高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí)教案 第6章 第2講《原電池　化學(xué)電源》

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第2講　原電池　化學(xué)電源 [考綱解讀]　1.了解原電池的工作原理，能寫(xiě)出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。2.了解常見(jiàn)化學(xué)電源的種類(lèi)及其工作原理。 考點(diǎn)一　原電池 1．概念 把________能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_______能的裝置。 2．工作原理 以鋅銅原電池為例 電極名稱(chēng) 負(fù)極 正極 電極材料 電極反應(yīng) 反應(yīng)類(lèi)型 電子流向 由Zn沿導(dǎo)線流向Cu 鹽橋中離子移向 鹽橋含飽和KCl溶液，K+移向正極，Cl-移向負(fù)極 3．原電池構(gòu)成條件 (1)兩個(gè)______________的電極。 (2)將電極插入________________中。 (3)用導(dǎo)線連接電極構(gòu)成__________。 (4)能自發(fā)進(jìn)行的____________。 4．正、負(fù)極判斷 1．有關(guān)電化學(xué)知識(shí)的描述正確的是 (　　) A．CaO＋H2O===Ca(OH)2，可以放出大量的熱，故可把該反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，把其中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 B．某原電池反應(yīng)為Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，裝置中的鹽橋中可以是裝有含瓊膠的KCl飽和溶液 C．原電池的兩極一定是由活動(dòng)性不同的兩種金屬組成 D．理論上說(shuō)，任何能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都可設(shè)計(jì)成原電池 2．分析下圖所示的四個(gè)原電池裝置，其中結(jié)論正確的是 (　　) A．①②中Mg作負(fù)極，③④中Fe作負(fù)極 B．②中Mg作正極，電極反應(yīng)式為6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑ C．③中Fe作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋ D．④中Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑ 　(1)電解質(zhì)溶液中陰、陽(yáng)離子的定向移動(dòng)，與導(dǎo)線中電子的定向移動(dòng)共同組成了一個(gè)完整的閉合回路。 (2)無(wú)論在原電池還是在電解池中，電子均不能通過(guò)電解質(zhì)溶液。 (3)原電池的負(fù)極失去電子的總數(shù)等于正極得到電子的總數(shù)。 (4)原電池電極的“正”極與“負(fù)”極與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。 考點(diǎn)二　化學(xué)電源 1．堿性鋅錳干電池——一次電池 總反應(yīng)式：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnO(OH)＋Zn(OH)2。 正極反應(yīng)：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnO(OH)＋2OH－； 負(fù)極反應(yīng)：_______________________________________________________________。 2．鋅銀電池——一次電池 負(fù)極反應(yīng)：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O； 正極反應(yīng)：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 總反應(yīng)式：________________________________________________________________。 3．二次電池(可充電電池) 鉛蓄電池是最常見(jiàn)的二次電池，負(fù)極材料是________，正極材料是________。 (1)放電時(shí)的反應(yīng) ①負(fù)極反應(yīng)：________________________________________________________________ ②正極反應(yīng)：________________________________________________________________ ③總反應(yīng)：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O (2)充電時(shí)的反應(yīng) ①陰極反應(yīng)：________________________________________________________________ ②陽(yáng)極反應(yīng)：________________________________________________________________ ③總反應(yīng)：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4 (3)可充電電池原理示意圖 4．燃料電池 氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分酸性和堿性?xún)煞N。 酸性 堿性 負(fù)極反應(yīng)式 2H2－4e－===4H＋ 2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正極反應(yīng)式 O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 電池總 反應(yīng)式 2H2＋O2===2H2O 3．