5.3化學變化中的能量變化（第2課時）-高一化學教材解讀（滬科版2020）原卷版

第五章金屬及其化合物5.3化學變化中的能量變化第2課時化學能與電能的轉(zhuǎn)化課標導航課標導航1.以銅鋅原電池為例認識化學能可以轉(zhuǎn)化為電能2.認識原電池的組成和工作原理3.知道化學電源的簡單分類知識點撥知識點撥知識點撥01原電池1、原電池的定義：把化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫原電池。2、形成原電池的條件：電極：有兩種活性不同的金屬（或一種是非金屬導體）做電極，較活潑的金屬為負極，較不活潑的金屬（或非金屬）為正極。電解質(zhì)溶液：電極材料均插入電解質(zhì)溶液中。整個裝置必須形成閉合電路。自發(fā)進行的氧化還原反應3、原電池的化學原理：（1）自發(fā)進行的氧化還原反應在兩極進行（2）電子從負極（較活潑的金屬）流向正極（較不活潑的金屬或非金屬），負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應。電子只在導線上定向流動，電解質(zhì)溶液中有離子的定向移動，從而形成閉合回路如：Cu─H2SO4─Zn原電池：正極：2H++2e=H2↑正極得電子，發(fā)生還原反應負極：Zn2e=Zn2+負極失電子，發(fā)生氧化反應總反應式：Zn+2H+==Zn2++H2↑知識點撥02原電池的正負極電極反應方程式鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生吸氧腐蝕：正極：O2+2H2O+4e=4OH負極：2Fe4e=2Fe2+總反應式：2Fe+O2+2H2O==2Fe（OH)2氫氧燃料電池（中性介質(zhì)）：正極：O2+2H2O+4e=4OH負極：2H24e=4H+總反應式：2H2+O2=2H2O氫氧燃料電池（酸性介質(zhì)）：正極：O2+4H++4e=2H2O負極：2H24e=4H+總反應式：2H2+O2=2H2O氧燃料電池（堿性介質(zhì)）：正極：O2+2H2O+4e=4OH負極：2H24e+4OH=4H2O總反應式：2H2+O2=2H2O鉛蓄電池（放電）：正極(PbO2)：PbO2+2e+SO42+4H+=PbSO4+2H2O負極(Pb)：Pb2e+(SO4)2=PbSO4總反應式：Pb+PbO2+4H++2(SO4)2=2PbSO4+2H2OAl─NaOH─Mg原電池：正極：6H2O+6e=3H2↑+6OH負極：2Al6e+8OH=2AlO2+4H2O總反應式：2Al+2OH+2H2O=2AlO2+3H2↑知識點撥03電解池一、電解池1、電解池：一種將電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置。2、電解：電解是使電流通過電解質(zhì)溶液（或熔融的電解質(zhì)）而在陰、陽兩極發(fā)生氧化還原反應過程。3、電解池反應原理：陰極：與電源負極相連，本身不反應，溶液中陽離子得電子發(fā)生還原反應。陽極：與電源正極相連，發(fā)生氧化反應，若是惰性中極，則是溶液中陰離子失電子；若是非惰性電極，則電極本身失電子電子的流向：負極—陰極—陽極—正極電流的流向：正極—陽極—陰極—負極4、電解反應中反應物的判斷——放電順序⑴陰極A.陰極材料(金屬或石墨)總是受到保護。B.陽離子得電子順序—金屬活動順序表的反表：K+<Ca2+<Na+<Mg2+<Al3+<Zn2+<Fe2+<Sn2+<Pb2+<(H+)<Cu2+<Hg2+<Ag+（陽離子放電順序與濃度有關(guān)，并不絕對）⑵陽極A.陽極材料是惰性電極(C、Pt、Au、Ti等)時：陰離子失電子：S2＞I＞Br＞Cl＞OH＞NO3等含氧酸根離子＞FB.陽極是活潑電極時：電極本身被氧化，溶液中的離子不放電。二、原電池和電解池的比較：裝置原電池電解池實例原理原電池的原理是氧化還原反應中的還原劑失去的電子經(jīng)過導線傳遞給氧化劑，使氧化還原反應分別在兩個電極上進行使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰,陽兩極上引起氧化還原反應的過程.形成條件①電極：兩種不同的導體相連；②電解質(zhì)溶液：能與電極反應。①電源；②電極（惰性或非惰性）；③電解質(zhì)（水溶液或熔化態(tài)）。反應類型自發(fā)的氧化還原反應非自發(fā)的氧化還原反應電極名稱由電極本身性質(zhì)決定：正極：材料性質(zhì)較不活潑的電極；負極：材料性質(zhì)較活潑的電極。由外電源決定：陽極：連電源的正極；陰極：連電源的負極；電極反應負極：Zn2e=Zn2+（氧化反應）正極：2H++2e=H2↑（還原反應）陰極：Cu2++2e=Cu（還原反應）陽極：2Cl2e=Cl2↑（氧化反應）電子流向負極(外電路)→正極陽極→電源正極陰極←電源負極電流方向正極(外電路)→負極陽極←電源正極陰極→電源負極能量轉(zhuǎn)化化學能→電能電能→化學能應用①抗金屬的電化腐蝕；②實用電池。①電解食鹽水（氯堿工業(yè)）；②電鍍（鍍銅）；③電冶（冶煉Na、Mg、Al）；④精煉（精銅）。