《原電池的工作原理》寧鄉(xiāng)二中劉強
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1、原電池的工作原理 一.知識再現(xiàn) 1.原電池定義: 2.原電池構(gòu)成條件: 1) 2) 3) 4)
2、 3.按你的理解畫出一個原電池,寫出電極反應(yīng)和總反應(yīng) 4.完成課本13頁、14也活動與探究 二、討論完成例1. 銀器皿日久表面逐漸變黑色,這是由于生成硫代銀,有人設(shè)計用原電池原理加以除去,其處理方法為:將一定濃度的食鹽溶液放入一鋁制容器中,再將變黑的銀器浸入溶液中,放置一段時間后,黑色會褪去而銀不會損失。 試回答:在此原電池反應(yīng)中,負極發(fā)生的反應(yīng)為 ;正極發(fā)生的反應(yīng)為 ; 反應(yīng)過程中產(chǎn)生臭雞蛋氣味的氣體,原電池總反應(yīng)方程式為
3、 三、自我檢測 1. 氫氧燃料電池是將H2和O2分別通入電池,穿過浸入20%~40%的KOH溶液的多孔碳電極,其電極反應(yīng)式為:H2+2OH--2e-=2H2O和1/2O2+H2O+2e-=2OH-,則下列敘述正確的是( ) A.通H2的一極是正極,通O2的一極是負極 B.通O2的一極是正極,通H2的一極是負極 C.工作一段時間后電解質(zhì)溶液pH增大 D.工作時負極區(qū)附近pH減小 2. 將鋅片和銀片接觸放入相同物質(zhì)的量濃度的下列溶液中,反應(yīng)一段時間后,溶液質(zhì)量減輕的是( ) A.氯化鋁 B.硫酸銅 C.硝酸
4、銀 D.稀硫酸 3. 在空氣中,鋼鐵與食鹽水接觸,發(fā)生電化腐蝕,在正極上發(fā)生的電極反應(yīng)是( ) A.Fe-2e- === Fe2+ B.2H+2e- ==== H¬2↑ C.Na++e- === Na D.2H2O+O2+4e- ==== 4OH- 4. 鋰電池是新型高能電池,它以質(zhì)輕.容量大而受到重視。目前已經(jīng)制成多種功能的鋰電池。某種鋰電池的總反應(yīng)可表示為:Li+MnO2 LiMnO2。若該電池提供0.5C電量,則消耗正極材料的質(zhì)量約為(其他損耗忽略不計)( ) A.3.5g B.7g C.4.52&
5、#215;10-4g D.43.5g 5.銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源,它的充電和放電過程可以表示為( ) 2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O 在此電池放電時,負極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是( ) A. Ag B. Zn(OH)2 C. Ag2O D. Zn 6.下圖各容器中盛有海水,鐵在其中腐蝕時由快到慢的順序是( ) A.(4)>(2)>(1)>(3) B.(2)>(1)>(3)>(4) C.(4)>(2)>(3)>(1) D.(3)>(2)>(4)>(1) 7.某學(xué)生想制作一種家用環(huán)保型消毒液
6、發(fā)生器,用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液,通電時,為使Cl2被完全吸收,制得有較強殺菌能力的消毒液,設(shè)計了如圖的裝置,則對電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是( ) A. a為正極,b為負極;NaClO和NaCl B. a為負極,b為正極;NaClO和NaCl C. a為陽極,b為陰極;HClO和NaCl D. a為陰極,b為陽極;HClO和NaCl 8. 右圖是電解CuCl2溶液的裝置,其中c、d為石墨電極。則下列有關(guān)的判斷正確的是( ) A. a為負極、b為正極 B. a為陽極、b為陰極 C. 電解過程中,d電極質(zhì)量增加 D. 電解過程中,氯
