原電池化學(xué)電源

第二單元原電池化學(xué)電源氫氧燃料電池工作原理燃料電池汽車專題八化學(xué)反應(yīng)與能量變化

抓住1個高考重點(diǎn)本講概要原電池正負(fù)極的判斷方法和電極反應(yīng)式的書寫突破1個高考難點(diǎn)原電池原理的綜合應(yīng)用第二單元原電池化學(xué)電源重點(diǎn)原電池正負(fù)極的判斷方法和電極反應(yīng)式的書寫

一、原電池正負(fù)極的判斷銅—鋅原電池動畫演示負(fù)極(Zn）：Zn－2e－=Zn2+

氧化反應(yīng)正極(Cu）：Cu2+

＋2e－=Cu還原反應(yīng)【特別提醒】：相同的電極材料組成的原電池，在不同的介質(zhì)中，其正負(fù)極可能不同。如以Mg、Al作電極，思考：在下列電解質(zhì)溶液中Mg、Al分別作什么電極及負(fù)極電極反應(yīng)式的書寫：①稀鹽酸、②NaOH溶液、③濃硝酸。突破考點(diǎn)【體驗(yàn)高考】（2012全國高考）①②③④四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可以組成原電池。①②相連時，外電路電流從②流向①；①③相連時，③為正極；②④相連時，②上有氣泡逸出；③④相連時，③的質(zhì)量減少。據(jù)此判斷這四種金屬活動性由大到小的順序是A、①③②④B、①③④②C、③④②①D、③①②④看環(huán)境配守恒電極產(chǎn)物在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中，應(yīng)該能穩(wěn)定存在，如堿性介質(zhì)中生成的H+應(yīng)讓其結(jié)合OH-生成水。電極反應(yīng)式要遵守電荷守恒和質(zhì)量守恒、得失電子守恒等，并加以配平。兩式加驗(yàn)總式兩電極反應(yīng)式相加，與總反應(yīng)式對照驗(yàn)證二、電極反應(yīng)式的書寫1．一般電極反應(yīng)式的書寫列物質(zhì)標(biāo)得失按照負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，判斷出電極反應(yīng)物和產(chǎn)物，找出得失電子的數(shù)量【實(shí)例】鉛蓄電池電極反應(yīng)式的書寫（30%H2SO4為電解質(zhì)溶液）電池反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4==2PbSO4+2H2O負(fù)極：Pb==PbSO4正極：PbO2

==PbSO4－2e－+2e－突破考點(diǎn)2.復(fù)雜電極反應(yīng)式的書寫復(fù)雜電極反應(yīng)式總反應(yīng)式較簡單一極的電極反應(yīng)式==－突破考點(diǎn)【練一練】一次電池——堿性鋅錳干電池總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2寫出正負(fù)極的電極反應(yīng)式突破考點(diǎn)【體驗(yàn)高考】高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)式為：

3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH放電充電下列敘述不正確的是A.放電時負(fù)極的反應(yīng)為：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2B.充電時陽極反應(yīng)為：Fe(OH)3-3e-+5OH-=FeO42-+4H2OC.放電時每轉(zhuǎn)移3mol電子，正極有1molK2FeO4被氧化D.放電時正極附近溶液的堿性增強(qiáng)

C解析顯/隱審題顯/隱【審題視角】根據(jù)總反應(yīng)式中發(fā)生氧化的物質(zhì)和發(fā)生還原的物質(zhì)以及電解質(zhì)確定負(fù)極和正極的反應(yīng)物和產(chǎn)物，寫出電極反應(yīng)式。突破考點(diǎn)【應(yīng)用1】(2013·保定質(zhì)檢)原電池正、負(fù)電極的極性不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。下列由不同材料組成的原電池，電極反應(yīng)正確的是(

)。A．由Fe、Cu與稀硫酸組成的原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為Fe－3e－===Fe3＋B．由Al、Mg與氫氧化鈉溶液組成的原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2C．由Pb、Cu與氯化鐵溶液組成的原電池，其正極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋D．由Al、Cu與濃硝酸組成的原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋解析顯/隱

