2019-2020年高中化學(xué)第一章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第三節(jié)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能-電池第1課時學(xué)案魯科版.doc

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2019-2020年高中化學(xué)第一章化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第三節(jié)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能-電池第1課時學(xué)案魯科版 [課標(biāo)要求] 1．了解原電池的工作原理及其構(gòu)成條件，了解常見的化學(xué)電源及其工作原理。 2．掌握電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式的書寫。 3．依據(jù)原電池的原理判斷金屬的活潑性強(qiáng)弱及設(shè)計原電池。 1．原電池負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生還原反應(yīng)。 2．原電池負(fù)極流出電子，正極流入電子。電解質(zhì)溶液中陰離子移向負(fù)極， 陽離子移向正極。 3．原電池的構(gòu)成條件：①兩個活動性不同的電極；②有電解質(zhì)溶液；③形 成閉合回路。 4．正極材料活潑性＜負(fù)極材料活潑性，正極通常具備特定的現(xiàn)象：有氣體生 成、電極質(zhì)量增加或不變等；負(fù)極通常不斷溶解，質(zhì)量減小。 5．利用原電池原理可以加快某些氧化還原反應(yīng)的速率。 6．化學(xué)電源分為一次電池、可充電電池(二次電池)和燃料電池。 設(shè)計實(shí)驗(yàn)將鋅與CuSO4溶液的反應(yīng)所釋放的能量轉(zhuǎn)化為電能，填寫實(shí)驗(yàn)記錄。 (1)實(shí)驗(yàn)裝置 (2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 電流計指針 電極表面變化情況 Ⅰ 發(fā)生偏轉(zhuǎn) 鋅片質(zhì)量減少，銅片質(zhì)量增加 Ⅱ 發(fā)生偏轉(zhuǎn) 鋅片質(zhì)量減少，銅片質(zhì)量增加 (3)實(shí)驗(yàn)分析 Zn極 Cu極 電子流向 由Zn極流向Cu極 電子得失 Zn失電子 溶液中Cu2＋得電子 電極名稱 負(fù)極 正極 能量轉(zhuǎn)化 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 (4)電極反應(yīng)及電池反應(yīng) 負(fù)極：Zn－2e－===Zn2＋， 正極：Cu2＋＋2e－=== Cu， 電池反應(yīng)：Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu。 鋅銅原電池裝置如下： [問題思考] 1．鋅銅原電池中正、負(fù)極材料是什么？寫出正、負(fù)極反應(yīng)式。 提示：Zn作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2＋；Cu作正極，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu。 2．原電池裝置中，鹽橋中離子移動的方向是什么？ 提示：鹽橋中的Cl－移向負(fù)極(ZnSO4溶液)，K＋移向正極(CuSO4溶液)。 3．原電池裝置中，鹽橋的作用是什么？ 提示：①形成閉合回路；②保持溶液中電荷守恒，使電池反應(yīng)能持續(xù)發(fā)生。 1．原電池工作原理 (1)原理圖示 (2)電極名稱與反應(yīng)類型 正極→還原反應(yīng)；負(fù)極→氧化反應(yīng)。 (3)電子流向：負(fù)極→正極。 (4)電流方向：正極→負(fù)極。 (5)離子流向：陽離子→正極；陰離子→負(fù)極。 2．組成原電池的條件 (1)活動性不同的兩塊電極材料(金屬和金屬或金屬和非金屬)。 (2)電極均與電解質(zhì)溶液接觸。 (3)形成閉合電路。 3．原電池正負(fù)極的判斷方法 (1)一般方法 (2)特殊情況 電極的正負(fù)除與金屬的活動性有關(guān)外，還與電解質(zhì)溶液有關(guān)。活潑金屬一般作負(fù)極，但不是活潑金屬一定作負(fù)極，如Mg－Al－H2SO4溶液構(gòu)成的原電池中，Mg為負(fù)極，而在Mg－Al－NaOH溶液構(gòu)成的原電池中，Al為負(fù)極，因?yàn)锳l可與NaOH溶液反應(yīng)，而Mg不與NaOH溶液反應(yīng)。 4．原電池中電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式的書寫 1．下列裝置中，能構(gòu)成原電池的是(　　) 解析：選D　酒精為非電解質(zhì)，A錯誤；選項(xiàng)B中未使用鹽橋，沒有形成閉合回路；C項(xiàng)中兩個電極材料相同，不能形成原電池。依據(jù)原電池的構(gòu)成條件可知D正確。 2．如下圖所示的原電池裝置，X、Y為兩電極，電解質(zhì)溶液為稀硫酸，外電路中的電子流向如圖所示，對此裝置的下列說法正確的是(　　) A．外電路的電流方向?yàn)椋篨→外電路→Y B．若兩電極分別為Zn和碳棒，則X為碳棒，Y為Zn C．若兩電極都是金屬，則它們的活動性為X>Y D．