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    2020版 高中化学 选修 第1册 第4章 第1节 微专题6 多角度认识原电池

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    化学选择性必修1第一节 反应热导学案

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    这是一份化学选择性必修1第一节 反应热导学案,共5页。
    [微点突破]


    原电池是将化学能转化为电能的装置。可以从以下几个角度来认识原电池:


    1.反应角度


    (1)当原电池工作时,负极失电子,发生氧化反应;正极得电子,发生还原反应。从这个角度我们可以知道,只有氧化还原反应才能被设计成原电池。但需要注意:与正常的氧化还原反应不同,原电池中存在的氧化反应与还原反应是分开进行的。


    (2)原电池中的氧化还原反应必须是自发的。若不能自发发生反应,则不能形成原电池。必须注意,这里所说的自发发生氧化还原反应不一定是电极与电解质溶液反应,也可能是电极与溶液中溶解的氧气等发生反应,如将铁与石墨相连插入食盐水中。


    2.能量角度


    氧化还原反应有放热反应也有吸热反应,一般放热反应才能将化学能转化为电能,产生电流。


    3.组成角度


    (1)要有两个电极。这两个电极的活泼性一般是不同的。一般情况下,负极是活泼性较强的金属,正极是活泼性较弱的金属或能导电的材料(包括非金属或某些氧化物,如石墨、PbO2),但要求负极能与电解质溶液自发发生氧化还原反应。


    (2)两电极必须插入电解质溶液中。非电解质由于不导电,不能参与形成原电池。


    (3)必须形成闭合回路。闭合回路的形式是多种多样的,最常见的就是通过导线将正、负极相连,也可以将两种金属材料相接触再插入电解质溶液中,日常生活中的合金则是两种材料相互熔合在一起形成正、负极的,因此在判断是否形成闭合回路时,不能只看是否有导线。常见闭合回路的形式如下图所示:





    4.转移角度


    原电池工作时,能够发生电子、离子的定向移动,能够形成外电路与内电路。在原电池中,外电路通过电子的定向移动形成电流,电子从负极流出,从正极流入,电流的方向与此相反;内电路中的电流通过离子的定向移动来形成(阳离子移向正极,而阴离子移向负极)。因此,电子的流向仅限于外电路,电解质溶液中没有电子流过,而电流则在内、外电路同时形成。


    5.形式角度


    任何原电池从本质上都属于如下两种形式中的一种:





    [专题对练]


    1.一种光化学电池的结构如图所示,电池总反应式为AgCl+Cu+===Ag+Cu2++Cl-,下列关于该电池在工作时的说法中不正确的是( )





    A.电子的运动方向:Pt→外电路→Ag→内电路→Pt


    B.生成108 g银,转移的电子为1 ml


    C.Cu+在负极发生氧化反应


    D.Cl-由正极迁移到负极


    A [原电池工作时,电子从负极Pt经过导线流向正极Ag,不能进入溶液中, A错误;原电池中银作正极,电极反应式为AgCl(s)+e-===Ag(s)+Cl-(aq),则生成1 ml Ag即108 g时,转移的电子为1 ml, B正确;铂作负极,负极上Cu+失电子生成Cu2+,则Cu+在负极发生氧化反应, C正确;原电池工作时,电解质溶液中阴离子向负极移动,即Cl-由正极迁移到负极, D正确。]


    2.水泥在固化过程中自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一物理化学特点,科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间。此法的原理如图所示,反应的总反应方程式为2Cu+Ag2O===Cu2O+2Ag。下列说法正确的是( )





    A.负极材料是银


    B.负极的电极反应式为2Cu+2OH--2e-===Cu2O+H2O


    C.测量原理示意图中,电流从Cu经过导线流向Ag2O


    D.电池工作时,溶液中OH-向正极移动


    B [在该氧化还原反应中还原剂是铜,铜作负极,A错误;铜为负极、Ag2O为正极,负极的电极反应式为2Cu+2OH--2e-===Cu2O+H2O,电流从Ag2O经过导线流向铜,B正确,C错误;电池工作时,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,D错误。]


    3.热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiCl­KCl混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为PbSO4+2LiCl+Ca===CaCl2+Li2SO4+Pb。下列有关说法正确的是( )





    A.正极反应式:Ca+2Cl--2e-===CaCl2


    B.放电过程中,Li+向负极移动


    C.每转移0.1 ml电子,理论上生成20.7 g Pb


    D.常温下,在正、负极间接上电流表,指针不偏转


    D [正极发生还原反应,故为PbSO4+2e-===Pb+SOeq \\al(2-,4),A项错误;放电过程为原电池,故阳离子向正极移动,B项错误;每转移0.1 ml电子,生成0.05 ml Pb为10.35 g,C项错误;常温下,电解质不能熔化,不能形成原电池,故指针不偏转,D项正确。]


    4.如图为Zn­聚苯胺二次电池的示意图,下列说法正确的是( )





    A.放电时,Zn片作负极,发生的电极方程式为Zn+2e-===Zn2+


    B.放电时,混合液中的Cl-向B移动


    C.充电时,聚苯胺被氧化


    D.充电时,A端接电源的正极


    C [放电时,A极锌失电子作负极,电极反应式为Zn-2e-===Zn2+, A错误;放电时,混合液中的Cl-向负极A移动, B错误;充电时,B端接电源的正极作阳极,阳极上聚苯胺失电子发生氧化反应被氧化, C正确;充电时,A端接电源的负极作阴极, D错误。]


    5.由图分析,下列叙述正确的是( )





    A.Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护


    B.Ⅰ和Ⅱ中Cl-均向Fe电极移动


    C.Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe-2e-===Fe2+


    D.Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2+4e-+2H2O===4OH-


    A [两个原电池中正极金属Fe(Ⅰ中)、Cu(Ⅱ中)不参与反应,因此不会被腐蚀,A项正确。 Ⅰ中锌作负极,则氯离子向锌电极移动,Ⅱ中铁作负极,则氯离子向铁电极移动,B项错误。Ⅰ中负极反应式为Zn-2e-===Zn2+,C项错误。Ⅱ中正极反应式为2H++2e-===H2↑,D项错误。]


    6.利用太阳能电池,将CO2 转化成燃料气体(CO),用可传导 H+的固体作电解质,装置如图所示。下列推断不正确的是( )





    A.a为阳极


    B.b的电极反应式为CO2+2e-+2H+===CO+H2O


    C.产生11.2 L O2,导线中转移2 ml电子


    D.H+由质子交换膜的左侧向右侧迁移


    C [太阳能电池将CO2转化成燃料气体(CO),发生还原反应,通入CO2气体的b电极为电解池的阴极,电极反应为CO2+2e-+2H+===CO+H2O;水生成氧气的电极a为电解池的阳极,发生失去电子的氧化反应,电极反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+。水发生失去电子的氧化反应生成氧气,所以电极a为电解池的阳极, A正确;由装置图可知,b电极上b电极得电子生成CO,结合电子守恒、电荷守恒得到电极反应式为CO2+2e-+2H+===CO+H2O, B正确;阳极a电极反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+,每生成1 ml O2,导线中转移4 ml电子,若导线中转移2 ml电子则生成0.5 ml O2,标准状况下的体积为11.2 L,但该选项没有指明状态,所以0.5 ml O2的体积不一定为11.2 L, C错误;左侧阳极电极反应为2H2O-4e-===O2↑+4H+,生成了H+,右侧阴极电极反应为CO2+2e-+2H+===CO+H2O,消耗了H+,所以电解池工作时H+由质子交换膜的左侧向右侧迁移,D正确。]

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