第一节 原电池 化学电源
1.了解原电池的工作原理,能写出电极反应和电池反应方程式。(高频)
2.了解常见的化学电源的种类及其工作原理。(中频)
原电池
1.概念:把化学能转化为电能的装置。
2.工作原理:(以铜—锌原电池为例)
单液原电池 双液原电池
装置图
电极名称 负极 正极
电极材料 锌片 铜片
电极反应 Zn-2e-===Zn2+ Cu2++2e-===Cu
反应类型 氧化反应 还原反应
电子流向 由锌片沿导线方向流向铜片
电池反应方程式 Zn+Cu2+===Zn2++Cu
不同点 Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2+,会有一部分Zn与Cu2+直接反应,该装置中既有化学能和电能的转化,又有一部分化学能转化成了热能,装置的温度会升高 Zn和CuSO4溶液在两个池子中,Zn与Cu2+不直接接触,不存在Zn与Cu2+直接反应的过程,所以仅是化学能转化成了电能,电流稳定,且持续时间长
3.构成条件
常见的化学电源
1.一次电池(以碱性锌锰电池为例)
总反应为Zn+2MnO2+2H2O===2MnOOH+Zn(OH)2。
负极:Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2;
正极:2MnO2+2H2O+2e-===2MnOOH+2OH-。
2.二次电池
铅蓄电池是最常见的二次电池,总反应为
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l)
3.燃料电池
氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池,可分酸性和碱性两种。
酸 性 碱 性
负极反应式 2H2-4e-===4H+ 2H2+4OH--4e-===4H2O
正极反应式 O2+4H++4e-===2H2O O2+2H2O+4e-===4OH-
电池总反应式 2H2+O2===2H2O
1.易误诊断(正确的打“√”,错误的打“×”)。
(1)原电池是将化学能转化为电能的装置( )
(2)任何氧化还原反应均可设计成原电池( )
(3)原电池的负极发生氧化反应,正极发生还原反应( )
(4)原电池工作时,溶液中的阳离子向负极移动( )
(5)盐桥中的阳离子向正极移动( )
(6)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧( )
【答案】 (1)√ (2)× (3)√ (4)× (5)√ (6)×
2.(1)下列装置可以形成原电池的是________,并写出形成原电池的电极材料及电极反应式:正极:___________;
负极:________________。
(2)根据下列氧化还原反应设计一个原电池:2FeCl3+Fe===3FeCl2。
要求:①画出此原电池的装置图,装置采用烧杯和盐桥。
②注明原电池的正、负极和外电路中电子的流向。
【答案】 (1)B 银片:2Ag++2e-===2Ag 铜片:Cu-2e-===Cu2+
(2)
3.LiSOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是LiAlCl4SOCl2。电池的总反应可表示为:
4Li+2SOCl2===4LiCl+S+SO2。
请回答下列问题:
(1)电池的负极材料为____________,该极的电极反应为______________。
(2)电池正极发生的电极反应为___________________________________。
【答案】 (1)锂 4Li-4e-===4Li+
(2)2SOCl2+4e-===4Cl-+S+SO2
2个方面:
(1)能量转化:化学能转化为电能;(2)反应本质:氧化还原反应。
两极反应类型:
(1)负极:发生氧化反应;(2)正极:发生还原反应。
3个条件:
(1)两个活泼性不同的电极(常见为金属或石墨);
(2)两电极插入电解质溶液中;
(3)形成闭合回路。
4个应用:
(1)加快氧化还原反应的速率;
(2)比较金属活动性强弱;
(3)用于金属的防护;
(4)制作化学电源。