本文题目:高二化学教案:原电池的工作原理
原电池的工作原理
一.知识再现
原电池定义:
2.原电池构成条件:1)
2)
3)
4)
3.按你的理解画出一个原电池,写出电极反应和总反应
4.完成课本13页、14也活动与探究
二、讨论完成例1. 银器皿日久表面逐渐变黑色,这是由于生成硫代银,有人设计用原电池原理加以除去,其处理方法为:将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中,再将变黑的银器浸入溶液中,放置一段时间后,黑色会褪去而银不会损失。
试回答:在此原电池反应中,负极发生的反应为 ;正极发生的反应为 ;
反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体,原电池总反应方程式为
三、自我检测
氢氧燃料电池是将h2和o2分别通入电池,穿过浸入20%~40%的koh溶液的多孔碳电极,其电极反应式为:h2 2oh--2e-=2h2o和1/2o2 h2o 2e-=2oh-,则下列叙述正确的是( )
a.通h2的一极是正极,通o2的一极是负极
b.通o2的一极是正极,通h2的一极是负极
c.工作一段时间后电解质溶液ph增大
d.工作时负极区附近ph减小
2. 将锌片和银片接触放入相同物质的量浓度的下列溶液中,反应一段时间后,溶液质量减轻的是( )
a.氯化铝 b.硫酸铜 c.硝酸银 d.稀硫酸
3. 在空气中,钢铁与食盐水接触,发生电化腐蚀,在正极上发生的电极反应是( )
a.fe-2e- === fe2 b.2h 2e- ==== h¬2↑
c.na e- === na d.2h2o o2 4e- ==== 4oh-
4. 锂电池是新型高能电池,它以质轻.容量大而受到重视。目前已经制成多种功能的锂电池。某种锂电池的总反应可表示为:li mno2 limno2。若该电池提供0.5c电量,则消耗正极材料的质量约为(其他损耗忽略不计)( )
a.3.5g b.7g c.4.52×10-4g d.43.5g
5.银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的充电和放电过程可以表示为( )
2ag zn(oh)2 ag2o zn h2o
在此电池放电时,负极上发生反应的物质是( )
a. ag b. zn(oh)2 c. ag2o d. zn
6.下图各容器中盛有海水,铁在其中腐蚀时由快到慢的顺序是( )
a.(4)>;;(2)>;;(1)>;;(3) b.(2)>;;(1)>;;(3)>;;(4)
c.(4)>;;(2)>;;(3)>;;(1) d.(3)>;;(2)>;;(4)>;;(1)
7.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液,通电时,为使cl2被完全吸收,制得有较强杀菌能力的消毒液,设计了如图的装置,则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( )
a. a为正极,b为负极;naclo和nacl
b. a为负极,b为正极;naclo和nacl
c. a为阳极,b为阴极;hclo和nacl
d. a为阴极,b为阳极;hclo和nacl
8. 右图是电解cucl2溶液的装置,其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的是( )
a. a为负极、b为正极
b. a为阳极、b为阴极
c. 电解过程中,d电极质量增加
d. 电解过程中,氯离子浓度不变
9. 随着人们生活质量的不断提高,废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程,其首要原因是( )
a. 利用电池外壳的金属材料
b. 防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染
c. 不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品
d. 收其中石墨电极
10. 钢铁发生电化学腐蚀时,负极发生的反应是( )
a. 2h 2e- h¬2¬ b. 2h2o o2 4e- 4oh-
c. fe-2e- fe2 d. 4oh--4e- 2h2o o2
