第7講化學(xué)反應(yīng)與電能201292095151307

1、第7講 化學(xué)反應(yīng)與電能班級(jí) 姓名 學(xué)號(hào) 編寫 施銀輝 審核 劉曉梅【考點(diǎn)透視】1.理解原電池和電解池的工作原理，能寫出常見的簡(jiǎn)單電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。2.了解常見的化學(xué)電源，認(rèn)識(shí)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)際意義及其重要應(yīng)用。3.金屬腐蝕的危害，理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，能選用恰當(dāng)?shù)拇胧┓乐硅F、鋁等金屬腐蝕?！局R(shí)網(wǎng)絡(luò)】一、 原電池【例1】下列裝置能夠組成原電池，能產(chǎn)生電流的裝置是【例2】銅鋅原電池工作時(shí)，下列敘述正確的是 A正極反應(yīng)為：Zn2e=Zn2 B電池反應(yīng)為：ZnCu2=Zn2CuC在外電路中，電子從負(fù)極流向正極 D鹽橋中的K移向ZnSO4溶液【小結(jié)】1、原電池的定義： 轉(zhuǎn)變?yōu)?

2、的裝置。2、構(gòu)成原電池的條件 3、正、負(fù)極的判斷負(fù)極： 正極： 4、離子移動(dòng)方向在原電池的電解質(zhì)溶液中，陽離子移向 極，陰離子移向 極。二、 化學(xué)電源1、分類: 一次電池，二次電池，燃料電池一次電池又稱不可充電電池普通鋅錳電池 總反應(yīng): 2NH4+ + Zn +2MnO2= Zn 2+H2O+2NH3+Mn2O3負(fù)極(鋅筒): 正極(石墨): 堿性鋅-錳干電池負(fù)極(鋅筒): 正極(MnO2) 總反應(yīng): Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2二次電池又稱充電電池蓄電池鉛蓄電池(電解質(zhì)溶液為稀硫酸)負(fù)極(Pb): 正極(PbO2): 總反應(yīng): PbO2+ Pb +2H2SO4=

3、2PbSO4+2 H2O鋰電池(非水有機(jī)溶劑電解液)負(fù)極: 2Li2e- = 2Li+ 正極: I2 +2e- = 2I-總反應(yīng): 鋰電池優(yōu)點(diǎn)：使用壽命長，高能、質(zhì)輕、電壓高、工作效率高,儲(chǔ)存壽命長.【例3】右圖是鉛蓄電池充、放電時(shí)的工作示意圖，已知放電時(shí)電池反應(yīng)為：PbPbO2KMN電源a bPbO2Pb4H2SO42=2PbSO42H2O。下列有關(guān)說法正確的是 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)，陽極附近的pH逐漸增大 燃料電池氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分酸性和堿性兩種。酸性堿性負(fù)極反應(yīng)式正極

4、反應(yīng)式總反應(yīng)式【例4】 書寫下列原電池（或電解池）的電極反應(yīng)式（1）用甲醇作為燃料電池的原料，在堿性介質(zhì)中電池負(fù)極反應(yīng)式 。（2）下圖是一碳酸鹽燃料電池（MCFC），以水煤氣（CO、H2）為燃料，一定比例Li2CO3和Na2CO3低熔混合物為電解質(zhì)。寫出B極發(fā)生的電極反應(yīng)式 ?！纠?】（2010江蘇高考）右圖是一種航天器能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)原理示意圖。下列說法正確的是 A. 該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉(zhuǎn)化 B. 裝置Y中負(fù)極的電極反應(yīng)式為：O2+2H2O+4e-=4OH- C. 裝置X能實(shí)現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生 D. 裝置X、Y形成的子系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的零排放，并能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能間的完全轉(zhuǎn)化三