鉛蓄電池是典型的可充電電池，它的正負(fù)極極板是惰性材料，請(qǐng) 回答下列問(wèn)題(不考慮氫、氧的氧化還原)： (1)電解液中H2SO4的濃度將變_____________________________； 當(dāng)外電路通過(guò)1 mol電子時(shí)，理論上負(fù)極板的質(zhì)量增加________g。 (2)在完全放電耗盡PbO2和Pb時(shí)，若按右圖連接，電解一段時(shí)間 后，則在A電極上生成________，B電極上生成____________，此時(shí)鉛蓄電池的正負(fù)極 的極性將________。 4．(1)氫氧燃料電池以KOH溶液作電解質(zhì)溶液時(shí)，工作一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的濃度將________，溶液的pH_______________________________________________________。 (填“變小”、“增大”或“不變”) (2)氫氧燃料電池以H2SO4溶液作電解質(zhì)溶液時(shí)，工作一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的濃度將________，溶液的pH_______________________________________________________。 (填“變小”、“增大”或“不變”) 考點(diǎn)三　原電池原理的應(yīng)用 1．加快氧化還原反應(yīng)的速率 一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，設(shè)計(jì)成原電池時(shí)反應(yīng)速率增大。例如，在Zn與稀H2SO4反應(yīng)時(shí)加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的反應(yīng)速率加快。 2．比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱 兩種金屬分別作原電池的兩極時(shí)，一般作負(fù)極的金屬比作正極的金屬活潑。 3．用于金屬的防護(hù) 使被保護(hù)的金屬制品作原電池正極而得到保護(hù)。例如，要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極。 5．有A、B、C、D四塊金屬片，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：①A、B用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，A極為負(fù)極；②C、D用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，電流由D→導(dǎo)線→C； ③A、C相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，C極產(chǎn)生大量氣泡；④B、D相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，D極發(fā)生氧化反應(yīng)。據(jù)此，判斷四種金屬的活動(dòng)性順序是 (　　) 　A．A>B>C>D B．A>C>D>B C．C>A>B>D D．B>D>C>A 6．將等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b分別加入過(guò)量的稀硫酸，同時(shí)向a中加少量CuSO4溶液，下圖中產(chǎn)生H2的體積V(L)與時(shí)間t(min)的關(guān)系，其中正確的是 (　　) 原電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)程序 1．“加減法”書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式 (1)先確定原電池的正負(fù)極，列出正負(fù)極上的反應(yīng)物質(zhì)，并標(biāo)出相同數(shù)目電子的得失。 (2)注意負(fù)極反應(yīng)生成的陽(yáng)離子與電解質(zhì)溶液中的陰離子是否共存。若不共存，則該電解質(zhì)溶液中的陰離子應(yīng)寫(xiě)入負(fù)極反應(yīng)式；若正極上的反應(yīng)物質(zhì)是O2，且電解質(zhì)溶液為中性或堿性，則水必須寫(xiě)入正極反應(yīng)式中，且O2生成OH－，若電解質(zhì)溶液為酸性，則H＋必須寫(xiě)入正極反應(yīng)式中，O2生成水。 (3)正負(fù)極反應(yīng)式相加得到電池反應(yīng)的總反應(yīng)式。若已知電池反應(yīng)的總反應(yīng)式，可先寫(xiě)出較易書(shū)寫(xiě)的一極的電極反應(yīng)式，然后在電子守恒的基礎(chǔ)上，總反應(yīng)式減去較易寫(xiě)出的一極的電極反應(yīng)式，即得到較難寫(xiě)出的另一極的電極反應(yīng)式。 【例1】　有人設(shè)計(jì)以Pt和Zn為電極材料，埋入人體內(nèi)作為某種心臟病人的心臟起搏器的能源。它依靠跟人體內(nèi)體液中含有的一定濃度的溶解氧、H＋和Zn2＋進(jìn)行工作，試寫(xiě)出該電池的兩極反應(yīng)式。 【例2】　LiSOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4SOCl2。電池的總反應(yīng)可表示為4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)電池的負(fù)極材料為_(kāi)_________，發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)__________________________。 (2)電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)______________________________________________。 【例3】　鋁空氣海水電池：以鋁板為負(fù)極，鉑網(wǎng)為正極，海水為電解質(zhì)溶液，空氣中的氧氣與鋁反應(yīng)產(chǎn)生電流。 電池總反應(yīng)為4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3 負(fù)極：______________________________________________________________________ 正極：______________________________________________________________________ 2．