《原电池工作原理》PPT课件

1,一、原电池 自我诊断 1.在如图所示的锌铜原电池中：Zn 为 极，Cu为 极；负 极上发生 反应，电极反应 式为 ， 正极上发生 反应， 电极反应式为；,基础盘点,第2讲 原电池工作原理 化学电源,2,电子流出的极是 极，电子流入的极是_ 极；电流方向 。 盐桥中的盐溶液是溶液，其作用为 。 盐桥中的 会移向ZnSO4溶液， 移向CuSO4溶液，使ZnSO4溶液和CuSO4溶液均保持电中性。该原电池工作一段时间后，两电极的质量将会 。 答案 负 正 氧化 Zn-2e- Zn2+ 还原Cu2+2e- Cu 负 正 沿导线从Cu极流向Zn极 饱和KCl 提供定向移动的阴、阳离子 Cl- K+ Zn极减小，Cu极增加,3,基础回归 1.概念 把 转化为 的装置。 2.构成条件 （1）能自发地发生 反应。 （2）电解质溶液（构成电路或参加反应）。 （3）由还原剂和导体构成 极系统，由氧化剂和导体构成 极系统。 （4）形成 （两电极接触或用导线连接）。,化学能,电能,氧化还原,负,正,闭合回路,4,3.工作原理 原电池的工作原理和电子流向可用下列图示表示： 原电池内部电解质溶液中离子的移动规律：,误区警示,5,二、化学电源 自我诊断 2.铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO2，电解液为稀硫酸。工作时该电池总反应式为Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。根据上述情况判断： （1）工作时，电解质溶液的pH （填“增大”、“减小”或“不变”）。 （2）工作时，电解质溶液中阴离子移向 极。 （3）电流方向从 极流向 极。 （4）写出负极的电极反应式： 。,6,答案 （1）增大 （2）负 （3）正 负 （4）Pb+SO -2e-PbSO4 3.某原电池的总反应是Zn+Cu2+ Zn2+Cu，该原电池的正确组成是(),解析 从电极的总反应式看锌为负极，活泼性比锌弱 的电极（本题为铜）为正极，电解液中含有铜离子。,B,7,基础回归,Zn+2OH-2e- Zn(OH)2,Zn+2MnO2+ 2H2O 2MnOOH+ Zn(OH)2,Pb(s)-2e-+SO (aq) PbSO4(s),PbO2(s)+2e-+ 4H+(aq)+SO (aq) PbSO4(s)+ 2H2O(l),2H2-4e- 4H+,酸性：O2+4e-+4H+ 2H2O,碱性：O2+4e-+2H2O 4OH- 固体：O2+4e- 2O2-,8,指点迷津 1.化学电源优劣的判断标准：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，或输出功率的大小，电池的使用寿命的长短，以及对环境污染程度的大小。 2.燃料电池和普通电池不同，必须使用辅助电极，电极本身不参与反应，所采用的燃料一般为H2、CH4、CH3OH等，助燃剂一般为O2（或空气）。,9,要点一 原电池正、负极的判断与电极反应式的书写 1.正、负极的判断,要点精讲,10,特别提醒 原电池正、负极的判断基础是自发进行的氧化还原反应，如果给出一个方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断。发生氧化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极。 判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看反应的具体情况，如：a.Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作负极，Mg作正极；b.Fe、Al在浓HNO3中钝化后，比Cu等金属更难失电子，Cu等金属作负极，Fe、Al作正极。,11,2.电极反应式的书写 （1）一般电极反应式的书写 按照负极发生氧化反应，正极发生还 原反应，判断出电极反应产物，找出 得失电子的数量。 电极产物在电解质溶液的环境中，应 能稳定存在，如碱性介质中生成的H+应 让其结合OH-生成水。 电极反应式要遵守电荷守恒和质量守恒、 电子守恒等加以配平。,列物质 标得失,看环境 配守恒,12,两电极反应式相加，与总反应离子方程式对照验证。