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原电池与化学电源

知识点详情

原电池与化学电源知识点包括原电池的概念及构成条件、原电池的工作原理、一次电池、二次电池、燃料电池等部分,有关原电池与化学电源的详情如下:

原电池的概念及构成条件

1.概念

原电池是把化学能转化为电能的装置。

2.构成条件

(1)能自发进行的氧化还原反应。

(2)活泼性不同的两电极。

(3)形成闭合回路。

形成闭合回路需三个条件:

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中。

原电池的工作原理

(以铜-锌原电池为例)

  

电极材料

电极反应

反应类型

氧化反应

还原反应

电子流向

片沿导线流向

电流方向

片沿导线流向

离子流向

电解质溶液中,阴离子向负极迁移,阳离子向正极迁移

盐桥中含有饱和KCl溶液,K移向正极,Cl移向负极

 

电池反应

方程式

两类装置

的不同点

还原剂Zn与氧化剂Cu2+直接接触,既有化学能转化为电能,又有化学能转化为热能,造成能量损耗

Zn与氧化剂Cu2+不直接接触,仅有化学能转化为电能,减少了能量损耗,故电流稳定,持续时间长

一次电池

二次电池

铅蓄电池(电解质溶液为30%H2SO4溶液)

(1)放电时的反应

负极反应:Pb-2e+SO4(2-)PbSO4

正极反应:PbO2+2e+SO4(2-)+4HPbSO4+2H2O,

总反应:Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。

电解质溶液的pH增大(填“增大”“减小”或“不变”)。

(2)充电时的反应

阴极反应:PbSO4+2ePb+SO4(2-)

阳极反应:PbSO4+2H2O-2ePbO2+4H+SO4(2-)

总反应:2PbSO4+2H2Ob+PbO2+2H2SO4

燃料电池

(1)氢氧燃料电池

①氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池。

电解质溶液

酸性

碱性

负极反应式

正极反应式

总反应式

 

②燃料电池的电极本身不参与反应,燃料和氧化剂由外部供给。

(2)甲烷燃料电池

①碱性介质中(以KOH为例):

负极:CH4-8e+10OHCO3(2-)+7H2O,

正极:2O2+8e+4H2O8OH

总反应:CH4+2O2+2KOHK2CO3+3H2O

②酸性介质中:

负极:CH4-8e+2H2OCO2+8H

正极:2O2+8e+8H4H2O

总反应:CH4+2O2CO2+2H2O

典型例题
【第1题】  

判断正误

(1)理论上说,任何自发反应都可设计成原电池。

(2)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。

(3)碱性锌锰干电池是一次电池,其中MnO2是催化剂,可使锌锰干电池的比能量高、可储存时间长。

(4)燃料电池工作时燃料在电池中燃烧,然后将热能转化为电能。

(5)由于CaO+H2O===Ca(OH)2,可以放出大量的热,故可把该反应设计成原电池。

(6)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。

【第2题】  

镉镍可充电电池的充、放电反应按下式进行:Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2,由此判断错误的是(  )

A.放电时,Cd作负极

B.放电时,NiO(OH)作负极

C.电解质溶液为碱性溶液

D.放电时,负极反应为

【第3题】  

对原电池的电极名称,下列叙述中错误的是(  )

A.电子流入的一极为正极

B.比较不活泼的一极为正极

C.电子流出的一极为负极

D.发生氧化反应的一极为正极

【第4题】  

下列有关铜锌原电池的叙述正确的是(  )

A.盐桥中的Cl移向CuSO4溶液

B.电池总反应式为

C.在外电路中,电子从正极流向负极

D.取下盐桥,原电池仍可工作

【第5题】  

Zn­ZnSO4­PbSO4­Pb电池装置如图,下列说法错误的是(  )

A.SO4(2-)从右向左迁移

B.电池的正极反应为Pb2++2ePb

C.左边ZnSO4浓度增大,右边ZnSO4浓度不变

D.若有6.5 g锌溶解,有0.1 mol SO4(2-)通过离子交换膜

【第6题】  

新型高效的二甲醚燃料电池工作时总反应式:

(1)向该电池中通入的a是________,负极电极反应式为

__________________________________________________________。

(2)利用该电池冶铝,若制得金属铝54 g,理论上消耗二甲醚________g。

【第7题】  

如图是Zn和Cu形成的原电池,某实验兴趣小组做完实验后,在读书卡片上记录如下,在卡片上描述合理的是(  )

 

A.①②③  

B.③④⑤

C.④⑤⑥  

D.②③④

【第8题】  

写出下列原电池的电极反应和总反应(属于离子反应的,用离子方程式表示)。

 

负极

正极

电解质溶液

(1)

稀硫酸

(2)

AgNO3溶液

(3)

H2

O2

KOH溶液

 

(1)负极:________________________________________________________________________;

正极:________________________________________________________________________;

总反应式:________________________________________________________________________。

(2)负极:________________________________________________________________________;

正极:________________________________________________________________________;

总反应式:________________________________________________________________________。

(3)负极:________________________________________________________________________;

正极:________________________________________________________________________;

总反应式:________________________________________________________________________。

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