X極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng) 解析：選C　由圖可知電子的流動方向是X→外電路→Y，則電流的方向就為Y→外電路→X；X為原電池的負(fù)極，Y為正極，X的活動性比Y強(qiáng)；X極應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)，Y極應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)。 3．如圖所示裝置可構(gòu)成原電池。試回答下列問題： (1)電解質(zhì)溶液為濃硝酸時，燈泡________(填“亮”或“不亮”，填“亮”做a，填“不亮”做b)。 a．若燈泡亮，則Mg電極上發(fā)生的反應(yīng)為__________________________________。 b．若燈泡不亮，則理由為_____________________________________________。 (2)電解質(zhì)溶液為NaOH溶液時，燈泡________(填“亮”或“不亮”，填“亮”做a，填“不亮”做b)。 a．若燈泡亮，則Mg電極上發(fā)生的反應(yīng)為______________________；Al電極上發(fā)生的反應(yīng)為________________________________________________________________________。 b．若燈泡不亮，則理由為______________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：燈泡是否亮取決于該裝置中是否有電流通過，即該裝置是否能構(gòu)成原電池，若能構(gòu)成原電池，則燈泡亮；否則，燈泡不亮。Mg－Al－濃硝酸構(gòu)成的原電池中，Mg與濃硝酸反應(yīng)，Al遇濃硝酸發(fā)生鈍化，所以Mg電極為負(fù)極；但Mg－Al－NaOH溶液構(gòu)成的原電池中，Al與NaOH反應(yīng)，Mg與NaOH不反應(yīng)，所以Al電極為負(fù)極。 答案：(1)亮　Mg－2e－===Mg2＋ (2)亮　6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－　2Al＋8OH－－6e－===2[Al(OH)4]－ 1．電池分類及特點(diǎn) 電池 一次電池 可充電電池(二次電池) 燃料電池 特點(diǎn) 只能放電，不能充電 可反復(fù)充電和放電，充電時是一個電解池；放電時是一個原電池 能量利用率高，可連續(xù)使用，污染輕 2.一次電池——鋅錳干電池 (1)酸性電池 負(fù)極(鋅)反應(yīng)：Zn－2e－===Zn2＋； 正極(石墨)反應(yīng)：2NH＋2e－===2NH3＋H2。 (2)堿性電池 負(fù)極(鋅)反應(yīng)：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O； 正極(石墨)反應(yīng)：MnO2＋2H2O＋2e－===Mn(OH)2＋2OH－； 電池反應(yīng)：Zn＋MnO2＋H2O===ZnO＋Mn(OH)2。 3．可充電電池——二次電池 (1)鉛蓄電池 裝置 放電 負(fù)極反應(yīng)：Pb＋SO－2e－===PbSO4 正極反應(yīng)：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O 充電 陰極反應(yīng)：PbSO4＋2e－===Pb＋SO 陽極反應(yīng)：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO 總反應(yīng) Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O (2)二次電池工作原理 ①二次電池放電時是原電池，而充電時是電解池；二次電池的充放電過程相反。 ②當(dāng)蓄電池充電時就是通以直流電，蓄電池的正極與外接直流電源的正極相連，作陽極；蓄電池的負(fù)極與外接直流電源的負(fù)極相連，作陰極?？珊唵斡洃洠贺?fù)接負(fù)，正接正。 ③充電時發(fā)生的電極反應(yīng)和電池反應(yīng)是放電時發(fā)生的反應(yīng)的逆過程。 1．下列說法中，不正確的是(　　) A．化學(xué)電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置 B．化學(xué)電池的種類包括一次電池、二次電池和燃料電池等 C．化學(xué)電池供能穩(wěn)定可靠，可以制成各種形狀和大小，使用方便，易于維護(hù) D．廢舊電池可以隨意丟棄 解析：選D　廢舊電池中含有重金屬和酸、堿等有害物質(zhì)，隨意丟棄，對生態(tài)環(huán)境和人體健康危害很大，所以廢舊電池應(yīng)回收處理。 2．日常所用干電池的電極分別為碳棒(上面有銅帽)和鋅皮，以糊狀NH4Cl和ZnCl2做電解質(zhì)(其中加入MnO2吸收H2)，電極反應(yīng)可簡化為Zn－2e－===Zn2＋，2NH＋2e－===2NH3＋H2(NH3與Zn2＋絡(luò)合)。 根據(jù)以上敘述判斷下列結(jié)論不正確的是(　　) A．Zn為正極，碳為負(fù)極 B．Zn為負(fù)極，碳為正極 C．工作時電流由碳極經(jīng)外電路流向Zn極 D．長時間連續(xù)使用時內(nèi)裝糊狀物可能流出，從而腐蝕用電器 解析：選A　由電極反應(yīng)可知，發(fā)生氧化反應(yīng)的為電源的負(fù)極，電子由鋅極流出通過外電路流向碳棒，電流方向和電子移動方向相反。 3．下列關(guān)于鉛蓄電池的說法正確的是(　　) A．放電時，正極發(fā)生的反應(yīng)是Pb＋SO－2e－===PbSO4 B．放電時，該電池的負(fù)極材料是鉛板 C．充電時，電池中硫酸的濃度不斷變小 D．