,两式加 验总式,（2）复杂电极反应式的书写： = - 如CH4酸性燃料电池中，负极反应式为： CH4+2O2 CO2+2H2O总反应式 2O2+8H+8e- 4H2O正极反应式 CH4+2H2O-8e- CO2+8H+负极反应式,复杂电极反应式,总反应式,较简单一极的 电极反应式,13,特别提醒,原电池中正、负极的电极反应式作为一种 特殊的离子方程式，对于强、弱电解质的书写形式，没 有严格的规定，但必须遵循原子守恒和电荷守恒规律。,14,【典例导析1】 镁/H2O2酸性燃料电池采用海水作电解质（加入一定量的酸），下列说法不正确的是（） A.此燃料电池的总反应为：Mg+H2O2 Mg(OH)2 B.正极发生的电极反应为：H2O2+2H+2e- 2H2O C.工作时，正极周围海水的pH增大 D.电池工作时，溶液中的H+向正极移动,15,解析 由于电解质溶液中加入一定量的酸，Mg(OH)2 不能存在，电池总反应为：Mg+H2O2+2H+ Mg2+2H2O。负极反应为：Mg-2e- Mg2+;正极反 应为H2O2+2H+2e-2H2O，消耗H+，工作时正极 周围海水pH增大，溶液中的H+向正极移动。 答案 A,16,迁移应用1 一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2-。下列对该燃料电池说法不正确的是() A.在熔融电解质中，O2-移向负极 B.电池的总反应是：2C4H10+13O2 8CO2+10H2O C.通入空气的一极是正极，电极反应为：O2+4e- 2O2- D.通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10 +26e-+13O2- 4CO2+5H2O,17,解析 由原电池原理知阴离子移向负极，A正确；原电池反应就是一个氧化还原反应，只是氧化反应和还原反应分别在两极进行，由丁烷的燃烧反应知，该电池的总反应为：2C4H10+13O2 8CO2 +10H2O，且丁烷失电子，O2得电子，故选D。 答案 D,18,迁移应用2 我国首创以铝-空气-海水电池作为能源 的新型海水标志灯，它以海水为电解质溶液，靠空 气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。只要把灯放 入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光。则； （1）该电源负极材料为 ；正极材料为 。 （2）负极反应为 。 （3）正极反应为 。,19,解析 Al、O2（空气）之间的氧化还原反应为：4Al+3O2 2Al2O3,首先分析出该反应的还原 剂为Al，作负极；氧化剂为O2，可以用碳棒作 正极，完成O2得电子的反应，然后写出二者得 失电子的情况。负极：4Al-12e- 4Al3+; 正极：3O2+12e- 6O2-。而由于O2-离子半 径太小，会吸引H+而生成OH-。也就是6O2-+ 6H2O12OH-，把二者结合起来就得到正极 反应：3O2+6H2O+12e- 12OH-。,答案 （1）铝 石墨 （2）4Al-12e-4Al3+ (3)3O2+6H2O+12e- 12OH-,20,要点二 原电池原理及其应用 1.原电池原理 利用氧化还原反应可将化学能转变为电能，具体如下：,负极失电子发 生氧化反应,电子沿导线传递，从而产生电流 即化学能转化为电能,正极得电子发 生还原反应,21,2.原电池原理在化工、农业生产及科研中的应用 （1）加快氧化还原反应的速率 一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反 应速率增大。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少 量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。 （2）比较金属活动性强弱 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金 属比作正极的金属活泼。 （3）用于金属的防护 使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例 如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可 用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。