资源简介 4.1 原电池知识图谱原电池知识精讲一.原电池1.原电池概念化学电源是一种直接把化学能转变为电能的装置,习惯上称作电池。电池由正极、负极、电解质、隔膜和容器五个部分组成,其中最主要的是正极、负极和电解质三个部分。一般地,原电池放电时,负极上总是发生氧化反应,并失去电子;而正极上总是获得电子,发生还原反应。2.构成原电池的条件(1)电极材料是由活性物质与导电极板所构成,所谓活性物质是指在电极上可进行自发氧化还原的物质并且两电极材料活性不同,在负极上发生氧化反应;正极上发生还原反应;(2)电解液:含电解质;(3)构成回路【特别提示】①原电池中电子由负极流向正极,外电路电流流向与之相反。②原电池中失电子的一极为负极,得电子的一极为正极。③形成闭合回路的方式有多种,可以是导线连接两个电极,也可以是两电极接触,如下图所示。④有的原电池产生的电流大,可以对外做功;有的原电池电极上发生的反应很慢,产生的电流极其微弱,不能对外做功(如电极是Fe、C,电解质溶液是溶液)。2.锌铜原电池工作原理的实验探究(1)实验设计分别按照如下图甲、乙所示装置进行实验。请观察反应过程中电流表指针位置的变化、金属电极表面的变化以及溶液温度的变化,分析是否有电流产生。(2)实验记录【特别提示】乙装置中盐桥的组成、作用及优点:①组成:通常将热的饱和或琼胶溶液倒入U形管中(不能产生裂隙),将冷却后的U形管浸泡在或的饱和溶液中,即可得到盐桥。②作用:使两个半电池中的溶液连成一个通路,并使两溶液保持电中性。③优点:使原电池中的氧化剂和还原剂近乎完全隔离,并在不同区域之间实现了离子的定向移动,使原电池能持续、稳定地产生电流。(3)实验分析①对于上图甲所示装置片(负极):(氧化反应)片(正极):(还原反应)在片上,还可直接与溶液反应,生成与,因此该装置中即有化学能转化为电能(效率不高,电流在较短时间内就会衰减),也有化学能转化为热能。②对于上图乙所示装置片(负极):(氧化反应)片(正极):(还原反应)总反应方程式:该装置中,未与溶液直接接触发生反应,无热能放出,可以看出它是一个比上图甲更高效的原电池。(4)上图乙所示原电池的实验原理分析①当有盐桥存在时,在溶液中,锌片逐渐溶解,即锌被氧化,锌原子失去电子形成进入溶液,从锌片上释放出的电子,经过导线流向铜片。溶液中的 在铜片上得到电子,还原成为金属铜并沉积在铜片上。随着反应的进行,左边烧杯溶液中增大,右边烧杯溶液中减小,此时,盐桥中的阴离子移向溶液,阳离子移向溶液,使溶液和溶液均保持电中性,氧化还原反应得以继续进行,从而使原电池不断地产生电流。其工作原理可用下面的流程图表示:②取出盐桥后,由于锌原子失去电子成为进入溶液,溶液因相对增加而带正电,同时,获得电子成为金属铜沉积在铜片上,使溶液因相对增加而带负电,这两种因素均会阻止电子从锌片上流向铜片,造成电流中断。二.原电池的相关知识规律1.能量转化:化学能转化为电能。2.基本组成:由电极材料和电解质溶液形成两个半电池,两个隔离的半电池通过盐桥连接。3.形成条件:(1)电极材料,可以是两种金属活动性不同的金属或金属和能导电的非金属(如石墨);(2)两电极必须浸在电解质溶液中;(3)两极之间要用导线连接,两个半电池之间用盐桥连接,形成闭合回路;(4)有能自发进行的氧化还原反应。【特别提示】判断某装置是否是原电池的思路如下所示:4.电极名称:负极——电子流出的极(通常是较活泼的金属);正极——电子流入的极(通常是较不活泼的金属或能导电的非金属)。5.电极反应:负极发生氧化反应,通常是电极材料或还原性气体等还原剂(燃料电池中)失去电子被氧化,如、;正极发生还原反应,通常是溶液中的阳离子或氧气等氧化剂得到电子被还原,如、。6.电池反应:将负极和正极的电极反应相加,得到的即为原电池的总反应。如溶液燃料电池的总反应为。7.电子流向:电子由负极流出,负极向外电路提供电子,电子流入原电池的正极。8.电流方向:在外电路中,由正极流向负极;在电解质溶液中,由负极流向正极。9.离子迁移:在内电路中,阳离子移向,正极,阴离子移向,负极。【特别提示】在原电池中,负极上失电子发生氧化反应生成阳离子,所以阴离子移向负极,正极上得电子发生还原反应,所以阳离子移向正极。记住最简单的原电池模型——“将片与片用导线连接后插入稀中”的实验现象——“片上有气泡产生”,就不会记错离子的迁移方向。三.电极反应式书写的一般步骤1.找出氧化剂和还原产物,写正极反应方程式;找出还原剂和氧化产物,写负极反应方程式。2.注意两极得失电子数相等,若有气体生成,要加“”;不用“”。3.两电极反应式相加得总反应,反之,总反应减一电极反应得另一电极反应。四.原电池正、负电极的判断方法1.判断原电池正负极时应注意的几个问题(1)原电池中活泼性强的金属不一定是负极,如镁和铝放入氢氧化钠溶液中形成原电池,铝是负极;铜和铝放入浓硝酸中形成原电池,由于铝的钝化,铜是负极。(2)燃料电池中电极不参与反应,通入燃料的一极为负极,通入助燃剂(一般为氧气)的一极为正极。(3)如果给了电池反应,正负极还可以根据化合价的改变来判断,化合价升高的物质失电子,为负极;化合价降低的物质得电子,为正极。(4)一般情况下,负极材料参加电极反应时,表现为溶解、质量减轻,但铅蓄电池放电时,负极反应为,其质量增加。2.原电池正负极的判断方法:3.特殊的原电池的电极判断:如本题“—浓硝酸—”原电池中,为负极;镁片和铝片电极用导线连接同时插入氢氧化钠溶液中,镁不与碱液反应,而铝不断反应,失去电子,故铝作负极。判断电极时不仅要考虑电极活性,还要考虑电解质溶液,从实际情况出发,具体问题具体分析。五.原电池的设计1.设计原理:理论上,任何一个自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。其中发生的氧化反应为原电池的负极反应,发生的还原反应为原电池的正极反应。实验的关键是选择合适的电极材料及电解质溶液。(1)基本方法:以氧化还原反应为基础,确定原电池的正负极、电解质溶液及电极反应。(2)电解质溶液的选择:电解质是使负极发生氧化反应的物质,因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应,或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如空气中的氧气)。本探究实验选择食盐水作电解质溶液。(3)电极材料的选择:原电池的电极必须能导电。原电池的负极要失去电子,因此选择活泼的金属材料,本探究实验选用铁片作负极,发生的反应为。正极与负极之间只有产生电势差,电子才能定向移动,所以正极通常选择活动性较弱的金属或能导电的非金属,本探究实验选用铜片作正极,发生的反应为。【特别提示】若两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥),则负极中的电解质溶液应有与电极材料相同的阳离子。如在锌、铜和稀硫酸构成的原电池中,锌极应置于、、等溶液中;正极材料置于稀硫酸中,稀硫酸还可以换成稀盐酸。2.实验装置(如下图所示):3.实验步骤:(1)将用作正、负极的铜片和铁片用砂纸打磨干净。(2)用导线分别将正负极与灵敏电流表相连,将4层滤纸夹在正极金属片与负极金属片之间,置于一个塑料方盒中(务必使两极与滤纸紧贴在一起),再滴入食盐水浸湿滤纸,观察现象。六.原电池原理的应用1.加快氧化还原反应的速率。如在锌与稀反应时加入少量溶液,能形成—微小的原电池,从而加快产生H2的速率。2.比较金属活动性强弱。如有两种金属a和b,用导线连接后插入稀硫酸中,观察到a极溶解,b极上有气泡产生。由此可判断出a极是负极,b极是正极,故金属活动性a>b。3.用于金属的防护。如要保护一个铁闸,可用导线将其与一锌块相连,使锌作原电池的负极,铁闸作正极从而被保护。(本知识点将在本章第四节学习)4.制造各种化学电源。原电池能将化学能转化为电能,所以其最重要的应用是制造各种实用电池。