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2、盐桥
(1)成分:
通常为含有琼胶的KCl饱和溶液
(2)作用:
使两个半电池形成通路,并使两溶液保持电中性
(3)优点:
完全隔离两个半反应,使电池能持续、稳定地产生电流
3、工作原理
典型例题:
例1:
下列装置可以构成原电池的是( )
A.
B.
C.
D.
例2:
有关电化学知识的描述正确的是( )
A.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,把其中的化学能转化为电能
B.某原电池反应为Cu+2AgNO3
Cu(NO3)2+2Ag,装置中的盐桥中可以是含琼胶的KCl饱和溶液
C.原电池的两极一定是活动性不同的两种金属
D.一般地说,能自发进行的氧化还原反应可设计成原电池
例3:
图1是Zn和Cu组成的原电池示意图,某小组做完该实验后,在读书卡片上记录如图2,卡片上描述合理的是( )
A.①②③
B.④⑤⑥
C.③④⑤
D.②③⑥
考点二:
定义
将化学能转化为电能的装置
形成条件
A.两个活动性不同的电极(可以用金属做电极,也可以用其它导电材料做电极)
B.同时插入电解质溶液中
C.形成闭合回路
D.自发发生氧化还原反应
特征
A.负极发生氧化反应,正极发生还原反应
B.两种金属与电解质溶液构成的原电池中,一般较活泼金属做负极
C.形成原电池后,对应氧化还原反应的反应速率增大
D.外电路中电子由负极流向正极,电解质溶液中阳离子移向正极,阴离子移向负极
考点三:
原电池的判断
1、反应角度
原电池中有电流通过,因此其中一定存在电子的得失,其总反应式一定是氧化还原反应。
从而我们知道,只有氧化还原反应才能设计成原电池,但是原电池中的氧化还原反应是分开的。
2、能量角度
氧化还原反应有放热反应和吸热反应,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)要有两极。
两极的活泼性一般不同,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,但只要求负极能与电解质溶液自发发生氧化还原反应,与正极能否反应无关。
(2)两电极必须插入电解质溶液中。
(3)必须形成闭合回路。
常见的闭合回路形式如下图:
(4)能自发的发生氧化还原反应。
这里的自发进行氧化还原反应,不一定是电极与电解质溶液反应,也可以是电极与溶液中溶解的氧气等反应。
4、转移角度
原电池工作时,能够发生电子、离子的定向移动,能够形成外电路和内电路。
5、形式角度
(1)下列装置属于原电池的是
;
Zn
Cu
Zn
CuCu
Fe
Cu
稀硫酸
酒精
稀硫酸
①
②
③
④
⑤
(2)在选出的原电池中,______是负极,发生______反应,______是正极,该极的现象___________________________;
(3)此原电池反应的化学方程式为___________________________。
控制适合的条件,KI溶液过量,将反应2Fe3++2I-=2Fe2++I2设计成如下图所示的原电池。
下列判断正确的是()
A.反应开始时,甲中石墨电极上Fe3+发生氧化反应
B.反应开始时,乙中石墨电极的反应式:
I2+2e-=2I-
C.电流计读数为零时,在甲中加入KSCN溶液,出现血红色
D.电流计读数为零时,反应处在停止状态
考点四:
原电池正负极的判断
正极:
构造方面:
较不活泼金属或非金属
反应类型:
电子流向:
电子流入
反应现象:
电极增重或有气体产生等
离子移向:
阳离子移向
负极:
较活泼金属
电子流出
不断溶解
阴离子移向
下列有关原电池的说法中,正确的是( )
A.铝片和镁片用导线连接后插入NaOH溶液中,镁片较活泼,作负极
B.铝片和铜片用导线连接后插入浓硝酸中,铜作负极
C.镀锌铁和镀锡铁的镀层破损后,前者较易被腐蚀
D.将反应2Fe3++Fe═3Fe2+设计为原电池,则可用锌片作负极,铁片作正极,FeCl3溶液作电解质
考点五:
原电池原理的应用
1.设计原电池
从理论上讲,任何一个氧化还原反应都可以设计为原电池。
2、其他应用
(1)比较不同金属的活泼性
(2)加快反应速率:
构成原电池能比普通氧化还原反应反应速率更快
(3)金属电化学保护:
保护正极
(4)解释某些化学现象
X、Y、Z、W四块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中,组成原电池。
X、Y相连时,X为负极;
