高中化學 第1章 化學反應與能量轉(zhuǎn)化 第3節(jié) 化學能轉(zhuǎn)化為電能——電池 第1課時 原電池的工作原理、化學電源作業(yè)1 魯科版選修4

《高中化學 第1章 化學反應與能量轉(zhuǎn)化 第3節(jié) 化學能轉(zhuǎn)化為電能——電池 第1課時 原電池的工作原理、化學電源作業(yè)1 魯科版選修4》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中化學 第1章 化學反應與能量轉(zhuǎn)化 第3節(jié) 化學能轉(zhuǎn)化為電能——電池 第1課時 原電池的工作原理、化學電源作業(yè)1 魯科版選修4（6頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第1課時 原電池的工作原理、化學電源基礎(chǔ)達標1根據(jù)圖示，下列判斷中正確的是()A燒杯a中的溶液pH降低B燒杯b中發(fā)生氧化反應C燒杯a中發(fā)生的反應為2H2e=H2D燒杯b中發(fā)生的反應為2Cl2e=Cl2解析：選B。題中給出的物質(zhì)表明，該電池的總反應是2ZnO22H2O=2Zn(OH)2，a燒杯中電極反應為O22H2O4e=4OH，b中為Zn2e=Zn2。 2.用選項中的電極、溶液和如圖所示的裝置可組成原電池。下列現(xiàn)象或結(jié)論正確的是()選項電極a電極bA溶液B溶液現(xiàn)象或結(jié)論ACuZnCuSO4溶液ZnSO4溶液一段時間后，電極a增加的質(zhì)量與電極b減少的質(zhì)量相等BCuZn稀H2SO4ZnSO4溶液鹽

2、橋中陽離子向電極b移動CFeCNaCl溶液FeCl3溶液外電路電子流向：baDCCFeCl3溶液KI、淀粉混合溶液若開始時只增大FeCl3溶液的濃度，電極b附近溶液變藍的速度加快解析：選D。本題將教材中的原電池進行了簡化，解題時需要注意鹽橋的作用。選項A構(gòu)成了銅鋅原電池，銅為正極，鋅為負極，鋅失電子，電極b質(zhì)量減少，而A溶液中的Cu2得到電子，使電極a質(zhì)量增加，根據(jù)得失電子守恒知，負極減少的質(zhì)量大于正極增加的質(zhì)量，A錯誤。選項B中，鋅是負極，銅是正極，鋅失去電子形成鋅離子進入溶液中，而A溶液中的H得到電子生成了氫氣，根據(jù)電荷守恒，鹽橋中的陽離子向A溶液移動，從而保證溶液的電中性，B錯誤。C選項

3、中，F(xiàn)e是負極，C是正極，故外電路中電子由電極a流向電極b，錯誤。D選項通過反應2FeCl32KI=2FeCl2I22KCl組合成原電池，增大FeCl3溶液的濃度，反應加快且平衡正向移動，故電極b附近溶液變藍的速度加快，正確。3可用于電動汽車的鋁­空氣燃料電池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液，鋁合金為負極，空氣電極為正極。下列說法正確的是()A以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時，正極反應都為O22H2O4e=4OHB以NaOH溶液為電解液時，負極反應為Al3OH=Al(OH)33eC以NaOH溶液為電解液時，電池在工作過程中電解液的pH保持不變D電池工作時，電子通過外電

4、路從正極流向負極解析：選A。無論是NaOH還是NaCl，在正極上都是O2得到電子被還原，A項正確；生成的Al(OH)3是兩性氫氧化物，在堿溶液中發(fā)生反應生成Al(OH)4，B項錯誤；生成的Al(OH)3與NaOH反應生成NaAl(OH)4，消耗電解質(zhì)中的NaOH，使pH減小，C項錯誤；原電池中，電子由外電路的負極流向正極，D項錯誤。4有關(guān)下圖裝置的敘述不正確的是()A這是電解NaOH溶液的裝置B該裝置中Pt為正極，電極反應為O22H2O4e=4OHC該裝置中Fe為負極，電極反應為Fe2OH2e=Fe(OH)2D溶液中會出現(xiàn)紅褐色的沉淀解析：選A。A項錯誤，裝置中沒有外接直流電源，所以不是電解池

