2019-2020年高中化學第一章化學反應與能量轉化第三節(jié)化學能轉化為電能-電池第1課時學案魯科版.doc

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2019-2020年高中化學第一章化學反應與能量轉化第三節(jié)化學能轉化為電能-電池第1課時學案魯科版 [課標要求] 1．了解原電池的工作原理及其構成條件，了解常見的化學電源及其工作原理。 2．掌握電極反應和電池反應方程式的書寫。 3．依據原電池的原理判斷金屬的活潑性強弱及設計原電池。 1．原電池負極上發(fā)生氧化反應，正極上發(fā)生還原反應。 2．原電池負極流出電子，正極流入電子。電解質溶液中陰離子移向負極， 陽離子移向正極。 3．原電池的構成條件：①兩個活動性不同的電極；②有電解質溶液；③形 成閉合回路。 4．正極材料活潑性＜負極材料活潑性，正極通常具備特定的現象：有氣體生 成、電極質量增加或不變等；負極通常不斷溶解，質量減小。 5．利用原電池原理可以加快某些氧化還原反應的速率。 6．化學電源分為一次電池、可充電電池(二次電池)和燃料電池。 設計實驗將鋅與CuSO4溶液的反應所釋放的能量轉化為電能，填寫實驗記錄。 (1)實驗裝置 (2)實驗現象 電流計指針 電極表面變化情況 Ⅰ 發(fā)生偏轉 鋅片質量減少，銅片質量增加 Ⅱ 發(fā)生偏轉 鋅片質量減少，銅片質量增加 (3)實驗分析 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 負極 正極 能量轉化 化學能轉化為電能 (4)電極反應及電池反應 負極：Zn－2e－===Zn2＋， 正極：Cu2＋＋2e－=== Cu， 電池反應：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、負極材料是什么？寫出正、負極反應式。 提示：Zn作負極，電極反應式為Zn－2e－===Zn2＋；Cu作正極，電極反應式為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)電極名稱與反應類型 正極→還原反應；負極→氧化反應。 (3)電子流向：負極→正極。 (4)電流方向：正極→負極。 (5)離子流向：陽離子→正極；陰離子→負極。 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)電極均與電解質溶液接觸。 (3)形成閉合電路。 3．原電池正負極的判斷方法 (1)一般方法 (2)特殊情況 電極的正負除與金屬的活動性有關外，還與電解質溶液有關?；顫娊饘僖话阕髫摌O，但不是活潑金屬一定作負極，如Mg－Al－H2SO4溶液構成的原電池中，Mg為負極，而在Mg－Al－NaOH溶液構成的原電池中，Al為負極，因為Al可與NaOH溶液反應，而Mg不與NaOH溶液反應。 4．原電池中電極反應式和總反應式的書寫 1．下列裝置中，能構成原電池的是(　　) 解析：選D　酒精為非電解質，A錯誤；選項B中未使用鹽橋，沒有形成閉合回路；C項中兩個電極材料相同，不能形成原電池。依據原電池的構成條件可知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．外電路的電流方向為：X→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，Y極上發(fā)生的是氧化反應 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為原電池的負極，Y為正極，X的活動性比Y強；X極應發(fā)生氧化反應，Y極應發(fā)生還原反應。 3．如圖所示裝置可構成原電池。試回答下列問題： (1)電解質溶液為濃硝酸時，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)生的反應為__________________________________。 b．若燈泡不亮，則理由為_____________________________________________。 (2)電解質溶液為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)生的反應為______________________；Al電極上發(fā)生的反應為________________________________________________________________________。 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，即該裝置是否能構成原電池，若能構成原電池，則燈泡亮；否則，燈泡不亮。Mg－Al－濃硝酸構成的原電池中，Mg與濃硝酸反應，Al遇濃硝酸發(fā)生鈍化，所以Mg電極為負極；但Mg－Al－NaOH溶液構成的原電池中，Al與NaOH反應，Mg與NaOH不反應，所以Al電極為負極。 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 電池 一次電池 可充電電池(二次電池) 燃料電池 特點 只能放電，不能充電 可反復充電和放電，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 負極(鋅)反應：Zn－2e－===Zn2＋； 正極(石墨)反應：2NH＋2e－===2NH3＋H2。 (2)堿性電池 負極(鋅)反應：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O； 正極(石墨)反應：MnO2＋2H2O＋2e－===Mn(OH)2＋2OH－； 電池反應：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 負極反應：Pb＋SO－2e－===PbSO4 正極反應：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O 充電 陰極反應：PbSO4＋2e－===Pb＋SO 陽極反應：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO 總反應 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；蓄電池的負極與外接直流電源的負極相連，作陰極。可簡單記憶：負接負，正接正。 ③充電時發(fā)生的電極反應和電池反應是放電時發(fā)生的反應的逆過程。 1．下列說法中，不正確的是(　　) A．化學電池是將化學能轉變成電能的裝置 B．化學電池的種類包括一次電池、二次電池和燃料電池等 C．化學電池供能穩(wěn)定可靠，可以制成各種形狀和大小，使用方便，易于維護 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，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(其中加入MnO2吸收H2)，電極反應可簡化為Zn－2e－===Zn2＋，2NH＋2e－===2NH3＋H2(NH3與Zn2＋絡合)。 根據以上敘述判斷下列結論不正確的是(　　) A．Zn為正極，碳為負極 B．Zn為負極，碳為正極 C．工作時電流由碳極經外電路流向Zn極 D．長時間連續(xù)使用時內裝糊狀物可能流出，從而腐蝕用電器 解析：選A　由電極反應可知，發(fā)生氧化反應的為電源的負極，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．下列關于鉛蓄電池的說法正確的是(　　) A．放電時，正極發(fā)生的反應是Pb＋SO－2e－===PbSO4 B．放電時，該電池的負極材料是鉛板 C．充電時，電池中硫酸的濃度不斷變小 D．充電時，陽極發(fā)生的反應是PbSO4＋2e－===Pb＋SO 解析：選B　A項中電池放電時正極應發(fā)生還原反應，電極反應為PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O；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)生氧化反應。 1．結構圖示 2．工作原理 通入可燃物(H2)的一極為電池的負極，通入O2的一極為電池的正極。 (1)酸性氫氧燃料電池(電解質為H2SO4) 負極反應：2H2－4e－===4H＋， 正極反應：O2＋4H＋＋4e－===2H2O， 電池反應：2H2＋O2===2H2O。 (2)堿性氫氧燃料電池(電解質為KOH) 負極反應：2H2＋4OH－－4e－===4H2O， 正極反應：2H2O＋O2＋4e－===4OH－， 電池反應：2H2＋O2===2H2O。 3．電池特點 (1)能量轉換率高，污染小。 (2)工作時，燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給，在電極上不斷進行反應，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。 (2)酸性介質中的燃料電池(氧化劑為O2)的正極反應式為O2＋4H＋＋4e－===2H2O； 堿性介質中的燃料電池(氧化劑為O2)的正極反應式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－。 1．用稀H2SO4作電解質溶液時，甲烷燃料電池的正、負極反應式如何書寫？并寫出總反應式。 提示：總反應式是甲烷燃燒的化學方程式CH4＋2O2===CO2＋2H2O，其中正極反應式為2O2＋8H＋＋8e－===4H2O，負極反應式為CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋。 2．用KOH作電解質溶液時，甲烷燃料電池的總反應式與“1”中相同嗎？試分別寫出兩極的電極反應式。 提示：不相同；因為CO2與KOH溶液反應生成K2CO3，故總反應式為CH4＋2O2＋ 2OH－===CO＋3H2O，其中正極反應式為2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，負極反應式為CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O。 有機燃料電池電極反應式書寫方法 電池的負極一定是可燃物，有機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，電池的正極多為氧氣或空氣得電子，發(fā)生還原反應，特別注意電解質溶液酸堿性不同的區(qū)別。可根據電荷守恒來配平電極反應式。 如乙醇堿性(KOH溶液)燃料電池負極反應式的書寫方法。 