(江苏选考)2021版新高考化学一轮复习专题6化学反应与能量变化2第二单元原电池化学电源教学案苏教版 下载本文

第二单元 原电池 化学电源

学习任务1 原电池及其工作原理

1.概念

把化学能转化为电能的装置。 2.构成条件

(1)一看反应:看是否有能自发进行的氧化还原反应发生。 (2)二看两电极:一般是活泼性不同的两电极。 (3)三看是否形成闭合回路

形成闭合回路需三个条件:①电解质溶液;②两电极直接或间接接触;③两电极插入电解质溶液。

3.工作原理(以铜-锌原电池为例)

电极名称 电极材料 电极反应 反应类型 电子流向 (外电路) 离子流向 (内电路) 电池反应(离子方程式) 两类装置的不同点 负极 Zn Zn-2e===Zn 氧化反应 -2+2+正极 Cu Cu+2e===Cu 还原反应 -由负极沿导线流向正极 阴离子向负极移动,阳离子向正极移动;盐桥(含饱和KCl溶液)中离子流向:K移向正极,Cl移向负极 Zn+Cu===Zn+Cu 装置Ⅰ:还原剂Zn与氧化剂Cu直接接触,化学能既转化为电能,又转化为热能,造成能量损耗 2+2+2++-装置Ⅱ:还原剂Zn与氧化剂Cu不直接接触,化学能仅转化为电能,避免能量损耗,故电流稳定,持续时间长 2+

(1)盐桥原电池中半电池的构成条件:电极金属和其对应的盐溶液。一般不要任意替换成其他阳离子盐溶液,否则可能影响效果。盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。

(2)盐桥的作用,①连接内电路,形成闭合回路; ②平衡电荷,使原电池不断产生电流。 4.原电池原理的应用 (1)比较金属的活动性强弱

原电池中,一般活动性强的金属做负极,而活动性弱的金属(或非金属)做正极。 (2)加快化学反应速率

一个自发进行的氧化还原反应,设计成原电池时反应速率增大,如Zn与稀硫酸反应制氢气时,可向溶液中滴加少量CuSO4溶液,形成Cu-Zn原电池,加快反应的进行。

(3)用于金属的防护

使需要保护的金属制品做原电池正极而受到保护,如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁,可用导线将其与一块锌块相连,使锌做原电池的负极。

(4)设计制作化学电源

①首先将氧化还原反应分成两个半反应。

②根据原电池的反应特点,结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。

1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。

(1)理论上说,任何自发的氧化还原反应都可设计成原电池。( ) (2)在原电池中,发生氧化反应的一极一定是负极。( )

(3)用Mg、Al分别做电极,用NaOH溶液做电解质溶液,构成原电池,Mg为正极。( ) (4)在锌铜原电池中,因为有电子通过电解质溶液形成闭合回路,所以有电流产生。( )

(5)原电池工作时,溶液中的阳离子向负极移动,盐桥中的阳离子向正极移动。( ) (6)一般来说,带有盐桥的原电池比不带盐桥的原电池能量转换效率高。( ) (7)在原电池中,正极材料本身一定不参与电极反应,负极材料本身一定要发生氧化反应。( )

(8)实验室制备H2时,用粗锌(含Cu、Fe等)代替纯锌与盐酸反应效果更佳。( ) 答案:(1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)× (6)√ (7)× (8)√

2.在如图所示的8个装置中,属于原电池的是________。

解析:根据原电池的构成条件可知,①中只有一个电极,③中两电极材料相同,⑤中酒精不是电解质,⑧中两电极材料相同且未形成闭合回路,故①③⑤⑧均不属于原电池。

答案:②④⑥⑦

3.锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,下列有关叙述正确的是( )

A.铜电极上发生氧化反应

B.电池工作一段时间后,甲池的c(SO4)减小 C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加

D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡

解析:选C。A.Cu做正极,电极上发生还原反应,错误;B.电池工作过程中,SO4不参加电极反应,故甲池的c(SO4)基本不变,错误;C.电池工作时,甲池反应为Zn-2e===Zn

2+

2+

2-

2

2-

2-

,乙池反应为Cu+2e===Cu,甲池中Zn会通过阳离子交换膜进入乙池,以维持溶液中

2+

电荷平衡,由电极反应式可知,乙池中每有64 g Cu析出,则进入乙池的Zn为65 g,溶液总质量略有增加,正确;D.由题干信息可知,阴离子不能通过阳离子交换膜,错误。

提升一 原电池的工作原理及正、负极的判断

1.原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关。下列说法中正确的是( )