燃料電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě) 電極：惰性電極。 燃料包含：H2、CO、烴(如CH4、C2H6)、醇(如C2H5OH)等。 電解質(zhì)包含：①酸性電解質(zhì)溶液，如H2SO4溶液；②堿性電解質(zhì)溶液，如NaOH溶液；③熔融氧化物，如Y2O3；④熔融碳酸鹽，如K2CO3等。 第一步：寫(xiě)出電池總反應(yīng)式 燃料電池的總反應(yīng)與燃料的燃燒反應(yīng)一致，若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應(yīng)則總反應(yīng)為加合后的反應(yīng)。 如氫氧燃料電池的總反應(yīng)式為2H2＋O2===2H2O； 甲烷燃料電池(電解質(zhì)溶液為NaOH溶液)的反應(yīng)式為 CH4＋2O2===CO2＋2H2O?、? CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O　② ①式＋②式得燃料電池總反應(yīng)式為CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O 第二步：寫(xiě)出電池的正極反應(yīng)式 根據(jù)燃料電池的特點(diǎn)，一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)都是O2，隨著電解質(zhì)溶液的不同，其電極反應(yīng)有所不同，其實(shí)，我們只要熟記以下四種情況： (1)酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O (2)堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ (3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2－)環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2＋4e－===2O2－ (4)熔融碳酸鹽(如：熔融K2CO3)環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2＋2CO2＋4e－===2CO。 第三步：根據(jù)電池總反應(yīng)式和正極反應(yīng)式寫(xiě)出電池的負(fù)極反應(yīng)式 電池的總反應(yīng)和正、負(fù)極反應(yīng)之間有如下關(guān)系：電池的總反應(yīng)式＝電池正極反應(yīng)式＋電池負(fù)極反應(yīng)式 故根據(jù)第一、二步寫(xiě)出的反應(yīng)，有：電池的總反應(yīng)式－電池正極反應(yīng)式＝電池負(fù)極反應(yīng)式，注意在將兩個(gè)反應(yīng)式相減時(shí)，要約去正極的反應(yīng)物O2。 【例4】　以甲烷燃料電池為例來(lái)分析在不同的環(huán)境下電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)方法： (1)酸性條件 燃料電池總反應(yīng)式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O① 燃料電池正極反應(yīng)式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O② ①－②2，得燃料電池負(fù)極反應(yīng)式：_________________________________________。 (2)堿性條件 燃料電池總反應(yīng)式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O① 燃料電池正極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－② ①－②2，得燃料電池負(fù)極反應(yīng)式：________________________________________。 (3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2－) 燃料電池總反應(yīng)式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O① 燃料電池正極反應(yīng)式：O2＋4e－===2O2－② ①－②2，得燃料電池負(fù)極反應(yīng)式：__________________________________________。 (4)熔融碳酸鹽(如：熔融K2CO3)環(huán)境下 電池總反應(yīng)式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O。正極電極反應(yīng)式：O2＋2CO2＋4e－===2CO。電池總反應(yīng)式－正極電極反應(yīng)式得負(fù)極電極反應(yīng)式：__________________。 鹽橋原電池的專(zhuān)題突破 1．鹽橋的組成和作用 (1)鹽橋中裝有飽和的KCl、KNO3等溶液和瓊脂制成的膠凍。 (2)鹽橋的作用：①連接內(nèi)電路，形成閉合回路；②平衡電荷，使原電池不斷產(chǎn)生電流。 2．單池原電池和鹽橋原電池的對(duì)比 　 圖1和圖2兩裝置的相同點(diǎn)：正負(fù)極、電極反應(yīng)、總反應(yīng)、反應(yīng)現(xiàn)象。 負(fù)極：Zn－2e－===Zn2＋ 正極：Cu2＋＋2e－===Cu 總反應(yīng)：Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋ 不同點(diǎn)：圖1中Zn在CuSO4溶液中直接接觸Cu2＋，會(huì)有一部分Zn與Cu2＋直接反應(yīng)，該裝置中既有化學(xué)能和電能的轉(zhuǎn)化，又有一部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了熱能，裝置的溫度會(huì)升高。 圖2中Zn和CuSO4溶液在兩個(gè)池子中，Zn與Cu2＋不直接接觸，不存在Zn與Cu2＋直接反應(yīng)的過(guò)程，所以?xún)H是化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了電能，電流穩(wěn)定，且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。 