充電時，陽極發(fā)生的反應(yīng)是PbSO4＋2e－===Pb＋SO 解析：選B　A項(xiàng)中電池放電時正極應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O；C項(xiàng)中電池充電時硫酸的濃度應(yīng)不斷增大；D項(xiàng)中電池充電時陽極應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)。 1．結(jié)構(gòu)圖示 2．工作原理 通入可燃物(H2)的一極為電池的負(fù)極，通入O2的一極為電池的正極。 (1)酸性氫氧燃料電池(電解質(zhì)為H2SO4) 負(fù)極反應(yīng)：2H2－4e－===4H＋， 正極反應(yīng)：O2＋4H＋＋4e－===2H2O， 電池反應(yīng)：2H2＋O2===2H2O。 (2)堿性氫氧燃料電池(電解質(zhì)為KOH) 負(fù)極反應(yīng)：2H2＋4OH－－4e－===4H2O， 正極反應(yīng)：2H2O＋O2＋4e－===4OH－， 電池反應(yīng)：2H2＋O2===2H2O。 3．電池特點(diǎn) (1)能量轉(zhuǎn)換率高，污染小。 (2)工作時，燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給，在電極上不斷進(jìn)行反應(yīng)，連續(xù)不斷地提供電能。 [特別提醒]　(1)燃料電池的兩個電極與其他電池不同，電極材料本身不參與電極反應(yīng)。 (2)酸性介質(zhì)中的燃料電池(氧化劑為O2)的正極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－===2H2O； 堿性介質(zhì)中的燃料電池(氧化劑為O2)的正極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 1．用稀H2SO4作電解質(zhì)溶液時，甲烷燃料電池的正、負(fù)極反應(yīng)式如何書寫？并寫出總反應(yīng)式。 提示：總反應(yīng)式是甲烷燃燒的化學(xué)方程式CH4＋2O2===CO2＋2H2O，其中正極反應(yīng)式為2O2＋8H＋＋8e－===4H2O，負(fù)極反應(yīng)式為CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋。 2．用KOH作電解質(zhì)溶液時，甲烷燃料電池的總反應(yīng)式與“1”中相同嗎？試分別寫出兩極的電極反應(yīng)式。 提示：不相同；因?yàn)镃O2與KOH溶液反應(yīng)生成K2CO3，故總反應(yīng)式為CH4＋2O2＋ 2OH－===CO＋3H2O，其中正極反應(yīng)式為2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，負(fù)極反應(yīng)式為CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O。 有機(jī)燃料電池電極反應(yīng)式書寫方法 電池的負(fù)極一定是可燃物，有機(jī)燃料中各元素的化合價變化遵循一般化合價規(guī)則，燃料失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電池的正極多為氧氣或空氣得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，特別注意電解質(zhì)溶液酸堿性不同的區(qū)別?？筛鶕?jù)電荷守恒來配平電極反應(yīng)式。 如乙醇堿性(KOH溶液)燃料電池負(fù)極反應(yīng)式的書寫方法。 第一步：確定生成物 乙醇燃燒生成CO2和H2O，其中CO2與KOH溶液反應(yīng)生成K2CO3和H2O，故生成物為CO和H2O。 第二步：確定價態(tài)的變化及轉(zhuǎn)移電子數(shù) 乙醇(C2H6O)中碳元素的化合價為－2，CO中碳元素的化合價為＋4，故1 mol乙醇完全反應(yīng)失去2[4－(－2)]＝12 mol電子。 第三步：列出表達(dá)式 第四步：確定電極反應(yīng)式中各物質(zhì)的系數(shù) 由碳原子守恒確定CO的系數(shù)為2， 由電荷守恒確定OH－的系數(shù)為16。 (注：失去12個電子，相當(dāng)于帶12個單位正電荷) 再由氫原子守恒確定H2O的系數(shù)為11， 故負(fù)極反應(yīng)式為C2H5OH＋16OH－－12e－===2CO＋11H2O。 1．下圖為氫氧燃料電池原理示意圖，下列敘述不正確的是(　　) A．a(chǎn)電極是負(fù)極 B．b電極的電極反應(yīng)為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ C．氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源 D．氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置 解析：選B　從圖中可看出a電極處進(jìn)入的是H2，b電極處進(jìn)入的是O2，該電池的總反應(yīng)是2H2＋O2===2H2O，故a電極處H2失e－被氧化，a為負(fù)極；b電極為正極，電極反應(yīng)為2H2O＋O2＋4e－===4OH－，故B項(xiàng)不正確。 2．在酸性溶液中甲烷與氧氣作用生成水和二氧化碳。如果將電解質(zhì)更換為KOH，則該電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是(　　) A．CH4－8e－＋8OH－===CO2＋6H2O B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O C．CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 解析：選C　如果將電解質(zhì)更換為KOH，該燃料電池的總反應(yīng)為CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O，根據(jù)氧化還原反應(yīng)類型判斷出負(fù)極通入甲烷，正極通入氧氣，B、D錯。然后根據(jù)甲烷中碳元素的化合價變化：H4―→O，寫出1 mol甲烷轉(zhuǎn)移的電子數(shù)，最后根據(jù)各原子守恒，配平可得負(fù)極反應(yīng)：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O，A錯。 1．加快化學(xué)反應(yīng)速率 構(gòu)成原電池的反應(yīng)速率比直接接觸的反應(yīng)速率快。如實(shí)驗(yàn)室制H2時，粗鋅比純鋅與稀硫酸反應(yīng)快，或向溶液中滴入幾滴CuSO4溶液，反應(yīng)加快。 2．比較金屬的活動性強(qiáng)弱 對于酸性電解質(zhì)，一般是作負(fù)極的金屬活動性強(qiáng)，作正極的金屬活動性較弱。 3．設(shè)計原電池 (1)理論上，自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，可以設(shè)計成原電池。 (2)外電路 (3)內(nèi)電路：將兩電極浸入電解質(zhì)溶液中，陰、陽離子作定向移動。 1．有a、b、c、d四個金屬電極，有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置及部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下： 實(shí)驗(yàn)裝置 部分 實(shí)驗(yàn) 現(xiàn)象 a極質(zhì)量減??；b極質(zhì)量增加 b極有氣體產(chǎn)生；c極無變化 d極溶解；c極有氣體產(chǎn)生 電流從a極流向d極 由此可判斷這四種金屬的活動性順序是(　　) A．a(chǎn)>b>c>d　　　　　 B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a(chǎn)>b>d>c 解析：選C　由第一個裝置a極溶解，可知a極是負(fù)極，金屬活動性a>b，對于第二個裝置，依據(jù)還原性規(guī)律知，金屬活動性b>c，第三個裝置的金屬活動性d>c，由第四個裝置電流從a→d，則電子從d→a，故金屬活動性d>a。 2．設(shè)計原電池Zn＋2Fe3＋===Zn2＋＋2Fe2＋，在方框中畫出能形成穩(wěn)定電流的半電池形式的裝置圖(標(biāo)出電極材料、電解質(zhì)溶液) 負(fù)極：________，電極反應(yīng)：_________________________________________________； 正極：________，電極反應(yīng)：_________________________________________________。 解析：分析元素化合價的變化可知，Zn為負(fù)極，比Zn活潑性差的金屬或非金屬(石墨等)作正極，選擇與電極材料有相同離子的溶液作電解質(zhì)溶液。 答案：見下圖 Zn　Zn－2e－===Zn2＋ Pt　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ [三級訓(xùn)練節(jié)節(jié)過關(guān)]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．下列說法正確的是(　　) A．構(gòu)成原電池正極和負(fù)極的材料必須是金屬 B．在原電池中，電子流出的一極是負(fù)極，該電極被還原 C．實(shí)驗(yàn)室欲快速制取氫氣，可利用粗鋅與稀硫酸反應(yīng) D．原電池可以把物質(zhì)內(nèi)部的能量全部轉(zhuǎn)化為電能 解析：選C　原電池也可以用石墨做電極，A錯誤。電子流出的一極是負(fù)極，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，B錯誤。粗鋅中的雜質(zhì)與鋅及稀硫酸構(gòu)成原電池，加快鋅與稀硫酸的反應(yīng)速率，C正確。原電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，轉(zhuǎn)化效率較高，但不能全部轉(zhuǎn)化為電能，原電池工作時發(fā)熱就是一部分能量轉(zhuǎn)化為熱能，D錯誤。 2．用鋅片、銅片和硝酸銀組成的原電池，正極上發(fā)生的電極反應(yīng)是(　　) A．2H＋＋2e－===H2↑　　　　B．Zn===Zn2＋＋2e－ C．2H2O＋O2＋4e－===4OH－ D．Ag＋＋e－===Ag 解析：選D　題給原電池中，鋅片為負(fù)極，電極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋；銅片為正極，電極反應(yīng)為Ag＋＋e－===Ag。 3．鎂及其化合物一般無毒(或低毒)、無污染，且鎂電池放電時電壓高而平穩(wěn)，因而越來越成為人們研制綠色原電池所關(guān)注的焦點(diǎn)。其中一種鎂電池的反應(yīng)為xMg＋Mo3S4MgxMo3S4，則鎂電池放電時，下列說法錯誤的是(　　) A．Mg2＋向正極遷移 B．正極反應(yīng)式為Mo3S4＋2xe－===Mo3S C．Mo3S4發(fā)生氧化反應(yīng) D．負(fù)極反應(yīng)式為xMg－2xe－===xMg2＋ 解析：選C　放電時，該電池作原電池，鎂是還原劑，作原電池的負(fù)極，失去電子，電極反應(yīng)式是xMg－2xe－===xMg2＋，D選項(xiàng)正確。