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)的變化及轉移電子數 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乙醇完全反應失去2[4－(－2)]＝12 mol電子。 第三步：列出表達式 第四步：確定電極反應式中各物質的系數 由碳原子守恒確定CO的系數為2， 由電荷守恒確定OH－的系數為16。 (注：失去12個電子，相當于帶12個單位正電荷) 再由氫原子守恒確定H2O的系數為11， 故負極反應式為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電極是負極 B．b電極的電極反應為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ C．氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源 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的新型發(fā)電裝置 解析：選B　從圖中可看出a電極處進入的是H2，b電極處進入的是O2，該電池的總反應是2H2＋O2===2H2O，故a電極處H2失e－被氧化，a為負極；b電極為正極，電極反應為2H2O＋O2＋4e－===4OH－，故B項不正確。 2．在酸性溶液中甲烷與氧氣作用生成水和二氧化碳。如果將電解質更換為KOH，則該電池負極發(fā)生的反應是(　　) 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　如果將電解質更換為KOH，該燃料電池的總反應為CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O，根據氧化還原反應類型判斷出負極通入甲烷，正極通入氧氣，B、D錯。然后根據甲烷中碳元素的化合價變化：H4―→O，寫出1 mol甲烷轉移的電子數，最后根據各原子守恒，配平可得負極反應：CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O，A錯。 1．加快化學反應速率 構成原電池的反應速率比直接接觸的反應速率快。如實驗室制H2時，粗鋅比純鋅與稀硫酸反應快，或向溶液中滴入幾滴CuSO4溶液，反應加快。 2．比較金屬的活動性強弱 對于酸性電解質，一般是作負極的金屬活動性強，作正極的金屬活動性較弱。 3．設計原電池 (1)理論上，自發(fā)的氧化還原反應，可以設計成原電池。 (2)外電路 (3)內電路：將兩電極浸入電解質溶液中，陰、陽離子作定向移動。 1．有a、b、c、d四個金屬電極，有關的實驗裝置及部分實驗現象如下： 實驗裝置 部分 實驗 現象 a極質量減小；b極質量增加 b極有氣體產生；c極無變化 d極溶解；c極有氣體產生 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>b>c>d　　　　　 B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c 解析：選C　由第一個裝置a極溶解，可知a極是負極，金屬活動性a>b，對于第二個裝置，依據還原性規(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(標出電極材料、電解質溶液) 負極：________，電極反應：_________________________________________________； 正極：________，電極反應：_________________________________________________。 解析：分析元素化合價的變化可知，Zn為負極，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溶液。 答案：見下圖 Zn　Zn－2e－===Zn2＋ Pt　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ [三級訓練節(jié)節(jié)過關]　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．下列說法正確的是(　　) A．構成原電池正極和負極的材料必須是金屬 B．在原電池中，電子流出的一極是負極，該電極被還原 C．實驗室欲快速制取氫氣，可利用粗鋅與稀硫酸反應 D．原電池可以把物質內部的能量全部轉化為電能 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極，負極發(fā)生氧化反應，B錯誤。粗鋅中的雜質與鋅及稀硫酸構成原電池，加快鋅與稀硫酸的反應速率，C正確。原電池將化學能轉化為電能，轉化效率較高，但不能全部轉化為電能，原電池工作時發(fā)熱就是一部分能量轉化為熱能，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，鋅片為負極，電極反應為Zn－2e－===Zn2＋；銅片為正極，電極反應為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注的焦點。其中一種鎂電池的反應為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．正極反應式為Mo3S4＋2xe－===Mo3S C．Mo3S4發(fā)生氧化反應 D．