如:以为依据,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。本例的电极反应式为负极:,正极:。(2)确定电极材料。发生氧化反应的物质为金属单质,可用该金属直接作负极;如为气体(如)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。本例中可用铜棒作负极,用铂丝或碳棒作正极。(3)确定电解质溶液。电解质是使负极放电的物质,因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应。或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如空气中的氧气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥),则左右两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子。如本例中可用溶液作电解液。(4)构成闭合回路:将电极用导线连接,使之构成闭合回路。(5)图示:三点剖析一.考点:1.了解原电池的工作原理。2.会正确判断原电池的正极和负极。3.能正确书写电极反应式和电池反应方程式。4.能设计简单的原电池。二.重难点:1.原电池的工作原理2.能正确书写电极反应式和电池反应方程式。三.易错点:1.判断原电池正负极时应注意的几个问题(1)原电池中活泼性强的金属不一定是负极,如镁和铝放入氢氧化钠溶液中形成原电池,铝是负极;铜和铝放入浓硝酸中形成原电池,由于铝的钝化,铜是负极。(2)燃料电池中电极不参与反应,通入燃料的一极为负极,通入助燃剂(一般为氧气)的一极为正极。(3)如果给了电池反应,正负极还可以根据化合价的改变来判断,化合价升高的物质失电子,为负极;化合价降低的物质得电子,为正极。(4)一般情况下,负极材料参加电极反应时,表现为溶解、质量减轻,但铅蓄电池放电时,负极反应为,其质量增加。原电池中的基本概念和形成条件例题1、 下列说法正确的是( )A.原电池中,负极上发生的反应是还原反应B.原电池中,电流的方向是负极—导线—正极C.双液原电池中的盐桥是为了联通电路,所以也可以用金属导线代替D.在原电池中,阳离子移向正极,阴离子移向负极例题2、 理论上不能设计为原电池的化学反应是( )A. ΔH<0B. ΔH<0C. ΔH<0D. ΔH<0例题3、 下列烧杯中盛放的都是稀硫酸,在铜电极上能产生气泡的是( )A.A选项 B.B选项 C.C选项 D.D选项随练1、 金属(M)–空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为:4M+nO2+2nH2O=4M(OH) n。已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是( )A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积,并有利于氧气扩散至电极表面B.比较Mg、Al、Zn三种金属–空气电池,Al–空气电池的理论比能量最高C.M–空气电池放电过程的正极反应式:4Mn++nO2+2nH2O+4ne–=4M(OH)nD.在Mg–空气电池中,为防止负极区沉积Mg(OH)2,宜采用中性电解质及阳离子交换膜判断原电池正负极例题1、 如图所示,X为单质硅,Y为金属铁,a为NaOH溶液,组装成一个原电池,下列说法正确的是( )A.X为负极,电极反应为:B.X为正极,电极反应为:C.X为负极,电极反应为:D.Y为负极,电极反应为:例题2、 分析下图所示的四个原电池装置,结论正确的是( )A.(1)(2)中Mg作负极,(3)(5)中Fe作负极B.(2)中Mg作正极,电极反应式为:6H2O+6e-===6OH-+3H2↑C.(3)中Fe作电池负极D.(5)中Cu作正极,电极反应式为:2H++2e-===H2↑随练1、 课堂学习中,同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。下列结论错误的是( )A.原电池是将化学能转化成电能的装置B.原电池由电极、电解质溶液和导线等组成C.图中a极为铝条、b极为锌片时,导线中会产生电流D.图中a极为锌片、b极为铜片时,电子由铜片通过导线流向锌片离子移动方向和pH值的变化例题1、 用选项中的电极、溶液和如图所示装置可组成原电池。下列现象或结论的叙述正确的是( )A.A选项 B.B选项 C.C选项 D.D选项随练1、 控制适合的条件,将反应设计成如图所示的原电池(盐桥中装有琼脂-硝酸钾溶液;灵敏电流计的0刻度居中,左右均有刻度)。已知,接通后,观察到电流计指针向右偏转。下列判断正确的是( )A.在外电路中,电子从石墨电极流向银电极B.盐桥中的K+移向乙烧杯C.一段时间后,电流计指针反向偏转,越过0刻度,向左边偏转D.电流计指针居中后,往甲烧杯中加入一定量的铁粉,电流计指针将向左偏转电极反应式书例题1、 原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是( )A.由Al、Cu、稀硫酸组成原电池,其负极反应式为B.由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池,其负极反应式为C.由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池,其负极反应式为D.由Al、Cu、浓硝酸组成原电池,其负极反应式为随练1、 锂电池是一代新型高能电池,它以质量轻、能量高而受到了普遍重视,目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应方程式为,下列说法正确的是( )A.Li是正极,电极反应为B.Li是负极,电极反应为C.MnO2是负极,电极反应为D.Li是负极,电极反应为原电池原理的应用例题1、 根据下图,可判断出下列离子方程式中错误的是( )A.B.C.D.随练1、 银质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:在铝质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。下列说法正确的是( )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D.黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl原电池基本计算例题1、 由锌片、铜片和200mL稀硫酸组成的原电池如下图所示。(1)原电池的负极反应是_____________________,正极反应是_____________________。(2)电流的方向是_____________________。(3)一段时间后,当在铜片上放出1.68 L(标准状况)气体时,H2SO4恰好消耗一半。则产生这些气体的同时,共消耗________g锌,有________个电子通过了导线,原硫酸的物质的量浓度是____(设溶液体积不变)。随练1、 以锌片和铜片为两极,以稀硫酸为电解质溶液组成原电池,当导线中通过2 mol电子时,下列说法正确的是( )A.锌片溶解了1 mol,铜片上析出1 mol H2B.两极上溶解和析出的物质的质量相等C.锌片溶解了31 g,铜片上析出了1 g H2D.锌片溶解了1 mol,硫酸消耗了0.5 mol电池知识精讲一.化学电池1.化学电池是将化学能变成电能的装置。2.化学电池的分类3.化学电池的优点(1)化学电池的能量转换效率较高,供能稳定可靠。(2)可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池及电池组。