5、；B項正確，通入O2發(fā)生吸氧腐蝕，Pt為正極，電極反應為O22H2O4e=4OH；C項正確，F(xiàn)e做負極，電極反應為Fe2e2OH=Fe(OH)2；D項正確，F(xiàn)e(OH)2和空氣中的O2繼續(xù)反應生成Fe(OH)3：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，出現(xiàn)白色沉淀變?yōu)榛揖G色最終變成紅褐色沉淀的現(xiàn)象。5下列關(guān)于鉛蓄電池的說法正確的是()A在放電時，正極發(fā)生的反應是Pb(s)SO(aq)2e=PbSO4(s)B在放電時，該電池的負極材料是鉛板C在充電時，電池中硫酸的濃度不斷減小D在充電時，陽極發(fā)生的反應是PbSO4(s)2e=Pb(s)SO(aq)解析：選B。A項中電池放電時正極應發(fā)生還原

6、反應，電極反應為PbO24HSO2e=PbSO42H2O；C項中電池充電時硫酸的濃度應不斷增大；D項中電池充電時陽極應發(fā)生PbSO42H2O2e=PbO24HSO。6人工光合作用能夠借助太陽能，用CO2和H2O制備化學原料。如圖是通過人工光合作用制備HCOOH的原理示意圖，下列說法不正確的是()A該過程是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學能的過程B催化劑a表面發(fā)生氧化反應，有O2產(chǎn)生C催化劑a附近酸性減弱，催化劑b附近酸性增強D催化劑b表面的反應是CO22H2e=HCOOH解析：選C。電池總反應式為2CO22H2O2HCOOHO2。負極：2H2O4e=O24H，正極：CO22H2e=HCOOH。A項，能量轉(zhuǎn)換

7、過程是太陽能先轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為化學能；C項，催化劑a附近生成H，酸性增強，催化劑b附近消耗H，酸性減弱，故C項錯誤。7以氨作為燃料的固體氧化物(含有O2)燃料電池，具有全固態(tài)結(jié)構(gòu)、能量效率高的特點，其工作原理如圖所示。下列說法正確的是()A該電池工作時的總反應式為4NH35O2=4NO6H2OB固體氧化物作為電池工作時的電解質(zhì)，其作用是讓電子在電池內(nèi)部移動C電池工作時，接觸面上的電極反應式為2NH33O26e=N23H2OD外電路的電流方向從電極a流向電極b解析：選C。NO不穩(wěn)定易被氧化，且有毒不可能做為電池反應產(chǎn)物，A錯；電子不能在電解質(zhì)中移動，B錯；外電路中的電子從負極流向正極，通入燃

8、料氣的一極為負極，所以D錯。8由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置進行實驗。裝置現(xiàn)象二價金屬A不斷溶解C的質(zhì)量增加A上有氣體產(chǎn)生根據(jù)實驗現(xiàn)象回答下列問題：(1)裝置甲中負極的電極反應式是_。(2)裝置乙中正極的電極反應式是_。(3)裝置丙中溶液的pH_(填“變大”、“變小”或“不變”)。(4)四種金屬活潑性由強到弱的順序是_。解析：(1)裝置甲中二價金屬A不斷溶解，A極為原電池負極，電極反應式是A2e=A2。(2)裝置乙中C的質(zhì)量增加，則C極為原電池正極，溶液中的Cu2得電子析出，電極反應式為Cu22e=Cu。(3)裝置丙中A上有氣體產(chǎn)生，則析出氣體為H2，D為負極，原電池反應為DnH=DnH