5、電解原理的應用（1）、銅的電解精煉陽極（粗銅棒）：Cu－2e－＝Cu2＋陰極（精銅棒）：Cu2＋＋2e－＝Cu電解質(zhì)溶液：含銅離子的可溶性電解質(zhì)（2）、電鍍陽極（鍍層金屬）：Cu－2e－＝Cu2＋陰極（鍍件）：Cu2＋＋2e－＝Cu電鍍液：含鍍層金屬的電解質(zhì)因為由得失電子數(shù)目守恒可知，陽極放電形成的Cu2＋離子和陰極Cu2＋離子放電的量相等，所以電解質(zhì)溶液的濃度、質(zhì)量、pH均不會改變。（3）電解飽和食鹽水——氯堿工業(yè)氯堿工業(yè)所得的NaOH、Cl2、H2都是重要的化工生產(chǎn)原料，進一步加工可得多種化工產(chǎn)品，涉及多種化工行業(yè)，如：有機合成、醫(yī)藥、農(nóng)藥、造紙、紡織等，與人們的生活息息相關(guān)。陽極：石墨或金屬鈦2Cl――2e＝Cl2↑陰極：鐵網(wǎng)2H＋＋2e＝H2↑電解質(zhì)溶液：飽和食鹽水總方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑（4）、電解法冶煉活潑金屬：（1）電解熔融的氯化鈉制金屬鈉：2NaCl（熔融）2Na＋Cl2↑（2）電解熔融的氯化鎂制金屬鎂：MgCl2（熔融）Mg＋Cl2↑（3）電解熔融的氧化鋁制金屬鋁：2Al2O3（熔融）4Al＋3O2↑知識點撥04化學電源的分類1.一次電池普通干電池大都是錳鋅電池，中間是正極碳棒，外包石墨和二氧化錳的混合物，再外是一層纖維網(wǎng).網(wǎng)上涂有很厚的電解質(zhì)糊，其構(gòu)成是氯化氨溶液和淀粉，另有少量防腐劑。最外層是金屬鋅皮做的筒，也就是負極，電池放電就是氯化氨與鋅的電解反應,釋放出的電荷由石墨傳導給正極碳棒。2.蓄電池又稱為二次電池，是指放電之后可再充電反復使用的化學電池，如作為機動車電源的鉛酸蓄電池、廣泛使用的鋰離子電池等都屬于二次電池。3.燃料電池是將氫氣、甲醇等燃料的化學能直接轉(zhuǎn)化成電能的化學電池，其燃料可以從外部供給，從而可以長期不間斷的工作，大大的提高了燃料的利用率，例如氫燃料電池、甲醇燃料電池就是一些高校、環(huán)境友好的燃料電池。思維探究思維探究探究一、有一研究性學習小組在探究有關(guān)鋼鐵的腐蝕情況.他們進行了如下實驗：在一個水槽中盛裝1000mL水，加入一定量的NaCl固體溶解后通入SO2氣體至溶液pH值約為4左右，另取一支試管（帶刻度，規(guī)格50mL），一條約5cm的細鋼絲，將鋼絲放入試管中，加入約10mL前面配好的溶液，迅速用拇指扣住試管口倒扣于水槽中，用鐵架臺將試管固定，如右下圖。過一會兒：（1）觀察到試管中的液面逐漸下降，這說明在該條件下，鐵絲發(fā)生了腐蝕，正極材料是電極反應是（2）再過一段時間發(fā)現(xiàn)液面停止下降，并且開始逐漸上升，露在液面上的鐵絲表面由原來的銀白色變棕褐色，這說明在該條件下，鐵絲發(fā)生了腐蝕，正極的電極反應為①總反應為：；①反應的產(chǎn)物極易被進一步氧化，生成紅褐色物質(zhì)，②該反應的化學方程式為：若鐵銹的組成為：Fe2O3·xH2O，試寫出由②反應的產(chǎn)物在通常條件下生成鐵銹的反應方程式：③(3）已知原來鐵絲質(zhì)量為2g，發(fā)生（1）情況時，依液面下降的高度折為標準狀況下的體積是5.6mL，則此時，鐵絲的質(zhì)量變?yōu)間，隨后液面開始上升，即發(fā)生（2）的變化，依最終液面上升的高度折算為標準狀況下的體積比最開始剛倒扣于水槽中試管中溶液的體積多了1.12mL，通過計算，（2）的過程共消耗氧氣mL，若x值為2，那么鐵絲的質(zhì)量應為g（以上計算有效數(shù)字保留至小數(shù)點后三位）【答案】析氫C2H++2e?=H2↑吸氧O2+4e?+2H2O=4OH?2Fe+O2+2H2O═2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O═4Fe(OH)2Fe(OH)3═Fe2O3?xH2O+(3?x)H2O1.9866.722.0028【詳解】(1)通入SO2氣體至溶液pH值約為4左右，說明溶液顯酸性，在酸性條件下,Fe發(fā)生析氫腐蝕,C作正極,正極上氫離子得電子,正極反應式為：2H++2e?=H2↑；故答案為析氫;C;2H++2e?=H2↑；(2)當溶液的酸性較弱時,發(fā)生吸氧腐蝕,正極上氧氣得電子生成氫氧根離子,正極反應式為：O2+4e?+2H2O=4OH?；故答案為吸氧;O2+4e?+2H2O=4OH?；①負極上Fe失電子生成亞鐵離子,正極上氧氣得電子生成氫氧根離子,則發(fā)生的總反應為：2Fe+O2+2H2O═2Fe(OH)2；故答案為2Fe+O2+2H2O═2Fe(OH)2；②反應生成的Fe(OH)2被氧氣氧化為氫氧化鐵,其反應方程式為：4Fe(OH)2+O2+2H2O═4Fe(OH)3;氫氧化鐵分解生成Fe2O3?xH2O,其反應方程式為：2Fe(OH)3═Fe2O3?xH2O+(3?x)H2O；故答案為4Fe(OH)2+O2+2H2O═4Fe(OH)3;2Fe(OH)3═Fe2O3?xH2O+(3?x)H2O；(3)生成氫氣的反應為2H++2e?=H2↑;生成氫氣為5.6mL,則n(H2)=0.00025mol,鐵電極發(fā)生的反應為Fe?2e?