化学能与电能的转化学案 .pdf
化学能与电能的转化学案本 资 料 为WORD文档，请点击下载地址下载全文下载地址第二单元化学能与电能的转化第1课时原电池的工作原理 目标要求1.理解原电池的工作原理，能够写出电极反应式和电池反应方程式。2.了解半反应、盐桥、内电路、外电路等概念。3.会判断原电池的正、负极，能够利用氧化还原反应设计简单的原电池。一、原电池1 .原电池定义：将化学能转变为电能的装置。2 .实质：将氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动。即将化学能转化成电能。3 .简单原电池的构成条件：活泼性不同的两个电极，电解质溶液,形成闭合回路,能自发进行的氧化还原反应。二、原电池的工作原理工作原理：利用氧化还原反应在不同区域内进行，以适当方式连接起来，获得电流。以铜锌原电池为例：1.在Z n S o 4溶液中，锌片逐渐溶解，即Z n被氧化，锌原子失电子，形 成Z n 2 +进入溶液，从锌片上释放的电子，经过导线流向铜片；cuSo4溶液中，cu2+从铜片上得电子，还原成为金属铜并沉积在铜片上。锌为负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn-2e-=Zn2+;铜为正极,发生还原反应，电极反应式为cu2+2e 二 二 二 cu。总反应式为Zn+cu2+二 二 二 Zn2+cu,反应是自发进行的。2.闭 合 回路的构成：外电路：电子从负极到正极，电流从正极到负极，内电路:溶液中的阴离子移向ZnSo4溶液，阳离子移向cuSo4溶液。3.盐桥盐桥中通常装有含琼胶的kcl饱和溶液。当其存在时，随着反应的进行，Zn棒中的Zn原子失去电子成为Zn2+进入溶液中，使 ZnSo4溶液中Zn2+过多，带正电荷。cu2+获得电子沉积为cu,溶液中cu2+过少，So2 4 过多，溶液带负电荷。当溶液不能保持电中性时，将阻止放电作用的继续进行。盐桥的存在就避免了这种情况的发生，其 中 cl 一向 ZnSo4溶液迁移，k+向 cuSo4溶液迁移，分别中和过剩的电荷，使溶液保持电中性，反应可以继续进行。知识点一原电池1.下列装置中能构成原电池产生电流的是（）答 案 B解 析 A、D 项中电极与电解质溶液之间不发生反应，不能构成原电池；B 项符合原电池的构成条件，两电极发生的反应分别是 Zn-2e =Zn2+,2H+2e-=H2 t ；c 项中酒精不是电解质，故不能构成原电池。2.在图中的8 个装置中，属于原电池的是（A.B.c.D.答 案 D知识点二原电池的原理3.用铜片、银片、cu（No3）2 溶液、AgNo3溶液、导线和盐桥（装有琼脂­kNo3的 U 型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是（）在外电路中，电流由铜电极流向银电极正极反应为Ag+e=Ag实验过程中取出盐桥，原电池仍能继续工作将铜片浸入AgNo3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A.B.c.D.答 案 c解析 该原电池中CU作负极，Ag作正极，负极反应式为CU 2e=cu2+,正极反应式为Ag+e =Ag,因此对;在外电路中，电子由cu电极流向Ag电极，而电流方向与电子流向相反，所以错；没有盐桥，原电池不能继续工作，所以错；无论是否为原电池，反应实质相同，均为氧化还原反应，所以对。4.下图是Zn和 cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下：在卡片上，描述合理的是Date：实验后的记录：Zn为正极，cu为负极。H+向负极移动。电子流动方向Zn-*cuocu极上有H2产生。若有Imol电子流过导线，则产生H2为。正极的电子反应式为：Zn Zn+2e。A.B.c.D.答 案 B解析 本题考查了锌、铜和稀H 2 S o 4 构成的原电池的基本工作原理。Zn比c u 活泼，Zn为负极，电极反应为：Zn-2 e-=Zn2 +,c u 为正极，电极反应为2 H+2 e=H 2 T ,每转移I mo l 电子，产生，电子由Zn流出，经导线流向铜片，溶液中H+向正极移动，S o 2 4向负极移动，故选B。5.把 A、B、c、D 四块金属泡在稀H 2 s o 4 中，用导线两两相连可以组成各种原电池。A、B 相连时，A为负极；c、D 相连时，D 上有气泡逸出；A、c 相连时，A极减轻；B、D 相连时,B 为正极。则四种金属的活动性顺序由大到小排列为()A.A&g t;B&g t;c&g t;DB.A&g t;c&g t;B&g t;De.A&g t;c&g t;D&g t;BD.B&g t;D&g t;c&g t;A答 案 c解析金属组成原电池，相对活泼的金属失去电子作负极，相对不活泼的金属作正极。