(3)使用方便,易于维护,并可在各种环境下工作。4.判断电池优劣的主要标准(1)比能量:即单位质量或单位体积所能输出电能的多少,单位或。(2)比功率:即单位质量或单位体积所能输出功率的多少,单位或。(3)电池的可储存时间的长短。5.化学电池回收利用:废旧电池中含重金属和酸碱等有害物质,应回收利用,既减少污染,又节约资源。二.常见化学电源一次电池的活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度,就不能使用了。一次电池中电解质溶液制成胶状,不流动,也叫干电池。1.锌锰电池—干电池(1)构造碱性锌锰电池构造的概况如图该电池的负极材料是锌,正极材料是碳棒,电解质是组成的糊状物。其电极反应式为:负极:正极:总反应式为:2.银锌电池—钮扣电池该电池使用寿命较长,广泛用于电子表和电子计算机.其电极分别为和,电解质为KOH溶液。其电极反应式为:负极:正极:总反应式为:3.高能电池—锂电池该电池是20世纪70年代研制出的一种高能电池。由于锂的相对原子质量很小,所以比容量(单位质量电极材料所能转换的电量)特别大,使用寿命长,适用于动物体内(如心脏起搏器)。因锂的化学性质很活泼,所以其电解质溶液应为非水溶剂。作心脏起搏器的锂-碘电池:其电极反应式为:负极:正极:总反应式为:4.锂-二氧化锰电池这种电池以片状金属为负极,活性作正极,高氯酸及溶于碳酸丙烯酯和二甲氧基乙烷的混合有机溶剂作为电解质溶液,以聚丙烯为隔膜。该种电池重量轻、体积小、电压高、比能量大,充电1000次后仍能维持其能力的90%,贮存性能好,已广泛用于电子计算机、手机、无线电设备等。其电极反应式为:负极:正极:总反应式为5.海水铝电池该电池是1991年我国首创以“铝-空气-海水”电池为能源的新型航海标志灯。这种灯以海水为电解质溶液,靠空气中氧气使铝不断氧化而产生电流,只要把灯放入海水中就能发出耀眼的闪光,其能量比干电池高20-50倍。其电极反应式为:负极:正极:总反应式为:6.蓄电池——二次电池可以多次反复使用,放电后可以充电复原,又称二次电池。(1)铅蓄电池铅蓄电池是一种常见的可充电电池,在工农业生产和日常生活中有广泛的应用。该电池以和作电极材料,作电解质溶液。①构造铅蓄电池由两组栅状板交替排列而成,正极板上覆盖有,负极板上覆盖有,电解质溶液是溶液,如上图所示。②铅蓄电池放电和充电时的反应原理。放电电极的反应负极:(氧化反应)正极:(还原反应)充电电极反应阴极:(还原反应)阳极:(氧化反应)充电、放电总反应:【特别提示】①电化学上常把发生氧化反应的电极叫做阳极,发生还原反应的电极叫做阴极。②铅蓄电池充电时,铅板(铅蓄电池负极)与直流电源负极相连,二氧化铅板(铅蓄电池正极)与直流电源正极相连,在电解过程中,上述电极反应都逆向进行,其充电示意图如图所示。(2)碱性镍—镉电池该电池以和作电极材料,作电解质溶液。其电极反应式为:负极:正极:总反应式为:从上述两种蓄电池的总反应式可看出,铅蓄电池在放电时除消耗电极材料外,同时还消耗电解质硫酸,使溶液中的自由移动的离子浓度减小,内阻增大,导电能力降低。而镍—镉电池在放电时只消耗水,电解质溶液中自由移动的离子浓度不会有明显变化,内阻几乎不变,导电能力几乎没有变化。(3)氢镍可充电池该电池是近年来开发出来的一种新型可充电电池,可连续充、放电500次,可以取代会产生镉污染的镍—镉电池。其电极反应式为:负极:正极:总反应式为:7.几种新型电池:(1)菠菜电池:科学家们首先从菠菜的叶绿体中分离出多种蛋白质,并将这些蛋白质分子与一种肽分子混合,这种肽分子能在蛋白质分子外形成保护层,为其创造分子铺在一层金质薄膜上,而后在其最上方再加一层有机导电材料,做成一个类似“三明治”的装置,当光照射到这个“三明治”上时,装置内会发生光合作用,最终产生电流。正极反应为:负极反应为:(2)水充电池:水充电池的发明使水直接转化为电能实现。当水流动时,因摩擦充满带正负电荷的物质,与固体相互吸引,产生一个很薄的带静电荷的水流层,也叫双电荷层或电偶层,如果将这两种电荷分开,那么它的原理就与我们日常使用的电池相同.这种水冲电池无污染、无毒切易于携带。(3)生物热电池:生物热电池是一块植有数千个微型热发电器的芯片。它利用“热电偶效应”发电,即两种不同的材料连接起来构成一个闭合回路时如果两个连接点的温度不同,就能产生微小的电压。新装置用碲化铋半导体制造,其中渗入了杂质,使得一端富有多余的电子,另一端在因为缺少电子而带正点,这样的制造方法使热电偶的发电能力比同等规模的金属装置高:生物热电池能持续工作30年,可以减少因为更换电池而进行手术的次数,降低病人的压力和健康风险。(4)汽油电池:设计出燃料电池是汽油氧化直接产生电流时本世纪最富有挑战性的课题之一。最近有人制造了一种燃料电池,一个电极通入空气,另一个电极通入汽油蒸汽,电池的电解质是参杂了的晶体,他在高温下能传导。三.可充电电池电极反应式的书写1.可充电电池电极反应式的书写在书写可充电电池电极反应式时,由于电极都参加反应,且正方向、逆方向都能反应,所以要明确电池和电极,放电为原电池,充电为电解池;原电池的负极与电解池的阳极发生氧化反应,对应元素的化合价升高;原电池的正极与电解池的阴极发生还原反应,对应元素的化合价降低。2.给出电极反应式书写总反应方程式根据给出的两个电极反应式,写出总反应方程式时,首先要使两个电极反应式的得失电子相等后将两式相加,消去反应物和生成物中相同的物质即可。注意若反应式同侧出现不能共存的离子,如、,要写成反应后的物质,如。【特别提示】书写电极反应式要遵循的三原则①原电池两电极上分别发生氧化反应和还原反应,因此电极反应式的书写要遵循三个守恒:质量守恒、电子守恒及电荷守恒。②弱电解质、气体和难溶物均写成化学式,其余的用离子符号表示。③正极反应产物、负极反应产物根据题意或化学方程式确定,也要注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。三点剖析一.考点:1.了解化学电源的种类及其工作原理,知道化学电源在生产、生活和国防中的实际应用。2.认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要作用。3.掌握一次电池、二次电池的反应原理,会书写电极反应式。二.重难点:掌握一次电池、二次电池的反应原理,会书写电极反应式。三.易错点:1.判断电池的正负极不仅与电极材料有关,还与电解质溶液有关。2.在正极上,若是电解质溶液中的某种离子被还原,无论该离子是强电解质提供的,还是弱电解质提供的,一律写离子符号。一次电池例题1、 下列说法正确的是( )A.碱性锌锰电池是二次电池B.铅蓄电池是一次电池C.二次电池又叫蓄电池,它放电后可以再充电使活性物质获得再生D.燃料电池的活性物质大量储存在电池内部例题2、 微型锂碘电池可用于植入某些心脏病人体内的心脏起搏器所用的电源。这种电池中的电解质是固体电解质LiI,其中的导电离子是I-。下列有关说法正确的是( )A.正极反应: B.负极反应:C.总反应是: D.金属锂作正极随练1、 锌锰干电池在放电时总反应方程式可以表示为:,在此电池放电时正极(碳棒)上发生反应的物质是( )A.Zn B.碳C.MnO2和NH4+ D.Zn2+和NH3随练2、 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:,下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是( )A.正极反应式:B.每生成1mol Na2Mn5O10转移2mol电子C.Na+不断向“水”电池的负极移动D.AgCl是还原产物二次电池例题1、 目前人们正研究开发一种高能电池——钠硫电池,它以熔融的钠、硫为两极,以Na+导电的β″-Al2O3陶瓷作固体电解质,反应为,以下说法正确的是( )A.放电时,钠作正极,硫作负极B.