al导线连接时,接触到潮湿的空气就易形成原电池而被腐蚀。
因为Fecl3能与cu发生反应:
2Fecl3+cu===2Fecl2+cucl2,因此根据给出的条件可以设计成原电池,其负极为cu,反应为cu-2e-===cu2+,正极为石墨,电极反应式为2Fe3++2e-===2Fe2+。
因为总反应式为Fe+H2So4===FeSo4+H2↑,所以负极为Fe,正极可为cu、Ag或石墨,电解质为稀硫酸,即可画出装置图。
7.利用反应Fe3++Zn===Fe2++Zn2+设计一个带盐桥的原电池,并在下面方框内画出实验装置图,并指出正极为________,电极反应式为_______________________________。
负极为________,电极反应式为____________________________________________。
此装置中盐桥的作用为___________________________________________________。
答案 Pt 2Fe3++2e-===2Fe2+
Zn Zn-2e-===Zn2+
使两个半电池连成一个通路;
使两溶液保持电中性
解析 根据反应Zn+2Fe3+===Zn2++2Fe2+知该反应中的氧化反应为Zn-2e-===Zn2+,故应采用Zn片作负极,还原反应为2Fe3++2e-===2Fe2+,故应选择比Zn不活泼的金属或非金属石墨等作正极,根据应选择与电极材料相同的阳离子的电解质溶液作电解液,故负极区应选含Zn2+的盐溶液如ZnSo4溶液,正极区选含Fe3+的溶液作电解液如Fecl3、Fe23溶液等。
练基础落实
.在理论上不能用于设计原电池的化学反应是
A.H2So4+Bacl2===2Hcl+BaSo4 ΔH&
lt;
B.2cH3oH+3o2―→2co2+4H2o ΔH&
c.4Fe2+2H2o+o2===4Fe3 ΔH&
D.3cu+8HNo3===3cu2+2No+4H2o ΔH&
答案 A
2.有关原电池的下列说法中正确的是
A.在外电路中电子由正极流向负极
B.在原电池中,只有金属锌作为负极
c.原电池工作时,阳离子向正极方向移动
D.原电池工作时,阳离子向负极方向移动
解析 在原电池中,电子从负极流向正极;
原电池中活泼的金属作负极,而不一定是Zn;
随着反应的进行,阳离子在正极被还原,所以电解质溶液中的阳离子向正极移动,而阴离子向负极移动。
答案为c。
3.锌银电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的电池反应是Zn+Ag2o+H2o===2Ag+Zn2,则负极上发生反应的物质是
A.Ag
B.Zn2
c.Ag2o
D.Zn
解析 判断原电池的正、负极,要根据总反应式确定失电子物质和得电子物质,然后根据在原电池中失去电子的物质作负极作出判断。
由题给总方程式得Zn+2oH--2e-===Zn2,故Zn为负极。
4.根据反应:
2Ag++cu===cu2++2Ag,设计如图所示原电池,下列说法错误的是
A.X可以是银或石墨
B.y是硫酸铜溶液
c.电子从铜电极经外电路流向X电极
D.X极上的电极反应式为Ag++e-===Ag
解析 根据题意,铜应为负极,X为正极,则X应为活泼性比铜弱的金属或导电的非金属,A项正确;
电解质溶液应含Ag+,B项错;
在原电池中,电子从负极经外电路流向正极,Ag+在正极X上得电子,Ag++e-===Ag,故c、D项正确。
5.控制适合的条件,将反应2Fe3++2I-2Fe2++I2设计成如下图所示的原电池。
下列判断不正确的是
A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应
B.反应开始时,甲中石墨电极上的Fe3+被还原
c.电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态
D.电流计读数为零后,在甲中溶入Fecl2固体,乙中的石墨电极为负极
解析 由反应2Fe3++2I-2Fe2++I2可知,反应开始时,甲中Fe3+发生还原反应,乙中I-发生氧化反应;
当电流计读数为零时,则反应达到了平衡状态,此时在甲中溶入Fecl2固体,平衡向逆反应方向移动,乙中I2发生还原反应,则乙中石墨电极为正极;
故选D。
6.科学家正在研究高铁可充电电池,据研究人员推测,这种电池具有容量大、放电电流大、稳定性好等优点,将有广泛的应用前景。
高铁电池放电时,锌、k2Feo4分别在两极上发生反应,以koH溶液为电解液,电池总反应为3Zn+2k2Feo4+8H2o===3Zn2↓+2Fe3↓+4koH,下列说法中错误的是
A.电池工作时,锌失去电子
B.电池正极的电极反应式为2Feo2-4+8H2o+6e-===2Fe3↓+10oH-
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1.204×
1023个电子,锌的质量理论上减少6.5g
练方法技巧
7.以锌片和铜片为两极,以稀硫酸为电解质溶液组成原电池,当导线中通过2mol电子时,下列说法正确的是
A.锌片溶解了1mol,铜片上析出1molH2
B.两极上溶解和析出的物质质量相等
c.锌片溶解31g,铜片上析出1gH2
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- 知识 学习 化学能 电能 转化
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