负极被氧化，质量减轻，正极发生还原反应，有物质析出，由题意得活动性A&g t;B、A&g t;c、c&g t;D D&g t;B,故正确答案为c。知识点三原电池的应用6 .已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解质溶液：c u c l 2 溶液、Fe 2 (S o 4)3溶液、硫酸。按要求回答下列问题：(1)电工操作上规定：不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。请说明原因(2)若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选硫酸铁溶液，外加导线，能否构成原电池？o若能，请写出电极反应式，负极：，正极：0 (若不能，后两空不填)(3)设计一种以铁和稀硫酸反应为原理的原电池，要求画出装置图(需标明电极材料及电池的正、负极)。答 案(D二者连接在一起时，接头处在潮湿的空气中形成原电池而被腐蚀(2)能 c u 2 e=c u 2+2 Fe 3+2 e=2 Fe 2 +(3)解 析(1)当c u、A l 导线连接时，接触到潮湿的空气就易形成原电池而被腐蚀。(2)因为Fe c l 3 能与c u 发生反应:2 Fe c l 3+c u=2 能与2 +c u c l 2,因此根据给出的条件可以设计成原电池，其负极为c u,反应为c u 2 e 二 二 二 c u 2 +,正极为石墨，电极反应式为2 Fe 3+2 e=2 Fe 2 +。(3)因为总反应式为Fe+H 2 s o 4=Fe S o 4+H 2 t ,所以负极为 Fe,正极可为c u、A g 或石墨，电解质为稀硫酸，即可画出装置图。7.利用反应Fe 3 +Zn=二=Fe 2 +Zn2 +设计一个带盐桥的原电池，并在下面方框内画出实验装置图，并指出正极为,电 极 反 应 式 为_0负极为，电极反应式为_0此装置中 盐桥的 作用为答案 Pt 2Fe3+2e=2Fe2+Zn Zn 2e一二 二 二 Zn2+使两个半电池连成一个通路；使两溶液保持电中性解析 根据反应Zn+2Fe3+=Zn2+2Fe2+知该反应中的氧化反应为Zn 2e =Zn2+,故应采用Z n片作负极，还原反应为2Fe3+2e=2 F e 2+,故应选择比Zn不活泼的金属或非金属石墨等作正极，根据应选择与电极材料相同的阳离子的电解质溶液作电解液，故负极区应选含Zn2+的盐溶液如ZnSo4溶液，正极区选含Fe3+的溶液作电解液如Fecl3 Fe2(So4)3 溶液等。练基础落实1.在理论上不能用于设计原电池的化学反应是()A .H2 So 4 (aq)+B ad2 (aq)=2 Hcl (aq)+B aSo 4 (s)B.2 cH3 o H(l)+3 o 2 (g)-2 co 2 (g)+4 H2 o (1)A H&l t;Oc.4 Fe(o H)2(s)+2 H2 o(l)+o 2 (g)=4 Fe(o H)3 (s)D.3 cu (s)+8 HNo 3 (aq)=3 cu(No 3)2 (aq)+2 No(g)+4 H2 o(l)答 案 A2.有关原电池的下列说法中正确的是()A.在外电路中电子由正极流向负极B.在原电池中，只有金属锌作为负极c.原电池工作时，阳离子向正极方向移动D.原电池工作时，阳离子向负极方向移动答 案 c解析 在原电池中，电子从负极流向正极；原电池中活泼的金属作负极，而不一定是Zn；随着反应的进行，阳离子在正极被还原，所以电解质溶液中的阳离子向正极移动，而阴离子向负极移动。答案为c。3.锌银电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的电池反应是 Zn+A g 2 o+H2 o=2 A g+Zn (o H)2,则负极上发生反应的物质是()A.A g B.Zn(o H)2 c.A g 2 o D.Zn答 案D解析 判断原电池的正、负极，要根据总反应式确定失电子物质和得电子物质，然后根据在原电池中失去电子的物质作负极作出判断。由题给总方程式得Zn+2 o H-2 e-=Zn（oH）2,故 Zn 为负极。4.根据反应：2Ag+cu=二=cu2+2A g,设计如图所示原电池，下列说法错误的是（）A.X可以是银或石墨B.y是硫酸铜溶液c.电子从铜电极经外电路流向X电极D.X极上的电极反应式为Ag+e 二 二 二Ag答 案B解析根据题意，铜应为负极，X为正极，则X应为活泼性比铜弱的金属或导电的非金属，A项正确；电解质溶液应含Ag+,B项错；在原电池中，电子从负极经外电路流向正极,Ag+在正极X上得电子，A g+e一二=二A g,故c、D项正确。5.