,22,（4）设计制作化学电源 设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法 是： 首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应； 根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找 出正负极材料及电解质溶液。 a.电极材料的选择 在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极；氧 化性较强的物质作为正极。并且，原电池的电极必 须导电。电池中的负极必须能够与电解质溶液反应。,23,b.电解质溶液的选择 电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应（如空气中的氧气）。但如果两个半反应分别在两个容器中进行（中间连接盐桥），则左右两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子。如在锌铜硫酸构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中，而正极金属铜浸泡在含有Cu2+的溶液中。,24,按要求画出原电池装置图。 如根据以下反应设计的原电池：,碱性溶液,25,特别提醒 应用原电池原理可以设计任一自发的氧化还原反应的电池，但有的电流相当微弱。同时要注意电解质溶液不一定参与反应，如燃料电池，水中一般要加入NaOH、H2SO4或Na2SO4等。,26,【典例导析2】 依据氧化还原反应：2Ag+(aq)+Cu(s)Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如下图所示。 请回答下列问题： （1）电极X的材料是 ；电解质溶液Y是 ；,27,（2）银电极为电池的 极，发生的电极反应为 ；X电极上发生的电极反应为 ； （3）外电路中的电子是从 电极流向 电极。,解析 根据所给氧化还原反应方程式，结合原电池反应原理以及所给原电池装置，Cu应作负极，AgNO3溶液为电解质溶液，从而推知： （1）X的材料为铜，Y是AgNO3溶液。,28,（2）银为原电池的正极，发生的电极反应式为Ag+e- Ag。X电极上发生的电极反应式为Cu-2e- Cu2+。 （3）外电路中的电子从X（负）电极流向银（正）电极。,答案 （1）铜（或Cu） AgNO3溶液 （2）正 Ag+e- Ag Cu-2e- Cu2+ (3)负(Cu) 正(Ag),29,归纳总结 原电池原理的考查主要从三个方面考 查：一是外电路电子定向移动；二是电极上的氧化还原反应；三是溶液中离子运动，溶液中离子定向移动。,30,迁移应用3 利用生活中常见的材料可以进行很多科学实验，甚至制作出一些有实际应用价值的装置来，下图就是一个用废旧材料制作的可用于驱动玩具的电池的示意图。当电池工作时，有关说法正确的是（）,31,A.铝罐将逐渐被腐蚀 B.炭粒和炭棒上发生的反应为O2+4e- 2O2- C.炭棒应与玩具电机的负极相连 D.该电池工作一段时间后炭棒和炭粒的质量会减轻 解析 在原电池工作时，活泼金属铝作负极，电极反应式为：Al-3e-Al3+,炭棒作正极，电极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH-,由此可知炭棒和炭粒的质量不会改变。由于炭棒作正极，因此应与玩具电机的正极相连。 答案 A,32,迁移应用4 X、Y、Z、W四块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中组成原电池。X、Y相连时，X为负极；Z、W相连时，电流方向是WZ；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡；W、Y相连时，W极发生氧化反应。据此判断四种金属的活动性顺序是() A.XZWYB.ZXYW C.XYZWD.YWZX,33,解析 在原电池中，活泼金属作为原电池的负极，失去电子发生氧化反应；不活泼的金属作为原电 池的正极，得到电子发生还原反应。电子由负极 经导线流向正极，与电流的方向相反，因此，X、 Y相连时，X为负极，则活泼性XY；Z、W相连 时，电流方向是WZ，则活泼性ZW；X、Z相 连时，Z极上产生大量气泡，则活泼性XZ；W、 Y相连时，W极发生氧化反应，则WY。综上， 可以得出金属的活泼性顺序是XZWY。答案 为A。 答案 A,34,迁移应用5 利用反应Fe+CuSO4 FeSO4+Cu设计一个原电池，画出实验装置图，并指出： （1）正极材料为 ，电极反应式为 ； （2）负极材料为 ，电极反应式为 ； （3）电解质溶液为 。