Mo3S4在反應(yīng)中是氧化劑，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式是Mo3S4＋2xe－===Mo3S，B選項(xiàng)正確、C選項(xiàng)錯誤。原電池中陽離子向正極移動，陰離子向負(fù)極移動，A選項(xiàng)正確。 4．氫氧燃料電池是將H2和O2分別通入電池，穿過浸入20%～40%的KOH溶液的多孔碳電極，其電極反應(yīng)式為H2＋2OH－－2e－===2H2O,2H2O＋O2＋4e－===4OH－。則下列敘述正確的是(　　) A．通入H2的一極是正極，通入O2的一極是負(fù)極 B．通入O2的一極是正極，通入H2的一極是負(fù)極 C．工作一段時間后電解質(zhì)溶液的pH增大 D．工作時負(fù)極區(qū)附近pH增大 解析：選B　根據(jù)電池反應(yīng)可知：H2在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，在堿性條件下，其電極反應(yīng)為H2＋2OH－－2e－===2H2O，負(fù)極區(qū)OH－濃度降低。O2在正極上發(fā)生還原反應(yīng)，氧原子得電子，生成－2價的氧，只能以O(shè)H－形式存在，其電極反應(yīng)為2H2O＋O2＋4e－===4OH－。由于反應(yīng)生成H2O，導(dǎo)致c(OH－)減小，溶液的pH減小。 5．依據(jù)氧化還原反應(yīng)2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設(shè)計的原電池如下圖所示。請回答下列問題： (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，發(fā)生的電極反應(yīng)為_____________________。X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為__________________________。 (3)外電路中的電子是從________電極流向________電極。 解析：該原電池的電池反應(yīng)為2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)，由此可知X極是銅，作負(fù)極，銀作正極，Y應(yīng)是AgNO3溶液。電子從電池的負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極，即從銅電極流向銀電極。 答案：(1)Cu　AgNO3溶液　(2)正　Ag＋＋e－===Ag　Cu－2e－===Cu2＋　(3)X(Cu)　Ag 1．以下反應(yīng)在理論上不能用于設(shè)計原電池的是(　　) A．HCl(aq)＋NaOH(aq)===NaCl(aq)＋H2O(l) ΔH<0 B．2CH3OH(l)＋3O2(g)===2CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH<0 C．Zn(s)＋CuSO4(aq)===ZnSO4(aq)＋Cu(s)　ΔH<0 D．2H2(g)＋O2(g)===2H2O(l)　 ΔH<0 解析：選A　只有氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計成原電池。 2．如圖所示的裝置能夠組成原電池產(chǎn)生電流的是(　　) 解析：選B　A中兩電極相同，C中沒有構(gòu)成閉合回路，D中酒精是非電解質(zhì)，都不符合原電池的構(gòu)成條件，只有B符合條件。 3．一個原電池總反應(yīng)為Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，該電池材料及電解質(zhì)溶液可能是(　　) 選項(xiàng) 正極 負(fù)極 電解質(zhì)溶液 A Zn Cu CuCl2 B Cu Zn H2SO4 C Cu Zn CuSO4 D Ag Cu CuSO4 解析：選C　原電池總反應(yīng)為Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，可得出其負(fù)極反應(yīng)：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反應(yīng))，正極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu(還原反應(yīng))，因此負(fù)極材料只能是Zn。正極為Cu2＋得電子還原成銅，電解質(zhì)應(yīng)為可溶性銅鹽，正極材料為活潑性比Zn弱的Cu、Fe(或C、Pt)等。 4．如圖所示的各裝置中，在銅電極上不能產(chǎn)生氣泡的是(　　) 解析：選B　A項(xiàng)和C項(xiàng)裝置中無外接電源，則構(gòu)成原電池，銅電極均作正極，發(fā)生的電極反應(yīng)均為2H＋＋2e－===H2↑，均放出H2。B項(xiàng)裝置是電解池，銅電極作陽極，電極反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2＋，銅電極上無氣體生成。D項(xiàng)裝置是電解池，銅電極作陰極，電極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑，有H2放出。 5．目前常見的燃料電池主要有四種，下面是這四種燃料電池的工作原理示意圖，其中正極的反應(yīng)產(chǎn)物為水的是(　　) 解析：選C　A中通空氣的一極為正極，電極反應(yīng)式為O2＋4e－===2O2－。B中通O2的一極為正極，電極反應(yīng)式為2H2O＋O2＋4e－===4OH－。