控制适合的条件，将反应2Fe3+2I 2Fe2+I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是（）A.反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B.反应开始时，甲中石墨电极上的Fe3+被还原C.电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D.电流计读数为零后，在甲中溶入F ecl2固体，乙中的石墨电极为负极答 案D解析 由反应2Fe3+2I 2Fe2+I2可知，反应开始时，甲中Fe3+发生还原反应，乙 中I 一发生氧化反应；当电流计读数为零时，则反应达到了平衡状态，此时在甲中溶入F ecl2固体，平衡向逆反应方向移动，乙中12发生还原反应,则乙中石墨电极为正极；故选D。6.科学家正在研究高铁可充电电池，据研究人员推测，这种电池具有容量大、放电电流大、稳定性好等优点，将有广泛的应用前景。高铁电池放电时，锌、k2Feo4分别在两极上发生反应，以koH溶液为电解液，电池总反应为3Zn+2k2Feo4+8H2o=3Zn(oH)2 J+2Fe(oH)3 I+4 k o H,下列说法中错误的是()A.电池工作时，锌失去电子B.电池正极的电极反应式为2Feo2 4+8H2o+6e=2Fe(oH)3 I+10oH-c.电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D.外电路中每通过X 1023个电子，锌的质量理论上减少答 案c练方法技巧7.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 m o i 电子时，下列说法正确的是（）A.锌片溶解了 I m o l,铜片上析出l m o l H 2B.两极上溶解和析出的物质质量相等c.锌片溶解3 1 g,铜片上析出l g H 2D.锌片溶解了 l m o l,硫酸消耗答 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，我们从电极反应看：负极：Zn 2e=Zn2+；正极：2 H+2 e=H 2 f o当溶解I m o l 锌时失去2 m o l 电子，铜片上析出l m o l 氢气也得到2 m o i电子，得失电子守恒，这样即可推出A 正确。8.下列关于实验现象的描述不正确的是（）A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡B.用锌片作负极，铜片作正极，在 cu S o 4 溶液中，铜片质量增加c.把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁D.把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快答 案 c解析 铜片和铁片紧靠并浸入稀H 2 s。4中，铜片上的H+获得由铁片传递过来的电子2H+2e=H2 f,所以可观察到铜片表面出现气泡；锌片作负极，铜片作正极，发生反应:Zn+cu2+=Zn2+cu,生成的cu在铜片上析出使其质量增加；铜片插入Fecl3溶液,发生的反应是cu+2Fe3+=cu2+2Fe2+,并没有单质铁的析出；向盛有锌粒和盐酸的试管中，滴入几滴c u c l2 溶液，发生反应：Zn+cu2+=Zn2+c u,置换出的cu 与剩余的Zn接触，置于盐酸中，构成了原电池，加 速 2H+2e=H2 T的反应，可观察到气泡放出速率加快。9.银器皿日久表面会逐渐变成黑色，这是由于生成硫化银,有人设计用原电池进行“抛光”，其处理方法是：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去而银恢复光泽，且不会损失，试回答：(1)食盐的作用是(2)在此原电池反应中，负极发生的电极反应为正极发生的电极反应为(3)反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体，溶液中发生的反应为_,原电池总反应方程式为_0(4)实际操作中，配制食盐水时，通常还加入一定量的小苏打，其主要作用是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _,这一反应的化学方程式是_O答 案(1)作电解质起导电作用(2)2Al 6e=2A13+3 Ag2s+6e=6Ag+3S2-(3)2A13+3S2-+6H2o=2Al(oH)3 I +3H2S f2A1+3Ag2S+6H2o=2Al(oH)3+3H2S t +6Ag(4)除去生成的H2S,防止污染空气H2S+NaHco3=NaHS+H2o+co2 t解 析(1)形成原电池需要电解质导电，因此N a c l 是作电解质起导电作用。