【优化设计】高考化学一轮复习(第四辑)考点五十三原电池工作原理(含解析).doc.pdf
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1、考点五十三原电池工作原理 聚焦与凝萃 1. 根据氧化还原反应规律,掌握原电池的设计原理和电极、电解质溶液的选择规律; 2. 了解由盐桥连接的原电池的结构和机理,分析比较该电池与普通锌铜原电池的异同。 % k 解读与打通 常规考点 一、原电池 (1)定义:化学能转变为电能的装置 (2)形成条件 : 两个活泼性不同的电极(金屈与金屈或金属与石墨、PbO? 或其他非金屈); 电解质溶液; 电极与电解质溶液形成闭合回路。 能自发地发生氧化还原反应 (3)工作原理: 负极:一般较活泼金属作负极,负极本身失电子发生氧化反应,宏观上负极逐渐溶解(或被腐 蚀),生成离子进入电解质溶液;注意。负极关键是要有能失
2、去电子的反应发生,可向外输出电子。 正极:较不活泼的导体作正极,正极与电解质溶液间发生还原反应,即溶液中的阳离子(或氧气) 移向正极并在正极上不断得到电子。 电子流方向:在外电路,电子由负极沿导线流向正极;在原电池内,阴、阳离子定向移动,从 而形成闭合冋路产生电流,电流的方向与电子流的方向相反。 Zn-Cu原电池(电解质溶液是稀硫酸)装置及工作原理见下图: (4)电极材料构成 如较不活泼的金屈、金屈氧化物、非金屈单质(如石墨)。 二、盐桥电池 氣化反应亠 ,负 极Zn -2e =Zn + c? f产生电流 止极 还原反应 2H +2e = Hjf Zn 2*H? 负极:还原性较强的物质, 如较
3、活泼的金属。 正极:氧化性较强的物质, 1. 盐桥:将饱和的KC1或 NHN ), 正、负离子迁移数几乎相等)溶液装在倒置的U形管屮,跨接 于两电解质溶液之间,代替两溶液的直接接触,就构成了盐桥。(见下图) 2. 盐桥的作用 (1)连接内电路,形成闭合冋路; (2)平衡电荷,使原电池不断产牛电流。 3. 单池原电池和盐桥原电池的对比 相同点:正负极、电极反应、总反应、反应现象相同。 负极: Zn-2e=Zn 2+ 正极: Cu 2+ + 2e_Cu 总反应: Zn+Cu+Cu + Zn 3 不同点: 图 1 中 Zn在 CuSO, 溶液中直接接触Cu 2+, 会有一部分 Zn 与 Cu“直接反
4、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。 图 2 中 Zn和 CuSOi溶液在两个池子中,Zn与 C+不直接接触,不存在Zn与 Cu“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。 隐性考点 原电池正负极的判断方法 1.根据定义判断:电子流出一端是负极,电子流入一端为正极; 2.根据电流方向判断:电流是由正极流向负极; 3.根据原电池里电解质溶液中离子的定向移动方向判断:在原电池的电解质溶液内,阳离子移向正极,阴离子移 向负极; 4.根据原电池两极发生的变化来判断:原电池的负极发生氧化反应,正极发生还原反应。 锌片铜片 硫
5、酸铜溶液 图1 r B J G s rt 讥 六 小 t2nso2 5. 根据组成原电池两极材料判断:由两种金属(或一种金属与一种非金属)作电极时,一般是活泼的金属为负极, 活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极; 6. 依据现彖判断(要视具体装置而定)。一般出现溶解的一极为负极,增重或者有气泡放出的一极为正极。 融合与应用 例 1. (2011?安徽高考)研究人员最近发明了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海 水之间含盐量差别进行发电,在海水中电池总反应可表示为:5MnO 2 + 2Ag + 2NaCl =Na2Mn5OIO+ 2AgCl0下列“水”电池在海水中放电吋的有关说法正确的是 (
6、) A.正极反应式: Ag+Cl e _=AgCl B.每生成 1 mol MazMruOio 转移 2 mol 电子 C.Na+ 不断向“水”电池的负极移动 D.AgCl 是还原产物 解析:本题考查电化学,意在考查电?极反应式的书写、电子转移情况和溶液中离子的移动情况。电池的 正极得电子A项错误:阳离子向正极移动,C项错误;Ag化合价升髙形成AgCl, AgCl是氧化产物,D 项错误。 答案: B 例 2. (2010 ?新课标全国卷)根据下图,可判断岀下列离子方程式中错误的是 () A.2Ag(s) +Cd(aq) =2Ag + (aq) +Cd (s) B. Co* (aq) +Cd (
7、s) =Co (s) +Cd + (aq) C. 2Ag + (aq) +Cd (s) =2Ag (s) +Cd2* (aq) D. 2Ag* (aq) +Co (s) =2Ag (s) +Co 2* (aq) 解析:左图中Cd : Cd(s) 2e=Cd 2+ (aq), Co : Co 2+ (aq) +2e =Co(s), 右图中 Co: Co(s) 2e 一二 Co“ (aq), Ag: 2Ag 1 (aq) +2e=2Ag (s), 故活泼性 CdCoAg, A 选项错误。 答案: A 扫描与矫正 【正误判断】(正确的打“ 丁”,错误的打“ X”)(每个判断2 分,共 40 分) (
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