7、離子濃度不變 9. 隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高,廢電池必須進行集中處理的問題被提到議事日程,其首要原因是( ) A. 利用電池外殼的金屬材料 B. 防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水源的污染 C. 不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品 D. 收其中石墨電極 10. 鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時,負極發(fā)生的反應(yīng)是( ) A. 2H++2e- H¬2¬ B. 2H2O+O2+4e- 4OH- C. Fe-2e- Fe2+ D. 4OH--4e- 2H2O+O2 11.下列敘述正確的是( ) ①
8、鋅跟稀硫酸反應(yīng)制取氫氣,加入少量硫酸銅溶液能加快反應(yīng)速率 ②鍍層破損后,白鐵(鍍鋅的鐵)比馬口鐵(鍍錫的鐵)更易腐蝕 ③電鍍時,應(yīng)把鍍件置于電解槽的陰極 ④冶煉鋁時,把氧化鋁加入液態(tài)冰晶石中成為熔融體后電解 ⑤鋼鐵表面常易銹蝕生成Fe2O3?nH2O A.①②③④⑤ B.①③④⑤ C.①③⑤ D.②④ 12.燃料電池是燃料(例如CO,H2,CH4等)跟氧氣或空氣起反應(yīng),將此反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置,電解質(zhì)通常是KOH溶液。下列關(guān)于甲烷燃料電池的說法不正確的是( ) A. 負極反應(yīng)式為CH4+10OH--8e=CO32-+7H2O B. 正極反應(yīng)式為
9、O2+2H2O+4e=4OH- C. 隨著不斷放電,電解質(zhì)溶液堿性不變 D. 甲烷燃料電池的能量利用率比甲烷燃燒的能量利用率大 13. 如圖所示,在大試管里放入一段光亮無銹的彎成螺旋狀的鐵絲,把試管倒插入水中,把這個裝置這樣放置約一周后,觀察到鐵絲發(fā)生的變化是,原因是。試管里的水面會上升, 最終上升高約為,原因是 。 14. 從某鋁鎂合金上剪下一小片(其質(zhì)量為2.0g),立刻投入盛有20mL5mol?L-1氫氧化鈉溶液的小燒杯中。 (1)由反應(yīng)開始到反應(yīng)結(jié)束,可能觀察到燒杯中的現(xiàn)象依次為。 (2)反應(yīng)開始時,合金片表面產(chǎn)生氣泡較慢,其原因是,一段時間后反應(yīng)速率相當(dāng)快,其原因是。
10、 (3)寫出合金片與溶液反應(yīng)時可能形成的微電池的負極材料是 正極的電極反應(yīng)式: 。 (4)若要利用該反應(yīng)來測定合金中鋁的質(zhì)量分數(shù),還應(yīng)測定哪些數(shù)據(jù)(如有多種可能,請逐一寫出)?答: 15. 有人設(shè)計以鉑和鋅為電極材料,埋入人體作某種心臟病人的心臟起搏器的能源,它依靠人體血液中有一定濃度的O2和H2O進行工作。 (1)正極材料是,電極反應(yīng)為。 (2)負極材料是,電極反應(yīng)為。 16. 工業(yè)上
11、處理含Cr2O72-的酸性工業(yè)廢水用以下方法:①往工業(yè)廢水中加入適量的NaCl,攪拌均勻;②用Fe為電極進行電解,經(jīng)過一段時間有Cr(OH)3和Fe(OH)¬3沉淀生成,③過濾回收沉淀,廢水達排放標(biāo)準,試回答: (1)電解時的電極反應(yīng),陽極,陰極。 (2)寫出Cr2O72-轉(zhuǎn)變成Cr3+的離子反應(yīng) (3)電解過程中Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀是怎樣產(chǎn)生的? (4)能否將Fe電極改成石墨電極?為什么? 17. 碘缺乏癥遍及全球,多發(fā)于山區(qū),為控制該病的發(fā)生,我國政府規(guī)定在食鹽中添
12、加碘酸鉀(KIO3)。據(jù)此回答下列問題。 (1)可用鹽酸酸化的碘化鉀淀粉溶液檢驗食鹽中的碘酸鉀,反應(yīng)的化學(xué)方程式為,現(xiàn)象是 。 (2)可用電解方法制得碘酸鉀。以石墨為陽極,不銹鋼為陰極來電解KI溶液,總反應(yīng)方程式為KI+3H2O====KIO3+3H2↑。若計劃每分鐘生產(chǎn)5.35g KIO3,電流強度應(yīng)不低于 A。 (3)碘元素位于周期第 周期 主族。其最高價氧化物的水化物酸性比HClO4 (填強或弱),其氫化物的還原性比HCl (填強或弱)。 18. 航天