=Fe2?,由電子守恒可知,反應的Fe為0.00025mol,則消耗的鐵的質(zhì)量為0.014g,所以鐵絲的質(zhì)量變?yōu)??0.014=1.986g;最終液面上升的高度折算為標準狀況下的體積比最開始剛倒扣于水槽中試管中溶液的體積多了1.12mL,則被吸收氧氣的體積應為5.6+1.12=6.72mL;設(shè)生成氫氧化亞鐵為xmol,則0.5x+0.25x=0.03mol,解得x=0.04mol,則Fe2O3?2H2O中水的物質(zhì)的量為0.04mol，F(xiàn)e轉(zhuǎn)化為Fe2O3?2H2O,增加了O的質(zhì)量和水的質(zhì)量,則鐵絲的質(zhì)量應為：1.986+0.00672L22.4L/mol×32g/mol+0.0004mol×18g/mol=2.0028g；故答案為1.986；6.72；2.0028。探究二、某化學興趣小組為了探索鋁電極在原電池中的作用，設(shè)計并進行了以下一系列實驗。實驗結(jié)果記錄如下：實驗編號電極材料電解質(zhì)溶液電流表指針偏轉(zhuǎn)方向1Mg、Al稀鹽酸偏向Al2Al、Cu稀鹽酸偏向Cu3Al、石墨稀鹽酸偏向石墨4Mg、AlNaOH溶液偏向Mg5Zn、Al濃硝酸偏向Al根據(jù)上表中記錄的實驗現(xiàn)象，回答下列問題：(1)與實驗2中Al電極的作用相同的實驗為(填寫實驗編號)。(2)實驗1中鎂為極，電極反應式為。(3)實驗4中鋁為極，電極反應式為，若該實驗反應一段時間后，收集到標準狀況下的氣體體積為224mL，則轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為。(4)實驗5中指針偏向Al的原因為。(5)根據(jù)實驗結(jié)果總結(jié)出影響鋁在原電池中做正極或負極的因素：。【答案】(1)3、4(2)負(3)負(4)鋁在濃硝酸中鈍化，鋅在濃硝酸中被氧化，鋅做負極，鋁做正極，所以電流表指針偏向(5)另一電極材料的活潑性和電解質(zhì)溶液的性質(zhì)【分析】實驗1中Mg為負極，Al為正極，實驗2中Al為負極，Cu為正極，實驗3中Al為負極，石墨為正極，實驗4中Mg不與NaOH反應，Al為負極，Mg為正極，實驗5Al遇濃硝酸發(fā)生鈍化，Zn為負極，Al為正極。【詳解】（1）實驗2中Al電極為負極，同樣以Al電極為負極的還有實驗3、實驗4。（2）實驗1中鎂的金屬活動性強于Al，鎂電極為負極，電極反應式為Mg2e=Mg2+。（3）實驗4中Mg和NaOH不反應，Al能與NaOH反應，因此Al為負極，電極反應為Al3e+4OH=+2H2O。正極電極反應為2H2O+2e=H2↑+2OH，實驗一段時間后收集到標準狀況下氣體體積為224mL即收集到H20.01mol，此時轉(zhuǎn)移電子數(shù)為0.02mol。（4）實驗5中常溫下Al遇濃硝酸發(fā)生鈍化，因此Zn為負極，Al為正極，導致指針偏向Al。（5）從以上五個實驗可以看出，鋁在原電池中作負極還是正極受另一電極材料的金屬活潑性和電解質(zhì)溶液的性質(zhì)的影響。核心技巧突破核心技巧突破技巧1判斷原電池正、負極的方法原電池的兩個電極一般是活潑性不同的兩種金屬或一種金屬與一種能導電的非金屬構(gòu)成。判斷原電池的正負極有多種方法：若從電極材料來判斷，活潑的金屬一般作負極，不活潑的金屬或能導電的非金屬材料構(gòu)成的電極一般作正極；若從反應的類型來判斷，發(fā)生氧化反應的一極為負極，發(fā)生還原反應的一極為正極；若從質(zhì)量變化的情況來判斷，質(zhì)量減輕的一極一般是負極；若從電子的得失及電流的方向來判斷，電子流出的一極是負極，電子流入的一極是正極。技巧2注意點粗銅中含有金、銀、鋅、鐵、鎳等雜質(zhì)，電解時，比銅活潑的鋅、鐵、鎳會在陽極放電形成陽離子進入溶液中，Zn－2e－=Zn2+、Fe－2e－=Fe2+、Ni－2e－=Ni2+，F(xiàn)e2+、Zn2+、Ni2+不會在陰極析出，最終留存溶液中，所以電解質(zhì)溶液的濃度、質(zhì)量、pH均會改變。還原性比銅差的銀、金等不能失去電子，它們以單質(zhì)的形式沉積在電解槽溶液中，成為陽極泥。陽極泥可再用于提煉金、銀等貴重金屬。技巧3電解熔融的注意點電解熔融NaCl和飽和NaCl溶液的區(qū)別；不能用MgO替代MgCl2的原因；不能用AlCl3替代Al2O3的原因。技巧4電鍍注意：1.電鍍是電解的應用。電鍍是以鍍層金屬為陽極，待鍍金屬制品為陰極，含鍍層金屬離子為電鍍液。2.電鍍過程的特點：犧牲陽極；電鍍液的濃度（嚴格說是鍍層金屬離子的濃度）保持不變；在電鍍的條件下，水電離產(chǎn)生的H+、OH—一般不放電。技巧5飽和食鹽水的精制在飽和食鹽水中接通直流電源后，溶液中帶負電的OH—和Cl—向陽極移動，由于Cl—比OH—容易失去電子，在陽極被氧化成氯原子，氯原子結(jié)合成氯分子放出；溶液中帶正電的Na+和H+向陰極移動，由于H+比Na+容易失去電子，在陰極被還原成氫原子，氫原子結(jié)合成氫分子放出；在陰極上得到NaOH。（1）飽和食鹽水的精制：原因：除去NaCl中的MｇCl2、Na2SO4等雜質(zhì)，防止生成氫氧化鎂沉淀影響溶液的導電性，防止氯化鈉中混有硫酸鈉影響燒堿的質(zhì)量。