關(guān)鍵點(diǎn)：鹽橋原電池中，還原劑在負(fù)極區(qū)，而氧化劑在正極區(qū)。 【例5】　某原電池裝置如圖所示。下列有關(guān)敘述中，正確的是 (　　) A．Fe作正極，發(fā)生氧化反應(yīng) B．負(fù)極反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑ C．工作一段時(shí)間后，兩燒杯中溶液pH均不變 D．工作一段時(shí)間后，NaCl溶液中c(Cl－)增大 【例6】　已知反應(yīng)AsO＋2I－＋2H＋AsO＋I(xiàn)2＋H2O是可逆反應(yīng)。設(shè)計(jì)如圖裝置(C1、C2均為石墨電極)，分別進(jìn)行下述操作： Ⅰ.向B燒杯中逐滴加入濃鹽酸 Ⅱ.向B燒杯中逐滴加入40% NaOH溶液 結(jié)果發(fā)現(xiàn)電流表指針均發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 試回答下列問(wèn)題： (1)兩次操作中指針為什么發(fā)生偏轉(zhuǎn)？ (2)兩次操作過(guò)程中指針偏轉(zhuǎn)方向?yàn)槭裁聪喾?？試用化學(xué)平衡移動(dòng)原理解釋之。 (3)(Ⅰ)操作過(guò)程中C1棒上發(fā)生的反應(yīng)為_(kāi)______________________________________； (4)(Ⅱ)操作過(guò)程中C2棒上發(fā)生的反應(yīng)為_(kāi)_______________________________________。 (5)操作Ⅱ過(guò)程中，鹽橋中的K+移向　　　燒杯溶液(填“A”或“B”)。 【例7】　根據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示，其中鹽橋內(nèi)裝瓊脂飽和KNO3溶液。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)電極X的材料是__________；電解質(zhì)溶液Y是________________________________。 (2)銀電極為電池的______極，寫(xiě)出兩電極的電極反應(yīng)式： 銀電極：__________________________________________________________________； X電極：__________________________________________________________________。 (3)外電路中的電子是從______電極流向________電極。 (4)鹽橋中向CuSO4溶液中遷移的離子是__________(填序號(hào))。 A．K＋ B．NO C．Ag＋ D．SO (5)其中CuSO4溶液能否被H2SO4(稀)溶液代替________。Ag電極能否被石墨代替_____。 高考題組一　原電池正負(fù)極的判斷、電極反應(yīng) 式的書(shū)寫(xiě) 1．結(jié)合下圖判斷，下列敘述正確的是 (　　) A．Ⅰ和Ⅱ中正極均被保護(hù) B．Ⅰ和Ⅱ中負(fù)極反應(yīng)均是Fe－2e－===Fe2＋ C．Ⅰ和Ⅱ中正極反應(yīng)均是O2＋2H2O＋4e－===4OH－ D．Ⅰ和Ⅱ中分別加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，均有藍(lán)色沉淀 2．根據(jù)下圖，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(yīng) C．燒杯a中發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2 D．燒杯b中發(fā)生的反應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2 3．銅鋅原電池(如圖)工作時(shí)，下列敘述正確的是 (　　) A．正極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋ B．電池反應(yīng)為Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu C．在外電路中，電子從正極流向負(fù)極 D．鹽橋中的K＋移向ZnSO4溶液 4．某小組為研究電化學(xué)原理，設(shè)計(jì)如圖裝置。下列敘述不正確的是(　　) A．a(chǎn)和b不連接時(shí)，鐵片上會(huì)有金屬銅析出 B．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時(shí)，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu C．無(wú)論a和b是否連接，鐵片均會(huì)溶解，溶液均從藍(lán)色逐漸變成淺綠色 D．a(chǎn)和b分別連接直流電源正、負(fù)極，電壓足夠大時(shí)，Cu2＋向銅電極移動(dòng) 5．根據(jù)下圖，可判斷出下列離子方程式中錯(cuò)誤的是 (　　) A．2Ag(s)＋Cd2＋(aq)===2Ag＋(aq)＋Cd(s) B．Co2＋(aq)＋Cd(s)===Co(s)＋Cd2＋(aq) C．2Ag＋(aq)＋Cd(s)===2Ag(s)＋Cd2＋(aq) D．2Ag＋(aq)＋Co(s)===2Ag(s)＋Co2＋(aq) 6．用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋(裝有瓊脂KNO3的U形管)構(gòu)成一個(gè)原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是 (　　) ①在外電路中，電流由銅電極流向銀電極　②正極反應(yīng)為：Ag＋＋e－===Ag?、蹖?shí)驗(yàn)過(guò)程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作?、軐~片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同(提示：鹽橋中K＋、NO可自由移動(dòng)) A．①② B．②③ C．②④ D．③④ 7．