6.1.2化學(xué)反應(yīng)與電能課件高一下學(xué)期化學(xué)人教版4

第2課時化學(xué)反應(yīng)與電能一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能1.燃煤發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化。(2)

燃燒

(氧化還原反應(yīng))是使化學(xué)能間接轉(zhuǎn)換為電能的關(guān)鍵。

微訓(xùn)練1下列關(guān)于各種形式的能量相互轉(zhuǎn)化途徑的敘述錯誤的是(

)。A.家庭液化氣灶將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮蹷.燈泡將電能全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽蹸.光合作用將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能D.太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艽鸢?B解析:燈泡除了將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽苤?還轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿绕渌问降哪芰俊?.原電池。(1)實驗探究。(2)原電池的定義:把

化學(xué)

能轉(zhuǎn)化為

電

能的裝置。

(3)鋅銅原電池的工作原理。電池總反應(yīng):Zn+2H+══Zn2++H2↑。(4)反應(yīng)本質(zhì):原電池反應(yīng)的本質(zhì)是

氧化還原反應(yīng)

。

(5)原電池的構(gòu)成要素。理論上,自發(fā)的

氧化還原反應(yīng)

均可設(shè)計成原電池。

①兩個

活動性不同的金屬

(或一個為金屬,一個為能

導(dǎo)電

的非金屬)電極。

②具有

電解質(zhì)

溶液。

③形成

閉合回路

。

微判斷(1)原電池中電子從負極經(jīng)過溶液移向正極。(

)(2)負極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)。(

)(3)鹽酸與氫氧化鈉溶液混合放熱,故可以設(shè)計成原電池。(

)(4)鋅-銅-稀硫酸原電池中,將銅換成石墨棒也能產(chǎn)生電流。(

)(5)原電池中陽離子移向正極。(

)×√×√√二、發(fā)展中的化學(xué)電池1.一次電池。電池放電后

不能

再充電(內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)無法逆向進行),這種電池屬于一次電池。

鋅錳電池—

電子由鋅筒(填電極材料,下同)流向石墨棒。鋅逐漸消耗,二氧化錳不斷被還原。2.二次電池。(1)定義:電池放電時所進行的氧化還原反應(yīng),在充電時可以

逆向

進行,使電池恢復(fù)到放電前的狀態(tài),從而實現(xiàn)放電(化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能)與充電(電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能)的循環(huán)。這種充電電池屬于二次電池。

(2)常見的充電電池:①鉛酸蓄電池;②鎳氫電池;③鋰離子電池。3.燃料電池。(1)定義:將

燃料

(如氫氣、甲烷、乙醇)和

氧化劑

(如氧氣)的

化學(xué)能

直接轉(zhuǎn)化為

電能

的電化學(xué)反應(yīng)裝置。

(2)特點:①清潔、安全、高效;②反應(yīng)物從外部提供;③能量轉(zhuǎn)化率可以超過80%。微訓(xùn)練2下列幾種化學(xué)電池中,不屬于可充電電池的是(

