考点1原电池原理。
1.原电池的反应原理:自发的、放热的氧化还原反应。
原电池的电路工作原理:(外电路)负极失去电子,电子经导线流向正极。(内电路)溶液中阴阳离子发生定向移动, 向负极移动, 向正极移动。
2.原电池的电极和电极反应:
正极:符号“+”得到电子,发生
负极:符号“-”失去电子,发生
以锌铜电池(电解液h2so4溶液)为例:
电子经导线流向正极。
氧化反应还原反应。
失电子 zncu 得电子。
锌溶解so42铜极不变。
zn-2e-=zn2+阴离子向负极移动;阳离子向正极移动 2h++2e-=h2↑
3.原电池形成的一般条件:
1)两极的金属(或一种是金属,另一种是非金属导体)。
2)电解质溶液:电极必与电解质溶液接触。
3)形成闭合回路:电极相互接触或连接。,
例1]在下图所示的装置中,能够发生原电池反应的是。
考点2 常用的化学电源和新型化学电源。
1.实用电池的特点。
实用电池一般具有以下的特点:
1)能产生比较稳定而且较高电压的电流;
2)安全、耐用且便于携带,易于维护;
3)能够适用于各种环境;
4)便于**处理,不污染环境或对环境的污染影响较小;
5)能量转换率 。
2.几种常见的电池和新型电池分类及反应原理简介。
化学电池分类:
电池(如锌锰干电池、碱性锌锰电池)
电池(又叫充电电池或蓄电池)(如铅蓄电池)
电池(如氢氧燃料电池)
1)一次电池。
碱性锌锰电池
构成:负极是锌,正极是mno2,正极是koh
工作原理:负极 zn+2oh—-2e-=zn(oh)2;
正极:2mno2+2h2o+2e-=2mnooh+2oh-
总反应式:zn+2mno2+2h2o=2mnooh+zn(oh)2
特点:比能量较高,储存时间较长,可适用于大电流和连续放电。
钮扣式电池(银锌电池)
锌银电池的负极是zn,正极是ag20,电解质是koh,总反应方程式:zn+ag20=2ag+zno
特点:此种电池比能量大,电压稳定,储存时间长,适宜小电流连续放电。
锂电池。锂电池用金属锂作负极,石墨作正极,电解质溶液由四氯化铝锂(lialcl4)溶解在亚硫酰氯(soc12)中组成。
锂电池的主要反应为:负极:8li-8e—=8li+ ;
正极:3soc12+8e—=so32-+2s+6cl—
总反应式为:8li+3soc12=6licl+li2so3+2s
特点:锂电池是一种高能电池,质量轻、电压稳定、工作效率高和贮存寿命长的优点。
2)二次电池。
铅蓄电池:1)铅蓄电池放电原理的电极反应。
负极:pb+s042—-2e—=pbso4;
正极:pb02+4h++s042—+2e—=pbso4+2h20
总反应式:pb+pbo2+2h2so4=2pbs04+2h2o
2)铅蓄电池充电原理的电极反应。
阳极:pbso4+2h2o-2e-=pbo2+4h++so42-;
阴极:pbso4+2e-=pb+so42-
总反应:2pbso4+2h2o=pb+pbo2+2h2so4
②镍一镉碱性蓄电池
构成:放电时镉(cd)为负极,正极是nio(oh),电解液是koh
工作原理:负极:cd+2oh—-2e-=cd(oh)2;
正极:2nio(oh)+2h2o+2e-=2ni(oh)2+2oh—
总反应式:特点:电压稳定、使用方便、安全可靠、使用寿命长,但一般体积大、废弃电池易污染环境。
3)燃料电池。
氢氧燃料电池。
当用碱性电解质时,电极反应为:
负极:2h2+40h—-4e—=4h20;正极:02+2h20+4e—=40h—
总反应:2h2+02=2h2o
甲烷燃料电池。
该电池用金属铂片插入koh溶液中作电极,在两极上分别通甲烷和氧气;
负极:ch4+10oh--8e-=co32-+7h2o;正极:2o2+4h2o+8e-=8oh-
总反应方程式为:ch4+2o2+2koh=k2co3+3h2o
ch3oh燃料电池。
用导线相连的两个铂电极插入koh溶液中,然后向两极分别通入ch3oh和o2,则发生了原电池反应。
负极:2ch3oh +16oh--12e-=2co32-+12h2o;
正极:3o2+6h2o+12e-=12oh-
总反应方程式为:2ch3oh+3o2+4koh=2k2co3+6h2o
3.正确书写电极反应式。
1)列出正负电电极上的反应物质,在等式的两边分别写出反应物和生成物。
2)在反应式的左边写出得失电子数,使得失电子得失电子守恒)
3)使质量守恒。电极反应式书写时注意:负极反应生成物的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。
若不共存,则该电解质溶液中的阴离子应该写入负极反应式;若正极上的反应物质是o2,且电解质溶液为中性或碱性,则h2o必须写入正极反应式,且生成物为oh-,若电解液为酸性,则h+必须写入反应式中,生成物为h2o。电极反应式的书写必须遵循离子方程式的书写要求。
4)正负极反应式相加得到 。若能写出总反应式,可以减去较易写出的电极反应式,从而写出较难书写的电极方程式。
[例2] 镍镉(ni-cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为koh溶液,其充、放电按下式进行:cd + 2niooh +2h2o cd(oh)2 + 2ni(oh)2
有关该电池的说法正确的是( )
a.充电时阳极反应:ni(oh)2 -e— +oh- =niooh + h2o
b.充电过程是化学能转化为电能的过程。
c.放电时负极附近溶液的碱性不变。
d.放电时电解质溶液中的oh-向正极移动。
考点3原电池ph值的变化和简单计算。
1.在原电池工作时,由于失去电子进入电解溶液,正极附近的阳离子得到电子从溶液中析出,可能会引起溶液ph值的变化。
1)当负极产生的金属离子结合溶液中的oh-时,电极附近的溶液ph值 。当正极o2得电子时结合溶液中的水时,生成oh-使溶液中的ph值增大。
2)电池工作时整个溶液ph值的变化必须从总反应式来分析。当电解液中酸被消耗时,溶液ph值增大,当电解质溶液中碱被消耗时,溶液ph值减小。
2.原电池的有关计算。
电子守恒法是依据氧化剂与还原剂相等这一原则进行计算的。电子守恒法是氧化还原计算的最基本的方法。计算时可由电极反应式中的氧化剂(或还原剂)与失去的电子(或得电子)之间的关系进行计算。
例3] (14分)(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池,两电极间连接一个电流计。
锌片上发生的电极反应银片上发生的电极反应。
2)若该电池中两电极的总质量为60 g,工作一段时间后,取出锌片和银片洗净干燥后称重,总质量为47 g,试计算:①产生氢气的体积(标准状况);②通过导线的电量。(已知na = 6.
02×1023 /mol,电子电荷为1.60×10-19 c)
原电池作业
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课时作业21原电池化学电源
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原电池课后作业 有答案
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