放电时,Na+向负极移动C.充电时,钠极与外电源正极相连,硫极与外电源的负极相连D.放电时,负极发生的反应是:例题2、 已知蓄电池在充电时作电解池,放电时作原电池。铅蓄电池上有两个接线柱,一个接线柱旁标有“+”,另一个接线柱旁标有“-”。关于标有“+”的接线柱,下列说法中正确的是( )A.充电时作阳极,放电时作正极 B.充电时作阳极,放电时作负极C.充电时作阴极,放电时作负极 D.充电时作阴极,放电时作正极例题3、 常见镍氢电池的某极是储氢合金LaNi5H6(LaNi5H6中各元素化合价均为0),电池反应通常表示为。下列说法不正确的是( )A.放电时储氢合金作负极B.充电时储氢合金作阴极C.充电时阴极周围c(OH-)减小D.放电时负极反应:LaNi5H6+6OH--6e-===LaNi5+6H2O随练1、 镍镉(Ni—Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液,其充、放电按下式进行:有关该电池的说法正确的是( )A.充电时阳极反应:Ni(OH)2-e-+OH-===NiO(OH)+H2OB.充电过程是化学能转化为电能的过程C.放电时负极附近溶液的碱性不变D.放电时电解质溶液中的OH-向正极移动随练2、 镍(Ni)镉(Cd)可充电的电池,放电时,电极材料是Cd和NiO(OH),电解质是KOH,电极反应分别是:;。下列说法不正确的是( )A.电池放电时,负极周围溶液的pH不断减小B.电池放电时总反应是Cd+2NiO(OH)+2H2O===Cd(OH)2+2Ni(OH)2C.电池充电时,镉(Cd)元素被氧化D.电池充电时,电池的正极和电源的正极相连接随练3、 生产铅蓄电池时,在两极板上的铅、锑合金栅架上均匀涂上膏状的PbSO4,干燥后再安装,充电后即可使用,发生的反应是:,下列对铅蓄电池的说法中错误的是( )A.需要定期补充硫酸B.工作时铅是负极,PbO2是正极C.工作时负极上发生的反应是D.工作时电解质溶液的密度减小燃料电池知识精讲一.燃料电池1.氢氧燃料电池的构造如下图所示,以H2为燃料,O2为氧化剂,铂作电极,使用酸性或碱性电解质,在负极室通入H2,在正极室通入O2,即组成氢氧燃料电池。氢氧燃料电池工作原理2.氢氧燃料电池的反应原理3.氢氧燃料电池的特点(1)在工作时不断从外界输入氧化剂和还原剂,同时将电极反应产物不断排出电池,使电池连续不断地提供电能;(2)能量转化率很高,可持续使用;(3)产物不污染环境。4.常见燃料电池的比较5.书写燃料电池电极反应式的三步骤第一步,先写出燃料燃烧时的化学方程式;第二步,再写出燃料电池正极反应式,根据电解质的酸碱情况,写出相应产物;第三步,用燃料电池的总反应式减去正极反应式,得到负极反应式。6.有机燃料电池电极反应式书写注意事项电池的负极一定是可燃物,有机燃料中各元素的化合价变化遵循一般化合价规则,燃料失电子发生氧化反应,电池的正极多为氧气或空气,得电子,发生还原反应,特别注意电解质溶液酸碱性不同的区别。可根据电荷守恒来配平电极反应式。例如:甲烷在碱性介质(溶液)中燃烧电池负极反应式的书写方法:第一步:确定生成物。甲烷燃烧生成,而溶液反应生成,故生成物为。第二步:确定价态的变化及转移电子数。甲烷()中碳元素的化合价为-4,中碳元素的化合价为+4,故1 mol甲烷完全反应失去8 mol电子。第三步:列出表达式。第四步:确定电极反应式中各物质的化学计量数。由碳原子守恒确定的化学计量数为1,由电荷守恒确定的化学计量数为10(注:失去8个电子相当于带8个单位正电荷),再由氢原子守恒确定的化学计量数为7。故负极反应式为三点剖析一.考点:掌握燃料电池的反应原理,会书写电极反应式。二.重难点:掌握燃料电池的反应原理,会书写电极反应式。三.易错点:以为例,当电解质溶液为溶液时的负极反应式的书写步骤:1.根据总反应方程式列出总式两边化合价升高的有关物质为,转移电子数为:。2.根据电解质溶液的酸碱性,用或或其他离子配平,使两边电荷总数相等。注意:电子带负电荷;在碱性溶液中,电极反应式不出现H+。3.利用元素守恒验证,即得。燃料电池基本原理例题1、 美国海军海底战事中心与麻省理工大学共同研制成功了用于潜航器的镁—过氧化氢燃料电池系统。其工作原理如图所示。以下说法中错误的是( )A.电池的负极反应为B.电池工作时,H+向负极移动C.电池工作一段时间后,溶液的pH增大D.电池总反应式是例题2、 一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是( )A.反应,每消耗1mol CH4转移12mol 电子B.电极A上H2参与的电极反应为:H2+2OH--2e-=2H2OC.电池工作时,CO32-向电极B移动D.电极B上发生的电极反应为:O2+2CO2+4e-=2CO32-例题3、 美国《时代周刊》将氢燃料电池评为21世纪对人类生活具有重大影响的技术之一。培根电池是一种碱性的氢氧燃料电池,已经应用在“阿波罗六号”太空船上。将多个培根电池组合为电池组,向外供电,电池组工作稳定后,它的电动势和内阻基本保持不变。电池所产生的水可以作为饮用水,今欲得常温下水1L,则电池内电子转移的物质的量约为( )A.8.9×10-3 mol B.4.5×10-2 molC.1.1×102 mol D.5.6×10 mol随练1、 如图是甲烷燃料电池原理示意图,回答下列问题:①电池的负极是________(填“a”或“b”)电极,该极的电极反应式为:________________________。②电池工作一段时间后电解质溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。随练2、 一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,负极上的反应为,下列有关说法正确的是( )A.检测时,电解质溶液中的H+向负极移动B.若有0.4mol电子转移,则在标准状况下消耗4.48L氧气C.电池反应的化学方程式为D.正极上发生的反应为电极方程式的书写例题1、 右图是甲醇燃料电池的结构示意图,甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子,电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应,电池总反应为。下列说法不正确的是( )A.左电极为电池的负极,a处通入的物质是甲醇B.正极反应式为:C.负极反应式为:D.该电池提供1mol e-,消耗氧气0.25mol例题2、 阿波罗号宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池,其电池反应为:,电解质溶液为KOH溶液,反应保持在较高温度,使水蒸发,则下列叙述中正确的是( )A.此电池能发出蓝色火焰B.H2为正极,O2为负极C.工作时,电解质溶液的pH不断减小D.电极反应为:负极;正极:随练1、 某汽车尾气分析仪以燃料电池为工作原理测定CO的浓度,其装置如图所示,该电池中电解质为氧化钇—氧化钠,其中O2-可以在固体介质NASICON中自由移动。下列说法不正确的是( )A.工作时电极b作正极,O2-由电极b流向电极aB.负极的电极反应式为:C.当传感器中通过2×10-3 mol电子时,通过的尾气中含有2.24mL COD.传感器中通过的电流越大,尾气中CO的含量越高随练2、 氯铝电池是一种新型的燃料电池,电解质溶液是KOH溶液,试回答下列问题:(1)通入氯气的电极是________极(填“正”或“负”),电极反应式为:_____________________。(2)加入铝的电极是________极(填“正”或“负”),电极反应式为:_____________________。(3)电子从________极流向________极(填“Al”或“Cl2”)。