Z、W相连时,电流方向是W→Z;
X、Z相连时,Z极上产生大量气泡;
W、Y相连时,W极发生氧化反应。
据此判断四种金属的活泼性顺序是()
A.X>Z>W>Y
B.Z>X>Y>W
C.W>X>Y>Z
D.Y>W>Z>X
考点六:
原电池电极反应式的书写
1、列物质,标得失:
按照负极发生氧化反应,正极发生还原反应,判断得失电子的物质
2、看环境,配守恒:
判断电极产物,电极产物在电解质溶液中应能稳定存在,电极反应式遵守电荷守恒,原子守恒和得失电子守恒。
3、两式相加验总式
注意事项:
(1)电极反应式的书写必须遵守离子方程式书写要求
(2)注意电解质溶液对正负极产物的影响
依据氧化还原反应2Ag++Cu
Cu2++2Ag设计的原电池如图所示。
请回答下列问题:
(1)电极X的材料是
;
电解质溶液Y是
(2)银电极为原电池的
极,发生的电极反应为
X电极上发生的电极反应为
(3)外电路中的电子从
电极流向
电极。
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下图所示,其中作为电解质的无水LiCl-KCl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0.1mol电子,理论上生成20.7gPb
D.常温时,在正负极间接上电流表或检流计,指针不偏转
锂锰电池的体积小、性能优良,是常用的一次电池。
该电池反应原理如图所示,其中电解质LiClO4,溶于混合有机溶剂中,Li+通过电解质迁移入MnO2晶格中,生成LiMnO2。
回答下列问题:
(1)外电路的电流方向是由________极流向________极。
(填字母)
(2)电池正极反应式为__________________________。
(3)是否可用水代替电池中的混合有机溶剂?
________(填“是”或“否”),原因是________________________________________________。
(4)MnO2可与KOH和KClO3在高温下反应,生成K2MnO4,反应的化学方程式为__________________________。
K2MnO4在酸性溶液中歧化,生成KMnO4和MnO2的物质的量之比为____。
综合练习:
1、下列四位同学的说法正确的是( )
2、下列各装置中,不能构成原电池的是( )
3、关于锌、铜和稀硫酸构成的原电池的下列说法中正确的是( )
A.锌是正极,铜是负极
B.电子从铜片经导线流向锌片
C.负极的反应式为2H++2e-=H2↑
D.反应一段时间后,溶液的pH升高
4、有甲、乙两位同学,他们一起做了水果电池的实验,测得数据如下:
下列对于甲同学提出的问题,乙同学解释不正确的是()
①甲:
实验6中的负极电极反应式如何写?
乙:
铝为负极,Al-3e-=Al3+。
②实验1和实验5电流方向为什么相反?
实验1中锌为负极,电流由铜经导线到锌;
实验5中铝为负极,电流由锌经导线流向铝。
③甲:
水果电池的电压与哪些因素有关?
只跟水果的类型有关。
A.③B.①C.①②③D.②③
5、某原电池总反应为:
Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+,下列能实现该反应的原电池是()
6、在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y,外电路中电子流向如图所示,关于该装置的下列说法正确的是( )
A.外电路的电流方向为:
X→Ⓐ→Y
B.若两极分别为铁和碳棒,则X为碳棒,Y为铁
C.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应
D.若两电极都是金属,则它们的活动性顺序为X>
Y
7、298K时,在FeCl3溶液中加少量锌粒后,Fe3+被还原成Fe2+,据此某学习小组设计了如图所示的原电池装置。
A.正极反应为Zn-2e-
Zn2+
B.左边烧杯中溶液的红色变浅
C.Pt电极上有气泡出现
D.该电池的总反应为:
3Zn+2Fe3+
3Zn2++2Fe
8、下图是某同学设计的原电池装置,下列叙述中正确的是( )
A.电极Ⅰ上发生还原反应,作原电池的负极
B.电极Ⅱ的电极反应为Cu2++2e-
C.该原电池的总反应为2Fe3++Cu
Cu2++2Fe2+
D.盐桥中装有含琼胶的氯化钾饱和溶液,其作用是传递电子
9、图甲和图乙均是双液原电池装置。
下列说法不正确的是 ( )
A.甲中电池总反应的离子方程式为Cd(s)+Co2+(aq)