)。A.堿性鋅錳電池

B.鋰離子電池C.鉛酸蓄電池

D.鎳氫電池答案:A解析:堿性鋅錳電池屬于一次電池,不屬于可充電電池,A項符合題意;鋰離子電池、鉛酸蓄電池、鎳氫電池屬于可充電電池,B、C、D三項不符合題意。一

化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能問題探究據(jù)報道,野外生存達人用檸檬、一排銅釘和一排鋅釘制作的水果電池能引燃易燃物用于野外生火。某同學(xué)受到啟發(fā)自己動手制作了一個這樣的“檸檬電池”。(1)該“檸檬電池”的正、負極分別是什么?銅片、石墨棒、檸檬能不能形成原電池?提示:該電池的負極是鋅片,正極是銅片。不可以。原電池的電極材料是活潑性不同的金屬或能導(dǎo)電的非金屬,同時負極金屬要與電解質(zhì)溶液能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。(2)氧化還原反應(yīng)的規(guī)律之一是得失電子守恒。原電池工作時,負極失去的電子總數(shù)與正極得到的電子總數(shù)有何關(guān)系?為什么?提示:相等。原電池中,負極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),正極得電子發(fā)生還原反應(yīng),根據(jù)氧化還原反應(yīng)中電子守恒規(guī)律知,正極上得電子總數(shù)與負極上失電子總數(shù)相等。(3)觀察該“檸檬電池”的反應(yīng)現(xiàn)象,判斷原電池工作時,電子和離子的移動方向。提示:該“檸檬電池”中,負極鋅片變薄,正極銅片上有氣泡產(chǎn)生。原電池工作時,電子是由負極經(jīng)過導(dǎo)線移向正極;在原電池內(nèi)部電解質(zhì)溶液中,陽離子移向正極,陰離子移向負極。重難歸納1.原電池的工作原理。原電池總反應(yīng)式:Zn+2H+══Zn2++H2↑。(1)兩反應(yīng):正極發(fā)生還原反應(yīng);負極發(fā)生氧化反應(yīng)。(2)三方向。①電流方向:正極→負極。②電子流動方向(導(dǎo)線中):負極→正極。③離子移動方向(電解質(zhì)溶液中):陽離子→正極;陰離子→負極。2.原電池的構(gòu)成條件。

3.原電池正、負極的“常用”判斷方法。特別提醒(1)在判斷原電池正、負極時,既要考慮金屬活動性的強弱也要考慮電解質(zhì)溶液的性質(zhì)。如由鎂、鋁、稀鹽酸構(gòu)成的原電池中,負極為Mg;但是由鎂、鋁、氫氧化鈉溶液構(gòu)成的原電池中,負極為Al,正極為Mg。

(2)燃料電池放電時,正、負極的質(zhì)量都不變;鉛酸蓄電池放電時,正、負極的質(zhì)量都增加,正極上PbO2→PbSO4,負極上Pb→PbSO4。典例剖析【例1】在如圖所示裝置中,觀察到電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),M棒變粗,N棒變細,P為電解質(zhì)溶液。由此判斷下列M、N、P所代表的物質(zhì)符合上述情況的是(

)。答案:C解析:該裝置是原電池,M棒變粗,則M棒作正極,有金屬單質(zhì)析出;N棒變細,則N棒作負極,失電子溶解。A項、B項中電解質(zhì)是酸,M棒上無金屬單質(zhì)析出,不符合題意;C項,鋅、銀、硝酸銀溶液構(gòu)成原電池,鋅是負極,M棒上有銀析出,符合題意;D項,電解質(zhì)溶液中的Fe3+得到電子轉(zhuǎn)化為Fe2+,不能析出金屬,不符合題意。學(xué)以致用1.如圖為某興趣小組制作的番茄電池,下列說法正確的是(

)。A.電子由銅電極通過導(dǎo)線流向鋅電極B.該裝置可實現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C.鋅電極發(fā)生氧化反應(yīng)D.電流由鋅電極通過導(dǎo)線流向銅電極答案:C解析:A項,銅作正極,鋅作負極,因此電子由鋅電極通過導(dǎo)線流向銅電極,錯誤;B項,該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,錯誤;C項,鋅作負極失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),正確;D項,電子流向與電流的方向相反,因此電流由銅電極通過導(dǎo)線流向鋅電極,錯誤。2.如圖是鋅銅原電池,某同學(xué)做完實驗后,在讀書卡片上做了如下記錄,該卡片上的描述不合理的是(

)。①Zn為負極,Cu為正極②H+向負極移動③電子流動方向:從Zn經(jīng)外電路流向Cu④Cu極上有H2產(chǎn)生⑤若有1mol電子流過導(dǎo)線,則產(chǎn)生的H2為0.5mol⑥負極的電極反應(yīng)式為Zn+2e-══Zn2+A.①②③ B.③④⑤ C.④⑤⑥ D.②③④答案:D解析:在該原電池中,Zn比Cu活潑,Zn作負極,Cu作正極,電子由Zn流出經(jīng)導(dǎo)線流向Cu,負極的電極反應(yīng)為Zn-2e-═Zn2+,正極的電極反應(yīng)為2H++2e-═H2↑,轉(zhuǎn)移1