C中通空氣的一極為正極，電極反應(yīng)式為4H＋＋O2＋4e－===2H2O。D中通CO2和O2的一極為正極，電極反應(yīng)式為2CO2＋O2＋4e－===2CO。 6．某蓄電池放電、充電時的反應(yīng)為 Fe＋Ni2O3＋3H2OFe(OH)2＋2Ni(OH)2 下列推斷中正確的是(　　) ①放電時，F(xiàn)e為正極，Ni2O3為負(fù)極?、诔潆姇r，陰極上的電極反應(yīng)式是Fe(OH)2＋ 2e－===Fe＋2OH－?、鄢潆姇r，Ni(OH)2為陽極　④該蓄電池的電極必須是浸在某種堿性電解質(zhì)溶液中 A．①②③　　　　　　　　 B．①②④ C．①③④ D．②③④ 解析：選D　根據(jù)元素化合價變化，放電時Fe為負(fù)極，Ni2O3為正極，①錯；充電時，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，②對；充電時，Ni(OH)2中Ni元素的化合價升高，因此Ni(OH)2為陽極，③對；因Fe、Ni2O3、Fe(OH)2、Ni(OH)2均可以與酸反應(yīng)，因此該蓄電池的電極必須浸在堿性電解質(zhì)溶液中，④對。 7．M、N、P、E四種金屬，①M(fèi)＋N2＋===N＋M2＋?、贛、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面有大量氣泡?、跱、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸溶液中，電極反應(yīng)為E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。四種金屬的還原性由強(qiáng)到弱順序是(　　) A．PMNE B．ENMP C．PNME D．EPMN 解析：選A　由①知，活潑性M＞N，由②知，活潑性P＞M；由③知，N、E構(gòu)成的原電池N作負(fù)極，活潑性N＞E。 8．銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充電和放電過程可表示為2Ag＋Zn(OH)2Ag2O＋Zn＋H2O，在此電池放電時，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是(　　) A．Ag B．Zn(OH)2 C．Ag2O D．Zn 解析：選D　電池放電時其負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，元素的化合價升高，即負(fù)極材料為Zn。 9．由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置圖進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 裝置 現(xiàn)象 二價金屬A不斷溶解 C極質(zhì)量增加 A上有氣泡產(chǎn)生 根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問題： (1)裝置甲中負(fù)極的電極反應(yīng)式是___________________________________________。 (2)裝置乙中正極的電極反應(yīng)式是_____________________________________________。 (3)裝置丙中溶液的c(H＋)________(填“變大”“變小”或“不變”)。 (4)四種金屬活動性由強(qiáng)到弱的順序是_________________________________________。 解析：甲、乙、丙均為原電池裝置。依據(jù)原電池原理，甲中A不斷溶解，則A為負(fù)極、B為正極，活動性A>B；乙中C極增重，即析出Cu，則B為負(fù)極，活動性B>C；丙中A上有氣體即產(chǎn)生H2，則A為正極，活動性D>A，隨著H＋的消耗，c(H＋)減小。 答案：(1)A－2e－===A2＋　(2)Cu2＋＋2e－===Cu　(3)變小　(4)D>A>B>C 10．某實(shí)驗(yàn)室備有如下實(shí)驗(yàn)用品：鐵片、銅片、鋅片、碳棒、FeCl3溶液、ZnCl2溶液、CuCl2溶液、NaCl溶液以及部分導(dǎo)線。 試回答下列問題： (1)若選用銅片、碳棒、FeCl3溶液及導(dǎo)線，________(填“能”或“否”)構(gòu)成原電池。 ①若能，請畫出其裝置圖。 判斷該電池的正極材料是__________，負(fù)極材料是__________，正極反應(yīng)為________________________________________________________________________， 負(fù)極反應(yīng)為__________________________________________________________， 電池反應(yīng)為______________________________________________________________。 ②若不能，請說明原因：__________________________________________________。 (2)若選用銅片、鐵片、NaCl溶液及導(dǎo)線并外加電流計，________(填“能”或“否”)組成原電池裝置。 解析：在分析構(gòu)成條件時，要特別注意三個因素：活潑程度不同的金屬作電極(也可以是金屬和導(dǎo)電非金屬)；要有電解質(zhì)溶液；要形成閉合電路。(1)、(2)中所涉及的裝置均符合條件，能組成原電池。 答案：(1)能 碳棒　銅片　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　Cu－2e－===Cu2＋　2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ (2)能 1．