11.下列叙述正确的是( )
①锌跟稀硫酸反应制取氢气,加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率
②镀层破损后,白铁(镀锌的铁)比马口铁(镀锡的铁)更易腐蚀
③电镀时,应把镀件置于电解槽的阴极
④冶炼铝时,把氧化铝加入液态冰晶石中成为熔融体后电解
⑤钢铁表面常易锈蚀生成fe2o3·nh2o
a.①②③④⑤ b.①③④⑤ c.①③⑤ d.②④
12.燃料电池是燃料(例如co,h2,ch4等)跟氧气或空气起反应,将此反应的化学能转变为电能的装置,电解质通常是koh溶液。下列关于甲烷燃料电池的说法不正确的是( )
a. 负极反应式为ch4 10oh--8e=co32- 7h2o
b. 正极反应式为o2 2h2o 4e=4oh-
c. 随着不断放电,电解质溶液碱性不变
d. 甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率大
13. 如图所示,在大试管里放入一段光亮无锈的弯成螺旋状的铁丝,把试管倒插入水中,把这个装置这样放置
约一周后,观察到铁丝发生的变化是 ,
原因是 。试管里的水面会上升,
最终上升高约为 ,原因是 。
14. 从某铝镁合金上剪下一小片(其质量为2.0g),立刻投入盛有20ml5mol·l-1氢氧化钠溶液的小烧杯中。
(1)由反应开始到反应结束,可能观察到烧杯中的现象依次为 。
(2)反应开始时,合金片表面产生气泡较慢,其原因是 ,一段时间后反应速率相当快,其原因是 。
(3)写出合金片与溶液反应时可能形成的微电池的负极材料是 正极的电极反应式: 。
(4)若要利用该反应来测定合金中铝的质量分数,还应测定哪些数据(如有多种可能,请逐一写出)?答:
15. 有人设计以铂和锌为电极材料,埋入人体作某种心脏病人的心脏起搏器的能源,它依靠人体血液中有一定浓度的o2和h2o进行工作。
(1)正极材料是 ,电极反应为 。
(2)负极材料是 ,电极反应为 。
16. 工业上处理含cr2o72-的酸性工业废水用以下方法:①往工业废水中加入适量的nacl,搅拌均匀;②用fe为电极进行电解,经过一段时间有cr(oh)3和fe(oh)¬3沉淀生成,③过滤回收沉淀,废水达排放标准,试回答:
(1)电解时的电极反应,阳极 ,阴极 。
(2)写出cr2o72-转变成cr3 的离子反应
(3)电解过程中cr(oh)3和fe(oh)3沉淀是怎样产生的?
(4)能否将fe电极改成石墨电极?为什么?
17. 碘缺乏症遍及全球,多发于山区,为控制该病的发生,我国政府规定在食盐中添加碘酸钾(kio3)。据此回答下列问题。
(1)可用盐酸酸化的碘化钾淀粉溶液检验食盐中的碘酸钾,反应的化学方程式为 ,现象是 。
(2)可用电解方法制得碘酸钾。以石墨为阳极,不锈钢为阴极来电解ki溶液,总反应方程式为ki 3h2o====kio3 3h2↑。若计划每分钟生产5.35g kio3,电流强度应不低于 a。
(3)碘元素位于周期第 周期 主族。其价氧化物的水化物酸性比hclo4 (填强或弱),其氢化物的还原性比hcl (填强或弱)。
18. 航天技术中使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染等优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种,它们放电时的总反应均可表示为:2h2 o2 2h2o。酸式燃料电池中的电解质是酸,其负极反应为:2h2-4e- 4h 。电池的电解质是碱,其正极反应为:o2 2h2o 4e- 4oh-,则负极反应为 。
19. 铅蓄电池放电时的总反应方程式为:pbo2 pb 2h2so4 2pbso4 2h2o
据此判断其正极是 ,负极是 ,电解质溶液是 ,正极反应是 ,负极反应是 ,当转移0.5n¬a个电子时,蓄电池内消耗h2so4的物质的量为 。
20. 由铜片、锌片和200ml稀h2so4组成的原电池中,若锌片发生电化学腐蚀,则当铜片上放出3.36l(标态)气体时,硫酸恰好全部作用完。试计算:
(1)产生这些气体消耗了多少克锌
(2)有多少个电子通过了导线
(3)200ml稀h2so4的物质的量浓度是多少。
五. 能力提高
常用的钮扣式银锌电池,放电时的电极反应式分别为:
zn极:zn 2oh- 2e- zn(oh)2
