专题12电化学一.原电池工作原理1.工作原理示意图(以铜锌原电池为例)2.原电池电极的判断3.原电池的负极一般,在原电池反应中活泼金属作负极包含两层含义:(1)“活泼”是指相对活泼而不是绝对活泼。(2)在大部分原电池反应中,金属活动性较强的一极作负极,另一电极作正极。但在某些特殊条件下例外,例如:①冷的浓硝酸作电解质溶液,金属铁或铝与金属铜作电极时,铁或铝在冷的浓硝酸中钝化,金属活动性弱的铜与浓硝酸发生氧化反应作负极。②NaOH溶液作电解质溶液,金属镁与金属铝作电极时,因铝能与NaOH溶液反应,作负极,而金属活动性强的镁只能作正极。4.原电池的设计从理论上讲,能自发进行的氧化还原反应均可以设计成原电池,实际设计时应注意以下几点:⑴负极(还原性较强的物质);⑵正极是活动性较差的金属或能导电的非金属;⑶电解质溶液:两电极浸入电解质溶液中,阴离子移向负极,阳离子移向正极。例1关于下列各装置图的叙述不正确的是A.用图①装置实现铁上镀铜,a极为铜,电解质溶液可以是CuSO4溶液B.图②装置盐桥中KCl的Cl-移向乙烧杯C.图③装置中钢闸门应与外接电源的负极相连获得保护D.图④两个装置中通过导线的电子数相同时,消耗负极材料的物质的量不同【答案】B例2锌-空气电池(原理如下图)适宜用作城市电动车的动力电源。该电池放电时Zn转化为ZnO。该电池工作时下列说法正确的是()A.该电池的正极反应为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2B.该电池放电时电子经氢氧化钾溶液向石墨电极移动C.该电池的锌电极是负极D.氧气在石墨电极上发生氧化反应【答案】C二.原电池原理的应用1.加快氧化还原反应的速率例如:在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液,能使产生H2的速率加快。2.比较金属活动性强弱3.设计化学电池例如:以Fe+CuCl2===FeCl2+Cu为依据,设计一个原电池。(1)将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应,分别作原电池的负极和正极的电极反应式。负极:Fe-2e-===Fe2+,正极:Cu2++2e-===Cu。(2)确定电极材料若发生氧化反应的物质为金属单质,可用该金属直接作负极;若发生氧化反应的为气体(如H2)或溶液中的还原性离子,可用惰性电极(如Pt、碳棒)作负极。发生还原反应的电极材料一般不如负极材料活泼。本例中可用Fe作负极,用铂丝或碳棒作正极。(3)确定电解质溶液一般选用反应物中的电解质溶液即可,如本例中可用CuCl2溶液作电解液。(4)构成闭合回路:将电极用导线连接,使之构成闭合回路。4.电化学防护:牺牲阳极的阴极保护法——利用原电池原理①负极(阳极)是作保护材料的金属;②正极(阴极)是被保护的金属设备。例3研究电化学腐蚀及防护的装置如右图所示。下列有关说法错误的是()A.d为石墨,铁片腐蚀加快B.d为石墨,石墨上电极反应为:O2+2H2O+4e==4OH–C.d为锌块,铁片不易被腐蚀D.d为锌块,铁片上电极反应为:2H++2e==H2↑【答案】D三.电极反应式的书写总的原则同化学方程式的书写:先写反应物,再写生成物,根据化合价标出得失电子数,再根据电荷守恒和物料守恒配平,同时注意溶液的酸碱性。1.先确定原电池的正、负极,列出正、负极上的反应物质,并标出相同数目电子的得失。2.注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存,则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式;若正极上的反应物质是O2,且电解质溶液为中性或碱性,则水必须写入正极反应式中,且O2生成OH-,若电解质溶液为酸性,则H+必须写入正极反应式中,O2生成水。3.正、负极反应式相加得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式,可先写出较易书写的一极的电极反应式,然后在电子守恒的基础上,总反应式减去较易写出的一极的电极反应式,即得到较难写出的另一极的电极反应式。4.燃料电池电极反应中,酸性溶液中不能出现OH-,碱性溶液中不能出现H+,水溶液中不能出现O2-,而熔融电解质中O2被还原为O2-。例4利用如图所示装置(电极均为惰性电极)可吸收SO2,并用阴极排出的溶液吸收NO2。下列关于该装置的四种说法,正确的组合是①.a为直流电源的负极②.阴极的电极反应式为:2HSO3-+2H++2e-=S2O42-+2H2O③.阳极的电极反应式为:SO2+2H...