拓展1、 某原电池的总反应离子方程式为:,不能实现该反应的原电池为( )A.正极为Cu,负极为Fe,电解质溶液为FeCl3溶液B.正极为Fe,负极为Zn,电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液C.正极为C,负极为Fe,电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液D.正极为Ag,负极为Fe,电解质溶液为Fe(NO3)3溶液2、 锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,下列有关叙述正确的是( )A.铜电极上发生氧化反应B.电池工作一段时间后,甲池的c(SO42-)减小C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加D.阴阳离子离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡3、 依据氧化还原反应: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)外电路中的电子是从________电极流向________电极。4、[多选题] (双选题)铜锌原电池(如图)工作时,下列叙述正确的是( )A.正极反应为:B.电池反应为:C.在外电路中,电子从负极流向正极D.盐桥中的K+移向ZnSO4溶液5、 Ⅰ.某化学活动小组利用如下甲装置对原电池进行研究,请回答下列问题:(其中盐桥为含有饱和KCl溶液的琼脂)(1)在甲图装置中,当电流计中指针发生偏转时,盐桥中的离子移动方向为:K+移向________烧杯,(填“A”或“B”)。(2)锌电极为电池的________极,发生的电极反应式为___________________________________;铜电极上发生的电极反应式为_______________________________________;Ⅱ.该小组同学提出设想:如果将实验中的盐桥换为导线(铜制),电流计指针是否也发生偏转呢?带着疑问,该小组利用图乙装置进行了实验,发现电流计指针同样发生偏转。回答下列问题:(3)对于实验中产生电流的原因,该小组进了深入探讨,后经老师提醒注意到使用的是铜导线,烧杯A实际为原电池,B成了用电器。对于图乙烧杯A实际是在原电池的问题上,该小组成员发生了很大分歧:①一部分同学认为是由于ZnSO4溶液水解显酸性,此时原电池实际是由Zn、Cu做电极,H2SO4溶液作为电解质溶液而构成的原电池。如果这个观点正确,那么原电池的正极反应式为:_______________________________________。②另一部分同学认为是溶液酸性较弱,由于溶解在溶液中的氧气的作用,使得Zn、Cu之间形成原电池。如果这个观点正确,那么原电池的正极反应式为: _______________________。(4)若第(3)问中②观点正确,则可以利用此原理设计电池为在偏远海岛工作的灯塔供电。其具体装置为以金属铝和石墨为电极,以海水为电解质溶液,最终铝变成氢氧化铝。请写出该电池工作时总反应的化学方程式___________________________________________。6、 下列事实不用电化学理论解释的是( )A.轮船水线以下的船壳上装一定数量的锌块B.铝片不用特殊方法保护C.纯锌与稀硫酸反应时,滴入少量硫酸铜溶液后速率加快D.镀锌铁比镀锡铁耐用7、 如图所示,甲池中电池反应式为,已知B电极质量不变,C、D为石墨电极,乙池中为200mL饱和NaCl溶液。回答下列问题:(1)A极为________极(填“正”或“负”),电极材料为________,发生________反应(填“氧化”或“还原”)。(2)写出乙池的电极反应式:阳极反应式为___________________________________________________________;阴极反应式为____________________________________________________________。(3)A电极质量减少0.64 g时,此时乙池中电解液中[OH-]=________ mol·L-1(忽略反应过程中溶液体积的变化),C电极上产生的气体在标准状况下的体积为________L。8、 微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池,其电极分别是Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液,电极反应为:,。根据上述反应式,完成下列题目。(1)判断下列叙述中正确的是________。A.在使用过程中,电解质KOH被不断消耗B.使用过程中,电子由Ag2O极经外电路流向Zn极C.Zn是负极,Ag2O是正极D.Zn电极发生还原反应,Ag2O电极发生氧化反应(2)写出电池的总反应式:____________________________________。(3)使用时,负极区的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”,下同),正极区的pH________,电解质溶液的pH________。9、 锌银电池比能量大、电压平稳,广泛用于电子手表、照相机、计算器和其他微型电子仪器。电解质溶液是KOH溶液,电池总反应为。请回答下列问题:(1)该电池的正极材料是________;电池工作时,阳离子向________(填“正极”或“负极”)移动;负极的反应式为________。(2)①电极材料锌可由闪锌矿在空气中煅烧成氧化锌,然后用碳还原来制取,化学反应方程式为,此法为________。A.电解法B.热还原法C.热分解法②电极材料氧化银可回收利用得到银,其化学方程式为_____________________________。10、 锂离子电池的应用很广,其正极材料可再生利用。某锂离子电池正极材料有钴酸锂(LiCoO2),导电剂乙炔黑和铝箔等。充电时,该锂离子电池负极发生的反应为,充放电过程中,正极发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化。下列有关说法不正确的是( )A.放电时的负极反应式为:B.钴酸锂(LiCoO2)中钴元素的化合价为+3C.放电时正极发生LiCoO2转化为Li1-xCoO2的反应D.放电时锂离子向正极移动11、 某新型可充电电池,能长时间保持稳定的放电电压,该电池的总反应。(1)放电时负极反应为_______________________________________________;(2)充电时Fe(OH)3发生________反应;(3)放电时电子由________极流向________极;(4)放电时1 mol K2FeO4发生反应,转移电子数是________。12、 不久前,美国一个海军航空站安装了一台250kW的MCFC型燃料电池。该电池可同时供应电和蒸气,其燃料为H2,电解质为熔融的K2CO3,工作温度为600~800 ℃。已知该电池的总反应为,负极反应为。下列推断正确的是( )A.正极反应为B.放电时,CO向负极移动C.电池供应1 mol水蒸气,转移的电子的物质的量4 molD.放电时,CO向正极移动13、 氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。如图为电池示意图,该电池电极表面镀一层细小的铂粉,吸附气体的能力强,性质稳定。请回答:(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是________,在导线中电子流动方向为________(用a、b表示)。