mol電子時,產(chǎn)生H2

0.5

mol,在溶液中H+向正極移動,

向負極移動,故②⑥錯誤,①③④⑤正確,選D項。二

原電池原理的應(yīng)用問題探究印刷電路是把導(dǎo)體圖形用印制手段蝕刻或感光在一塊絕緣基板上,是使電子元件互相連接的一種電子電路?？梢允褂米詣永L圖儀迅速地把導(dǎo)體圖形直接描繪在玻璃上制版,然后印刷出來。印刷電路使電子設(shè)備的批量生產(chǎn)變得簡單易行。其中蝕刻反應(yīng)原理是利用氧化還原反應(yīng)2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+溶解去除不需要的銅。(1)能否將蝕刻反應(yīng)2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+設(shè)計成原電池?若能,電極材料和電解質(zhì)溶液可分別是什么?寫出電極反應(yīng)式。提示:能。設(shè)計原電池時,注意電解質(zhì)溶液一般要能夠與負極發(fā)生反應(yīng)(或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負極發(fā)生反應(yīng),如空氣中的氧氣)。一般選擇活動性較強的金屬作負極,活動性較弱的金屬或能導(dǎo)電的惰性電極材料(如石墨)作正極。負極材料或還原性物質(zhì)在負極上失去電子被氧化,氧化性物質(zhì)在正極上得到電子被還原。根據(jù)氧化還原反應(yīng)2Fe3++Cu═2Fe2++Cu2+設(shè)計原電池時,應(yīng)用銅片作負極,可以用石墨作正極,硫酸鐵溶液作電解質(zhì)溶液,負極反應(yīng)式是Cu-2e-═Cu2+,正極反應(yīng)式是2Fe3++2e-═2Fe2+。(2)能否根據(jù)(1)設(shè)計的原電池比較金屬鐵和銅的活動性?如何根據(jù)原電池原理比較金屬的活動性強弱?提示:不能,因為該電池的正極材料是石墨,負極材料銅與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)。在兩極都是金屬電極的原電池中,一般活動性強的金屬為負極,活動性弱的金屬為正極。如有兩種金屬A和B,用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中,觀察到A極溶解,B極上有氣泡產(chǎn)生,由原電池原理可知,金屬活動性A>B。(3)現(xiàn)有如圖所示裝置。

甲、乙兩個裝置中,產(chǎn)生H2的位置有什么不同?能量轉(zhuǎn)化形式有什么不同?哪個裝置中產(chǎn)生H2的反應(yīng)速率更大?為什么?提示:裝置甲中Zn棒表面產(chǎn)生H2,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能。裝置乙中Cu棒表面產(chǎn)生H2,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。裝置乙產(chǎn)生H2的反應(yīng)速率更大。裝置甲中,氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)都在Zn表面進行,生成的Zn2+越來越多,使H+越來越難靠近Zn表面得電子。裝置乙構(gòu)成了原電池,氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個不同區(qū)域進行,Zn失去的電子沿導(dǎo)線聚集在Cu棒上,溶液中H+非常容易靠近Cu表面得電子生成H2,因此裝置乙中反應(yīng)速率更大。重難歸納1.比較金屬的活動性強弱。原電池中,一般活動性強的金屬作負極,而活動性弱的金屬(或能導(dǎo)電的非金屬)作正極。如有兩種金屬A和B,用導(dǎo)線將A和B連接后,插入酸溶液中,一段時間后,若觀察到A極溶解,而B極上有氣體放出,則說明A作負極,B作正極,則可以斷定金屬活動性順序A>B。2.加快化學(xué)反應(yīng)。由于形成了原電池,導(dǎo)致反應(yīng)加快。如Zn與稀硫酸反應(yīng)制氫氣時,可向溶液中滴加少量CuSO4溶液,形成鋅銅原電池,加快反應(yīng)進行。3.用于金屬的防護。使需要保護的金屬制品作原電池正極而受到保護。例如,要保護一個鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁,可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連,使鋅作原電池的負極。4.設(shè)計制作化學(xué)電池。設(shè)計原電池時要明確原電池的構(gòu)成要素。(1)首先要分析氧化還原反應(yīng)中的氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)(兩個半反應(yīng))。(2)根據(jù)原電池的電極反應(yīng)特點,結(jié)合兩個半反應(yīng)找出正、負極材料(一般來說負極是失電子的物質(zhì),正極用比負極活動性差的金屬或?qū)щ姷姆墙饘?如石墨)及電解質(zhì)溶液。以Fe+Cu2+═Fe2++Cu為例說明:典例剖析【例2】有a、b、c、d四個金屬電極,有關(guān)的反應(yīng)裝置及部分實驗現(xiàn)象如下表所示。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答案:C解析:由裝置①中a極質(zhì)量減小,b極質(zhì)量增加可知,a是負極,b是正極,活動性a>b;由裝置②中c極有氣體產(chǎn)生,b極質(zhì)量減小可知,b是負極,c是正極,活動性b>c;由裝置③中d極溶解,c極有氣體產(chǎn)生,得d是負極,c是正極,活動性d>c;由裝置④中電流從a極流向d極可知,a是正極,d是負極,活動性d>a;由上可得活動性:d>a>b>c,C項正確。學(xué)以致用3.利用化學(xué)反應(yīng)Fe+CuSO4═FeSO4+Cu,可以設(shè)計一種原電池。下列說法不正確的是(