試劑加入的順序：先加過量的BaCl2和過量的NaOH（順序可換），再加入過量的Na2CO3，過濾，加鹽酸調(diào)節(jié)pH為7。隔膜的作用：防止氫氣和氯氣混合發(fā)生爆炸；防止氯氣和氫氧化鈉反應影響燒堿的質(zhì)量。技巧6原電池的對比【例題解析】【例1】直接燃料電池是一種新型化學電源，其工作原理如圖所示。電池放電時，下列說法不正確的是A．電極Ⅰ為負極B．電極Ⅱ的反應式為：C．電池總反應為：D．該電池的設(shè)計利用了在酸堿性不同條件下氧化性、還原性的差異【答案】C【分析】由K+向電極Ⅱ所在區(qū)域遷移可知，電極Ⅱ為正極發(fā)生還原反應，電極Ⅰ為負極發(fā)生氧化反應；正極電極反應式：，負極電極反應式：?！窘馕觥緼．電極Ⅰ為負極，A正確；B．電極Ⅱ為正極發(fā)生還原反應：，B正確；C．兩極酸堿度不一樣，氫離子和氫氧根離子不能電池總反應為：，C錯誤；D．該電池的設(shè)計利用了在酸堿性不同條件下氧化性、還原性的差異，D正確；故選C。【例2】某種利用垃圾滲透液發(fā)電的裝置示意圖如圖所示。工作時，下列說法中不正確的是A．鹽橋中向Y電極移動B．該裝置將化學能轉(zhuǎn)化為電能C．電子由X電極沿導線流向Y電極D．Y電極發(fā)生的反應為，周圍增大【答案】A【解析】A．NH3轉(zhuǎn)化為N2，氮元素化合價升高，失電子，發(fā)生氧化反應，X電極作負極；轉(zhuǎn)化為N2，氮元素化合價降低，得電子，發(fā)生還原反應，Y電極作正極，鹽橋中Cl向負極(X電極)移動，故A錯誤；B．垃圾在微生物的作用下，發(fā)生氧化還原反應，形成了原電池，化學能轉(zhuǎn)化為電能，故B正確；C．根據(jù)分析可知X電極作負極，Y電極作正極，電子由負極(X電極)沿導線流向正極(Y電極)，故C正確；D．Y電極為正極，發(fā)生的電極反應為，反應生成氫氧根離子，pH增大，故D正確；故選A?！纠?】電子表和電子計算器的電源通常用微型銀—鋅電池，其電極分別是和，電解質(zhì)溶液為溶液，總反應式為。下列說法不正確的是A．是正極，是負極B．工作時，電池負極區(qū)溶液減小C．工作時，電極上反應式為D．工作時，電子由極經(jīng)外電路流向極【答案】C【解析】結(jié)合總反應為Ag2O+H2O+Zn=Zn(OH)2+2Ag，可知Zn發(fā)生失去電子的氧化反應，為負極，電極反應式為Zn+2OH2e=Zn(OH)2；氧化銀發(fā)生得到電子的還原反應，為正極，電極反應式為Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH，據(jù)此分析解答。A．由分析可知鋅是負極，氧化銀是正極，A正確；B．負極上電極反應式為Zn2e+2OH=Zn(OH)2，由于氫氧根離子參加反應而導致負極附近氫氧根離子濃度降低，負極區(qū)溶液的pH減小，B正確；C．氧化銀作正極，得電子，結(jié)合總反應可知正極反應式為Ag2O+2e+H2O=2Ag+2OH，C錯誤；D．鋅作負極，氧化銀作正極，電子從負極鋅沿導線流向正極氧化銀，D正確；故選C?！纠?】某種酒駕檢測儀具有吹氣流量監(jiān)測與控制的功能，其結(jié)構(gòu)與工作原理如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是A．該裝置將電能轉(zhuǎn)化為化學能B．電流由電極Ⅱ經(jīng)顯示屏、處理器流向電極ⅠC．在電解液中遷移的微粒X可能是電子D．電極Ⅱ的電極反應式可能是：O2+H2O+4e→4OH【答案】B【解析】從圖中可以看出，電極Ⅰ中CH3CH2OH轉(zhuǎn)化為CH3COOH，CH2中的C元素由1價升高到+3價，則其為負極；電極Ⅱ中O2得電子產(chǎn)物與電解質(zhì)作用生成H2O，其為正極。負極反應為CH3CH2OH4e+H2O→CH3COOH+4H+，正極反應為O2+4e+4H+=2H2O。A．由分析可知，電極Ⅰ為負極，電極Ⅱ為正極，則該裝置為原電池，將化學能轉(zhuǎn)化為電能，A不正確；B．在原電池中，電流由正極沿導線流入負極，則該裝置中，電流由電極Ⅱ經(jīng)顯示屏、處理器流向電極Ⅰ，B正確；C．在電解液中，負極產(chǎn)生H+，電解質(zhì)溶液中的H+通過分隔膜遷移到正極，所以微粒X是H+，電子不可能在溶液中遷移，C不正確；D．由分析知，電極Ⅱ的電極反應式為：O2+4e+4H+=2H2O，D不正確；故選B?！纠?】一種可逆電池實現(xiàn)了對的高效可逆利用，其原理如圖所示。下列說法中錯誤的是A．轉(zhuǎn)化為過程中，多孔電極的電勢低于電極B．充電時，電極反應式為C．多孔電極可能具有催化作用，使更易轉(zhuǎn)化為，同時防止放電D．當外電路通過電子時，雙極膜中離解水的物質(zhì)的量為【答案】A【解析】A．CO2轉(zhuǎn)化為HCOOH時為放電過程，Zn電極為負極，多孔Pd電極為正極，負極電勢較低，即多孔電極的電勢高于電極，A錯誤；B．充電時，Zn為陰極，得到電子，電極反應為，B正確；C．由分析，多孔電極為正極，正極H+也可放電生成H2，結(jié)合電池原理圖可推知Pt電極可能具有催化作用，使更易轉(zhuǎn)化為，同時防止放電，C正確；D．