5、、電解原理1、電解池：把 轉(zhuǎn)變成 的裝置叫做電解池或電解槽。2、電解電極產(chǎn)物的判斷（1）在陽極上 鐵直流電源NaCl溶液（滴有酚酞）碘化鉀淀粉溶液石墨（2）在陰極上 【例6】電解NaCl溶液的裝置如圖所示，下列說法不正確的是A鐵電極上的電極反應(yīng)式為Fe2eFe2B溶液中Na由石墨電極向鐵電極移動(dòng)C通電一段時(shí)間后，可看到鐵電極附近溶液變紅D通電一段時(shí)間后，可看到試管中溶液變藍(lán)3、 電解原理的應(yīng)用（1）電鍍（以鍍銅為例）電鍍是電解池的特例。電鍍池的構(gòu)成條件是：鍍層金屬（Cu）做 極 鍍件做 極電解質(zhì)溶液中含 離子電極反應(yīng)式為：陽極： 陰極： 電鍍后，理論上電解液的濃度 。（2）電解精煉（以電解精煉

6、銅為例）含雜質(zhì)的物質(zhì)（粗銅）做 純物質(zhì)（精銅）做 電解質(zhì)溶液中含該物質(zhì)的 離子的鹽溶液電極反應(yīng)式為：陽極： 陰極： 電解精煉后，電解液（CuSO4）的濃度 ， 沉淀在電解槽的底部?！纠?】金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是(已知：氧化性Fe2+Ni2+Cu2+） A陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：Ni2+ + 2e Ni B電解過程中，陽極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等C電解后，溶液中存在的金屬陽離子只有Fe2+ 和Zn2+D電解后，電解槽底部的陽極泥中只有Cu和Pt（3）氯堿工業(yè)氯堿工業(yè)：用電解飽和食鹽水的方法來制取Na

7、OH、Cl2和H2，并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)化工產(chǎn)品的工業(yè)。原理：陽極（C） （ 反應(yīng)）陰極（Fe） ( 反應(yīng)) 總反應(yīng)： 裝置：由陽極（鈦網(wǎng)）、陰極（碳鋼網(wǎng)）、離子交換膜、電解槽柜等組成。離子交換膜的作用： （4）電冶金：利用電解熔融鹽的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。2Al2O3(熔融)4Al3O2電極反應(yīng)： 陽極： _，陰極： _ _?！纠?】氯堿工業(yè)是一種高耗能產(chǎn)業(yè)，一種將燃料電池與電解池組合的新工藝可節(jié)能30%以上，下圖是該工藝圖示（電極未標(biāo)出）。下列說法正確的是AX為H2，Y為Cl2 BA池為電解池，且mnCB池為燃料電池，且abD該工藝優(yōu)點(diǎn)是燃料電池提供電能且能提高燒堿產(chǎn)品

8、的濃度四、金屬的腐蝕與防護(hù)：金屬或合金跟周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程，其本質(zhì)是 過程。1化學(xué)腐蝕與電化腐蝕化學(xué)腐蝕電化腐蝕條件金屬跟_接觸不純金屬或合金跟_接觸現(xiàn)象_電流產(chǎn)生 _ 電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被_較活潑金屬被_聯(lián)系兩者往往同時(shí)發(fā)生， _ _腐蝕更普遍2析氫腐蝕與吸氧腐蝕（以Fe為例）析氫腐蝕吸氧腐蝕條 件電極反應(yīng)負(fù)極正極總反應(yīng)式3金屬腐蝕的快慢規(guī)律：（1）在同一電解質(zhì)溶液中， 引起的腐蝕> 引起的腐蝕> 腐蝕>有防護(hù)措施的腐蝕。（2）活動(dòng)性不同的兩金屬，活潑性差別越大， 極金屬腐蝕越快。4金屬防護(hù)的幾種重要方法 班級(jí) 姓名 學(xué)號(hào) 改變金屬內(nèi)部的組成結(jié)

9、構(gòu)，將金屬制成合金，增強(qiáng)抗腐蝕能力。在金屬表面覆蓋保護(hù)保護(hù)層，使金屬和周圍物質(zhì)隔離開來。電化學(xué)保護(hù)法：犧牲 的陰極保護(hù)法，外加 的陰極保護(hù)法【例9】將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓周中心區(qū)(a)已被腐蝕而變暗，在液滴外沿形成棕色鐵銹環(huán)(b)，如圖所示。導(dǎo)致該現(xiàn)象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣少。下列說法正確的是A液滴中的Cl由a區(qū)向b區(qū)遷移B液滴邊緣是正極區(qū)，發(fā)生的電極反應(yīng)為：O22H2O4e4OHC液滴下的Fe因發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕，生成的Fe2由a區(qū)向b區(qū)遷移，與b區(qū)的OH形成Fe(OH)2，進(jìn)一步氧化、脫水形成鐵銹D若改用嵌有一銅螺絲釘?shù)蔫F板，在