)。A.負極只能用鐵作電極B.正極只能用銅作電極C.電解質(zhì)溶液應(yīng)選用CuSO4溶液D.溶液中陰、陽離子定向移動產(chǎn)生電流答案:B解析:根據(jù)Fe+CuSO4═FeSO4+Cu及金屬活動性順序,鐵比銅活潑,結(jié)合原電池原理,負極應(yīng)選鐵作電極,正極可以用銅或其他比鐵活動性差的金屬或石墨作電極,A項正確、B項錯誤;電解質(zhì)溶液只能選用CuSO4溶液,外電路中電子在導(dǎo)線中定向移動形成電流,而溶液中陰、陽離子定向移動產(chǎn)生電流,C項、D項正確。4.有A、B、C、D四塊金屬片,進行如下實驗:①A、B用導(dǎo)線相連后,同時浸入稀硫酸中,A極為負極;②C、D用導(dǎo)線相連后,同時浸入稀硫酸中,電流由D流向C;③A、C相連后,同時浸入稀硫酸中,C極產(chǎn)生大量氣泡;④B、D相連后,同時浸入稀硫酸中,D極發(fā)生氧化反應(yīng)。據(jù)此,判斷四種金屬的活動性順序是(

)。A.A>B>C>D

B.A>C>D>BC.C>A>B>D

D.B>D>C>A答案:B解析:活動性不同的兩種金屬與稀硫酸組成原電池,活潑金屬為負極,失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),較不活潑的金屬為正極,H+在正極表面得到電子生成H2,電子移動方向由負極→正極,電流方向則由正極→負極。在題述原電池中,A-B原電池,A為負極;C-D原電池,C為負極;A-C原電池,A為負極;B-D原電池,D為負極。綜上可知,金屬活動性:A>C>D>B。三

