第22講原電池的工作原理（原卷版）

第22講原電池的工作原理知識梳理知識梳理一、原電池的工作原理1．原電池的構(gòu)成條件(1)定義：能把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為的裝置。(2)構(gòu)成條件：2．實驗探究：鋅銅原電池的工作原理(含鹽橋)裝置示意圖注：鹽橋中裝有含KCl飽和溶液的瓊膠現(xiàn)象鋅片逐漸溶解，銅片上有物質(zhì)生成，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)換化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能微觀探析在硫酸鋅溶液中，負(fù)極一端的Zn失去電子形成進(jìn)入溶液在硫酸銅溶液中，正極一端的獲得電子變成Cu沉積在銅片上電子或離子移動方向電子：負(fù)極流向正極鹽橋：Cl—移向溶液，K＋移向溶液工作原理，電極反應(yīng)式負(fù)極：(氧化反應(yīng))正極：(還原反應(yīng))總反應(yīng)：3．原電池工作原理示意圖二、原電池的應(yīng)用1．加快氧化還原反應(yīng)的速率構(gòu)成原電池的反應(yīng)速率比直接接觸的反應(yīng)速率，例如，在鋅與稀H2SO4反應(yīng)時加入少量CuSO4溶液，與鋅發(fā)生置換反應(yīng)生成Cu，從而形成微小原電池，加快產(chǎn)生H2的速率。2．比較金屬活動性強(qiáng)弱3．設(shè)計原電池理論上，任何一個自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，都可以設(shè)計成。(a)外電路負(fù)極——化合價的物質(zhì)正極——活潑性的物質(zhì)，一般選碳棒(b)內(nèi)電路：化合價降低的物質(zhì)作電解質(zhì)溶液。如：2FeCl3＋Cu2FeCl2＋CuCl2典例分析典例分析考點一：原電池原理【典例1】鋅銅原電池裝置如下圖所示，其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過，下列有關(guān)敘述正確的是（）A．銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)C．電池工作一段時間后，甲池溶液總質(zhì)量增加，乙池溶液的總質(zhì)量減小D．陰、陽離子分別通過交換膜向負(fù)極和正極移動，保持溶液中電荷平衡考點二：原電池正負(fù)極的判斷【典例2】“碳呼吸電池”是一種新型能源裝置，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)說法錯誤的是（）B．鋁為電池的負(fù)極同步訓(xùn)練同步訓(xùn)練一、單選題1．下圖所示的原電池工作時，下列說法正確的是（）A．Cu極有O2逸出B．Zn是原電池的正極C．溶液的酸性逐漸變強(qiáng)D．外電路中電子從Zn流向Cu2．中科院院士董紹俊開辟了電解法分離稀土的新途徑，而后她所在的科研小組采用電聚合過程中的摻雜反應(yīng)研制成電化學(xué)傳感器，獲得同行承認(rèn)并列入國際上有代表性的“4個研究小組之一”。近日該課題組將二氧化錳和生物質(zhì)置于一個由濾紙制成的折紙通道內(nèi)形成電池(如圖所示)，該電池可將可樂(pH=2.5)中的葡萄糖作為燃料獲得能量。下列說法正確的是（）A．a(chǎn)極為正極B．隨著反應(yīng)不斷進(jìn)行，負(fù)極區(qū)的pH不斷增大C．b極的電極反應(yīng)為MnO2+2H2O+2e=Mn2++4OHD．若消耗0.01mol葡萄糖，電路中轉(zhuǎn)移0.02mol電子3．水系鈉離子電池有成本低、壽命長、環(huán)保等諸多優(yōu)勢，未來有望代替鋰離子電池和鉛酸電池。種水系鈉離子電池放電和充電的工作原理示意圖如圖所示。下列說法錯誤的是（）A．