負極反應式為xMg－2xe－===xMg2＋ 解析：選C　放電時，該電池作原電池，鎂是還原劑，作原電池的負極，失去電子，電極反應式是xMg－2xe－===xMg2＋，D選項正確。Mo3S4在反應中是氧化劑，得到電子，發(fā)生還原反應，電極反應式是Mo3S4＋2xe－===Mo3S，B選項正確、C選項錯誤。原電池中陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，A選項正確。 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的一極是負極 B．通入O2的一極是正極，通入H2的一極是負極 C．工作一段時間后電解質溶液的pH增大 D．工作時負極區(qū)附近pH增大 解析：選B　根據電池反應可知：H2在負極上發(fā)生氧化反應，在堿性條件下，其電極反應為H2＋2OH－－2e－===2H2O，負極區(qū)OH－濃度降低。O2在正極上發(fā)生還原反應，氧原子得電子，生成－2價的氧，只能以OH－形式存在，其電極反應為2H2O＋O2＋4e－===4OH－。由于反應生成H2O，導致c(OH－)減小，溶液的pH減小。 5．依據氧化還原反應2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設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________，電解質溶液Y是________________。 (2)銀電極為電池的________極，發(fā)生的電極反應為_____________________。X電極上發(fā)生的電極反應為__________________________。 (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為2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)，由此可知X極是銅，作負極，銀作正極，Y應是AgNO3溶液。電子從電池的負極經導線流向正極，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．以下反應在理論上不能用于設計原電池的是(　　) 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　只有氧化還原反應才能設計成原電池。 2．如圖所示的裝置能夠組成原電池產生電流的是(　　) 解析：選B　A中兩電極相同，C中沒有構成閉合回路，D中酒精是非電解質，都不符合原電池的構成條件，只有B符合條件。 3．一個原電池總反應為Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，該電池材料及電解質溶液可能是(　　) 選項 正極 負極 電解質溶液 A Zn Cu CuCl2 B Cu Zn H2SO4 C Cu Zn CuSO4 D Ag Cu CuSO4 解析：選C　原電池總反應為Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，可得出其負極反應：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反應)，正極反應：Cu2＋＋2e－===Cu(還原反應)，因此負極材料只能是Zn。正極為Cu2＋得電子還原成銅，電解質應為可溶性銅鹽，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，在銅電極上不能產生氣泡的是(　　) 解析：選B　A項和C項裝置中無外接電源，則構成原電池，銅電極均作正極，發(fā)生的電極反應均為2H＋＋2e－===H2↑，均放出H2。B項裝置是電解池，銅電極作陽極，電極反應為Cu－2e－===Cu2＋，銅電極上無氣體生成。D項裝置是電解池，銅電極作陰極，電極反應為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，其中正極的反應產物為水的是(　　) 解析：選C　A中通空氣的一極為正極，電極反應式為O2＋4e－===2O2－。B中通O2的一極為正極，電極反應式為2H2O＋O2＋4e－===4OH－。C中通空氣的一極為正極，電極反應式為4H＋＋O2＋4e－===2H2O。D中通CO2和O2的一極為正極，電極反應式為2CO2＋O2＋4e－===2CO。 6．某蓄電池放電、充電時的反應為 Fe＋Ni2O3＋3H2OFe(OH)2＋2Ni(OH)2 下列推斷中正確的是(　　) ①放電時，Fe為正極，Ni2O3為負極?、诔潆姇r，陰極上的電極反應式是Fe(OH)2＋ 2e－===Fe＋2OH－?、鄢潆姇r，Ni(OH)2為陽極?、茉撔铍姵氐碾姌O必須是浸在某種堿性電解質溶液中 A．①②③　　　　　　　　 B．①②④ C．①③④ D．②③④ 解析：選D　根據元素化合價變化，放電時Fe為負極，Ni2O3為正極，①錯；充電時，陰極發(fā)生還原反應，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，因此該蓄電池的電極必須浸在堿性電解質溶液中，④對。 7．M、N、P、E四種金屬，①M＋N2＋===N＋M2＋　②M、P用導線連接放入硫酸氫鈉溶液中，M表面有大量氣泡　③N、E用導線連接放入E的硫酸溶液中，電極反應為E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。