10、銅鐵接觸處滴加NaCl溶液，則負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為：Cu2eCu2五應(yīng)對(duì)電化學(xué)定量計(jì)算的三種方法1根據(jù)電子守恒法計(jì)算：用于串聯(lián)電路、陰陽兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。2根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算：凡是總反應(yīng)式中反映出的物質(zhì)的量關(guān)系都可以列比例式計(jì)算。3根據(jù)關(guān)系計(jì)算由得失電子守恒定律關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計(jì)算所需的關(guān)系式，如物質(zhì)：H2O2Cl2CuAgHOHen(mol) 2 1 2 2 4 4 4 4【例10】(1)用惰性電極電解400 mL一定濃度的硫酸銅溶液(不考慮電解過程中溶液體積的變化)，通電一段時(shí)間后，向所得的溶液中加入0.1 mol CuO后

11、，使溶液恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH，電解過程中轉(zhuǎn)移的電子為_ mol。(2)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后，使溶液恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH，電解過程中轉(zhuǎn)移的電子為_ mol。(3)如果向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后，使溶液恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH(不考慮CO2的溶解)，電解過程中轉(zhuǎn)移的電子為_ mol?！菊n堂鞏固】1可用于電動(dòng)汽車的鋁-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：O22H2O4e4OHB以NaOH溶液為電

12、解液時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為：Al3OH3eAl(OH)3C以NaOH溶液為電解液時(shí)，電池在工作過程中電解液的pH保持不變D電池工作時(shí)，電子通過外電路從正極流向負(fù)極2有如圖裝置，裝置A的燒杯中盛有1L1mol/L的硫酸溶液，裝置B的燒杯中盛有1L1mol/L硫酸銅溶液。下列有關(guān)說法正確的是A當(dāng)鋅棒質(zhì)量減少6.5g時(shí)，和碳棒相連的Pt電極質(zhì)量增加6.4gB同溫同壓下，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mol 電子時(shí)碳棒以及和碳棒相連的Pt電極上產(chǎn)生的氣體體積相等C假設(shè)兩裝置中溶液的體積保持不變，則當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí)，裝置A中pH增大，裝置B中pH為1D當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí)，裝置A中的溶液質(zhì)量增加31.

13、5g，裝置B中的溶液質(zhì)量減少40g3鉛酸蓄電池是目前應(yīng)用普遍的化學(xué)電池，新型液流式鉛酸蓄電池以可溶的甲基磺酸鉛為電解質(zhì)，電池總反應(yīng)：PbPbO24H2Pb22H2O。下列有關(guān)新型液流式鉛酸蓄電池的說法正確的是A充放電時(shí)，溶液中Pb2濃度保持不變B充放電時(shí)，溶液的導(dǎo)電能力變化不大C放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)式為：Pb2ePb2D充電時(shí)的陽極反應(yīng)式為：Pb24OH2ePbO22H2O4（2012揚(yáng)州一模）某充電電池的原理如右圖所示，溶液中c(H+)=2.0 mol·L-1，陰離子為SO42-，a、b均為惰性電極，充電時(shí)右槽溶液顏色由綠色變?yōu)樽仙Ｏ铝袑?duì)此電池?cái)⑹稣_的是A放電過程中，左槽溶液顏色由

14、黃色變?yōu)樗{(lán)色 B充電過程中，a極的反應(yīng)式為：VO2+2H+e= VO2+ +H2OC充電時(shí)，b極接直流電源正極，a極接直流電源負(fù)極D放電時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)移1.0 mol電子時(shí)共有2.0 mol H+從右槽遷移進(jìn)左槽5500mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中c(NO3-)6.0 mol/L，用石墨作電極電解此溶液，當(dāng)通電一段時(shí)間后，兩極均收集到22.4 L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況）。下列說法正確的是 A原混合溶液中c(K)為2 mol/L B上述電解過程中共轉(zhuǎn)移4 mol電子C電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0.5 mol D電解后溶液中c(H)為4mol/L【課后鞏固】1下列操作正確的是A構(gòu)成原電池 B制硫