復合膜層間的H2O解離成H+和OH，根據(jù)總的電極反應：Zn+2OH+2H2O+CO2=+HCOOH，鋅的化合價從0價升高到+2價，外電路中每通過1mol電子，復合膜層間有1molH2O解離，D正確；答案選A?！纠丁恳环N檢測空氣中甲醛含量的電化學傳感器的工作原理如圖所示。下列說法正確的是A．傳感器工作時，工作電極為原電池的正極B．工作時，通過交換膜向工作電極附近移動C．工作時，對電極上的反應式為D．當導線中通過電子，進入傳感器的甲醛為【答案】C【解析】電化學傳感器工作時，HCHO在工作電極上發(fā)生失電子的氧化反應生成CO2，工作電極作負極，對電極作正極，負極反應為HCHO+H2O4e=CO2+4H+，O2在正極上得電子生成H2O，正極反應為O2+4e+4H+=2H2O，原電池工作時，電子由負極流出經(jīng)導線流向正極，陽離子移向正極，陰離子移向負極。A．由上述分析可知，傳感器工作時，工作電極為負極，對電極作正極，A錯誤；B．傳感器工作時，工作電極為負極，對電極作正極，陽離子移向正極，即H+通過交換膜向?qū)﹄姌O附近移動，B錯誤；C．傳感器工作時對電極為正極，正極上的反應式為O2+4e+4H+=2H2O，C正確；D．負極反應式為HCHO+H2O4e=CO2+4H+，電路中轉(zhuǎn)移1.2×106mol電子時，消耗HCHO的物質(zhì)的量為3×107mol，則HCHO質(zhì)量為3×107mol×30g/mol=9×103mg，D錯誤；【例7】鋅—空氣電池(原理如下圖)適宜用作城市電動車的動力電源，放電時Zn轉(zhuǎn)化為ZnO。則該電池放電時下列說法正確的是A．將電能轉(zhuǎn)化為化學能 B．氧氣在石墨電極上發(fā)生還原反應C．電流由Zn電極經(jīng)導線流向石墨電極 D．該電池放電時OH—向石墨電極移動【答案】B【解析】由圖可知，該裝置為化學能轉(zhuǎn)化為電能的原電池，鋅電極為電池的負極，石墨電極為電池的正極。A．由分析可知，該裝置為化學能轉(zhuǎn)化為電能的原電池，故A錯誤；B．由分析可知，石墨電極為電池的正極，水分子作用下氧氣在正極上得到電子發(fā)生還原反應生成氫氧根離子，故B正確；C．由分析可知，鋅電極為電池的負極，石墨電極為電池的正極，則電流由正極石墨電極經(jīng)導線流向負極鋅電極，故C錯誤；D．由分析可知，鋅電極為電池的負極，石墨電極為電池的正極，則電池放電時陰離子氫氧根離子向鋅電極移動，故D錯誤；故選B?！纠?】太陽水電池裝置如圖所示，該電池由三個電極組成，其中a為電極，b為Pt電極，c為電極，電解質(zhì)溶液為的溶液。鋰離子交換膜將電池分為A、B兩個區(qū)，A區(qū)與大氣相通，B區(qū)為封閉體系并有保護。下列關(guān)于該電池的說法正確的是A．若用導線連接b、c，b電極附近pH增大，可實現(xiàn)太陽能向電能轉(zhuǎn)化B．若用導線連接b、c，c電極為正極，可實現(xiàn)轉(zhuǎn)化為C．若用導線連接a、c，則a為負極，該電極附近pH減小D．若用導線連接a、c，則c電極的電極反應式為【答案】C【解析】A．用導線連接b、c，b電極發(fā)生O2→H2O，為正極，電極反應式為O2+4H++4e?=2H2O，b電極附近pH增大，可實現(xiàn)化學能向電能轉(zhuǎn)化，故A錯誤；B．c電極為負極，發(fā)生反應：HxWO3?xe?=WO3+xH+，可實現(xiàn)HxWO3轉(zhuǎn)化為WO3，故B錯誤；C．由圖可知，連接a、c時，a電極上H2O→O2，發(fā)生失電子的氧化反應，則a電極為負極，電極反應式為2H2O4e=O2↑+4H+，生成H+，a電極附近pH減小，故C正確；D．由圖可知，連接a、c時，a電極為負極，c電極為正極，正極上發(fā)生得電子的還原反應，電極反應式為WO3+xH++xe?=HxWO3，故D錯誤；答案選C?！纠?】由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置進行實驗。裝置現(xiàn)象二價金屬A不斷溶解C的質(zhì)量增加A上有氣體產(chǎn)生根據(jù)實驗現(xiàn)象回答下列問題：(1)裝置甲中負極的電極反應式是_______(金屬用對應字母表示)。(2)裝置乙中正極的電極反應式是_______。(3)裝置丙中溶液的氫離子濃度_______(填“變大”“變小”或“不變”)。(4)四種金屬活潑性的強弱順序是_______。(5)是一種大氣污染物。工業(yè)尾氣中含有，會造成嚴重的環(huán)境污染；未脫除的煤氣，運輸過程中還會腐蝕管道。干法氧化鐵脫硫是目前除去煤氣中的常用方法，其原理如圖所示。脫硫反應_______。再生過程中反應_______。【答案】(1)A2e=A2+(2)Cu2++2e═Cu(3)變小(4)D>A>B>C(5)

3H2S+Fe2O3·H2O=3H2O+Fe2S3·H2O