(2)根据题给信息“黑色褪去而银不会损失”，必然发生Ag 2 S-*Ag 变化。铝比银活泼，为负极，失电子变成A 1 3+,反应为：Al-3 e=A1 3+。Ag 2 s 变为Ag 和 S 2 一,得电子，是原电池的正极，反应为：Ag 2 S +2 e-=2 Ag+S 2-0(3)溶液中2 Al 3+3 S 2 +6 H 2 o=2 Al(o H)3 I +3 H 2 S t因此，总反应为：2 A1 +3 Ag 2 S +6 H 2 o=6 Ag +2 A1 (o H)3 +3 H 2 S f(4)硫化氢有毒，需除去，因此，Na H c o 3 的作用是除去生成的H 2 S,防止污染空气，反应为：H 2 S+Na H c o 3=Na H S+H 2 o+c o 2 f o练综合拓展1 0.依据氧化还原反应：2 Ag+(a q)+c u(s)=c u 2 +(a q)+2 Ag(s)设计的原电池如下图所示。请回答下列问题：(1)电极X的材料是；电解质溶液y 是；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。答 案(1)铜Ag No 3 溶液(2)正 A g+e 一二 二 二 Ag c u 2 e 一二 二 二 c u 2 +(3)c u Ag解析根据所给氧化还原反应的化学方程式，结合原电池反应原理以及所给原电池装置，c u 应作负极，Ag No 3 溶液为电解质溶液，从而推知：(1)X 的材料为铜,y 是Ag No 3 溶液。(2)银为原电池的正极，发生的电极反应式为Ag+e-=Ag。X电极上发生的电极反应式为c u 2 e=c u 2+。(3)外电路中的电子从铜(负)电极流向银(正)电极。1 1.某探究活动小组想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，有甲、乙两位同学均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mo lR 2 6;L l 的稀H 2 s o 4 中，乙同学将电极放入6 mo lR 2 6;L l 的Na o H 溶液中,如图所示。(1)写出甲池中发生的有关电极反应的反应式：负极正极写出乙池中发生的有关电极反应的反应式：负 极正 极总 反 应 离 子 方 程 式 为(3)如果甲与乙两位同学均认为“构成原电池的电极材料若是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出 活动性更强，而乙会判断出活动性更强(填写元素符号)。(4)由此实验，可得到如下哪些结论？oA.利用原电池反应判断金属活动性顺序应注意选择合适的介质B.镁的金属性不一定比铝的金属性强C.该实验说明金属活动性顺序表已过时，已没有实用价值D.该实验说明化学研究对象复杂、反应条件多变，应具体问题具体分析(5)上述实验也反过来证明了“利用金属活动性顺序表直接判断原电池中正、负极”的做法(填“可靠”或“不可靠”)。如不可靠，则请你提出另一个判断原电池正、负 极 可 行 的 实 验 方 案答 案(1)咽2e=i11g 2+2H+2e2 T(2)2A l+8o H 6e-=2 A l o 2+4H 2o6H 2o +6e-=6o H -+3H 2 t2A l+2o H +2H 2o=2A l o 2+3H 2 f(3)mg A l (4)A D(5)不可靠 将两种金属电极连上电流表而构成原电池，利用电流表检测电流的方向，从而判断电子的流动方向，再来确定原电池的正、负极解 析(1)甲池中电池总反应方程式为mg +H 2S o 4=mg S o 4+H 2 t ,m g作负极，电极反应式为mg 2e=mg 2+,A l作正极，电极反应式为2H+2e二 二 二H 2 t。乙 池 中 电 池 总 反 应 方 程 式 为2A 1+2N a o H +2H 2o=2N a A l o 2+3H 2 t ，负极上为A l被氧化生成A 13+后与 o H 反应生成A l o 2,电极反应式为2A 16e|-8o H=2A l o 2+4H 2o；正极产物为H 2,电极反应式为6H 2o +6e=6o H+3H 2 f 0(3)甲池中mg 为负极，A l 为正极；乙池中A l 为负极，mg 为正极，若根据负极材料金属比正极活泼，则甲判断m g 活动性强，乙判断A 1活动性强。(4)选 A D。mg 的金属活动性一定比A 1强，金属活动性顺序表是正确的，应用广泛。(5)判断正、负极可根据回路中电流方向或电子流向等进行判断，直接利用金属活动性顺序表判断原电池的正、负极是不可靠的。第 2 课时化学电源 目标要求 1.