化學(xué)能與電能

1、第6講 化學(xué)能與電能 【考點(diǎn)透視】1、理解原電池和電解池的工作原理；2、能正確書寫電極反應(yīng)式；【知識(shí)網(wǎng)絡(luò)】一、原電池原理例1、下列關(guān)于原電池的敘述正確的是A、構(gòu)成原電池正極和負(fù)極必須是兩種不同的金屬B、原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置C、原電池中電子流出的一極是負(fù)極，該電極被還D、原電池放電時(shí)，電流方向是從負(fù)極到正極例2、研究人員最近發(fā)現(xiàn)了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進(jìn)行發(fā)電，在海水中電池總反應(yīng)可表示為：下列“水” 電池在海水中放電時(shí)的有關(guān)說(shuō)法正確的是：A、正極反應(yīng)式： B、每生成1 mol轉(zhuǎn)移2 mol電子C、不斷向“水”電池的負(fù)極移動(dòng) D、是還原產(chǎn)物例3、電子表和

2、電子計(jì)算器的電池常用微型銀鋅原電池，其電極分別為Zn和Ag2O，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，負(fù)極反應(yīng)和總反應(yīng)分別為：Zn+2OH2e=ZnO+H2O和Ag2O+Zn=2Ag+ZnO該原電池工作時(shí)，負(fù)極區(qū)溶液的PH （填“上升、下降或不變”）。該電池工作時(shí)，電子由 （填“Zn或Ag2O”）極經(jīng)外電路流向 （填“正或負(fù)”），正極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為 。例4、利用Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，并寫出電極反應(yīng)式和溶液中離子移動(dòng)的方向?！練w納】1、原電池原理2、形成條件3、正負(fù)極判斷4、常見化學(xué)電源和燃料電池電極反應(yīng)式的書寫干電池、鉛蓄電池燃料電池 氫氧燃料電池（酸/堿）乙醇燃

3、料電池（酸/堿）【變式訓(xùn)練1】按要求寫出下列電極反應(yīng)式：寫出甲醇空氣KOH溶液的燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式： ；下左圖為綠色電源“二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖。a電極的電極反應(yīng)式為： ；右圖所示是一種酸性燃料電池酒精檢測(cè)儀，具有自動(dòng)吹氣流量偵測(cè)與控制的功能，非常適合進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)酒精檢測(cè)。則該電池的負(fù)極反應(yīng)式為： ；肼空氣燃料電池是一種堿性燃料電池，電解質(zhì)溶液是2030的氫氧化鉀溶液。該電池放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為 ；乙醇-空氣燃料電池中使用的電解質(zhì)是攙雜了Y2O3的ZrO2晶體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2離子。該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式為 ；以NO2、O2、熔融NaNO3組成的燃料電池裝置如右圖所示，在

4、 使用過(guò)程中石墨I(xiàn)電極反應(yīng)生成一種氧化物Y，有關(guān)電極反應(yīng)可表示為 ；鋁電池性能優(yōu)越，AlAgO電池可用作水下動(dòng)力電源，其原 理如右圖所示。該電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為 ；二、金屬的腐蝕三、電解原理例5、空間實(shí)驗(yàn)室“天宮一號(hào)”的供電系統(tǒng)中有再生氫氧燃料電池（RFC），RFC是一種將水電解技術(shù)與氫氧燃料電池技術(shù)相結(jié)合的可充電電池。下圖為RFC工作原理示意圖，有關(guān)說(shuō)法正確的是Aa電極產(chǎn)生1.12L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體時(shí)，轉(zhuǎn)移 0.2mol電子 Bb電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是：4OH4eO2+2H2O Cc電極上發(fā)生還原反應(yīng)，電池工作時(shí)，溶液中H+通過(guò)隔膜由B進(jìn)入A Dd電極上發(fā)生的電極反應(yīng)是：O2+4H+4e2