放電時，電極N上的電勢高于電極M上的電勢B．充電時，TiO2光電極參與該過程C．該交換膜為陰離子交換膜4．用鋅片、銅片、西紅柿等材料可以制作如下圖所示的西紅柿電池。電池工作時，下列有關(guān)說法正確的是（）A．Zn片作正極 B．Cu片質(zhì)量減少C．電子由Zn片經(jīng)導(dǎo)線流向Cu片 D．實現(xiàn)了電能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化5．已知Ag+的氧化性強(qiáng)于Co2+的氧化性，則關(guān)于下圖所示原電池裝置的說法中，正確的是（）A．Co電極是原電池的正極B．鹽橋中可填充KCl飽和溶液與瓊脂的混合物C．該原電池的正極反應(yīng)式為Ag++e=AgD．鹽橋中的電解質(zhì)陰離子向右側(cè)燒杯移動選項ABCD正極負(fù)極電解質(zhì)溶液7．把甲、乙、丙、丁四塊金屬泡在稀H2SO4中，用導(dǎo)線兩兩相連可以組成各種原電池。若甲、乙相連，甲為負(fù)極；丙、丁相連，丁上有氣泡逸出；甲、丙相連，甲上發(fā)生氧化反應(yīng)；乙、丁相連，乙是電子流入的一極。則四種金屬的活動性順序由大到小排列為（）A．甲＞丙＞?。疽?B．甲＞丙＞乙＞丁C．甲＞乙＞丙＞丁 D．乙＞丁＞丙＞甲8．某同學(xué)以檸檬為材料自制水果電池，裝置如圖，下列敘述正確的是（）A．由鎂極區(qū)移向銀極區(qū) B．鎂片上有無色氣體放出C．銅片替代鎂片，現(xiàn)象相同 D．銀片為負(fù)極9．已知：2H2(g)+O2(g)=2H2O(g)△H=483.6kJ·mol1下列說法不正確的是（）A．該反應(yīng)原理可用于設(shè)計氫氧燃料電池B．破壞1molH—O鍵需要的能量是463.4kJC．H2(g)中的H—H鍵比H2O(g)中的H—O鍵牢固D．H2O(g)=H2(g)+O2(g)△H=+241.8kJ·mol110．下列對應(yīng)的方程式錯誤的是（）C．酸性氫氧燃料電池的正極反應(yīng)：O2+4e+2H2O=4OH二、綜合題(1)操作①需要用到的玻璃制品(包括儀器和用品)有_______。(2)固體A的主要成分是_______(填化學(xué)式)，向其中加入試劑b，可構(gòu)成原電池，寫出負(fù)極的電極反應(yīng)式_______。(3)取溶液D于試管中，滴加氫氧化鈉溶液，可以看到有白色絮狀沉淀生成，并迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色沉淀。變成紅褐色沉淀的化學(xué)反應(yīng)方程式為_______。12．霧霾由多種污染物形成，包含顆粒物(PM2.5)、氮氧化物(NOx)、CO、SO2等。學(xué)在解決霧霾污染中有著重要的作用。(1)已知：①2CO(g)+O2(g)=2CO2(g)△H1=?566.0kJ?mol?1②2NO(g)+O2(g)=2NO2(g)△H2=?116.5kJ?mol?1③N2(g)+O2(g)=2NO(g)△H3=+180.5kJ?mol?1則2NO2(g)+4CO(g)=N2(g)+4CO2(g)的△H=_______kJ?mol?1(2)研究發(fā)現(xiàn)利用NH3可除去硝酸工業(yè)尾氣中的NO。NH3與NO的物質(zhì)的量之比分別為1：2、1：1.5、3：1時，NO脫除率隨溫度變化的曲線如圖所示。①曲線a中，NO的起始濃度為6×l0?4mg·m?3，從X點到Y(jié)點經(jīng)過10s，則該時間段內(nèi)NO的脫除速率為_______mg·m?3·s?1。②曲線c對應(yīng)的NH3與NO的物質(zhì)的的之比是_______。(3)炭黑是霧霾中的重要顆粒物，研究發(fā)現(xiàn)它可以活化O2，生成活化氧，活化氧可以快速氧化SO2活化過程的能量變化模擬計算結(jié)果如圖所示。無水情況下，一個氧分子反應(yīng)的活化能為_______，容易活化氧分子的條件是_