了解依据原电池原理开发的技术产品化学电池。2.了解一次电池、二次电池、燃料电池的基本构造、工作原理、性能和适用范围。3.正确书写原电池的电极反应式和电池反应方程式。一、化学电池1.电池的分类化学电池化学能转变为电能一次电池：如普通锌镒干电池、碱性锌锦电池、银锌钮扣电池二次电池：如铅蓄电池等燃料电池：如氢氧燃料电池2.一次电池与二次电池的不同点(1)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，如普通的锌镒干电池、碱性锌铳干电池。(2)二次电池又称充电电池或蓄电池。放电后可以再充电使活性物质获得再生。这类电池可以多次重复使用，如铅蓄电池等。二、一次电池1.锌银电池锌银电池负极是Zn,正极是Ag2o,电解质是koH溶液，其电极反应如下：负极：Zn+2oH一 一2e-=Zn(oH)2；正极：Ag2o+2eHH2o=2Ag+2oH一；电池总反应式：Zn+Ag2o+H2o=Zn(oH)2+2Ag。2.碱性锌镒电池碱性锌锦电池的负极是Zn,正极是mno2,电解质是koH溶液，其电极反应为：负极：Zn 2e 卜 20H-Zn(oH)2；正极：2nmo2+2eI-2H2o=2mnooH+2oH ；电池总反应式：Zn+2mno2+2H2o=2mnooH+Zn(oH)2。三、燃料电池1.概念燃料电池是利用燃料和氧化剂之间发生的氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的化学电池。燃料电池的氧化剂和还原剂不是全部储藏在电池内，而是在工作时不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池，因此，燃料电池能连续不断地提供电能。2.氢氧燃料电池(D结构(如图所示)氢氧燃料电池示意图(2)工作原理电解质溶液为k o H溶液时：负极石墨：2H 2+4o H 4e=4H 2o 正极石墨：o 2+2H 2o +4e-=4o H 电池总反应式：2H 2+o 2=2H 2o四、铅蓄电池铅蓄电池是最常见的二次电池，铅蓄电池由两组栅状极板交替排列而成，正极板上覆盖有P b o 2,负极板上覆盖有P b,电解质是H 2S o 4溶液,如图所示。铅蓄电池的构造工 作 原 理：负 极：P b (s)+S o 2 4(a q)2e =P b S o 4(s)(氧化反应)；正极：P b o 2(s)+S o 2 4(a q)+4H+(a q)+2e=P b S o 4(s)+2H 2o (1)(还原反应)；总反应：P b(s)+P b o 2(s)+2H 2S o 4(a q)=2P b S o 4(s)+2H 2o(l)。铅蓄电池充电的反应是上述反应的逆过程：阴极：P b S o 4(s)+2e 一二 二 二 P b (s)+S o 24(a q)(还原反应)；阳极：P b S o 4(s)+2H 2o(l)-2e-=P b o 2(s)+4 H+(a q)+S o 2-4(用)(氧化反应)；总反应:2P b S o 4(s)+2H 2o (1)=P b (s)+P b o 2(s)+2H 2S o 4(a q)o可以把上述反应写成一个可逆反应方程式：P b +P b o 2+2H 2S o 42P b S o 4+2H 2o。知识点一化学电池1.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌镒电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为 Z n+mno 2+H 2o=Z no+mn(o H)2下列说法中，错误的是()A.电池工作时，锌失去电子B.电池正极的电极反应式为mno 2+2H 2o +2e(o H)2+2o H c.电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D.外电路中每通过电子，锌的质量理论上减少答 案 C解析 本题要求利用原电池的原理，分析碱性锌镒电池：锌为负极，在反应中失去电子，故A正确；电池工作时，电流由正极通过外电路流向负极，而电子定向移动方向与电流方向相反，故 c 错误；由电子守恒知D项正确；由该电池反应的总反应式和原电池的原理写出正极反应式知B 正确。2.最近，科学家研制出一种纸质电池，这 种“软电池”采用薄层纸片作为载体和传导体，在一边附着锌，在另一边附着二氧化镐。电 池 总 反 应 为 Z n+2mno 2+H 2o=Z no +2mno o H o 下列说法不正确的是（）A.该电池Z n为负极，mno 2为正极B.该电池的正极反应为mno 2+e I-H 2o =mno o H+o H c.