13、技術(shù)中使用的氫氧燃料電池具有高能、輕便、無污染等優(yōu)點。氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種,它們放電時的總反應(yīng)均可表示為:2H2+O2 2H2O。酸式燃料電池中的電解質(zhì)是酸,其負極反應(yīng)為:2H2-4e- 4H+。電池的電解質(zhì)是堿,其正極反應(yīng)為:O2+2H2O+4e- 4OH-,則負極反應(yīng)為 。 19. 鉛蓄電池放電時的總反應(yīng)方程式為:PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O 據(jù)此判斷其正極是 ,負極是 ,電解質(zhì)溶液是
14、 ,正極反應(yīng)是 ,負極反應(yīng)是 ,當(dāng)轉(zhuǎn)移0.5N¬A個電子時,蓄電池內(nèi)消耗H2SO4的物質(zhì)的量為 。 20. 由銅片、鋅片和200mL稀H2SO4組成的原電池中,若鋅片發(fā)生電化學(xué)腐蝕,則當(dāng)銅片上放出3.36L(標(biāo)態(tài))氣體時,硫酸恰好全部作用完。試計算: (1)產(chǎn)生這些氣體消耗了多少克鋅 (2)有多少個電子通過了導(dǎo)線 (3)200mL稀H2SO4的物質(zhì)的量濃度是多少。 五. 能力提高 1. 常用的鈕扣式銀鋅電池,放電時的電極反應(yīng)式分別為: Zn極:Zn+2OH-+2e-
15、 Zn(OH)2 Ag2O極:Ag2O+H2O+2e- 2Ag+2OH-則下列說法中不正確的是( ) A.放電過程中[OH-]不變 B. Zn為負極而Ag2O為正極 C.電解質(zhì)溶液呈堿性 D. 電子從Ag2O流出經(jīng)用電器流入Zn極 2. 下圖各燒杯中盛有海水,鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為( ) A.②①③④ B.④③①② C.④②①③ D.③②④① 3. 鐵釘和碳棒用導(dǎo)線連接后,浸入0.01mol?L-1的食鹽溶液中,可能發(fā)生( ) A.碳棒上放出Cl2 B.碳棒附近產(chǎn)生OH- C.碳棒上放出O2
16、 D.鐵釘被氧化 4. 以下現(xiàn)象與電化腐蝕無關(guān)的是( ) A.黃銅(銅鋅)制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠 B.生鐵比純鐵易生銹 C.鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件,在接觸處易生鐵銹 D.銀質(zhì)獎牌久置后表面變暗 5. 關(guān)于金屬腐蝕的如下各敘述中,正確的是( ) A.金屬被腐蝕的本質(zhì)是:M+nH2O=M(OH)n+ H2↑ B.馬口鐵(錫鐵)鍍層破損后被腐蝕時,首先是鍍層被氧化 C.金屬在一般情況下發(fā)生的電化學(xué)腐蝕主要是吸氧腐蝕 D.常溫下,置于空氣中的金屬主要發(fā)生化學(xué)腐蝕 6. 微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。有一種銀鋅電池,其電極分別為Ag2O
17、和Zn,電解質(zhì)溶液為KOH,電極反應(yīng)為:Zn+2OH--2e- ==== ZnO+H2O,Ag2O+H2O+2e- ==== 2Ag+2OH-,總反應(yīng)式為:Ag2O+Zn ==== 2Ag+ZnO。根據(jù)上述反應(yīng)式,下列說法正確的是( ) A. 在使用過程中,電池負極區(qū)溶液的pH減小 B. 使用過程中,電子由Ag2O極經(jīng)外電路流向Zn極 C.Z n是負極,Ag2O是正極 D. Zn電極發(fā)生還原反應(yīng),Ag2O電極發(fā)生氧化反應(yīng) 7 有甲、乙、丙、丁四種金屬。將甲、乙用導(dǎo)線相連放入稀H2SO4中可以看到乙慢慢地溶解,而甲的表面有氣體逸出。把丁放到乙的硝酸鹽溶液中后,丁的表