,35,解析 该反应中的氧化反应为：Fe-2e-Fe2+,还原反应为Cu2+2e- Cu。因此，Fe一定是负极，正极可选用Pt棒或C棒等惰性电极。选择含Cu2+的溶液作电解质溶液。 画实验装置图时要注意电极不可全部没入液面以下，以防有副反应发生。,36,答案 实验装置图 （1）稳定金属或C Cu2+2e-Cu (2)Fe Fe-2e-Fe2+ (3)CuSO4溶液,37,对点训练,题组一 原电池原理及其应用 1. 理论上不能用于设计成原电池的反应是（） A.HCl+NaOH NaCl+H2O H0 B.2CH3OH(l)+3O2(g) 2CO2（g） +4H2O（l） H0 C.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g) 4Fe(OH)3(s) H0 D.2H2（g）+O2(g)2H2O(l) H0,点燃,38,解析 本题考查原电池形成条件。只有能自发进行的氧化还原反应才可能用于设计原电池，非氧化还原反应因没有电子转移所以不能设计成原电池，题中只有A项不是氧化还原反应。 答案 A,39,2. 有位科学家说：“甲烷是21世纪的新燃料。”甲烷作为 燃料的用途之一就是用于制作燃料电池。有科技工作 者制造了一种甲烷燃料电池，一个电极通入空气，另 一个电极通入甲烷，电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2晶 体，它在高温下能传导O2-。以下判断错误的是（ ） A.电池正极发生的反应：O2+4e- 2O2- B.电池负极发生的反应：CH4+4O2-8e- CO2+2H2O C.固体电解质里的O2-的移动方向：由正极流向负极 D.向外电路释放电子的电极：正极（即电子由正极 流向负极）,40,解析 因为放电时，电池正极发生还原反应（元素化合价降低），负极发生氧化反应（元素化合价升高）。所以正极反应式是O2+4e-2O2-，负极反应式是CH4+4O2-8e-CO2+2H2O。由上述电池的正、负极反应式可以看出：正极反应“源源不断”地产生O2-，负极反应要持续进行，则需要“持续不断”的O2-供应，故电池内O2-的移动方向是由正极流向负极。电池的负极发生氧化反应，失去电子，故外电路电子从负极流出，所以D错误。 答案 D,41,3.将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加少量CuSO4溶液，下图中产生H2的体积V（L）与时间t(min)的关系，其中正确的是 (),42,解析 a中加入CuSO4溶液，被置换出的铜覆盖在Zn的表面，形成原电池，产生H2的速率加快，反应所需时间缩短，但置换铜时消耗了一部分锌，故与稀硫酸反应的锌的质量减少，完全反应后生成的H2的量比b少，答案为A。 答案 A,43,题组二 原电池正负极的判断与电极反应式的书写 4. 燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化 剂。此种电池的能量利用率可高达80%（一般柴油 发电机只有40%左右），产物污染也少。下列有关 燃料电池的说法错误的是 （ ） A.上述燃料电池的负极反应物是氢气、甲烷、乙醇 等物质 B.氢氧燃料电池常用于航天飞行器，原因之一是该 电池的产物为水，经过处理之后可供宇航员使用 C.乙醇燃料电池的电解质常用KOH溶液，该电池 的负极反应为C2H5OH-12e- 2CO2+3H2O D.甲烷燃料电池的正极反应为O2+2H2O+4e- 4OH-,44,解析 氢气、甲烷、乙醇等在燃料电池中，发生的反应为氧化反应，故作为电池的负极。电解质为强碱KOH溶液，因此不可能生成二氧化碳，应该生成CO ，即负极反应为：C2H5OH-12e-+16OH- 2CO +11H2O，故C错误。 答案 C,45,5.固体氧化物燃料电池是由美国西屋(Westinghouse) 公司研制开发的。它以固体氧化锆氧化钇为电解 质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O2-）在 其间通过。该电池的工作原理如图所示，其中多孔 电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是（）,46,A.有O2放电的a极为电池的负极 B.有H2放电的b极为电池的正极 C.a极对应的电极反应为：O2+2H2O+4e- 4OH- D.