(2)负极反应式为__________________________。(3)电极表面镀铂粉的原因为_________________________。(4)该电池工作时,H2和O2连续由外部供给,电池可连续不断提供电能。因此,大量安全储氢是关键技术之一,金属锂是一种重要的储氢材料,吸氢和放氢原理如下:Ⅰ.Ⅱ.①反应Ⅰ中的还原剂是________,反应Ⅱ中的氧化剂是________。②已知LiH固体密度为0.82g/cm3。用锂吸收224L(标准状况)H2,生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为________。③由②生成的LiH与H2O作用放出的H2用作电池燃料,若能量转化率为80%,则导线中通过电子的物质的量为________mol。14、 有人设计出利用CH4和O2的反应,用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧,则下列说法正确的是( )①每消耗1mol CH4可以向外电路提供8mol e-②负极上CH4失去电子,电极反应式为③负极上是O2获得电子,电极反应式为④电池放电后,溶液pH不断升高A.①② B.①③ C.①④ D.③④15、 一种燃料电池中发生的化学反应为:在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是( )A.B.C.D.16、 以丙烷为燃料制作新型燃料电池,电池的正极通入O2和CO2,负极通入丙烷,电解质是熔融碳酸盐。电池反应方程式为_______________________;负极反应为________________________;放电时,CO32-移向电池的______(填“正极”或“负极”)。17、 以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是( )A.该电池能够在高温下工作B.电池的负极反应式为C.放电过程中,H+从正极区向负极区迁移D.在电池反应中,每消耗1 mol氧气,理论上能生成标准状况下CO2气体L答案解析原电池原电池中的基本概念和形成条件例题1、【答案】 D【解析】 A项,负极上发生氧化反应。B项,电流的方向应是正极—导线—负极。C项,盐桥不能用导线代替。例题2、【答案】 B【解析】 任何自发的氧化还原反应从理论上都可以设计成原电池。B项不是氧化还原反应。例题3、【答案】 A【解析】 B、C选项均无化学反应;D选项Zn与稀H2SO4反应,但装置不能形成闭合回路,只有A符合要求。随练1、【答案】 C【解析】 A、多孔电极可以增加氧气与电极的接触,使氧气充分反应,故正确;B、24克镁失去2摩尔电子,27克铝失去3mol电子,65克锌失去2摩尔电子,所以铝—空气电池的理论比能量最高,故正确;c、根据题给放电的总反应4M+nO2+2nH2O=4M(OH) n,氧气在正极得电子,由于有阴离子交换膜,正极反应式为O2+2H2O+4e—=4OH—,故错误;D、负极是金属失去电子生成金属阳离子,因为镁离子或铝离子或锌离子都可以和氢氧根离子反应生成氢氧化物沉淀,说明应采用中性电解质或阳离子交换膜,防止正极产生的氢氧根到负极区反应,故正确。答案选C。判断原电池正负极例题1、【答案】 C【解析】 硅、铁、NaOH溶液组成原电池时,Si为负极:Si-4e-+6OH-===SiO+3H2O;铁为正极:4H2O+4e-===4OH-+2H2↑,总反应式:Si+2NaOH+H2O===Na2SiO3+2H2↑。例题2、【答案】 B【解析】 电解质溶液不同,导致两极反应发生改变。本题考查原电池的正、负极的判断和电极反应式的书写以及学生知识的变迁能力和灵活应变能力。当稀硫酸是电解质溶液时。Mg作负极(活动性Mg>Al);当NaOH溶液是电解质溶液时,Al作负极(Mg不与NaOH溶液反应);(3)中Cu作负极,反应式为:Cu-2e-===Cu2+,Fe作正极,因为常温下,Fe遇浓硝酸发生钝化;(5)中Cu作正极,电极反应式为:2H2O+O2+4e-===4OH-。随练1、【答案】 D【解析】 D项,a极为负极,电子由负极(锌片)流出。离子移动方向和pH值的变化例题1、【答案】 D【解析】 本题考查电化学知识,考查考生对电化学知识的掌握能力。难度较大。对于A选项来说,电极b的电极反应为Zn-2e-,Zn2+,电极a的电极反应为Cu2++2e-,Cu,所以一段时间后,a增加的质量小于b减少的质量;B项,由于b极上锌失电子,盐桥中阴离子向b极移动;C项,Fe做负极,C做正极,外电路电子转移方向:a→b。随练1、【答案】 D【解析】 由题意,电池反应为:Fe3++Ag,Fe2++Ag+,Ag作负极,在外电路中,电子从银电极流向石墨电极,A错;盐桥中的K+移向甲烧杯,B错;一段时间后,电流计指针居中后,没有电流通过,C错;电流计指针居中后,往甲烧杯中加入一定量的铁粉,形成Ag、Fe原电池,铁作负极,电流计指针将向左偏转,D正确。电极反应式书例题1、【答案】 C【解析】 原电池正、负极的判断不能完全依赖金属的活动性顺序,因为可能会出现特殊情况:浓硝酸使铁、铝钝化;铝与NaOH溶液反应,而镁不能与NaOH溶液反应等。随练1、【答案】 B【解析】 由总反应i+nO2===nO2可知,Li元素在反应后化合价升高(0→+1),Mn元素在反应后化合价降低(+4→+3)。Li被氧化,在电池中作负极,电极反应为Li-e-===Li+,MnO2在正极上反应,电极反应为MnO2+e-===MnO2-。原电池原理的应用例题1、【答案】 A【解析】 根据原电池知识,金属活动性:负极>正极,可得三种金属的活动性顺序应为:Cd>Co>Ag,则选项中符合此关系的置换反应成立。随练1、【答案】 B【解析】 电极反应式为:负极:2Al-6e-===2Al3+,正极:3Ag2S+6e-===6Ag+3S2-,会发生2Al3++3S2-+6 H2O===2Al(OH)3↓+3H2S↑,所以总反应式为:2Al+3Ag2S+6H2O===2Al(OH)3+3H2S↑+6Ag,所以B项正确。原电池基本计算例题1、【答案】 (1)Zn-2e-===Zn2+;2H++2e-===H2↑(2)由Cu极流向Zn极(3)4.875;9.03×1022;0.75 mol·L-1【解析】 产生0.075 mol H2,通过0.075×2=0.15 mol电子,消耗0.075 mol Zn和0.075 mol H2SO4。所以m(Zn)=0.075 mol×65 g·mol-1=4.875 g,N(e-)=0.15 mol×6.02×1023 mol-1=9.03×1022,c(H2SO4)==0.75 mol·L-1。随练1、【答案】 A【解析】 在涉及原电池的有关计算中,关键是要把握住一点即两极得、失电子数相等。利用这一特点,我们从电极反应式看:负极:;正极:。当溶解1 mol锌时失去2 mol电子,铜片上析出1 mol氢气得到 2 mol电子,得失电子守恒,这样即可推出A正确。电池一次电池例题1、【答案】 C【解析】 碱性锌锰电池是一次电池,铅蓄电池是二次电池。例题2、【答案】 C【解析】 该电池中Li的活泼性强,作负极,其反应为:2Li-2e-===2Li+,B、D均错。正极反应为:I2+2e-===2I-,A错。总反应为2Li+I2===2LiI,C正确。随练1、【答案】 C【解析】 根据方程式可知:Zn为负极,碳棒为正极,负极:Zn-2e-===Zn2+,正极:2MnO2+2NH4++2e-===Mn2O3+2NH3↑+H2O,所以正极上参与反应的物质是MnO2和NH4+。随练2、【答案】 B【解析】 根据总反应中化合价的升降和正极、负极的反应原理,正极反应为5MnO2+2e===Mn5O,负极反应为2Ag+2Cl--2e-===2AgCl,A项错误,B项正确;C项,阳离子向正极移动,错误;D项,AgCl是氧化产物,错误。