ag2o极:ag2o h2o 2e- 2ag 2oh-则下列说法中不正确的是( )
a.放电过程中[oh-]不变 b. zn为负极而ag2o为正极
c.电解质溶液呈碱性 d. 电子从ag2o流出经用电器流入zn极
2. 下图各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为( )
a.②①③④ b.④③①② c.④②①③ d.③②④①
3. 铁钉和碳棒用导线连接后,浸入0.01mol·l-1的食盐溶液中,可能发生( )
a.碳棒上放出cl2 b.碳棒附近产生oh-
c.碳棒上放出o2 d.铁钉被氧化
4. 以下现象与电化腐蚀无关的是( )
a.黄铜(铜锌)制作的铜锣不易产生铜绿
b.生铁比纯铁易生锈
c.铁质器件附有铜质配件,在接触处易生铁锈
d.银质奖牌久置后表面变暗
5. 关于金属腐蚀的如下各叙述中,正确的是( )
a.金属被腐蚀的本质是:m nh2o=m(oh)n h2↑
b.马口铁(锡铁)镀层破损后被腐蚀时,首先是镀层被氧化
c.金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀
d.常温下,置于空气中的金属主要发生化学腐蚀
6. 微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池,其电极分别为ag2o和zn,电解质溶液为koh,电极反应为:zn 2oh--2e- ==== zno h2o,ag2o h2o 2e- ==== 2ag 2oh-,总反应式为:ag2o zn ==== 2ag zno。根据上述反应式,下列说法正确的是( )
a. 在使用过程中,电池负极区溶液的ph减小
b. 使用过程中,电子由ag2o极经外电路流向zn极
c.z n是负极,ag2o是正极
d. zn电极发生还原反应,ag2o电极发生氧化反应
7 有甲、乙、丙、丁四种金属。将甲、乙用导线相连放入稀h2so4中可以看到乙慢慢地溶解,而甲的表面有气体逸出。把丁放到乙的硝酸盐溶液中后,丁的表面覆盖一层乙的单质。用石墨电极电解含相同物质的量浓度的甲和丙两种金属的盐溶液,丙的单质先析出。将甲放入稀盐酸中有h2析出。已知四种金属中有一种是铜。根据以上实验判断铜是( )
a.甲 b.乙 c.丙 d.丁
8.在25℃时,将两个铂电极插入一定量的饱和na2so4溶液中,进行电解,通电一段时间后,在阳极逸出amol气体,同时有wgna2so4·10h2o析出,若温度不变,则此时剩余硫酸钠溶液的质量百分比浓度为( )
a. b.
c. d.
9. 美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池
是一种新型的化学电池,其构造如图所示;两个电极
均由多孔性碳制成,通入的气体由孔隙中逸出,并在
电极表面放电。
(1)a极是 极,b极是 极,电极
反应式分别为 , 。
(2)飞船上宇航员的生活用水由燃料电池提供。已知这种电池发1度电时能生成350g水,试计算能量转化率。
[2h2(g) o2(g) 2h2o(l) 572kj]
(3)这种电池的输出电压为1.2v。要使标有1.2v,1.5w的小灯泡连续发光0.5h,应消耗标准状况下的h2多少升?
(4)氢气是燃料电池最简单的燃料,虽然使用方便,却受到价格和来源的限制。常用的燃料,往往是某些碳氢化合物,如甲烷(天然气)、汽油等。请写出将图中h2换成ch4时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式: 。此时电池内总的反应方程式为 。
10. 将含有kcl、cubr2、na2so4三种物质的水溶液(分别为1mol/l)用铂电极电解,且电解足够长的时间。有以下结论:
①溶液中几乎没有br-;②电解液变为无色;③最终溶液显碱性;④k 、na 和so42-的浓度几乎没有变化。其中正确的是( )
a.①②③ b.只有③ c.①④ d.①②③④
六、高考聚焦
镍镉(ni-cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用,它的充放电反应按下式进行:
cd(oh)2 2ni(oh)2 cd 2nio(oh) 2h2o由此可知,该电池放电时的负极材料是( )
a.cd(oh)2 b.ni(oh)¬2 c.cd d.nio(oh)