9、2(設(shè)n為金屬D的化合價數(shù))，反應一段時間后溶液的pH變大。(4)三個裝置中關(guān)于金屬活潑性的比較分別為甲中：A>B，乙中：B>C，丙中：D>A，綜上可知四種金屬活潑性由強到弱的順序是D>A>B>C。答案：(1)A2e=A2(2)Cu22e=Cu(3)變大(4)D>A>B>C能力提升9一種充電電池放電時的電極反應為H22OH2e=2H2O；NiO(OH)H2Oe=Ni(OH)2OH，當為電池充電時，與外電源正極連接的電極上發(fā)生的反應是()AH2O的還原 BNiO(OH)的還原CH2的氧化 DNi(OH)2的氧化解析：選D。由題意知，電池總反應

10、為H22NiO(OH)2Ni(OH)2?？沙潆婋姵卦诔潆姇r，實際上起一個電解池的作用，與外電源正極連接的電極是陽極，發(fā)生氧化反應，與放電時的正極反應相反，可知Ni(OH)2在充電時失電子被氧化，發(fā)生氧化反應。10肼(N2H4)­空氣燃料電池是一種環(huán)保堿性燃料電池，其電解質(zhì)溶液是20%30%的KOH溶液。電池總反應為N2H4O2=N22H2O。下列關(guān)于該燃料電池工作時的說法正確的是()A溶液中陰離子物質(zhì)的量基本不變B正極的電極反應是N2H44OH4e=4H2ON2C正極的電極反應是O24H4e=2H2OD溶液中陰離子向正極移動解析：選A。A項正確，由電池的總反應式可知，陰離子物質(zhì)的量基

11、本不變；B項錯誤，正極發(fā)生還原反應，即得電子的反應；C項錯誤，因為電解質(zhì)溶液是KOH溶液，電極反應應為O22H2O4e=4OH；D項錯誤，溶液中的陰離子向負極移動。11Mg­H2O2電池可用于驅(qū)動無人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質(zhì)溶液，示意圖如右。該電池工作時，下列說法正確的是()AMg電極是該電池的正極BH2O2在石墨電極上發(fā)生氧化反應C石墨電極附近溶液的pH增大D溶液中Cl向正極移動解析：選C。結(jié)合電池示意圖及原電池原理進行分析。該原電池中，石墨電極為惰性電極，只能做正極，而Mg電極為活性電極，做負極，A錯。Mg電極本身發(fā)生氧化反應，H2O2在石墨電極上應發(fā)生還原反應，B錯。

12、石墨電極上發(fā)生的反應為H2O22e=2OH，由于生成OH，電極附近溶液OH增大，溶液的pH增大，C對。原電池電解質(zhì)溶液中陰離子 Cl向負極移動，D錯。12一種新型燃料電池，以多孔鎳為電極，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，然后向兩極通入乙烷和氧氣，其總反應為2C2H67O28KOH=4K2CO310H2O。有關(guān)此電池的說法正確的是()A負極反應是7O214H2O28e=28OHB電解過程中，負極周圍溶液的pH升高C每消耗1 mol C2H6，電路中轉(zhuǎn)移的電子為14 molD放電過程中，KOH的濃度保持不變解析：選C。以KOH為電解質(zhì)，負極反應為C2H618OH14e=2CO12H2O，正極反應為O24e

13、2H2O=4OH，故負極區(qū)pH減小，正極區(qū)pH增大，放電過程中KOH濃度減小，溶液pH減小，當1 mol C2H6完全放電生成CO，失去14 mol電子，即電路中有14 mol電子轉(zhuǎn)移，故C正確。13將氧化還原反應2H2O2=2H2O設(shè)計成原電池。(1)利用氫氣和氧氣、氫氧化鉀溶液構(gòu)成燃料電池，則負極通入的氣體應是_，正極通入的氣體是_，電極反應為正極：_，負極：_。(2)若把KOH溶液改為稀硫酸，則電極反應為正極：_，負極：_。(3)(1)和(2)的電解質(zhì)溶液不同，反應進行后，其溶液的酸堿性各有何變化？_。(4)若把H2改為CH3OH，KOH溶液做電解質(zhì)溶液，則電極反應為正極：_，負極：_，