Co(s)+Cd2+(aq)
B.反应2Ag(s)+Cd2+(aq)
Cd(s)+2Ag+(aq)能够发生
C.盐桥的作用是形成闭合回路,并使两边溶液保持电中性
D.乙中有1mol电子通过外电路时,正极有108gAg析出
10、一种光化学电池的结构如图所示,当光照在表面涂有氯化银的银片上时,发生反应:
AgCl(s)
Ag(s)+Cl(AgCl)[Cl(AgCl)表示生成的氯原子吸附在氯化银表面],Cl(AgCl)+e-
Cl-(aq)。
下列说法正确的是( )
A.光照时,外电路电流由Y流向X
B.光照时,Pt电极上发生的反应为2Cl--2e-
Cl2↑
C.光照时,Cl-向Ag电极移动
D.光照时,电池总反应为AgCl(s)+Cu+(aq)
Ag(s)+Cu2+(aq)+Cl-(aq)
11、银制器皿日久表面会逐渐变黑,这是生成了Ag2S的缘故。
根据电化学原理可进行如下处理:
在铝制容器中加入食盐溶液,再将变黑的银器浸入该溶液中,一段时间后发现黑色会褪去。
A.处理过程中银器一直保持恒重
B.银器为正极,Ag2S被还原生成单质银
C.该过程中总反应为2Al+3Ag2S
6Ag+Al2S3
D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl
12、一种三室微生物燃料电池污水净化系统原理如图所示,图中有机废水中的有机物可用C6H10O5表示。
A.b电极上发生氧化反应
B.b电极附近溶液的pH增大
C.a电极反应式:
C6H10O5+24e-+7H2O
6CO2↑+24H+
D.中间室:
Na+移向左室,Cl-移向右室
13、某实验小组依据反应As
+2H++2I-
As
+I2+H2O设计了图1所示的原电池,探究pH对As
氧化性的影响。
测得电压与pH的关系如图2所示。
下列有关叙述错误的是( )
A.调节pH可以改变反应的方向
B.pH=0.68时,反应处于平衡状态
C.pH=5时,负极电极反应式为2I--2e-
I2
D.pH>
0.68时,氧化性I2>
14、某合作学习小组的同学利用下列氧化还原反应设计原电池:
2KMnO4+10FeSO4+8H2SO4
2MnSO4+5Fe2(SO4)3+K2SO4+8H2O,盐桥中装有含琼胶的饱和K2SO4溶液。
下列叙述中正确的是( )
A.乙烧杯中发生还原反应
B.甲烧杯中溶液的pH逐渐减小
C.电池工作时,盐桥中的S
移向甲烧杯
D.外电路的电流方向是从a到b
15、利用如图所示原电池可测量空气中的Cl2含量,其中电解质是Ag+可以自由移动的固体物质。
下列分析不正确的是 ( )
A.电子经外电路流向Pt电极
B.电池工作时,电解质中Ag+数目减少
C.正极反应:
Cl2+2e-+2Ag+
2AgCl
D空气中c(Cl2)越大,Ag电极消耗速率越快
16、由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
根据实验现象回答下列问题:
(1)装置甲中负极的电极反应式是
。
(2)装置乙中正极的电极反应式是
(3)装置丙中溶液的pH
(填“变大”、“变小”或“不变”)。
(4)四种金属活动性由强到弱的顺序是
17、金属铬和氢气在工业上都有重要的用途。
已知铬能与稀硫酸反应生成氢气和硫酸亚铬(CrSO4)。
(1)铜铬构成的原电池如图1,其中盛稀硫酸的烧杯中的现象为______________________。
盐桥中装的是含琼胶的饱和KCl溶液,下列关于此电池的说法正确的是 。
图1
A.盐桥的作用是使整个装置构成通路、保持溶液呈电中性,凡是有盐桥的原电池,盐桥中均可以用含琼胶的饱和KCl溶液
B.理论上1molCr溶解,盐桥中将有2molCl-进入左侧烧杯,2molK+进入右侧烧杯
C.此过程中H+得电子,发生氧化反应
D.电子从铬极通过导线转移到铜极,又通过盐桥转移到左侧烧杯中
(2)如构成图2电池发现铜电极上不再有图1中的现象,铬电极上产生大量气泡,遇空气呈红棕色。
写出正极的电极反应式:
____________________。
图2
(3)某同学把已去掉氧化膜的铬片直接投入氯化铜溶液中时,观察到了预料之外的现象:
①铬片表面上的铜没有紧密吸附在铬片的表面而是呈蓬松的海绵状;
②反应一段时间后有大量气泡逸出,且在一段时间内气泡逸出越来越快,经点燃能发出爆鸣声,证明是氢气。
请解释产生这两种现象的原因:
________________________。
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