Ag2O2是銀鋅堿性電池的正極活性物質(zhì)，當(dāng)銀鋅堿性電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，電池放電時(shí)正極的Ag2O2轉(zhuǎn)化為Ag，負(fù)極的Zn轉(zhuǎn)化為K2Zn(OH)4，寫(xiě)出該電池反應(yīng)方程式：______________________________________________________________________。 高考題組二　原電池原理的應(yīng)用 (一)設(shè)計(jì)原電池 8．控制適合的條件，將反應(yīng)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2設(shè)計(jì)成如下圖所示的原電池。下列判斷不正確的是 (　　) A．反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B．反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，甲中石墨電極上Fe3＋被還原 C．電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài) D．電流計(jì)讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中的石墨電極為負(fù)極 (二)蓄電池 9．鐵鎳蓄電池又稱(chēng)愛(ài)迪生電池，放電時(shí)的總反應(yīng)為Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2 下列有關(guān)該電池的說(shuō)法不正確的是 (　　) A．電池的電解液為堿性溶液，正極為Ni2O3、負(fù)極為Fe B．電池放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2 C．電池充電過(guò)程中，陰極附近溶液的pH降低 D．電池充電時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)為2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O 10．關(guān)于鉛蓄電池的說(shuō)法正確的是 (　　) A．在放電時(shí)，正極發(fā)生的反應(yīng)是Pb(s)＋SO(aq)－2e－===PbSO4(s) B．在放電時(shí)，該電池的負(fù)極材料是鉛板 C．在充電時(shí)，電池中硫酸的濃度不斷變小 D．在充電時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生的反應(yīng)是PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO(aq) (三)燃料電池 11．某固體酸燃料電池以CsHSO4固體為電解質(zhì)傳遞H＋，其基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖，電池總反應(yīng)可表示為：2H2＋O2===2H2O，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是 (　　) A．電子通過(guò)外電路從b極流向a極 B．b極上的電極反應(yīng)式為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，消耗1.12 L的H2 D．H＋由a極通過(guò)固體酸電解質(zhì)傳遞到b極 12．可用于電動(dòng)汽車(chē)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(fù)極，空氣電極為正極。下列說(shuō)法正確的是 (　　) A．以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時(shí)，正極反應(yīng)都為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．以NaOH溶液為電解液時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3↓ C．以NaOH溶液為電解液時(shí)，電池在工作過(guò)程中電解液的pH保持不變 D．電池工作時(shí)，電子通過(guò)外電路從正極流向負(fù)極 13．科學(xué)家利用太陽(yáng)能分解水生成的氫氣在催化劑作用下與二氧化碳反應(yīng)生成甲醇，并開(kāi)發(fā)出直接以甲醇為燃料的燃料電池。 在直接以甲醇為燃料的燃料電池中，電解質(zhì)溶液為酸性，負(fù)極的反應(yīng)式為_(kāi)_____________________、正極的反應(yīng)式為_(kāi)___________________。理想狀態(tài)下，該燃料電池消耗1 mol甲醇所能產(chǎn)生的最大電能為702.1 kJ，則該燃料電池的理論效率為_(kāi)___(燃料電池的理論效率是指電池所產(chǎn)生的最大電能與燃料電池反應(yīng)所能釋放的全部能量之比)。 (已知CH3OH的燃燒熱為－726.5 kJmol－1) (四)新型電池 14．研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚(yú)雷和潛艇的儲(chǔ)備電源。該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料，以LiOH為電解質(zhì)，使用時(shí)加入水即可放電。關(guān)于該電池的下列說(shuō)法不正確的是 (　　) A．水既是氧化劑又是溶劑 B．放電時(shí)正極上有氫氣生成 C．放電時(shí)OH－向正極移動(dòng) D．總反應(yīng)為2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑ 15．LiAl/FeS電池是一種正在開(kāi)發(fā)的車(chē)載電池，該電池中正極的電極反應(yīng)式為： 2Li＋＋FeS＋2e－===Li2S＋Fe，有關(guān)該電池的下列說(shuō)法中，正確的是(　　) A．LiAl在電池中作為負(fù)極材料，該材料中Li的化合價(jià)為＋1價(jià) B．該電池的電池反應(yīng)式為2Li＋FeS===Li2S＋Fe C．負(fù)極的電極反應(yīng)式為Al－3e－===Al3＋ D．充電時(shí)，陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i2S＋Fe－2e－===2Li＋＋FeS 16．