该电池的总反应方程式为：2H2+O2 2H2O,47,解析 H2在O2中燃烧的方程式为2H2+O2 2H2O，所以氢氧燃料电池的总方程式为2H2+O2 2H2O，D对；而O2为氧化剂，在正极反应，所以a极为正极，A错；因反应介质中没有水，所以正极反应式为O2+4e- 2O2-,C错；根据总反应写出负极反应式为2H2+2O2-4e- 2H2O;H2为可燃物，为负极反应物，B错。 答案 D,点燃,48,6.锌银电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为： 2Ag+Zn (OH)2 Ag2O+Zn+H2O 在此电池放电时，负极上发生反应的物质是 （） A.AgB.Zn(OH)2 C.Ag2OD.Zn 解析 充电是电解过程，放电是原电池反应。,充电 放电,D,49,7.（1）将Al片和Cu片用导线相连，插入稀H2SO4中 组成原电池，写出电极名称及电极反应式： Al片（） ， Cu片（） 。 （2）若将Al片和Cu片用导线相连，插入浓HNO3中 能否组成原电池？ （填“能”或“不能”）， 若能组成原电池，写出电极名称及电极反应式： Al片（ ） ， Cu片（） 。,50,解析 (1)Al片和Cu片用导线相连，插入稀H2SO4中时，Al比Cu活泼，Al为负极，失电子被氧化为 Al3+，Cu为正极，溶液中的H+得电子被还原为H2。 （2）Al片和Cu片用导线相连，插入浓HNO3中 时，由于铝钝化，不能溶解，Al为正极，Cu为负 极，失电子被氧化为Cu2+。,答案 （1）负极 2Al-6e- 2Al3+ 正极 6H+6e-3H2 （2）能 正极 2NO +4H+2e- 2NO2+2H2O 负极 Cu-2e- Cu2+,51,8. 燃料在电池中直接被氧化而产生电能的装置叫燃料电池，它是一种高效低污染的新型电池。燃料电池所用燃料可以是氢气，也可以是其他燃料，如甲醇、肼等。肼分子（H2NNH2）可以在氧气中燃烧生成氮气和水，利用肼、氧气与KOH溶液组成碱性燃料电池，请写出该电池反应的电极反应式和总反应式：；并指出电解质溶液中，OH-向 哪极移动： 。,52,解析 肼燃料电池总反应为N2H4+O2 N2+2H2O，负极反应为：N2H4-4e-+4OH- N2+4H2O,正极反应为：O2+4e-+2H2O 4OH-。负极上消耗OH-，正极上产生OH-，故OH-向负极移动。,答案 负极：N2H4-4e-+4OH- N2 +4H2O， 正极：O2+4e-+2H2O 4OH-， 总反应式：N2H4+O2 N2+2H2O OH-向负极移动,53,9. 金属镁在目前的汽车、航天、航空、机械制造、军事等产业中得到迅猛发展。 （1）目前市场上某些品牌笔记本电脑（如神舟电脑、IBM电脑等）的外壳一改以往的有机合成材料，而使用镁铝合金、钛铝合金等材料。镁铝合金材料在电脑上代替有机合成材料的目的是 。 （多选） A.降低成本B.增强美观C.利于散热 D.增加强度E.增加运算速度,54,（2）某学校研究性学习小组欲以镁条、铝片为电极，以稀NaOH溶液为电解质溶液设计原电池。 给你一只安培表，请你画出该原电池的示意图，并标出正负极。 一段时间后，铝片发生的电极反应式是 ； 镁条表面只有极少量的气泡产生，则镁电极发生的主要反应的电极反应式为 。,55,解析 （1）铝合金材料比有机合成材料在价格上要高，所以A错；实际上铝合金材料在电脑外壳上的使用是从“增加强度”和“增强美观”的角度考虑的，当然铝合金作为电脑的外壳材料散热效果要比有机合成材料好的多；铝合金材料的应用与电脑的运算速度没有关系。 （2）铝能够与NaOH溶液反应，所以作为原电池的负极，而镁与NaOH溶液不反应作正极。,答案 （1）BCD （2）如图所示 Al+4OH-3e- AlO +2H2O2H2O+2e- H2+2OH-,56,一、选择题（本题包括12小题，每小题5分，共60分） 1.（2009广东理基，34）下列有关电池的说法不正确的是（） A.手机上用的锂离子电池属于二次电池 B.铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向 锌电极 C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能 D.锌锰干电池中，锌电极是负极,定时检测,57,解析 锂离子电池可以充电后再次使用，属于二次电池，A项正确；铜锌原电池中铜为正极，故外电路中电流为铜流向锌，而电子是由锌流向铜，B项错；电池的实质即是化学能转化成电能，C项正确；Zn失去电子生成Zn2+，故作为负极，D项正确。 