在盛有稀H2SO4的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的鋅片和銅片，下列敘述正確的是(　　) A．正極附近的SO濃度逐漸增大 B．電子通過導(dǎo)線由銅片流向鋅片 C．正極有O2逸出 D．銅片上有H2逸出 解析：選D　A項(xiàng)正極的電極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑。SO向負(fù)極移動，正極附近SO的濃度減小；B項(xiàng)電子應(yīng)從鋅片(負(fù)極)經(jīng)導(dǎo)線流向銅片(正極)；C項(xiàng)正極上有H2逸出。 2．將純鋅片和純銅片按圖示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時間，以下敘述正確的是(　　) A．兩燒杯中銅片表面均無氣泡產(chǎn)生 B．甲中銅片是正極，乙中銅片是負(fù)極 C．兩燒杯中溶液的pH均增大 D．產(chǎn)生氣泡的速度甲比乙慢 解析：選C　甲、乙中發(fā)生的反應(yīng)均為Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，故pH均增大；甲形成原電池，銅片是正極，表面有氣泡產(chǎn)生；乙中Zn與稀硫酸反應(yīng)，在Zn表面產(chǎn)生氣泡，產(chǎn)生氣泡的速度比甲慢。 3．某同學(xué)組裝了如圖所示的電化學(xué)裝置。電極Ⅰ為Al，其他電極均為Cu，則(　　) A．電流方向：電極Ⅳ→→電極Ⅰ B．電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng) C．電極Ⅱ逐漸溶解 D．電極Ⅲ的電極反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu 解析：選A　首先應(yīng)根據(jù)圖示判斷左邊兩池通過鹽橋構(gòu)成原電池，產(chǎn)生電流對右邊硫酸銅溶液進(jìn)行電解(相當(dāng)于精煉銅)。電極Ⅰ為負(fù)極，電極Ⅱ?yàn)檎龢O，所以電流方向：電極Ⅳ→→電極Ⅰ，A正確。電極Ⅰ上鋁失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，B錯。電極Ⅱ上有銅析出，C錯。電極Ⅲ的電極反應(yīng)：Cu－2e－===Cu2＋，D錯。 4．紐扣電池可用作計算器、電子表等的電源。有一種紐扣電池，其電極分別為Zn和Ag2O，以KOH溶液為電解質(zhì)溶液，電池的總反應(yīng)為Zn＋Ag2O===2Ag＋ZnO。關(guān)于該電池的敘述不正確的是(　　) A．使用時電子由Zn極經(jīng)外電路流向Ag2O極，Zn是負(fù)極 B．使用時電子由Ag2O極經(jīng)外電路流向Zn極，Ag2O是負(fù)極 C．正極的電極反應(yīng)為Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－ D．Zn極發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag2O極發(fā)生還原反應(yīng) 解析：選B　由電池方程式可以看出，負(fù)極為Zn，正極為Ag2O，使用時電子由負(fù)極流向正極，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯誤；負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)也正確。 5．某可充電的鋰離子電池LiMn2O4為正極，嵌入鋰的碳材料為負(fù)極，含Li＋導(dǎo)電固體為電解質(zhì)。放電時的電池反應(yīng)為Li＋LiMn2O4===Li2Mn2O4。下列說法正確的是(　　) A．放電時，LiMn2O4發(fā)生氧化反應(yīng) B．放電時，正極反應(yīng)為 Li＋＋LiMn2O4＋e－===Li2Mn2O4 C．充電時，LiMn2O4發(fā)生氧化反應(yīng) D．充電時，陽極反應(yīng)為Li＋＋e－===Li 解析：選B　根據(jù)電池反應(yīng)可寫出電極反應(yīng)式為 負(fù)極：Li－e－===Li＋ 正極：LiMn2O4＋Li＋＋e－===Li2Mn2O4 則充電時的電極反應(yīng)式為 陰極：Li＋＋e－===Li 陽極：Li2Mn2O4－e－===LiMn2O4＋Li＋ 可知B正確，D錯誤；放電時，LiMn2O4發(fā)生還原反應(yīng)生成Li2Mn2O4，充電時，Li2Mn2O4發(fā)生氧化反應(yīng)生成LiMn2O4，A、C均不正確。 6．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)如圖所示，電池總反應(yīng)可表示為2H2＋O2===2H2O。下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．電子通過外電路從b極流向a極 B．b極上的電極反應(yīng)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極通過固體電解質(zhì)傳遞到b極 解析：選D　由電池總反應(yīng)及原電池原理可知，充入H2的一極即a極是負(fù)極，充入O2的一極即b極是正極；電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極；電池內(nèi)部陽離子即H＋移向正極，正極的電極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故A項(xiàng)、B項(xiàng)錯誤，D項(xiàng)正確。