四種金屬的還原性由強到弱順序是(　　) 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構成的原電池N作負極，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，負極上發(fā)生反應的物質是(　　) A．Ag B．Zn(OH)2 C．Ag2O D．Zn 解析：選D　電池放電時其負極發(fā)生氧化反應，元素的化合價升高，即負極材料為Zn。 9．由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置圖進行實驗。 裝置 現象 二價金屬A不斷溶解 C極質量增加 A上有氣泡產生 根據實驗現象回答下列問題： (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c(H＋)________(填“變大”“變小”或“不變”)。 (4)四種金屬活動性由強到弱的順序是_________________________________________。 解析：甲、乙、丙均為原電池裝置。依據原電池原理，甲中A不斷溶解，則A為負極、B為正極，活動性A>B；乙中C極增重，即析出Cu，則B為負極，活動性B>C；丙中A上有氣體即產生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．某實驗室備有如下實驗用品：鐵片、銅片、鋅片、碳棒、FeCl3溶液、ZnCl2溶液、CuCl2溶液、NaCl溶液以及部分導線。 試回答下列問題： (1)若選用銅片、碳棒、FeCl3溶液及導線，________(填“能”或“否”)構成原電池。 ①若能，請畫出其裝置圖。 判斷該電池的正極材料是__________，負極材料是__________，正極反應為________________________________________________________________________， 負極反應為__________________________________________________________， 電池反應為______________________________________________________________。 ②若不能，請說明原因：__________________________________________________。 (2)若選用銅片、鐵片、NaCl溶液及導線并外加電流計，________(填“能”或“否”)組成原電池裝置。 解析：在分析構成條件時，要特別注意三個因素：活潑程度不同的金屬作電極(也可以是金屬和導電非金屬)；要有電解質溶液；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項正極的電極反應為2H＋＋2e－===H2↑。SO向負極移動，正極附近SO的濃度減小；B項電子應從鋅片(負極)經導線流向銅片(正極)；C項正極上有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生 B．甲中銅片是正極，乙中銅片是負極 C．兩燒杯中溶液的pH均增大 D．產生氣泡的速度甲比乙慢 解析：選C　甲、乙中發(fā)生的反應均為Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，故pH均增大；甲形成原電池，銅片是正極，表面有氣泡產生；乙中Zn與稀硫酸反應，在Zn表面產生氣泡，產生氣泡的速度比甲慢。 3．某同學組裝了如圖所示的電化學裝置。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 C．電極Ⅱ逐漸溶解 D．電極Ⅲ的電極反應：Cu2＋＋2e－===Cu 解析：選A　首先應根據圖示判斷左邊兩池通過鹽橋構成原電池，產生電流對右邊硫酸銅溶液進行電解(相當于精煉銅)。電極Ⅰ為負極，電極Ⅱ為正極，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，B錯。電極Ⅱ上有銅析出，C錯。電極Ⅲ的電極反應：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溶液為電解質溶液，電池的總反應為Zn＋Ag2O===2Ag＋ZnO。關于該電池的敘述不正確的是(　　) A．使用時電子由Zn極經外電路流向Ag2O極，Zn是負極 B．使用時電子由Ag2O極經外電路流向Zn極，Ag2O是負極 C．正極的電極反應為Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－ D．Zn極發(fā)生氧化反應，Ag2O極發(fā)生還原反應 解析：選B　由電池方程式可以看出，負極為Zn，正極為Ag2O，使用時電子由負極流向正極，A項正確，B項錯誤；負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應，C項正確，D項也正確。 5．某可充電的鋰離子電池LiMn2O4為正極，嵌入鋰的碳材料為負極，含Li＋導電固體為電解質。放電時的電池反應為Li＋LiMn2O4===Li2Mn2O4。下列說法正確的是(　　) A．放電時，LiMn2O4發(fā)生氧化反應 B．放電時，正極反應為 Li＋＋LiMn2O4＋e－===Li2Mn2O4 C．