18、面覆蓋一層乙的單質(zhì)。用石墨電極電解含相同物質(zhì)的量濃度的甲和丙兩種金屬的鹽溶液,丙的單質(zhì)先析出。將甲放入稀鹽酸中有H2析出。已知四種金屬中有一種是銅。根據(jù)以上實驗判斷銅是( ) A.甲 B.乙 C.丙 D.丁 8.在25℃時,將兩個鉑電極插入一定量的飽和Na2SO4溶液中,進行電解,通電一段時間后,在陽極逸出amol氣體,同時有WgNa2SO4?10H2O析出,若溫度不變,則此時剩余硫酸鈉溶液的質(zhì)量百分比濃度為( ) A. B. C. D. 9. 美國阿波羅宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池 是一種新型的化學(xué)電池,其構(gòu)造如圖所示;兩個電極 均由多
19、孔性碳制成,通入的氣體由孔隙中逸出,并在 電極表面放電。 (1)a極是 極,b極是 極,電極 反應(yīng)式分別為 , 。 (2)飛船上宇航員的生活用水由燃料電池提供。已知這種電池發(fā)1度電時能生成350g水,試計算能量轉(zhuǎn)化率。 [2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)+572kJ] (3)這種電池的輸出電壓為1.2V。要使標(biāo)有1.2V,1.5W的小燈泡連續(xù)發(fā)光0.5h,應(yīng)消耗標(biāo)準狀況下的H2多少升? (4)氫氣是燃料電池最簡單的燃
20、料,雖然使用方便,卻受到價格和來源的限制。常用的燃料,往往是某些碳氫化合物,如甲烷(天然氣)、汽油等。請寫出將圖中H2換成CH4時所構(gòu)成的甲烷燃料電池中a極的電極反應(yīng)式: 。此時電池內(nèi)總的反應(yīng)方程式為 。 10. 將含有KCl、CuBr2、Na2SO4三種物質(zhì)的水溶液(分別為1mol/L)用鉑電極電解,且電解足夠長的時間。有以下結(jié)論: ①溶液中幾乎沒有Br-;②電解液變?yōu)闊o色;③最終溶液顯堿性;④K+、Na+和SO42-的濃度幾乎沒有變化。其中正確的是(
21、 ) A.①②③ B.只有③ C.①④ D.①②③④ 六、高考聚焦 1. 鎳鎘(Ni-Cd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用,它的充放電反應(yīng)按下式進行: Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知,該電池放電時的負極材料是( ) A.Cd(OH)2 B.Ni(OH)¬2 C.Cd D.NiO(OH) 2. 熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率,因而受到重視,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物做電解質(zhì),CO為陽極燃氣,空氣與CO2的混合氣為陰極助燃氣,制得在650℃下工作的燃料電池,完成有關(guān)的電池
22、反應(yīng)式: 陽極反應(yīng)式:2CO+2CO32- 4CO2+4e- 陰極反應(yīng)式: 總電池反應(yīng): 3. 下列關(guān)于銅電極的敘述不正確的是( ) A. 銅鋅原電池中銅是正極 B. 用電解法精煉銅時銅作陽極 C. 在鍍件上鍍銅時可用銅作陽極 D. 電解稀H2SO4制H2、O2時銅做陽極 解析:由題意“黑色褪去而銀不會損失”發(fā)生變化Ag2S→Ag,顯然這是考察原電池的正極反應(yīng):Ag2S+2e-=2Ag+S2-,負極反應(yīng)為活潑金屬發(fā)生氧化反應(yīng):Al-3e-=Al3+。正極生成的S2-和負極生成的Al3+在溶液中發(fā)生雙水解:2Al3++3S2-+6H2O=2Al(OH)3↓+3H2S↑。 答案:Al-2e-=Al3+ Ag2S+2e-=2Ag+S2- 3Ag2S+2Al+6H2O=6Ag+2Al(OH)3↓+3H2S↑
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