C項(xiàng)沒有指明標(biāo)準(zhǔn)狀況，錯誤。 7．我國首創(chuàng)的海洋電池以鋁板為負(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，下列說法不正確的是(　　) A．正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．電池工作時，電流由鋁電極沿導(dǎo)線流向鉑電極 C．以網(wǎng)狀的鉑為正極，可增大與氧氣的接觸面積 D．該電池通常只需更換鋁板就可繼續(xù)使用 解析：選B　該原電池負(fù)極反應(yīng)為Al－3e－===Al3＋，正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=== 4OH－，工作時電子由負(fù)極流向正極，電流由正極流向負(fù)極。 8．宇宙飛船使用的是氫氧燃料電池，其電池反應(yīng)為2H2＋O2===2H2O，電解液為KOH溶液，為使生成的水蒸發(fā)，反應(yīng)保持在較高溫度下進(jìn)行。下列說法正確的是(　　) A．此電池能發(fā)出藍(lán)色的火焰 B．H2在正極上發(fā)生電極反應(yīng) C．工作時電解液的pH不斷減小 D．負(fù)極反應(yīng)為2H2＋4OH－－4e－===4H2O，正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 解析：選D　該燃料電池中H2和O2在兩個電極上參加反應(yīng)，并不發(fā)生燃燒反應(yīng)，所以不能發(fā)出藍(lán)色火焰，A項(xiàng)錯誤。H2在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，B項(xiàng)錯誤。電解質(zhì)KOH雖然參與了電極反應(yīng)，但從電池總反應(yīng)來看，溶液中OH－的總量保持不變，并且反應(yīng)過程中生成的水不斷地被蒸發(fā)出去，所以工作時電解液的pH不變，C項(xiàng)錯誤。 9．下圖是一個化學(xué)過程的示意圖。已知甲池的總反應(yīng)式為 2CH3OH＋3O2＋4NaOH===2Na2CO3＋6H2O 請回答下列問題： (1)圖中甲、乙兩池的名稱：甲池是________裝置，乙池是________裝置； (2)下列電極的名稱：通入CH3OH的電極名稱是________，B(石墨)電極的名稱是________； (3)寫出電極反應(yīng)式： ①通入O2的電極的電極反應(yīng)式是___________________________________________； ②A(石墨)電極的電極反應(yīng)式為______________________________________________； (4)乙池中反應(yīng)的化學(xué)方程式為_______________________________________________； (5)若反應(yīng)結(jié)束后乙池中A(石墨)電極上共收集到氣體0.050 mol，則甲池中理論上消耗O2________mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。 解析：甲池是以CH3OH為燃料的燃料電池，乙池是以石墨為電極電解飽和食鹽水的電解裝置。根據(jù)電子守恒 O2～4e－～2H2 1 mol　 2 mol n(O2) 0.050 mol n(O2)＝0.025 mol　V(O2)＝0.56 L 答案：(1)原電池　電解池　(2)負(fù)極　陽極 (3)①O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ②2H＋＋2e－===H2↑ (4)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑　(5)560 10．如圖所示，甲池中電池反應(yīng)式為2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，已知B電極質(zhì)量不變，C、D為石墨電極，乙池中為200 mL飽和NaCl溶液。 回答下列問題： (1)A極為________極(填“正”或“負(fù)”)，電極材料為________，發(fā)生________反應(yīng)(填“氧化”或“還原”)。 (2)寫出乙池的電極反應(yīng)式： 陽極反應(yīng)式為________________________________________________________； 陰極反應(yīng)式為_________________________________________________________。 (3)A電極質(zhì)量減少0.64 g時，此時乙池中電解液中c(OH－)＝________ molL－1(忽略反應(yīng)過程中溶液體積的變化)，C電極上產(chǎn)生的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為________L。 解析：由題知，甲池為原電池，A為負(fù)極，電極材料為Cu；乙池為電解池，C為陽極，電極反應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑，D為陰極，電極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑。 (3)A極有0.64 g Cu溶解時，轉(zhuǎn)移0.02 mol電子，乙池中C極上生成0.01 mol Cl2，溶液中生成0.02 mol OH－。 答案：(1)負(fù)　銅　氧化 (2)2Cl－－2e－===Cl2↑　2H＋＋2e－===H2↑ (3)0.1　0.224