2012屆高考化學(xué)第一輪復(fù)習(xí)必修部分講義
第八單元第2講原電池與化學(xué)電源
解讀與闡釋
考綱要求權(quán)威解讀
1.了解原電池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式；
2．了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理�！ 〕Ｒ姷目疾樾问剑孩僭姵氐墓ぷ髟砑半姌O反應(yīng)式的書寫(近幾年考查的重點(diǎn)，預(yù)計(jì)今后幾年還會(huì)加強(qiáng)此方面的考查)；②設(shè)計(jì)原電池，并繪制裝置圖。
梳理與整合
一、原電池的工作原理
導(dǎo)學(xué)誘思
下列裝置可以形成原電池的是____，并寫出形成原電池的電極材料及電極反應(yīng)式：正極：____________________；負(fù)極：______________________。
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1．概念
原電池是將______轉(zhuǎn)變?yōu)開___的裝置。
2．工作原理
如圖以銅鋅原電池為例：
(1)在ZnSO4溶液中，鋅片逐漸____，即Zn被____，鋅原子____電子，形成________進(jìn)入溶液，從鋅片上釋放出電子，經(jīng)過導(dǎo)線流向____；溶液中的________從銅片上得電子，還原成為____并沉積在銅片上。
(2)電子流向：從____極流向____極。
(3)電流方向：從____極(____)流向____極(____)。
3．電極材料及反應(yīng)式
電極名稱負(fù)極正極
電極材料
電極反應(yīng)
反應(yīng)類型____反應(yīng)____反應(yīng)
電池反應(yīng)式
4.原電池的構(gòu)成條件
原電池的形成需要滿足以下三個(gè)條件：
(1)有電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)
(2)一般是活潑性不同的兩電極
(3)形成閉合回路①兩電極插入電解質(zhì)溶液②兩極直接或間接接觸③有能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)發(fā)生?一般是活潑 性強(qiáng)的金屬與電解質(zhì)溶液反應(yīng)?
原電池裝置的作用就是把一個(gè)完整的氧化還原反應(yīng)分開——在負(fù)極只發(fā)生氧化反應(yīng)，正極只發(fā)生還原反應(yīng)。這樣負(fù)極失去的電子就只能通過導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到正極上，從而產(chǎn)生電流。
二、化學(xué)電源
導(dǎo)學(xué)誘思
銅鋅原電池中，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極失電子質(zhì)量減小，是否所有的化學(xué)電源中負(fù)極電極材料均減��？
答：________________________________。
教材回歸
1．一次電池
(1)鋅錳干電池
堿性鋅錳干電池比普通鋅錳干電池性能優(yōu)越，比能量大，儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)，能提供較大電流并連續(xù)放電。其中負(fù)極是____，正極是______，電解質(zhì)是KOH，其電池反應(yīng)方程式為Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。
(氫氧化氧錳)
(2)銀鋅紐扣電池
銀鋅紐扣電池的電極分別為Ag2O和Zn，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，發(fā)生氧化還原反應(yīng)后生成Ag和Zn(OH)2。其中____為負(fù)極，______為正極，電池反應(yīng)方程式為Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
2．二次電池
鉛蓄電池是常見的二次電池，是由兩組平行排列的柵狀鉛合金極板作為主架，正極板上覆蓋______，負(fù)極板上覆蓋____，電解質(zhì)是硫酸。其放電反應(yīng)是______反應(yīng)，充電反應(yīng)則是放電反應(yīng)的逆反應(yīng)。放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為__________________________________________，正極反應(yīng)為__________________________________________________，因此其充放電反應(yīng)可表示為____________________________________________________________________。
3．燃料電池
(1)燃料電池的工作原理
利用燃料和氧化劑之間發(fā)生的____________，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電池。它工作時(shí)不斷從外界輸入反應(yīng)物，同時(shí)將電極反應(yīng)產(chǎn)物排出電池。因此，燃料電池能連續(xù)不斷地提供電能。
(2)氫氧燃料電池
氫氧燃料電池是常見的燃料電池，它以____為燃料，____為氧化劑。除具有能量轉(zhuǎn)化率高、可持續(xù)使用的優(yōu)點(diǎn)外，還由于其燃燒產(chǎn)物為水，因此不會(huì)污染環(huán)境，其電池反應(yīng)為H2＋12O2===H2O。在酸性電解質(zhì)中電極反應(yīng)式為：負(fù)極：______________，正極：____________________。
理解與深化
一、原電池的工作原理
1．原理圖示
2．注意點(diǎn)
(1)電解質(zhì)溶液中陰、陽離子的定向移動(dòng)，與導(dǎo)線中電子的定向移動(dòng)共同組成了一個(gè)完整的閉合回路。
(2)無論在原電池還是在電解池中，電子均不能通過電解質(zhì)溶液。
(3)原電池的負(fù)極失去電子的總數(shù)等于正極得到電子的總數(shù)。
【例1】 某燃料電池所用的原料為H2和空氣(含一定量的CO2)，電解質(zhì)為熔融的K2CO3。電池的總反應(yīng)為2H2＋O2===2H2O，負(fù)極反應(yīng)為H2＋CO2－3－2e－===H2O＋CO2。下列說法中正確的是( )。
A．正極反應(yīng)為4OH－＋4e－===2H2O＋O2↑
B．電池工作時(shí)，電解質(zhì)中CO2－3的物質(zhì)的量將減小
C．電池工作時(shí)，電解質(zhì)中CO2－3向負(fù)極移動(dòng)
D．電池工作時(shí)，電子從正極經(jīng)外電路流向負(fù)極
導(dǎo)線中的電流是從正極流向負(fù)極，而原電池內(nèi)溶液中的電流(陽離子)正好相反，是從負(fù)極流向正極，陰離子從正極流向負(fù)極，這樣才能形成閉合回路。
對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1(改編自2010?廣東理綜)銅鋅原電池(如下圖)工作時(shí)，下列敘述不正確的是( )。
A．撤掉鹽橋不能形成閉合回路，所以不能形成原電池
B．電池反應(yīng)為：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu
C．在外電路中，電子從負(fù)極流向正極
D．鹽橋中的K＋移向ZnSO4溶液
二、原電池電極正負(fù)的判斷及書寫
1．正、負(fù)極的判斷
2．電極反應(yīng)的書寫步驟
3．電極反應(yīng)的書寫舉例
(1)如果題目給定的是圖示裝置，沒給總方程式，先分析正、負(fù)極，再根據(jù)正、負(fù)極反應(yīng)規(guī)律去書寫電極反應(yīng)式。
例如：
寫電極反應(yīng)式分三步：
①分別找出氧化劑(H＋)和還原劑(Zn)。燃料電池如氫氧燃料電池，一般而言，燃料作還原劑，O2作氧化劑。氧化劑在正極得電子，還原劑在負(fù)極失電子。
②結(jié)合介質(zhì)判斷氧化產(chǎn)物(Zn2＋)和還原產(chǎn)物(H2)。
③寫出電極反應(yīng)式(注意兩極得失電子數(shù)相等)。
負(fù)極：Zn－2e－===Zn2＋；
正極：2H＋＋2e－===H2↑。
(2)給出總方程式，首先分析此反應(yīng)中電子的得失，即氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)，化合價(jià)升高、失電子、發(fā)生氧化反應(yīng)、為原電池的負(fù)極；化合價(jià)降低、得電子、發(fā)生還原反應(yīng)、為原電池的正極。以鉛蓄電池放電時(shí)的反應(yīng)為例，總反應(yīng)為Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O，電極反
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