科研、生產(chǎn)中常涉及鈉、硫及其化合物。 (1)實(shí)驗(yàn)室可用無(wú)水乙醇處理少量殘留的金屬鈉，化學(xué)反應(yīng)方程式為_(kāi)____________。要清洗附著在試管壁上的硫，可用的試劑是________。 (2)右圖為鈉硫高能電池的結(jié)構(gòu)示意圖。該電池的工作溫度為320 ℃左右，電池反應(yīng)為2Na+xS===Na2Sx，正極的電極反應(yīng)式為　　　　　　　　。M(由Na2O和Al2O3制得)的兩個(gè)作用是　　　　。與鉛蓄電池相比，當(dāng)消耗相同質(zhì)量的負(fù)極活性物質(zhì)時(shí)，鈉硫電池的理論放電量是鉛蓄電池的　　　　　　倍。 (3)Na2S溶液中離子濃度由大到小的順序?yàn)椤　　　?，向該溶液中加入少量固體CuSO4，溶液pH　　(填“增大”、“減少”或“不變”)。Na2S溶液長(zhǎng)期放置有硫析 出，原因?yàn)椤　　　?用離子方程式表示)。 品味高考評(píng)分細(xì)則，提高答題能力 考生答卷案例——找錯(cuò)糾錯(cuò) 評(píng)分細(xì)則 (1)第一空(2分)：分子式必須正確，錯(cuò)誤不給分；方程式必須配平，不配平不給分；氣體符號(hào)不要求；方程式用箭頭或者等號(hào)均可，但是不能用可逆號(hào)。 第二空(1分)：“燒堿”、“火堿”、“苛性鈉”、“堿液”、“熱堿液”等表示均可； (2)第一空(2分)：電子右上角的負(fù)號(hào)不寫(xiě)不可；x必須要出現(xiàn)在方程式中；方程式必須配平；方程式必須是得電子(＋e－)，不能反寫(xiě)。 第二空(2分)：兩個(gè)作用，寫(xiě)出一個(gè)給1分。只要體現(xiàn)出“導(dǎo)電”和“隔離鈉與硫”即給分。比如“分隔”、“隔絕”；“電子流動(dòng)”、“閉合回路”、“轉(zhuǎn)移電子”、“構(gòu)成鹽橋”等表達(dá)，合理即給分。 第三空(2分)：4.5。 (3)第一空(2分)：離子順序和離子電荷都寫(xiě)對(duì)才給分，濃度表達(dá)方式，[Na＋]或c(Na＋)或者Na＋均可。 第二空(1分)：減小。 第三空(2分)：配平不作要求；沉淀符號(hào)不要求。 評(píng)卷心得：許多考生的解題思路是正確的。但由于平時(shí)訓(xùn)練不規(guī)范，對(duì)自己要求不嚴(yán)格，造成不必要的失分，如e不加負(fù)號(hào)、漏寫(xiě)單位、出現(xiàn)錯(cuò)別字，不按要求作答等。 課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練 教材習(xí)題回扣 1．(必修2P45－4)下列各組材料中，不能組成原電池的是 (　　) A B C D 兩極材料 Zn片、石墨 Cu片、Ag片 Zn片、Cu片 Fe片、Cu片 插入溶液 H2SO4溶液 AgNO3溶液 蔗糖溶液 稀鹽酸 2.(必修2P45－5)氫氧燃料電池已用于航天飛機(jī)。以30% KOH溶液為電解質(zhì)溶液的這種電池在使用時(shí)的電極反應(yīng)如下： 2H2＋4OH－－4e－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 據(jù)此作出判斷，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 (　　) A．H2在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng) B．供電時(shí)的總反應(yīng)為2H2＋O2===2H2O C．產(chǎn)物為無(wú)污染的水，屬于環(huán)境友好電池 D．燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可達(dá)100% 3．(選修4P78－1)堿性鋅錳電池獲得了廣泛的應(yīng)用，根據(jù)電池的電極反應(yīng)，下列判斷正確的是 (　　) A．Zn為負(fù)極，MnO2為正極 B．Zn為正極，MnO2為負(fù)極 C．工作時(shí)電子由MnO2經(jīng)外電路流向Zn極 D．Zn電極發(fā)生還原反應(yīng)，MnO2電極發(fā)生氧化反應(yīng) 4．(選修4P78－2)鉛蓄電池充電時(shí)，PbSO4 (　　) A．在陽(yáng)極生成 B．在陰極生成 C．在兩個(gè)電極上生成 D．在兩個(gè)電極上除去 5．(選修4P78－3)鎘鎳可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用，它的充、放電反應(yīng)按下式進(jìn)行：Cd＋2NiO(OH)＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2 由此可知，該電池放電時(shí)的負(fù)極是 (　　) A．Cd(OH)2 B．Ni(OH)2 C．Cd D．NiO(OH) 能力提升訓(xùn)練 1．下圖中能組成原電池產(chǎn)生電流的是 (　　) 2．如圖所示，杠桿AB兩端分別掛有體積相同、質(zhì)量相等的空心銅球和空心鐵球，調(diào)節(jié)杠桿并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中滴入濃CuSO4溶液，一段時(shí)間后，下列有關(guān)杠桿的偏向判斷正確的是 (　　) A．杠桿為導(dǎo)體或絕緣體時(shí)，均為A端高B端低 B．杠桿為導(dǎo)體或絕緣體時(shí)，均為A端低B端高 C．當(dāng)杠桿為導(dǎo)體時(shí)，A端低B端高；杠桿為絕緣體時(shí)，A端高B端低 D．當(dāng)杠桿為導(dǎo)體時(shí)，A端高B端低；杠桿為絕緣體時(shí)，A端低B端高 3．某學(xué)生欲完成Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋反應(yīng)，設(shè)計(jì)了下列四個(gè)實(shí)驗(yàn)，可行的是 (　　) 4．查處酒后駕駛采用的“便攜式乙醇測(cè)量?jī)x”以燃料電池為工作原理，在酸性環(huán)境中，理論上乙醇可以被完全氧化為CO2，但實(shí)際上乙醇被氧化為X，其中一個(gè)電極的反應(yīng)式為CH3CH2OH－2e－===X＋2H＋。下列說(shuō)法中正確的是 (　　) A．電池內(nèi)部H＋由正極向負(fù)極移動(dòng) B．