2Fe2S3·H2O+3O2=6S+2Fe2O3·H2O【解析】（1）該裝置中，二價金屬A不斷溶解說明A失電子發(fā)生氧化反應生成金屬陽離子進入溶液而作負極，所以負極電極反應式為A2e=A2+。（2）乙裝置中，C的質(zhì)量增加說明C電極上銅離子得電子發(fā)生還原反應，則C作正極，電極反應式為Cu2++2e═Cu。（3）裝置丙中A上有氣體產(chǎn)生，則A極電極方程式為：2H++2e=H2↑，氫離子濃度變小。（4）甲裝置中，二價金屬A不斷溶解說明該裝置構(gòu)成了原電池，且A失電子發(fā)生氧化反應而作負極，B作正極；乙中C的質(zhì)量增加，說明C上銅離子得電子發(fā)生還原反應，則C作原電池正極，B作負極；丙裝置中A上有氣體產(chǎn)生，說明A上氫離子得電子發(fā)生還原反應，則A作原電池正極，D作負極，作原電池負極的金屬活動性大于作正極金屬，所以金屬活動性強弱順序是：D>A>B>C。（5）由圖可知，脫硫過程中H2S和Fe2O3?H2O反應生成H2O和Fe2S3?H2O，方程式為：3H2S+Fe2O3?H2O=3H2O+Fe2S3?H2O，再生過程中Fe2S3?H2O和O2反應生成S和Fe2O3?H2O，方程式為：2Fe2S3?H2O+3O2=6S+2Fe2O3?H2O。【例10】鹵族元素在性質(zhì)上具有相似性與遞變性。為了驗證鹵族部分元素遞變規(guī)律，設(shè)計如圖裝置進行實驗。請回答下列問題。(1)A中發(fā)生反應的化學方程式是_______。(2)根據(jù)上述實驗操作步驟，為確?！胺墙饘傩裕郝?gt;溴>碘”的實驗結(jié)論可靠，你認為做好本實驗最關(guān)鍵因素是_______。(3)下列性質(zhì)的遞變規(guī)律正確，且能作為鹵族元素非金屬性遞變規(guī)律判斷依據(jù)的是A．Cl、Br、I的還原性逐漸增強 B．Cl2、Br2、I2的熔點逐漸升高C．HCl、HBr、HI的酸性逐漸減弱 D．HCl、HBr、HI的穩(wěn)定性逐漸減弱IBr、ICl等稱為鹵素互化物，(CN)2、(SCN)2、(OCN)2等稱之為擬鹵素，它們的化學性質(zhì)與鹵素單質(zhì)相似，請回答下列問題。(4)氯化碘(ICl)能與水發(fā)生反應：ICl+H2O=HIO+HCl，該反應_______填“是”或“不是”氧化還原反應；(CN)2與NaOH水溶液反應的化學方程式為_______。(5)從原子結(jié)構(gòu)角度解釋分子(CN)2中兩種元素非金屬性的強弱_______。(6)已知某些離子的還原性強弱順序為I>SCN>CN>Br>Cl。在NaBr和KSCN的混合溶液中通入(CN)2，反應的離子方程式為_______。(7)如圖所示，E是用飽和NaCl溶液和淀粉KI溶液的混合液濕潤的濾紙，用石墨做電極，通電后發(fā)現(xiàn)乙周圍濾紙褪為藍色，則下列判斷正確的是A．b是陽極，a是陰極 B．a(chǎn)是正極，b是負極C．乙是正極，甲是負極 D．乙是陽極，甲是陰極(8)下圖是用強光照射廣口瓶中新制氯水時傳感器所獲得數(shù)據(jù)的圖像，下列各項代表縱坐標的物理量，其中與圖像不相符的是A．溶液中氯離子的濃度 B．溶液的pHC．瓶中氧氣的體積分數(shù) D．溶液的導電能力(9)下列變化不需要破壞化學鍵的是A．液態(tài)水變?yōu)樗魵?B．HCl氣體溶于水C．NaHCO3受熱分解 D．NaCl熔化【答案】(1)(2)氯氣通入少(適)量(3)AD(4)

不是

(5)C原子與N原子電子層數(shù)相等，核電荷數(shù)N大于C，原子半徑N小于C，原子核對核外電子的吸引力N大于C，非金屬性N大于C(6)2SCN＋(CN)2=(SCN)2＋2CN(7)D(8)B(9)A【解析】（1）A中氯氣和溴化鈉反應生成氯化鈉和溴單質(zhì)，發(fā)生反應的化學方程式是。（2）通過反應，，證明氧化性，證明“非金屬性：氯＞溴＞碘”，需防止發(fā)生、防止過量的氯氣干擾實驗，故根據(jù)上述實驗操作步驟，為確?！胺墙饘傩裕郝龋句澹镜狻钡膶嶒灲Y(jié)論可靠，好本實驗最關(guān)鍵因素是氯氣通入少(適)量。（3）A．非金屬性越強，對應陰離子的還原性越弱，則Cl、Br、I的還原性逐漸增強，能作為鹵族元素非金屬性遞變規(guī)律判斷依據(jù)，A符合；B．Cl2、Br2、I2的熔點逐漸升高是因為分子間作用力逐漸增大，不能作為鹵族元素非金屬性遞變規(guī)律判斷依據(jù)，B不符合；C．非金屬性越強，最高價氧化物對應水化物的酸性越強，與氫化物水溶液的酸性無關(guān)，則HCl、HBr、HI的酸性逐漸減弱，不能作為鹵族元素非金屬性遞變規(guī)律判斷依據(jù)，C不符合；D．非金屬性越強，簡單氫化物越穩(wěn)定，則HCl、HBr、HI的穩(wěn)定性逐漸減弱，能作為鹵族元素非金屬性遞變規(guī)律判斷依據(jù)，D符合；選AD。IBr、ICl等稱為鹵素互化物，(CN)2、(SCN)2、(OCN)2等稱之為擬鹵素，它們的化學性質(zhì)與鹵素單質(zhì)相似，請回答下列問題。（4）ICl+H2O=HIO+HCl反應前后元素化合價不變，則該反應不是氧化還原反應；擬鹵素的化學性質(zhì)與鹵素單質(zhì)相似，則(CN)2與NaOH水溶液反應生成NaCN、NaCNO和水，化學方程式為。（5）(CN)2中兩種元素非金屬性的強弱：C＜N，從原子結(jié)構(gòu)角度解釋原因為：C原子與N原子電子層數(shù)相等，核電荷數(shù)N大于C，原子半徑N小于C，原子核對核外電子的吸引力N大于C，非金屬性N大于C。（6）已知某些離子的還原性強弱順序為I＞SCN＞CN＞Br＞Cl，則在NaBr和KSCN的混合溶液中通入(CN)2，(CN)2能氧化SCN、但不能氧化Br，故反應的離子方程式為：2SCN＋(CN)2=(SCN)2＋2CN。（7）通電后發(fā)現(xiàn)乙周圍濾紙為藍色，則乙周圍有碘單質(zhì)生成，乙為陽極，發(fā)生的反應為碘離子被氧化為碘單質(zhì)，則b為正極，a為負極，甲為陰極；選D。（8）用強光照射廣口瓶中新制氯水生成鹽酸和氧氣；A．生成鹽酸，溶液中氯離子的濃度增大，A符合；