充電時，LiMn2O4發(fā)生氧化反應 D．充電時，陽極反應為Li＋＋e－===Li 解析：選B　根據電池反應可寫出電極反應式為 負極：Li－e－===Li＋ 正極：LiMn2O4＋Li＋＋e－===Li2Mn2O4 則充電時的電極反應式為 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)生還原反應生成Li2Mn2O4，充電時，Li2Mn2O4發(fā)生氧化反應生成LiMn2O4，A、C均不正確。 6．某固體酸燃料電池以CsHSO4固體為電解質傳遞H＋，其基本結構如圖所示，電池總反應可表示為2H2＋O2===2H2O。下列有關說法正確的是(　　) A．電子通過外電路從b極流向a極 B．b極上的電極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．每轉移0.1 mol電子，消耗1.12 L的H2 D．H＋由a極通過固體電解質傳遞到b極 解析：選D　由電池總反應及原電池原理可知，充入H2的一極即a極是負極，充入O2的一極即b極是正極；電子由負極經外電路流向正極；電池內部陽離子即H＋移向正極，正極的電極反應為O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故A項、B項錯誤，D項正確。C項沒有指明標準狀況，錯誤。 7．我國首創(chuàng)的海洋電池以鋁板為負極，鉑網為正極，海水為電解質溶液，空氣中的氧氣與鋁反應產生電流。電池總反應為4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3，下列說法不正確的是(　　) A．正極反應為O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．電池工作時，電流由鋁電極沿導線流向鉑電極 C．以網狀的鉑為正極，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　該原電池負極反應為Al－3e－===Al3＋，正極反應為O2＋2H2O＋4e－=== 4OH－，工作時電子由負極流向正極，電流由正極流向負極。 8．宇宙飛船使用的是氫氧燃料電池，其電池反應為2H2＋O2===2H2O，電解液為KOH溶液，為使生成的水蒸發(fā)，反應保持在較高溫度下進行。下列說法正確的是(　　) A．此電池能發(fā)出藍色的火焰 B．H2在正極上發(fā)生電極反應 C．工作時電解液的pH不斷減小 D．負極反應為2H2＋4OH－－4e－===4H2O，正極反應為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，并不發(fā)生燃燒反應，所以不能發(fā)出藍色火焰，A項錯誤。H2在負極上發(fā)生氧化反應，B項錯誤。電解質KOH雖然參與了電極反應，但從電池總反應來看，溶液中OH－的總量保持不變，并且反應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項錯誤。 9．下圖是一個化學過程的示意圖。已知甲池的總反應式為 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)寫出電極反應式： ①通入O2的電極的電極反應式是___________________________________________； ②A(石墨)電極的電極反應式為______________________________________________； (4)乙池中反應的化學方程式為_______________________________________________； (5)若反應結束后乙池中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(標準狀況下)。 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，甲池中電池反應式為2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，已知B電極質量不變，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”)，電極材料為________，發(fā)生________反應(填“氧化”或“還原”)。 (2)寫出乙池的電極反應式： 陽極反應式為________________________________________________________； 陰極反應式為_________________________________________________________。 (3)A電極質量減少0.64 g時，此時乙池中電解液中c(OH－)＝________ molL－1(忽略反應過程中溶液體積的變化)，C電極上產生的氣體在標準狀況下的體積為________L。 解析：由題知，甲池為原電池，A為負極，電極材料為Cu；乙池為電解池，C為陽極，電極反應為2Cl－－2e－===Cl2↑，D為陰極，電極反應為2H＋＋2e－===H2↑。 (3)A極有0.64 g Cu溶解時，轉移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　銅　氧化 (2)2Cl－－2e－===Cl2↑　2H＋＋2e－===H2↑ (3)0.1　0.224