發(fā)展中的化學(xué)電池問題探究鉛酸蓄電池是由法國人普蘭特在1860年發(fā)明創(chuàng)制的。1873年,直流發(fā)電機問世,鉛酸蓄電池有了可靠的電源,逐步走向?qū)嵱没?882年,科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了鉛酸蓄電池充放電循環(huán)的基本原理和工藝路線。1883年,人們掌握了鉛酸蓄電池充電、放電的反應(yīng):PbO2+Pb+2H2SO4═2PbSO4+2H2O。1886年,科學(xué)家發(fā)明了極板的制作方法。1970年以后,鉛酸蓄電池得到廣泛應(yīng)用。汽車用鉛酸蓄電池和手機、筆記本電腦使用的鋰離子電池都是二次電池,可以進行充電與放電的循環(huán)。(1)二次電池在充電和放電時,能量是如何轉(zhuǎn)化的?提示:放電時是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,充電時是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。(2)堿性鋅錳電池是二次電池嗎?相對于普通鋅錳電池來講,堿性鋅錳電池有什么優(yōu)點?提示:不是。堿性鋅錳電池是一次電池,將普通鋅錳電池中的NH4Cl換成了濕的KOH,這樣可延長電池的壽命和提高其性能。(3)燃料電池是綠色清潔電池,其能量是如何轉(zhuǎn)化的?寫出氫氧燃料電池反應(yīng)的化學(xué)方程式,由此分析兩極反應(yīng)物分別是什么?氫氧燃料電池是否屬于二次電池?提示:燃料電池直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。在反應(yīng)2H2+O2═2H2O中,氫元素的化合價由0價升高為+1價,氧元素的化合價由0價降低為-2價,H2發(fā)生氧化反應(yīng),O2發(fā)生還原反應(yīng),H2為負極反應(yīng)物,O2為正極反應(yīng)物。氫氧燃料電池不屬于二次電池。重難歸納幾種電池的特點:名稱干電池(一次電池)充電電池(二次電池)燃料電池特點①活性物質(zhì)(發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì))消耗到一定程度后,不能再使用①放電后可再充電使活性物質(zhì)獲得再生①電極本身不包含活性物質(zhì),只是一個催化轉(zhuǎn)換元件②電解質(zhì)溶液為膠狀,不流動②可以多次充電,重復(fù)使用②工作時,燃料和氧化劑連續(xù)由外部供給,在電極上不斷進行反應(yīng),生成物不斷被排出名稱干電池(一次電池)充電電池(二次電池)燃料電池舉例普通的鋅錳電池、堿性鋅錳電池、銀鋅電池等鉛酸蓄電池、鋰離子電池、鎳氫電池等氫氧燃料電池、CH4燃料電池、CH3OH燃料電池等典例剖析【例3】下列有關(guān)電池的敘述不正確的是(

)。A.水果電池是方便實用的家用電池B.鉛酸蓄電池是一種常用的二次電池C.氫氧燃料電池是一種高效、無污染的發(fā)電裝置D.鋅錳干電池工作一段時間后,鋅外殼可能會破損,漏出糊狀物答案:A解析:水果電池產(chǎn)生的電流非常微弱且不能長時間連續(xù)放電,不能作為家用電池;鉛酸蓄電池是一種常用的二次電池;氫氧燃料電池產(chǎn)物為水,無污染;鋅錳干電池工作時,Zn放電被消耗,電池工作一段時間后鋅外殼可能會破損而漏出NH4Cl糊。學(xué)以致用5.下列關(guān)于化學(xué)電源的說法正確的是(

)。A.干電池放電之后還能再充電B.充電電池在放電和充電時都將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C.充電電池可以無限制地反復(fù)放電、充電D.氫氧燃料電池是一種環(huán)境友好型電池答案:D解析:A項,干電池是一次電池,放電之后不能再充電,錯誤;B項,充電電池在放電時將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,充電時將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,錯誤;C項,充電電池不能無限制地反復(fù)放電、充電,錯誤;D項,氫氧燃料電池的生成物是水,是一種環(huán)境友好型電池,正確。6.鋅銀電池是一種常見的化學(xué)電源,其反應(yīng)原理為Zn+Ag2O+H2O══Zn(OH)2+2Ag,其工作示意圖如圖所示。下列說法不正確的是(

)。A.K+向正極移動B.Ag2O電極發(fā)生還原反應(yīng)C.Zn電極的電極反應(yīng)式:Zn+2OH--2e-══Zn(OH)2D.放電前后電解質(zhì)溶液的堿性保持不變答案:D解析:根據(jù)總反應(yīng),鋅失電子發(fā)生氧化反應(yīng),所以鋅電極是負極,Ag2O電極是正極,陽離子向正極移動,A項正確;Ag2O電極是正極,正極發(fā)生還原反應(yīng),B項正確;Zn電極是負極,負極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),Zn電極的電極反應(yīng)式:Zn+2OH--2e-═