另一極的電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－ C．乙醇在正極發(fā)生反應(yīng)，電子經(jīng)過(guò)外電路流向負(fù)極 D．電池總反應(yīng)式為2CH3CH2OH＋O2===2CH3CHO＋2H2O 5．下列敘述正確的是 (　　) A．銅、鋅、稀硫酸形成的原電池放電時(shí)，溶液中陽(yáng)離子向銅電極移動(dòng) B．充電時(shí)，把鉛蓄電池的負(fù)極接在外電源的正極 C．鍍鋅鐵鍍層破損后鐵更易被腐蝕 D．堿性氫氧燃料電池工作時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 6．一種燃料電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為在酸性溶液中甲醇與氧氣作用生成水和二氧化碳。該電池正極發(fā)生的反應(yīng)是 (　　) A．CH3OH(g)＋O2(g)===H2O(l)＋CO2(g)＋2H＋(aq)＋2e－ B．O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－===2H2O(l) C．CH3OH(g)＋H2O(l)===CO2(g)＋6H＋(aq)＋6e－ D．O2(g)＋2H2O(l)＋4e－===4OH－(aq) 7．某種氫氧燃料電池的電解液為KOH溶液。下列有關(guān)該電池的敘述不正確的是 (　　) A．正極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．工作一段時(shí)間后，電解液中的KOH的物質(zhì)的量不變 C．該燃料電池的總反應(yīng)方程式：2H2＋O2===2H2O D．用該電池電解CuCl2溶液，產(chǎn)生2.24 L Cl2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時(shí)，有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移 8. 高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為 3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，下列敘述不正確(　　) A．放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 B．充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為Fe(OH)3－3e－＋5OH－===FeO＋4H2O C．放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3 mol 電子，正極有1 mol K2FeO4被氧化 D．放電時(shí)正極附近溶液的堿性增強(qiáng) 9．Harbermann等設(shè)計(jì)出利用Desulfovibrio desulfurcan菌種生成的硫化物作為介體的微生物燃料電池，電池內(nèi)部有質(zhì)子通過(guò)，該系統(tǒng)不經(jīng)任何維護(hù)可連續(xù)運(yùn)行5年。該電池的負(fù)極反應(yīng)式為S2－＋4H2O－8e－===SO＋8H＋。有關(guān)該電池的下列說(shuō)法中正確的是 (　　) A．若有1.12 L氧氣參與反應(yīng)，則有0.2 mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移 B. 質(zhì)子由正極移向負(fù)極 C．該電池的總反應(yīng)為S2－＋2O2===SO D．正極的電極反應(yīng)式為2O2＋8e－＋4H2O===8OH－ 10．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(diǎn)，另外氨氣含氫量高，不含碳，易液化，方便運(yùn)輸和貯存，是很好的氫源載體。其工作原理如圖所示，下列關(guān)于直接氨固體氧化物燃料電池的說(shuō)法正確的是 (　　) A．該電池工作時(shí)的總反應(yīng)為4NH3＋5O2===4NO＋6H2O B．固體氧化物作為電池工作的電解質(zhì)，其作用是讓電子在電池內(nèi)移動(dòng) C．電池工作時(shí)，在接觸面上發(fā)生的電極反應(yīng)為2NH3＋3O2－－6e－===N2＋3H2O D．外電路的電流方向?yàn)閺碾姌Oa流向電極b 11．如圖所示的裝置，在盛有水的燒杯中，鐵圈和銀圈的連接處吊 著一根絕緣的細(xì)絲，使之平衡。小心地從燒杯中央滴入CuSO4 溶液。片刻后可觀察到的現(xiàn)象是(指懸吊的金屬圈) (　　) A．鐵圈和銀圈左右搖擺不定 B．鐵圈和銀圈仍保持平衡狀態(tài)不變 C．鐵圈向下傾斜，銀圈向上傾斜 D．銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜 12．銀器皿日久表面會(huì)逐漸變成黑色，這是由于生成硫化銀(Ag2S)，有人設(shè)計(jì)用原電池的原理進(jìn)行“拋光”，其處理方法是：將一定濃度的食鹽溶液放入一鋁制容器中，再將變黑的銀器浸入溶液中，放置一段時(shí)間后，黑色會(huì)褪去而銀恢復(fù)光澤，且不會(huì)損失。試回答： (1)食鹽的作用是_________________________________________________________。 (2)在此原電池反應(yīng)中，負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)_______________________________， 正極發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)___________________________________________________。 (3)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生臭雞蛋氣味的氣體，溶液中發(fā)生的反應(yīng)為_(kāi)___________________， 原電池總反應(yīng)方程式為_(kāi)____________________________________________________。 13．根據(jù)下列氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池：2FeCl3＋Fe===3FeCl2。 