15、酸和氫氧化鈉 C鐵制品表面鍍鋅 D電解精煉鋁b為陰離子交換膜、c為陽離子交換膜2如下圖所示，其中甲池的總反應(yīng)式為： 2CH3OH3O24KOH2K2CO36H2O下列說法正確的是A甲池是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，乙、丙池是化學(xué)能轉(zhuǎn)化電能的裝置B甲池通入CH3OH的電極反應(yīng)為CH3OH6e2H2OCO328H+C反應(yīng)一段時(shí)間后，向乙池中加入一定量Cu(OH)2固體，能使CuSO4溶液恢復(fù)到原濃度D甲池中消耗280 mL（標(biāo)準(zhǔn)狀況下）O2，此時(shí)丙池中理論上最多產(chǎn)生1.45g固體3圖1是在金屬鋅板上貼上一張用某溶液浸濕的濾紙，圖2是NaBH4/H2O2燃料電池，則下列說法正確的是A圖2電池放電過程中，

16、Na從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移 B圖2電池負(fù)極區(qū)的電極反應(yīng)為BH4 8e + 8OHBO2 + 6H2O C若用硫酸鈉和酚酞的混合溶液浸濕濾紙，用導(dǎo)線將a、b直接相連，則鉛筆芯C點(diǎn)處出現(xiàn)紅色D若用KI淀粉溶液浸濕濾紙，用導(dǎo)線將a、b與A、B電極相連，鉛筆芯C點(diǎn)處出現(xiàn)藍(lán)色，則b接的是A電極4（2011南通二模）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）隔膜ABKMN電源Li+Li+下列有關(guān)說法正確的是

17、A該電池的反應(yīng)式為Li1xMnO2LixC6LiMnO2C6BK與M相接時(shí)，A是陽極，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、放電過程中至少存在3種形式的能量轉(zhuǎn)化5鋁材為陽極，在H2SO4溶液中電解，鋁材表面形成氧化膜，陽極電極反應(yīng)式為 。用Al單質(zhì)作陽極，石墨作陰極，NaHCO3溶液作電解液進(jìn)行電解，生成難溶物R，R受熱分解生成化合物Q。寫出陽極生成R的電極反應(yīng)式 。CuI是一種不溶于水的白色固體，可以由反應(yīng)：2Cu24I=2CuII2得到?，F(xiàn)以石墨為陰極，以Cu為陽極電解KI溶液，通電前向電解液中加入少量酚酞和淀粉溶液。 (1)陽極區(qū)的現(xiàn)象 。(2)陽極電極反應(yīng)式

18、。6科學(xué)家利用太陽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，如果電解質(zhì)溶液為酸性，負(fù)極的反應(yīng)式：_ _。如果電解質(zhì)溶液為堿性條件，燃料電池負(fù)極反應(yīng)式：_ _。如果電解質(zhì)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2)， 燃料電池負(fù)極反應(yīng)式： 。如果電解質(zhì)為熔融碳酸鹽(如：熔融K2CO3)，燃料電池負(fù)極反應(yīng)式： 。7、2012江蘇化學(xué)20鋁是地殼中含量最高的金屬元素，其單質(zhì)及合金在生產(chǎn)生活中的應(yīng)用日趨廣泛。(1)真空碳熱還原-氯化法可實(shí)現(xiàn)由鋁礦制備金屬鋁，Al4C3是反應(yīng)過程的中間產(chǎn)物。Al4C3與鹽酸反應(yīng)(產(chǎn)物之一是含氫量最高的烴)的化學(xué)方程式 。(2)鎂鋁合金(Mg17Al12)是一種潛在的貯氫材料，可在氬氣保護(hù)下，將一定化學(xué)計(jì)量比的Mg、Al單質(zhì)在一定溫度下熔煉獲得。該合金在一定條件下完全吸氫的反應(yīng)方程式為Mg17Al1217H2=17MgH212Al。得到的混合物Y(17MgH212Al)在一定條件下釋放出氫氣。在6.0mol·