导电时外电路电子由Z n流向nmo 2,内电路电子由nmo 2流向Z nD.电池工作时水分子和o H 都能通过薄层纸片答 案 c解析 原电池反应中Z n失电子、mno 2得电子，因此该电池负极为Z n,正极为mno 2。由电池总反应式减去负极反应式:Z n 2e F 2o H=Z no+H 2o 即得正极反应式：mno 2+e +H 2o 二 二 二 mno o H+o H。电子只能由Z n经外电路流向mno 2,而不能通过内电路。知识点二二次电池3.生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锦合金棚架上均匀涂上膏状的P b S o 4,干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是2P b S o 4+2H 2o P b o 2+P b +2H 2S o 4下列对铅蓄电池的 说 法 错 误 的 是()A.需要定期补充硫酸B.工作时铅是负极，P b o 2是正极c.工作时负极上发生的反应是P b-2e-F S o 2-4二 二 二 P b S o 4D.工作时电解质的密度减小答 案 A解析铅蓄电池放电时相当于原电池，P b 是负极，P b o 2是正极，负极发生的反应是P b 失去电子生成P b 2+,P b 2+与溶液中的S o 2-4生成P b S o 4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，P b S o 4的量是一定的,制成膏状，干燥后再安装，说明H 2s。4 不用补充；放电时，H 2s。4 被消耗，溶液中的H 2s o 4的物质的量浓度减小，所以溶液的密度也随之减小。4.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 式 为 3Z n+2k 2F e o 4+8 H 2o 3Z n(o H)2+2F e(o H)3+4k o H,以下说法不正确的是()A.放电时负极反应式为Z n-2e-+2o H-=Z n(o H)2B.放电时正极反应式为F e o 2 4+4H 2o +3e =F e(o H)3+5o H 一c.放电时每转移3 m o l 电子，正极有l m o l k 2 F e o 4被氧化D.充电时阳极附近的溶液的碱性减弱答 案 c解析 选项A,放电时，在碱性条件下，Z n 失去电子为电池的负极：Z n 2 e F 2 o H=Z n（o H）2；选项B,根据放电时总电池反应式减去负极反应式（电子数需相等）可得放电时正极反应式为 F e o 2 4+4H 2 o +3 e=F e （o H）3 +5o H；选项 c,放电时，k 2 F e o 4被还原；选项D,充电是放电的逆向反应，所以充电时，阳极消耗。H,导致阳极附近的溶液的碱性减弱。知识点三燃料电池5.固体氧化物燃料电池是以固体氧化错一氧化钮为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（。2 一）在其间通过。该电池的工作原理如下图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是（）A.有 o 2 参加反应的a 极为电池的负极B.b 极的电极反应式为H 2 2 e+o 2 一 二 二 二 H 2 oc.a 极对应的电极反应式为o 2 +2 H 2 o +4e=4o H D.该电池的总反应式为2 H 2 +o 2=高温2 H 2 o答 案 D解析 因为电子从b电极流向a电极，所以b电极为负极，H 2 在该极发生氧化反应；a电极为正极，o 2 在该极发生还原反应。由此推断该原电池的负极反应式为H 2 2 e=2 H+,正极电极反应式为1 2 o 2 +2 e =o 2,则电池总反应式为2 H 2+。2=高温 2 H 2 o o6.一种新型燃料电池，它以多孔银板为电极插入k o H 溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气，则有关此电池推断正确的是（）A.通入乙烷的电极为正极B.参加反应的乙烷与氧气的物质的量之比为7 :2c.放电一段时间后，k o H 的物质的量浓度减少D.负极反应式为 c 2 H 6 +6 H 2 o-1 4e-=2 c o 2-3+1 8 H+答 案 c解析乙烷燃烧的化学方程式为2 c 2 H 6 +7 o 2 -4c o 2 +6 H 2 o,在该反应中氧气得电子，乙烷失电子，因此通入氧气的电极为正极，而通入乙烷的电极为负极，故 A 答案错误；反应中参加反应的乙烷与氧气的物质的量之比应为2 ：7,故B 答案错误；考虑到该电池是以k o H 为电解质溶液的，生成的c o 2 会和k o H 反应转化成k 2 c。