要求：(1)畫(huà)出此原電池的裝置圖，裝置可采用燒杯。 (2)注明原電池的正、負(fù)極和外電路中電子的流向。 (3)寫(xiě)出兩個(gè)電極上發(fā)生的電極反應(yīng)。 14．(1)將Al片和Cu片用導(dǎo)線相連，插入稀H2SO4溶液中組成原電池，寫(xiě)出電極名稱(chēng)及電極反應(yīng)式： Al片(　　)_______________________________________________________________， Cu片(　　)_______________________________________________________________。 (2)若將Al片和Cu片用導(dǎo)線相連，插入濃HNO3中能否組成原電池？________(填“能”或“不能”)，若能組成原電池，寫(xiě)出電極名稱(chēng)及電極反應(yīng)式： Al片(　　)_______________________ _________________________________________， Cu片(　　)_________________________________________________________________。 答案 基礎(chǔ)再現(xiàn)深度思考 考點(diǎn)一 1．化學(xué)　電 2．(從左至右，從上至下)鋅片　銅片　Zn－2e－===Zn2＋　Cu2＋＋2e－===Cu　氧化反應(yīng)　還原反應(yīng) 3．(1)活潑性不同　(2)電解質(zhì)溶液　(3)閉合回路　(4)氧化還原反應(yīng) 考點(diǎn)二 1．Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 2．Zn＋Ag2O===ZnO＋2Ag 3．Pb　PbO2 (1)①Pb－2e－＋SO2－4===PbSO4 ②PbO2＋2e－＋4H＋＋SO2－4===PbSO4＋2H2O (2)①PbSO4＋2e－===Pb＋SO2－4 ②PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO2－4 4．O2＋4e－＋4H＋===2H2O 深度思考 1．D　2.B 3．(1)小 　48　(2)Pb　PbO2　對(duì)換 4．(1)變小　變小　(2)變小　增大 5．B　6.A 規(guī)律方法解題指導(dǎo) 【例1】　負(fù)極：2Zn－4e－===2Zn2＋， 正極：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。 【例2】　(1)鋰　Li－e－===Li＋ (2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2 【例3】　4Al－12e－===4Al3＋ 3O2＋12e－＋6H2O===12OH－ 【例4】　(1)CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋ (2)CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O (3)CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2O (4)CH4＋4CO2－3－8e－===5CO2＋2H2O 【例5】　D　 【例6】　(1)兩次操作中均能形成原電池，化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能。 (2)(Ⅰ)加酸，c(H＋)增大，平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)，AsO3－4得電子，I－失電子，所以C1極是負(fù)極，C2極是正極。(Ⅱ)加堿，c(OH－)增大，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，AsO3－3失電子，I2得電子，此時(shí)，C1極是正極，C2極是負(fù)極。故化學(xué)平衡向不同方向移動(dòng)，發(fā)生不同方向的反應(yīng)，電子轉(zhuǎn)移方向不同，即電流表指針偏轉(zhuǎn)方向不同。 (3)2I－－2e－===I2 (4)AsO3－3＋2OH－－2e－===AsO3－4＋H2O 【例7】　(1)Cu　AgNO3溶液 (2)正　2Ag＋＋2e－===2Ag Cu－2e－===Cu2＋ (3)Cu　Ag　(4)B (5)能　能 真題重組規(guī)范集訓(xùn) 1．A 2．B　 3．B 4．D　 5．A 6．C　 7．Ag2O2＋2Zn＋4KOH＋2H2O===2K2Zn(OH)4＋2Ag 8．D　 9．C　 10．B　11.D　12.A 13．CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋ 3/2O2＋6e－＋6H＋===3H2O　96.6% 14．C　15.B 16．(1)2CH3CH2OH＋2Na―→2CH3CH2ONa＋H2↑　CS2[或(熱)堿溶液] (2)xS＋2e－===S(或2Na＋＋xS＋2e－===Na2Sx) 離子導(dǎo)電(導(dǎo)電或電解質(zhì))和隔離鈉與硫　4.5 (3)c(Na＋)＞c(S2－)＞c(OH－)＞c(HS－)＞c(H＋)　減小 2S2－＋O2＋2H2O===2S↓＋4OH－ 課時(shí)規(guī)范訓(xùn)練 教材習(xí)題回扣 1．C　2.D　3.A　4.D　5.C 能力提升訓(xùn)練 1．B　2.C　3.C　4.D　5.A　6.B　7.D 8．C　9.C　10.C　11.D 12．(1)食鹽溶于水形成電解質(zhì)溶液 (2)2Al－6e－===2Al3＋ 3Ag2S＋6e－===6Ag＋3S2－ (3)2Al3＋＋3S2－＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H2S↑ 2Al＋3Ag2S＋6H2O===2Al(OH)3＋3H2S↑＋6Ag 13．(1)裝置圖如下： (2)電池的正、負(fù)極及外電路中電子的流向如圖所示。 (3)負(fù)極(Fe)：Fe－2e－===Fe2＋； 正極(C)：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。 14．(1)負(fù)極　2Al－6e－===2Al3＋ 正極　6H＋＋6e－===3H2↑ (2)能　正極　2NO＋4H＋＋2e－===2NO2↑＋2H2O 負(fù)極　Cu－2e－===Cu2＋ - 19 -