B．溶液的pH減小，B不符合；C．生成氧氣，瓶中氧氣的體積分數(shù)增大，C符合；

D．次氯酸為弱電解質(zhì)，鹽酸為強電解質(zhì)，次氯酸轉(zhuǎn)變?yōu)辂}酸，溶液的導電能力增大，D符合；選B。（9）下列變化不需要破壞化學鍵的是A．液態(tài)水變?yōu)樗魵猓朔肿娱g作用力，不破壞化學鍵，A符合；

B．HCl氣體溶于水發(fā)生電離得到氫離子和氯離子，破壞化學鍵，B不符合；C．NaHCO3受熱分解生成碳酸鈉、二氧化碳和水，破壞化學鍵，C不符合；

D．NaCl熔化發(fā)生電離得到鈉離子和氯離子，破壞離子鍵，D不符合；選A。【基礎(chǔ)提升】1．下列裝置能將化學能轉(zhuǎn)化為電能的是A． B．C． D．2．氫氧燃料電池可用于太空航行中，反應產(chǎn)生的水經(jīng)冷卻后可作為航天員的飲用水。下列關(guān)于堿性氫氧燃料電池的說法正確的是A．電池工作時，負極電勢高于正極電勢B．電池工作時，負極的電極反應為：C．電池工作時，正極區(qū)附近溶液堿性減弱D．當?shù)玫?.9L飲用水時，轉(zhuǎn)移電子為100mol3．如圖裝置能夠組成原電池的是A． B．C． D．4．在理論上不能用于設(shè)計成原電池的化學反應是A．B．C．D．5．化學電源在生活中有廣泛的應用，各種電池的示意圖如圖，下列有關(guān)說法正確的是A．甲：電流由鋅片經(jīng)導線流向銅片B．乙：負極的電極反應式為Zn2e=Zn2+C．丙：鋅筒作負極，發(fā)生氧化反應，使用一段時間鋅筒會變薄D．?。菏褂靡欢螘r間后電解質(zhì)溶液的酸性增強，導電能力增大6．炒過菜的鐵鍋未及時洗凈(殘液中含NaCl)，不久便會因被腐蝕而出現(xiàn)紅褐色銹斑。腐蝕原理如圖所示，下列說法正確的是A．鐵鍋發(fā)生的是析氫腐蝕B．腐蝕過程中，負極是CC．O2在C表面上發(fā)生還原反應D．正極的電極反應式為4OH－4e=2H2O＋O2↑反應7．如圖所示裝置，一段時間后右側(cè)電極質(zhì)量增加，下列敘述錯誤的是A．該裝置能將化學能轉(zhuǎn)化為電能 B．鐵為負極，發(fā)生氧化反應C．電流從鐵電極經(jīng)導線流向銀電極 D．正極電極反應式為Cu2++2e=Cu8．一種NO空氣燃料電池的工作原理如圖所示，該電池工作時，下列說法正確的是A．電子的流動方向：負極→電解質(zhì)溶液→正極B．H+通過質(zhì)子交換膜向左側(cè)多孔石墨棒移動C．若產(chǎn)生lmolHNO3，則通入O2的體積應大于16.8LD．放電過程中負極的電極反應式為NO3e+2H2O=+4H+9．某化學興趣小組在實驗室中設(shè)計如圖所示裝置(a、b、c、d均為惰性電極)，以去離子水和氧氣為原料通過電解法制備雙氧水。下列分析錯誤的是A．乙裝置中，d極上發(fā)生氧化反應，移向該電極B．理論上d極消耗的CH4與b極生成的O2物質(zhì)的量之比為1∶2C．氣體X為CO2，且c極通入的CO2與d極冒出的CO2不相等D．一段時間后，甲裝置中生成的O2與消耗的O2物質(zhì)的量相等10．類比推理是化學中常用的思維方法。下列推理正確的是A．與Fe反應生成，推測S與Fe反應生成B．通入紫色石蕊試液能顯紅色，推測通入紫色石蕊試液也能顯紅色C．通入溶液中無白色沉淀產(chǎn)生，推測通入溶液中也無白色沉淀產(chǎn)生D．原電池在稀硫酸介質(zhì)中Mg作負極，推測在稀氫氧化鈉溶液介質(zhì)中Mg也作負極11．糕點禮盒中經(jīng)常放入食品脫氧劑。有一種常見固體脫氧劑的組成為鐵粉、炭粉、氯化鈉等，下列對脫氧劑所涉及的物質(zhì)的說法正確的是A．過量的鐵粉與稀硝酸反應的產(chǎn)物為硝酸鐵B．和互為同素異形體C．氯化鈉的形成過程可表示為

D．該脫氧劑在潮濕的環(huán)境中會形成原電池12．如圖是一種新型的K－O2可充電電池，a、b是兩個電極，其中一個電極是金屬鉀。放電時，下列有關(guān)說法正確的是A．a(chǎn)電極是電池的正極 B．隔膜不允許O2通過，但可以讓K+通過C．b電極是金屬鉀 D．電子流向是a電極→隔膜→b電極13．裝置如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸吊在盛水的燒杯中，使之平衡。小心地向燒杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是A．鐵圈和銀圈左右搖擺不定 B．保持平衡狀況C．鐵圈向下傾斜 D．銀圈向下傾斜14．