3,反应中消耗k o H,k o H 的物质的量浓度减少，故 c 答案正确；由于该电池是以k o H 溶液为电解液的，D答案中负极生成的H+显然在溶液中是不能存在的，故D 答案错误。考虑到电解质溶液的影响，此时该电池的总反应式应为2 c 2 H 6 +8 k o H +7 o 2 -4k 2 c o 3 +1 0 H 2 o,正极反应式为 1 4H 2 o +7 o 2 +2 8 e =2 8 o H 一（正极氧气得电子，理论上形成。2 一,但该粒子在水中不稳定，必须以 o H 一形式存在），负极反应式可用总反应式减去正极反应式得到：2 c 2 H 6+3 6 o H 2 8 e -=4c o 2 3 +2 4H 2 o。练基础落实1 .电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是（）A.锌镒干电池工作一段时间后碳棒变细B.氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能c.氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化D.太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅答 案 c解析 因为锌镒干电池中锌棒为负极，锌棒变细，碳棒不变,故A 错；原电池是将化学能直接转变为电能，所以B 错；氢氧燃料电池负极反应为H 2 2 e 二=2H+,所以c正确；太阳能电池采用硅材料制作，故 D 错。2 .下列有关电池的说法不正确的是（）A.手机上用的锂离子电池属于二次电池B.铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极c.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D.锌镒干电池中，锌电极是负极答 案 B解析 锂离子电池可以充电后再次使用，属于二次电池，A项正确；铜锌原电池中铜为正极，故外电路中电流为铜流向锌，而电子是由锌流向铜，B项错误；电池的实质是把化学能转化成电能，c 项正确；Z n 失去电子生成Z n 2 +,故作为负极，D 项正确。3.氢氧燃料电池用于航天飞机，电极反应产生的水经冷凝后可作为航天员的饮用水，其电极反应式如下：负极：2 H 2 +4 o H-4 e-4 H 2 o正极：o 2 +2 H 2 o+4 e=4 o H 当得到饮用水时，电池内转移的电子数约为()A.l O O m o l D.2 0 0 m o l答 案 D解析 n (H 2 o)=X 1 0 3 gl 8 g 2 2 6;m o l-l =1 0 0 m o l即每生成l m o l H 2 o 则转移2 m o l e-,当生成1 0 0 m o l H 2 o时,转移 2 0 0 m o l e-。4.蓄电池在放电时起原电池的作用，在充电时起电解池的作用。下面是爱迪生蓄电池分别在充电和放电时发生的反应：Fe+Nio2+2H2oFe(oH)2+Ni(oH)2下列有关爱迪生蓄电池的推断错误的是()A.放电时，F e是负极，Nio2是正极B.蓄电池的电极可以浸入某种酸性电解质溶液中c.放电时，负极上的 电 极 反 应 为Fe+20H 2e=Fe(oH)2D.放电时，电解质溶液中的阴离子向负极方向移动答 案B5.如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，电池总反应式为2cH3oH+3o2=2co2+4 H 2 o o下列说法正确的是()A.左电极为电池的正极，a处通入的物质是甲醇B.右电极为电池的负极，b处通入的物质是空气c.负极反应式为 cH3oH+H2o 6e -co2 f +6H+D.正极反应式 o2+2H2o+4e=4oH 答 案c解析 据图知，在左电极有电子流出，应为电池的负极，被氧化的物质是甲醇，在酸性电解液中产生co2,故A错误，c正确；右电极有电子流入，应为电池的正极，B错误；由于氢离子通过质子交换膜进入正极区，所以正极反应式得到o H一是错误的。6.L i F eP o 4 电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点,可用于电动汽车。电池反应为F eP o 4 +L i L i F eP o 4,电池的正极材料是L i F eP o 4,负极材料是石墨，含 L i +导电固体为电解质。下列有关L i F eP o 4 电池说法正确的是()A.可加入硫酸以提高电解质的导电性B.放电时电池内部L i +向负极移动c.充电过程中，电池正极材料的质量增加D.