二次电池例题1、【答案】 D【解析】 放电时,负极失去电子发生氧化反应,正极得电子发生还原反应,故钠作负极,硫作正极,A错误;放电时,阳离子向正极移动,B错误;充电时,钠极(负极)与外电源的负极相连,硫极(正极)与外电源的正极相连,C错误;放电时,负极发生氧化反应,D正确。例题2、【答案】 A【解析】 “+”接线柱放电时为原电池正极,充电时与外接电源正极相连,作阳极A正确。例题3、【答案】 C【解析】 A选项,镍氢电池放电时作原电池,发生反应:LaNi5H6+6NiO(OH)===LaNi5+6Ni(OH)2,储氢合金是还原剂,作原电池的负极。B选项,充电时,外电源的负极接在原电池的负极上,所以充电时储氢合金作阴极。C选项,充电时阴极:LaNi5+6H2O+6e-===LaNi5H6+6OH-,所以充电时阴极周围c(OH-)应该增大,C选项错误。D选项正确。随练1、【答案】 A【解析】 由充电时方程式中的Cd和Ni的化合价的变化可知,Ni(OH)2作阳极,电解质溶液为KOH,所以电极反应式为Ni(OH)2-e-+OH-===NiO(OH)+H2O;Cd(OH)2作阴极,Cd(OH)2+2e-===Cd+2OH-;充电的过程是将电能转化为化学能;放电时,Cd作负极,Cd-2e-+2OH-===Cd(OH)2,Cd周围的c(OH-)下降,OH-向负极移动。随练2、【答案】 C【解析】 C项,充电时,Cd(OH)2+2e-===Cd+2OH-,所以镉元素应被还原。随练3、【答案】 A【解析】 铅蓄电池在工作时相当于原电池,发生氧化反应的物质是负极,发生还原反应的物质是正极,所以Pb是负极,PbO2是正极;在工作时,负极发生的反应是铅失去电子生成Pb2+,Pb2+与溶液中的SO生成PbSO4沉淀,放电时消耗的硫酸与充电时生成的硫酸相等。在电池制备时,PbSO4的量是一定的,制成膏状的PbSO4干燥后安装,说明H2SO4不用补充;放电时,H2SO4被消耗,溶液中的H2SO4的物质的量浓度减小,所以溶液的密度也随之减小。燃料电池燃料电池基本原理例题1、【答案】 B【解析】 Mg-H2O2燃料电池中Mg作负极:Mg-2e-===Mg2+,Pt作正极:H2O2+2H++2e-===2H2O,总反应式为Mg+H2O2+2H+===Mg2++2H2O,消耗H+,使c(H+)减小,pH增大,且H+移向正极。例题2、【答案】 D【解析】 A.1mol CH4CO,化合价由—4价+2上升6价,1mol CH4参加反应共转移6mol电子,故错误;B.环境不是碱性,否则不会产生CO2,其电极反应式:CO+ H2+2CO32-—4e-=3CO2+H2O,故B错误;C.根据原电池工作原理,电极A是负极,电极B是正极,阴离子向负极移动,故C错误;D.根据电池原理,O2、CO2共同参加反应,其电极反应式:O2+2CO2+4e-=2CO32-,故D正确。例题3、【答案】 C【解析】 负极:2H2-4e-+4OH-===4H2O正极:O2+4e-+2H2O===4OH-所以产生2 mol水,转移4 mol电子。制得1 L水转移电子数为×2=1.1×102 mol。随练1、【答案】 (1)①a CH4+10OH--8e-===CO32-+7H2O②减小【解析】 CH4在反应时失去电子,故a电极是电池的负极。电极反应式可由总反应式CH4+2OH-+2O2===CO32-+3H2O减去正极反应式O2+2H2O+4e-===4OH-,求得。由于电池工作过程中会消耗OH-,故一段时间后,电解质溶液的pH会减小。随练2、【答案】 C【解析】 :本题考查电化学,考查考生对新信息的接收、整合能力。难度中等。A项,利用原电池原理可知检测时,H+移向正极;B项,若转移0.4 mol电子,消耗标准状况下氧气2.24 L;D项,因电解质呈酸性,故正极反应为O2+4e-+4H+,2H2O。电极方程式的书写例题1、【答案】 B【解析】 电极反应式为:负极:2CH3OH-12e-+2H2O===2CO2↑+12H+正极:3O2+12e-+12H+===6H2O。B错误;根据电子流向,可以判断a处通甲醇,b处通O2。当电池提供1 mol电子时,消耗O2为=0.25 mol。例题2、【答案】 D【解析】 氢氧燃料电池在放电时,氢气和氧气在铂的催化下反应,并不燃烧;根据氢气和氧气在反应中化合价的变化,可以确定氢气在负极上反应,而氧气在正极上反应;电极反应式为:负极2H2+4OH--4e-===4H2O,正极O2+2H2O+4e-===4OH-,总反应2H2+O2===2H2O;因为反应生成的水蒸发,所以KOH溶液的浓度保持不变,故整个溶液的pH保持不变。随练1、【答案】 C【解析】 该电池为燃料电池,燃料为负极,空气为正极,A项,b为正极,阴离子向负极移动,正确;B项,负极发生氧化反应,正确;C项,通过2×10-3 mol电子时,反应的CO为0.001 mol,在标准状况下,体积为2.24 mL,错误;D项,CO含量高,转移电子多,电流大,正确。随练2、【答案】 (1)正;3Cl2+6e-===6Cl-(2)负;2Al-6e-+8OH-===2AlO+4H2O(3)Al;Cl2【解析】 根据Cl2和Al的反应方程式:3Cl2+2Al===2AlCl3可知,铝易失电子被氧化,为负极,但电解液为KOH溶液,故负极反应为:2Al-6e-+8OH-===2AlO+4H2O,Cl2易得电子被还原,为正极,电极反应为3Cl2+6e-===6Cl-。在外电路中电子从负极(铝极)流出沿导线流向正极(Cl2极)。拓展1、【答案】 B【解析】 根据2Fe3++Fe===3Fe2+可以判断,铁作负极,比Fe活泼性弱的Cu、Ag或C棒作正极,电解质溶液中含有Fe3+,B不符合。2、【答案】 C【解析】 由图像可知该原电池反应原理为Zn+ Cu2+= Zn2++ Cu,故Zn电极为负极失电子发生氧化反应,Cu电极为正极得电子发生还原反应,故A项错误;该装置中为阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,故两池中c(SO42-)不变,故B项错误;电解过程中溶液中Zn2+由甲池通过阳离子交换膜进入乙池,乙池中Cu2++2e—= Cu,故乙池中为Cu2+~Zn2+,摩尔质量M(Zn2+)>M(Cu2+)故乙池溶液的总质量增加,C项正确;该装置中为阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,电解过程中溶液中Zn2+由甲池通过阳离子交换膜进入乙池保持溶液中电荷平衡,阴离子并不通过交换膜,故D项错误;本题选C。3、【答案】 (1)Cu;AgNO3(2)正;Ag++e-===Ag;Cu-2e-===Cu2+(3)X(Cu);Ag【解析】 由氧化还原反应:2Ag+(aq)+Cu(s)===Cu2+(aq)+2Ag(s)可知,可以选用Cu—Ag—AgNO3(aq)构成简易的原电池。因此题图中电极X的材料是Cu,电解质溶液Y是AgNO3(aq),正极为Ag,正极上发生的反应为Ag++e-===Ag。负极为Cu,负极上发生的反应为Cu-2e-===Cu2+。在外电路,电子由负极流向正极,即从X(Cu)电极流向Ag电极。4、[多选题]【答案】 B C【解析】 铜锌原电池中负极:Zn-2e-===Zn2+,正极:Cu2++2e-===Cu,总反应为:Zn+Cu2+===Cu+Zn2+,A错,B对;在外电路,电子从负极流向正极,在内电路盐桥中,K+向正极即CuSO4溶液中移动,Cl-向负极即ZnSO4溶液中移动,故C对,D错。5、【答案】 (1)B (2)负;Zn-2e-===Zn2+;Cu2++2e-===Cu(3)①2H++2e-===H2↑ ②O2+2H2O+4e-===4OH-(5)4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3【解析】 Ⅰ.