Zn(OH)2,C項正確;根據(jù)總反應(yīng)Zn+Ag2O+H2O═Zn(OH)2+2Ag可知,放電過程消耗水,氫氧化鉀濃度增大,堿性增強,D項錯誤。方法指南原電池中負極失電子發(fā)生氧化反應(yīng),正極得電子發(fā)生還原反應(yīng),電解質(zhì)溶液是通過陽離子向正極移動、陰離子向負極移動而導(dǎo)電,溶液中沒有電子的移動。四

常見化學(xué)電源電極反應(yīng)式的書寫問題探究氫氣被看作是理想的“綠色能源”。用高壓氫氣、氧氣制作氫氧燃料電池是利用氫能的一種重要方式(裝置如圖所示)。(1)請寫出氫氧燃料電池(電解質(zhì)溶液為KOH溶液)的電極反應(yīng)式。負極:__________________________________;

正極:__________________________________。

提示:H2+2OH--2e-═2H2OO2+2H2O+4e-═4OH-(2)氫氧燃料電池往往以KOH溶液或硫酸溶液作電解質(zhì)溶液,兩種電解質(zhì)溶液工作時溶液的pH如何變化?提示:以氫氣為燃料時,產(chǎn)物為水,故堿性環(huán)境中pH減小,酸性環(huán)境中pH增大。(3)若堿性鋅錳電池總反應(yīng)式為Zn+2MnO2+2H2O═

2MnOOH+Zn(OH)2,則正極反應(yīng)式是什么?提示:MnO2+H2O+e-═MnOOH+OH-。分析負極變化,寫出負極電極反應(yīng)式,總反應(yīng)式減去負極反應(yīng)式即得正極反應(yīng)式。重難歸納1.電極反應(yīng)式書寫的一般步驟。2.已知總反應(yīng)式,書寫電極反應(yīng)式。(1)書寫步驟。①步驟一:寫出電池總反應(yīng)式,標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目(ne-)。②步驟二:找出正、負極,發(fā)生失電子反應(yīng)的電極為負極;確定溶液的酸堿性。③步驟三:寫電極反應(yīng)式。負極反應(yīng):還原劑-ne-══氧化產(chǎn)物正極反應(yīng):氧化劑+ne-══還原產(chǎn)物(2)復(fù)雜電極反應(yīng)式的書寫:復(fù)雜電極的電極反應(yīng)式=總反應(yīng)式-較簡單電極的電極反應(yīng)式(3)根據(jù)給出的兩個電極反應(yīng)式,寫總反應(yīng)式的方法。已知兩個電極反應(yīng)式,使兩個電極反應(yīng)得、失電子數(shù)相等后,將兩式相加,消去相同的化學(xué)式即可得出總反應(yīng)式。特別提醒(1)電極反應(yīng)式的書寫:酸性條件下可用H+和H2O配平;堿性條件下可用OH-和H2O配平。(2)書寫電極反應(yīng)式時,除了考慮反應(yīng)前后粒子的得失電子情況,還必須考慮粒子在溶液中的主要存在形式。(3)正、負極的電極反應(yīng)式要保持電荷守恒。3.氫氧燃料電池電極反應(yīng)式。

項目酸性堿性負極2H2-4e-═4H+2H2+4OH--4e-═4H2O正極O2+4H++4e-═2H2OO2+2H2O+4e-═4OH-總反應(yīng)2H2+O2═2H2O典例剖析【例4】Li-SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和石墨棒,電解質(zhì)溶液是LiAlCl4-SOCl2。電池的總反應(yīng)可表示為4Li+2SOCl2═4LiCl+S+SO2↑。請回答下列問題:(1)電池的負極材料為