14、電池反應為_。解析：(1)由電池反應可知在反應中H2被氧化，O2被還原。H2應該在負極上反應，O2應該在正極上反應，又因為是堿溶液，不可能有H參加或生成，故負極的電極反應為2H24OH4e=4H2O，正極的電極反應為O22H2O4e=4OH。(2)若將電解質(zhì)溶液換為酸溶液，此時應考慮不可能有OH生成，故負極的電極反應為2H24e=4H，正極的電極反應為O24H4e=2H2O。(3)由于前者在堿性條件下反應，KOH的量不變，但工作時H2O增多，故溶液變稀，堿性減弱；而后者為酸溶液，H2SO4的量不變，H2O增多，故溶液變稀，酸性減弱。(4)如把H2改為CH3OH，KOH溶液做電解質(zhì)溶液，則正極反

15、應為3O26H2O12e=12OH，此時不會有CO2放出，負極反應為2CH3OH16OH12e=2CO12H2O。正、負極反應相加得電池反應：2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O。答案：(1)H2O2O22H2O4e=4OH2H24OH4e=4H2O(2)O24H4e=2H2O2H24e=4H(3)前者堿性減弱，后者酸性減弱(4)3O26H2O12e=12OH2CH3OH16OH12e=2CO12H2O2CH3OH3O24KOH=2K2CO36H2O14氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型電池。電池裝置如圖所示，該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，鉑粉吸附氣體的能力強，性質(zhì)穩(wěn)定。請回答

16、下列問題：(1)氫氧燃料電池能量轉(zhuǎn)化的主要形式是_，在導線中電子流動方向為_(用a、b表示)。(2)負極反應式為_。(3)電極表面鍍鉑粉的原因為_。(4)該電池工作時，H2和O2連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷地提供電能。因此大量安全儲氫是關(guān)鍵技術(shù)之一。金屬鋰是一種重要的儲氫材料，吸氫和放氫原理如下：.2LiH22LiH.LiHH2O=LiOHH2反應中的還原劑是_，反應中的氧化劑是_。已知LiH固體的密度為0.82 g/cm3。用鋰吸收224 L(標準狀況)H2，生成的LiH體積與被吸收的H2體積之比約為_。由生成的LiH與H2O作用，放出的H2用做電池燃料，若能量轉(zhuǎn)化率為80%，則導線中通過

17、電子的物質(zhì)的量為_mol。解析：本題考查電化學知識。(1)原電池的實質(zhì)為化學能轉(zhuǎn)化為電能。總反應為2H2O2=2H2O，其中H元素從0價升至1價，失去電子，即電子從a流向b。(2)負極為失去電子的一極，即H2失電子生成H，由于溶液呈堿性，故電極反應式左邊應加上OH，右邊生成H2O。(3)鉑粉的接觸面積大，可以加快反應速率。(4).Li元素從0價升至1價，做還原劑。.H2O中的H元素的化合價從1降至H2中的0，做氧化劑。由反應，當吸收10 mol H2時，則生成20 mol LiH，Vm/×103192.68×103(L)。V(LiH)/V(H2)192.68×10

18、3L/224 L8.6×104。20 mol LiH可生成20 mol H2，實際參加反應的H2為20×80%16(mol)，1 mol H2轉(zhuǎn)化成1 mol H2O，轉(zhuǎn)移2 mol電子，所以16 mol H2可轉(zhuǎn)移32 mol電子。答案：(1)由化學能轉(zhuǎn)化為電能由a到b(2)2H24OH4e=4H2O(或H22OH2e=2H2O)(3)增大電極單位面積吸附H2、O2的分子數(shù)，加快電極反應速率(4)LiH2O8.6×104326EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375