电极反应式为负极:Zn-2e-===Zn2+正极:Cu2++2e-===Cu所以K+应移向正极区域即移向B。Ⅱ(3)①若是酸性引起的,电极反应式为:负极:Zn-2e-===Zn2+正极:2H++2e-===H2↑②若是O2作用引起的,电极反应式为:负极:2Zn-4e-===2Zn2+正极:O2+4e-+2H2O===4OH-(4)Al作负极,石墨为正极,海水作为电解质溶液,电极反应式为:负极:4Al-12e-===4Al3+正极:3O2+12e-+6H2O===12OH-总反应式为:4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3。6、【答案】 B【解析】 选项A是通过Zn—Fe原电池,在船壳上加Zn块构成原电池的负极,从而保护正极铁不受腐蚀。选项B可形成氧化膜保护铝。选项C中由于发生Zn +Cu2+==Zn2++Cu,生成的铜附在锌表面构成了原电池,从而加快了反应的速率。选项D中一旦金属锌层受损后,分别形成Zn —Fe原电池和Fe— Sn原电池,前者Zn被腐蚀从而保护了铁,而后者Fe首先被腐蚀,所以镀锌铁比镀锡铁耐用。7、【答案】 (1)负;铜;氧化(2)2Cl--2e-===Cl2↑;2H++2e-===H2↑(3)0.1;0.224【解析】 由题知,甲池为原电池,A为负极,电极材料为Cu;乙池为电解池,C为阳极,电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑,D为阴极,电极反应为2H++2e-===H2↑。(3)A极有0.64 g Cu溶解时,转移0.02 mol电子,乙池中C极上生成0.01 mol Cl2,溶液中生成0.02 mol OH-。8、【答案】 (1)C(2)Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag(3)减小;增大;不变【解析】 (1)由正、负电极反应式可知:Zn电极为负极,发生氧化反应,负极区pH减小,Ag2O为正极,发生还原反应,正极区pH增大;使用时电子由Zn极流向Ag2O极,正、负极反应式相加可得总反应式为Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag,故电解质KOH未被消耗,电解质溶液的pH不变。9、【答案】 (1)Ag2O;正极;Zn-2e-+2OH-====ZnO+H2O(2)①B ②2Ag2O4Ag+O2↑【解析】 (1)正极发生还原反应,故Ag2O为正极,原电池工作时电解质溶液中阳离子向正极移动;负极发生氧化反应,Zn失电子碱性条件下生成ZnO与水,电极反应式:Zn-2e-+2OH-====ZnO+H2O,故答案为:Ag2O;正极;Zn-2e-+2OH-====ZnO+H2O;(2)①高温下发生置换反应,属于热还原法,故答案为:B②Ag的活泼性较差,利用热分解法回收得到银,反应方程式为:2Ag2O4Ag+O2↑10、【答案】 C【解析】 放电时,电极反应式为负极:LixC6-xe-===6C+xLi+正极:Li1-xCoO2+xe-+xLi+===LiCoO2所以放电时,Li1-xCoO2转化为LiCoO2。11、【答案】 (1)Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2(2)氧化 (3)负;正 (4)1.806×1024【解析】 放电时锌在负极发生氧化反应,因为电解质是碱,故负极反应是Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2,电子由负极流出,通过外电路流向正极,每1 mol K2FeO4发生反应,转移电子是3 mol,数目是1.806×1024,充电时Fe(OH)3失去电子发生氧化反应。12、【答案】 B【解析】 正极反应是氧化剂得电子的反应,A项错;原电池中,阴离子向负极移动,B项正确,D项错;电池提供1 mol水蒸气,转移的电子的物质的量为2 mol,C项错。13、【答案】 (1)由化学能转变为电能;由a到b(合理表达形式均可)(2)2H2+4OH--4e-===4H2O或H2+2OH--2e-===2H2O(3)增大电极单位面积吸附H2、O2的分子数,加快电极反应速率(4)①Li;H2O ②1/1163或8.60×10-4 ③32【解析】 本题考查电化学知识。(1)原电池的实质为化学能转化成电能。总反应为2H2+O2===2H2O,其中H2从零价升至+1价,失去电子,即电子从a流向b。(2)负极为失去电子的一极,即H2失电子生成H+,由于溶液是碱性的,故电极反应式左右应各加上OH-。(3)铂粉的接触面积大,可以加快反应速率。(4)Ⅰ中Li从零价升至+1价,作还原剂。Ⅱ中H2O的H从+1价降至H2中的零价,作氧化剂。由反应Ⅰ,当吸收10 mol H2时,则生成20 mol LiH,V=m/ρ=(20×8)/0.82×10-3 L=195.12×10-3 L,则V(LiH)/V(H2)=195.12×10-3 L/224 L=8.71×10-4。20 mol LiH可生成20 mol H2,实际参加反应的H2为20×80%=16 mol,1 mol H2转化成1 mol H2O,转移2 mol电子,所以16 mol H2可转移32 mol的电子。14、【答案】 A【解析】 CH4在铂电极上发生类似于CH4在O2中燃烧的反应,即CH4CO2,严格讲生成的CO2还会与KOH反应生成K2CO3,化合价升高,失去电子,是电池的负极,电极反应式为CH4+10OH--8e-===CO+7H2O,1 mol CH4参加反应有8 mol e-发生转移,O2在正极上发生反应,获得电子,电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-。虽然正极产生OH-。负极消耗OH-,但从总反应CH4+2O2+2KOH===K2CO3+3H2O可看出是消耗KOH,所以电池放电时溶液的pH不断下降,故①②正确,③④错误。15、【答案】 C【解析】 该燃料电池的总反应为2CH3OH+3O2===4H2O+2CO2①正极反应为O2+4H++4e-===2H2O②①-②×3得:2CH3OH+2H2O-12e-===2CO2+12H+,即CH3OH+H2O-6e-===CO2+6H+。16、【答案】 ;;负极。【解析】 燃料电池反应等同于燃料的燃烧反应。此题中,电解质为熔融碳酸盐,不会与C3H8的燃烧产物CO2和H2O发生反应,所以电池反应即为:根据例1归纳的步骤可分步写出负极反应:(1)(C3H8中H为+1价,3个C表现-8价)(2)(电解质为熔融碳酸盐,选配平电荷)(3)(质量守恒)所以,负极:同理,正极:(也可由电池反应减去负极反应)结合上述分析,可归纳出如下规律:燃料电池中,燃料始终在负极,发生氧化反应;O2在正极发生还原反应。若为有机燃料生成物一般为CO2和H2O,介质为碱性时CO2会反应生成;化合价的变化主要分析C的变化。根据原电池中阴离子移向负极,阳离子移向正极的规律,可知移向负极。17、【答案】 B【解析】 由葡萄糖微生物燃料电池结构示意图可知,此燃料电池是以葡萄糖为燃料,以氧气为氧化剂,以质子交换膜为隔膜,以惰性材料为电极的一种燃料电池。由于是微生物电池,而微生物的生存温度有一定的范围,所以高温下微生物不一定能够生存,A错误;放电时,负极:C6H12O6被微生物分解成CO2、H+和电子,电极反应式:,B正确;负极产生的H+透过质子交换膜进入正极室,C错误;负极产生的电子沿外电路从负极流向正极,在正极室与H+和氧气发生反应生成水。总反应方程式为,由总反应方程式可知:每消耗1 mol氧气,理论上可以生成标准状况下CO2气体22.4 L,D错误。 展开更多...... 收起↑ 资源预览