,發(fā)生的電極反應(yīng)為

。

(2)電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為

。

(3)SOCl2易揮發(fā),實驗室中常用NaOH溶液吸收SOCl2,生成Na2SO3和NaCl。如果把少量水滴到SOCl2中,實驗現(xiàn)象是

,反應(yīng)的化學(xué)方程式為

。

(4)組裝該電池必須在無水、無氧的條件下進行,原因是

。

答案:(1)Li

Li-e-═Li+(2)2SOCl2+4e-═4Cl-+S+SO2↑(3)出現(xiàn)白霧,有刺激性氣味的氣體生成SOCl2+H2O═SO2↑+2HCl↑(4)電極材料Li能與氧氣、水反應(yīng),且SOCl2也能與水反應(yīng)解析:分析參加反應(yīng)的物質(zhì)的化合價變化,可得Li為還原劑,SOCl2為氧化劑。(1)負極材料為Li,發(fā)生反應(yīng):Li-e-═Li+。(2)正極反應(yīng)式可由總反應(yīng)式減去負極反應(yīng)式得到:2SOCl2+4e-═4Cl-+S+SO2↑。(3)題中給出了用堿液吸收時的產(chǎn)物,則沒有用堿液而改用滴加水時的產(chǎn)物應(yīng)為SO2和HCl,所以現(xiàn)象應(yīng)該為出現(xiàn)白霧和有刺激性氣味的氣體生成。(4)因為電極材料Li能與氧氣、水反應(yīng),且SOCl2也能與水反應(yīng),因此該電池必須在無水、無氧的條件下進行。學(xué)以致用7.燃料電池是一種新型電池,它主要利用燃料燃燒原理把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。堿性介質(zhì)的氫氧燃料電池的電極反應(yīng)式為X極:O2(g)+2H2O(l)+4e-═4OH-;Y極:H2(g)+2OH--2e-═2H2O(l)。下列說法正確的是(

)。A.X是負極

B.Y是正極C.Y極上發(fā)生還原反應(yīng)

D.Y極上發(fā)生氧化反應(yīng)答案:D解析:由電極反應(yīng)式可知,X極上發(fā)生得到電子的還原反應(yīng),是原電池的正極;Y極上發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng),是原電池的負極。8.質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)常作為電動汽車的動力源。該燃料電池以氫氣為燃料,空氣為氧化劑,鉑作催化劑。下列對該燃料電池的描述中正確的是(

)。①正極反應(yīng)為O2+4H++4e-══2H2O②負極反應(yīng)為2H2-4e-══4H+③總的化學(xué)反應(yīng)為2H2+O22H2O④氫離子通過質(zhì)子交換膜向正極移動A.①②③ B.②③④ C.①②④ D.①③④答案:C解析:此題考查了原電池的基本原理,包括燃料電池的電極反應(yīng)、總反應(yīng)及電解質(zhì)溶液中離子的移動等相關(guān)知識點。通過分析,③反應(yīng)條件是點燃,顯然是錯誤的,其余各項均正確。1.下列裝置中,能構(gòu)成原電池的是(

)。A.只有甲 B.只有乙

C.只有丙

D.除乙均可以答案:C解析:甲裝置沒有構(gòu)成閉合回路,乙裝置兩極材料相同,丁裝置中酒精不是電解質(zhì),只有丙裝置具備原電池的構(gòu)成條件。2.某科學(xué)探究小組為探究電化學(xué)原理,設(shè)計了如圖所示的裝置進行探究實驗。下列對實驗中觀察到的現(xiàn)象或相關(guān)結(jié)論的敘述錯誤的是(

)。A.a和b不連接時,該裝置不能形成原電池,鐵片上有紫紅色的銅析出B.a和b用導(dǎo)線連接時,銅片為負極,發(fā)生的反應(yīng)為Cu2++2e-══CuC.無論a和b是否連接,鐵片均會被氧化,溶液中均有Fe2+生成D.a和b用導(dǎo)線連接時,溶液中的Cu2+向銅電極移動答案:B解析:a和b不連接時,沒有形成閉合回路,沒有構(gòu)成原電池,Fe與CuSO4發(fā)生化學(xué)反應(yīng),鐵把銅置換出來,A項正確;導(dǎo)線連接后,構(gòu)成原電池,鐵比銅活潑,鐵作負極,發(fā)生的反應(yīng)為Fe-2e-═Fe2+,B項錯誤;根據(jù)選項A、B分析可知,無論a和b是否連接,鐵片均會被氧化,溶液中均有Fe2+生成,C項正確;構(gòu)成原電池時,銅作正極,陽離子向正極移動,D項正確。3.X、Y、Z都是金屬,把X浸入Z的