能源危機似乎一直以來都是我們的社會普遍問題，即使鋰離子電池及其他成熟的能源技術(shù)現(xiàn)在還足以應付我們的能源需求。最近，國際能源期刊NanoEnergy報道了一種正負電極均利用涉及氫氣反應的全氫電池，將酸堿中和反應放出的熱量轉(zhuǎn)化為電能，則下列說法正確的是A．該電池是利用電極反應和特殊的隔膜材料將電能轉(zhuǎn)化為化學能B．電池外電路電子由吸附層M經(jīng)導線向吸附層N移動，內(nèi)電路通過離子交換膜由左往右移動C．吸附層M發(fā)生氧化反應，發(fā)生的電極反應是D．吸附層N釋放出體積為2.24L時，負極電解質(zhì)溶液的質(zhì)量減少2g15．鋅一空氣電池(原理如圖所示)適宜用作城市電動車的動力電源。該電池放電時Zn轉(zhuǎn)化為ZnO。該電池工作時下列說法正確的是A．電池工作時，電子從石墨電極經(jīng)電解質(zhì)溶液流向Zn電極B．該電池放電時OH向Zn電極移動C．該電池的負極反應為Zn+H2O2e=ZnO+2H+D．反應前后電解質(zhì)溶液的pH變大16．一種利用藍綠藻制氫貯氫及氫氣應用的圖示如下。下列說法正確的是A．圖中能量的轉(zhuǎn)化方式只有1種B．氫氣液化過程吸收能量C．藍綠藻分解水產(chǎn)生H2和O2，同時釋放能量D．能量轉(zhuǎn)換效率：燃料電池比H2直接燃燒高17．將Zn塊連接在鋼鐵設(shè)施表面，可減緩水體中鋼鐵設(shè)施的腐蝕。在如圖所示的情境中，下列有關(guān)說法不正確的是A．該裝置設(shè)計利用了原電池原理B．Zn的金屬性比Fe的金屬性強C．Zn極的電極反應式為Zn2e=Zn2+D．工作時電子經(jīng)外電路由鋼鐵設(shè)施流向金屬Zn18．下列關(guān)于原電池的說法不正確的是A．①②裝置都能將化學能轉(zhuǎn)化為電能B．②裝置中的Zn片質(zhì)量逐漸減少C．②裝置中的電子由Zn電極經(jīng)導線流向Cu電極D．②裝置中電流方向是由正極到負極19．微生物脫鹽池是在微生物燃料電池的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的新興生物電化學系統(tǒng)，示意圖如圖所示，其中a、b表示兩個電極，X、Y表示離子交換膜。下列說法正確的是A．電極a為正極B．Y為陰離子交換膜C．負極反應為D．微生物脫鹽池可在高溫下進行，以加快脫氮的速率20．關(guān)于原電池的敘述中正確的是A．任何化學反應，均可以設(shè)計成原電池B．原電池是把化學能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置C．原電池的兩極必須都是金屬D．原電池都可以提供持續(xù)穩(wěn)定的電流，應用十分廣泛21．對原電池的反應本質(zhì)，最準確的描述是（

）A．置換反應 B．化合反應C．氧化還原反應 D．復分解反應22．下列裝置能形成原電池的是A． B． C． D．23．關(guān)于如圖所示的原電池，下列說法正確的是A．負極發(fā)生氧化反應 B．電子由銅片通過導線流向鋅片C．該裝置能將電能轉(zhuǎn)化為化學能 D．銅片上發(fā)生的反應為24．利用反應設(shè)計的電池裝置如圖所示，該裝置既能有效消除氮氧化物的排放減輕環(huán)境污染，又能充分利用化學能。下列說法不正確的是A．電極A上發(fā)生氧化反應，電極A為負極B．電池工作時，透過交換膜從右向左遷移C．當有被處理時，溶液中通過電子D．電極B的電極反應式為25．如圖為一原電池示意圖，在原電池兩極之間設(shè)有隔膜，Zn2+、SO可以自由通過。則下列說法不正確的是A．Zn2+通過隔膜從負極區(qū)向正極區(qū)移動B．電子由Cu極通過導線流向Zn極C．一段時間后，ZnSO4溶液濃度增大，CuSO4溶液濃度減小D．隔膜可以避免Zn極直接接觸CuSO4溶液，提高了能量轉(zhuǎn)換效率26．如圖所示，組成一個原電池。(1)當電解質(zhì)溶液為稀硫酸時：①Zn電極是(填“正”或“負”)極，其電極反應為。②Cu電極是極，其電極反應為。③電子的流向。(2)由銅、鐵和稀硫酸組成的原電池中，鐵是極，電極反應式是；原電池總反應方程式是。(寫離子方程式)。27．電池在我們的生活中有著重要的應用，請回答下列問題：(1)為了驗證Fe2+與Cu2+氧化性強弱，下列裝置能達到實驗目的的是(填序號)。若構(gòu)建原電池時兩個電極的質(zhì)量相等，當導線中通過0.1mol電子時，兩個電極的質(zhì)量差為。(2)將CH4設(shè)計成燃料電池，其利用率更高，裝置如圖所示(A、B為多孔碳棒)。實驗測得OH向B電極定向移動，則(填“A”或“B”)處電極入口通甲烷，其電極反應式為。當消耗甲烷的體積為33.6L(標準狀況下)時，假設(shè)電池的能量轉(zhuǎn)化率為80%，則導線中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為。(3)利用原電池工作原理測定汽車尾氣中CO的濃度，其裝置如圖所示。該電池中O2可以在固體介質(zhì)NASICON(固溶體)內(nèi)自由移動，工作時O2的移向(填“電極a”或“電極b”)，負極發(fā)生的電極反應式為。(4)有人設(shè)想以N2和H2為反應物，以溶有A的