放电时电池正极反应为：F eP o 4 +L i +e 一二 二 二 L i F eP o 4答 案 D解析 由于L i 能和稀H 2 S o 4.H 2 o 反应，因此电解质不能用硫酸；放电过程为原电池原理，在原电池中，阴离子向着负极移动，阳离子向着正极移动；充电过程是电解的过程，电解池的阳极失电子，即L i F eP o 4 e一二 二 二 L i +F eP o 4,因此阳极材料(L i F eP o 4)质量会减少；将电解池阳极反应倒过来就是原电池的正极反应。综合上述分析可知D 正确。练方法技巧7 .在下图装置中，通电后可观察到cu极溶解，则下列说法中不正确的是()A.直流电源中，A 是正极B.两池内cuS o 4 溶液浓度均不改变c.两铁极上最初析出物相同池内溶液的质量逐渐减小答案B解析由于L i能和稀H 2 s。4、H 2 o 反应，因此电解质不能用硫酸；放电过程为原电池原理，在原电池中，阴离子向着负极移动，阳离子向着正极移动；充电过程是电解的过程，电解池的阳极失电子，即L iF e Po 4-e-二 二=L i+F e Po 4,因此阳极材料（L iF e Po 4）质量会减少；将电解池阳极反应倒过来就是原电池的正极反应。综合上述分析可知D正确。8.乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，在 2 0 0 C 左右时供电，电池总反应式为c 2 H 5 o H+3 o 2=2 c o 2 +3 H 2 o,电池示意图，下列说法中正确的是（）A.电池工作时，质子向电池的负极迁移B.电池工作时，电流由b 极沿导线流向a 极c.a极上发生的电极反应是c 2 H 5 o H+3 H 2 o+1 2 e-=2 c o 2+1 2 H+D.b 极上发生的电极反应是2 H 2 o+o 2 +4 e=4 o H 答 案 B解析 通入乙醇的一极（a极）为负极，发生氧化反应；通入氧气的一极（b极）为正极，发生还原反应。电池工作时，阳离子（质子）向电池的正极迁移，A项不正确；电流方向与电子流向相反，电流由b极沿导线流向a极，B项正确；a极上乙醇应该失电子被氧化，所 以c项不正确；因为电池中使用的是磺酸类质子溶剂，所以电极反应式中不能出现o H一,D项不正确。练综合拓展9.科学家预言，燃料电池将是2 1世纪获得电力的重要途径,美国已计划将甲醇燃料电池用于军事。一种甲醇燃料电池是采用铝或碳化鸨作为电极催化剂，在稀硫酸电解质中直接加入纯化后的甲醇，同时向一个电极通入空气。回答下列问题:（D这种电池放电时发生的化学反应方程式：（2）此电池的正极发生的电极反应:负极发生的电极反应:(3)电解液中H+向 极移动，向外电路释放电子的电极是 o使用该燃料电池的另一个好处是答案(1)2 c H 3 o H+3 o 2=2 c o 2 +4 H 2 o(2)3 o 2 +1 2 H+1 2 e=6 H 2 o2 c H 3 o H+2 H 2 o 1 2 e=2 c o 2 +1 2 H+(3)正 负 极(4)对环境无污染解 析(1)燃料电池的电池反应为燃料的氧化反应，在酸性条件下生成的c o 2 不 与 H 2 S o 4 反应，故电池总反应式为2 c H 3 o H +3 o 2=2 c o 2+4 H 2 o。(2)电池的正极o 2 得电子，由于是酸性环境，所以会生成H 2 o,用电池总反应式减去正极反应式即可得出负极的电极反应式。(3)H+移向正极，在正极生成水。(4)产物是c o 2 和 H 2 o,不会对环境造成污染。1 0.氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀了一层细小的伯粉，伯吸附气体的能力强，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 为电极表面镀伯粉的原因为(4)该电池工作时，H 2 和。2连续由外部供给，电池可连续不断地提供电能。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 .2 L i+H 2=A 2 L i HH.L i H+H 2 o=L i o H+H 2 f反应I 中的还原剂是,反应H中的氧化剂是_O已知L i H 固体密度为 2 2 6;cm 3,用锂吸收2 2 4L(标准状况)H 2,生成的L i H 体积与被吸收的H 2 体积比为 o由生成的L i H 与 H 2 o 作用，放出的H 2 用作电池燃料，若能量转化率为8 0%,则导线中通过电子的物质的量为_ m o l o答 案(1)化学能转变为电能a 到 b(2)2 H 2 +4o H 4e=4H 2 o 或 H 2 +2 o H 2 e=2 H 2 o (3)增大电极单位面积吸附H 2、。2的分子数，加