5、H2O【歸納】1、電解原理2、電極產(chǎn)物判斷A、陽(yáng)極產(chǎn)物判斷 金屬電極（除Pt、Au外）：電極材料失電子，電極被溶解 惰性電極（Pt、石墨等）：陰離子失電子。陰離子放電順序：S2IBrClOH含氧酸根B、陰極產(chǎn)物判斷直接根據(jù)陽(yáng)離子得電子順序進(jìn)行判斷，陽(yáng)離子放電順序Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+（酸中）Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+（水中）Al3+Mg2+3、PH的變化 由電解總反應(yīng)方程式判斷總的變化陽(yáng)極區(qū)：失電子，產(chǎn)生 或消耗 ，PH 陰極區(qū)：得電子，消耗 或產(chǎn)生 ，PH 4、電極反應(yīng)式的書寫 注意溶液的酸堿性，遵循電荷守恒和質(zhì)量守恒【變式訓(xùn)練2】按要求寫出下列電極反應(yīng)式：電解法也能制

6、備K2FeO4。用KOH溶液作電解液，在陽(yáng)極可以將鐵氧化成FeO42-，試寫出此時(shí)陽(yáng)極的電極反應(yīng)式 ?？茖W(xué)家PTatapudi等人首先使用在酸性條件下電解水的方法制得臭氧。臭氧在陽(yáng)極周圍的水中產(chǎn)生，電極反應(yīng)3H2O6eO36H，陰極附近的氧氣則生成過(guò)氧化氫，其電極反應(yīng)式為 。電化學(xué)法制備Cu2O時(shí)，可用銅棒和石墨作電極，電解Cu(NO3)2稀溶液制備，銅棒做 極，陰極生成Cu2O的電極反應(yīng)式為 。在載人航天器中應(yīng)用電化學(xué)原理，以Pt為陽(yáng)極，Pb（CO2的載體）為陰極，KHCO3溶液為電解質(zhì)溶液，還原消除航天器內(nèi)CO2同時(shí)產(chǎn)生O2和新的能源CO，總反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2CO22CO+O2，已知該

7、反應(yīng)的陽(yáng)極反應(yīng)為：=O2+2H2O，則其陰極的電極反應(yīng)式為 ?！菊n堂反饋】1、Mg-H2O2電池可用于驅(qū)動(dòng)無(wú)人駕駛的潛航器。該電池以海水為電解質(zhì)溶液，示意圖如下。該電池工作時(shí)，下列說(shuō)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(yīng)C石墨電極附近溶液的pH 增大D溶液中Cl向正極移動(dòng)2、右圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)的原電池裝置，下列敘述正確的是 A、電極上發(fā)生還原反應(yīng)，作原電池的正極B、電極的電極反應(yīng)式為：Cu2+ + 2e = CuC、該原電池的總反應(yīng)為：2Fe3+ + Cu = Cu2+ + 2Fe2+ D、鹽橋中裝有含有氯化鉀的瓊脂，其作用是傳遞電子3、右圖是鉛蓄電池充、放電時(shí)

8、的工作示意圖，已知放電時(shí)電池反應(yīng)為：PbO2Pb4H2SO42=2PbSO42H2O。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是AK與N相接時(shí)，能量由電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能BK與N相接時(shí)，H向負(fù)極區(qū)遷移CK與M連接時(shí)，所用電源的a極為負(fù)極 DK與M相接時(shí)，陽(yáng)極附近的pH逐漸增大4、右圖是一種可充電的鋰離子電池充放電的工作示意圖。放電時(shí)該電池的電極反應(yīng)式為：負(fù)極：LixC6xe=C6xLi+（LixC6表示鋰原子嵌入石墨形成的復(fù)合材料）正極：Li1xMnO2xLi+x e=LiMnO2（LiMnO2表示含鋰原子的二氧化錳）下列有關(guān)說(shuō)法正確的是A該電池的反應(yīng)式為L(zhǎng)i1xMnO2LixC6LiMnO2C6BK與M相接時(shí)，A是陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)CK與N相接時(shí)，Li由A極區(qū)遷移到B極區(qū)D在整個(gè)充、放電過(guò)程中至少存在3種形式的能量轉(zhuǎn)化5、以氫氧化鉀水溶液作為電解質(zhì)進(jìn)行電解時(shí)，CO2在銅電極上可轉(zhuǎn)化為甲烷，該電極的電極反應(yīng)式為 。以肼為原料的堿性