D突破考點(diǎn)難點(diǎn)原電池原理的綜合應(yīng)用

1．加快氧化還原反應(yīng)的速率2．比較金屬活動性強(qiáng)弱一個自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，設(shè)計成原電池時反應(yīng)速率增大。例如，在Zn與稀H2SO4反應(yīng)時加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的反應(yīng)速率加快。

兩種金屬分別做原電池的兩極時，一般做負(fù)極的金屬比做正極的金屬活潑。例如，有兩種金屬a、b，用導(dǎo)線連接后插入到稀H2SO4中，觀察到a溶解，b極上有氣泡產(chǎn)生，則推測a為負(fù)極，b為正極，則金屬活動性a＞b。3．用于金屬的防護(hù)使被保護(hù)的金屬制品做原電池正極而得到保護(hù)。例如，要保護(hù)一個鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，使鋅做原電池的負(fù)極。突破考點(diǎn)4．設(shè)計電池，制造化學(xué)電源如根據(jù)以下反應(yīng)設(shè)計的原電池如下表所示：原理負(fù)極正極電解質(zhì)溶液電極反應(yīng)2FeCl3＋Cu==2FeCl2＋CuCl25.探究金屬腐蝕的快慢規(guī)律電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞有防護(hù)措施的腐蝕負(fù)極：Cu－2e－===Cu2＋正極：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋FeCl3溶液C(Fe3＋)Cu突破考點(diǎn)【典例2】(2013·吉林期末質(zhì)檢)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，298K時，在FeCl3酸性溶液中加入少量鋅粒后，F(xiàn)e3＋立即被還原成Fe2＋。某化學(xué)興趣小組根據(jù)該實(shí)驗(yàn)事實(shí)設(shè)計了如下圖所示的原電池裝置。下列有關(guān)說法中正確的是(

)。A．該原電池的正極反應(yīng)是：Zn—2e－===Zn2＋B．左燒杯中溶液的紅色逐漸褪去C．該電池鉑電極上有氣泡出現(xiàn)D．該電池總反應(yīng)為：3Zn＋2Fe3＋===2Fe＋3Zn2＋

B解析顯/隱審題顯/隱【審題視角】根據(jù)題意，先寫出氧化還原反應(yīng)的總方程式，然后結(jié)合原電池的裝置圖寫出正負(fù)極電極反應(yīng)式進(jìn)行分析。

解析

正極是得電子的反應(yīng)，A錯誤；左燒杯中的電極反應(yīng)式為Fe3＋＋e－===Fe2＋，B正確、C錯誤；因?yàn)樵诮饘倩顒有皂樞蛑需F排在H的前面，在酸性溶液中不會生成Fe，D錯誤。突破考點(diǎn)【能力對接】

理論上能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池。（1）將氧化還原反應(yīng)拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個半反應(yīng)，分別作原電池的負(fù)極反應(yīng)和正極反應(yīng)。（2）確定電極材料如發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)為金屬單質(zhì)，可用該金屬直接作負(fù)極；如為氣體（如H2）或溶液中的還原性離子，可用惰性電極（如Pt、碳棒）作負(fù)極。發(fā)生還原反應(yīng)的電極材料必須不如負(fù)極材料活潑。（3）確定電解質(zhì)溶液一般選用反應(yīng)物中的電解質(zhì)溶液即可。（4）構(gòu)成閉合回路突破考點(diǎn)【應(yīng)用2】(2013·青島模擬)控制適合的條件，將反應(yīng)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2設(shè)計成如下圖所示的原電池。下列判斷不正確的是(

)。A．反應(yīng)開始時，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．反應(yīng)開始時，甲中石墨電極上Fe3＋被還原C．電流計讀數(shù)為零時，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)D．電流計讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中的石墨電極為負(fù)極

D解析

由圖示結(jié)合原電池原理分析可知，F(xiàn)e3＋得電子變成Fe2＋被還原，I－失去電子變成I2被氧化，所以A、