答案 B,58,2.（2009福建理综，11）控制适合的条件，将反应2Fe3+2I- 2Fe2+I2设计成如下图所示的原 电池。下列判断不正确的是 ( ) A.反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B.反应开始时，甲中石墨电极上Fe3+被还原 C.电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D.电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙 中石墨电极为负极,59,解析 反应开始后，乙中石墨电极上发生的反应为 2I-2e- I2,为氧化反应，A说法正确；甲中石 墨电极上发生的反应为2Fe3+2e- 2Fe2+，Fe3+ 被还原，B正确；电流计读数为零时，电极上得到 和失去的电子数相等，反应达到化学平衡状态，C 正确；电流计读数为零（反应达到化学平衡状态） 后，在甲中溶入FeCl2固体，则平衡向逆反应方向 移动，I2被还原，乙中的石墨电极为正极，D错误。 答案 D,60,3.（2009江苏，12）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是(),61,A.该电池能够在高温下工作 B.电池的负极反应为C6H12O6+6H2O-24e- 6CO2+24H+ C.放电过程中，H+从正极区向负极区迁移 D.在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上能生 成标准状况下CO2气体 L,62,解析 高温下，微生物失活，A错误；B正确；放电过程中，H+移向正极区，C错误；葡萄糖燃料电池的总反应式为：C6H12O6+6O2 6CO2+6H2O,即 1 mol O21 mol CO2,每消耗1 mol O2,理论上生成标 准状况下CO2气体为22.4 L,D错误。 答案 B,63,4.（2008广东，5）用铜片、银片、Cu（NO3）2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U形管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是 ( ) 在外电路中，电流由铜电极流向银电极 正极反应为：Ag+e- Ag 实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 A.B.C.D.,64,解析 铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、盐桥构成一个原电池，Cu作负极，Ag作正极，两极电极反应分别为：负极：Cu-2e- Cu2+,正极：2Ag+2e- 2Ag，盐桥起到了传导离子、形成闭合回路的作用，电子的流向是由负极流向正极，电流的方向和电子的流向相反，因此C正确。 答案 C,65,5.（2008宁夏理综，10）一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是（） A.CH3OH(g)+O2(g)-2e- H2O(l)+CO2(g) +2H+(aq) B.O2(g)+4H+(aq)+4e- 2H2O(l) C.CH3OH(g)+H2O(l)-6e- CO2(g)+6H+(aq) D.O2(g)+2H2O(l)+4e- 4OH-,66,解析 甲醇燃料电池是甲醇在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，故B、D错误；A项不是电极反应式。 答案 C,67,6. X、Y、Z都是金属，把X投入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X与Y组成原电池时，Y为电池的负极，X、Y、Z三种金属的活泼性顺序为( ) A.XYZB.XZY C.YXZD.YZX 解析 X投入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，说明活泼性XZ；X与Y组成原电池时，Y为电池的负极，说明YX，因此X、Y、Z三种金属的活泼性顺序为YXZ。,C,68,7. 在如图所示的8个装置中，属于原电池的是（） A.B. C.D.,69,解析 根据原电池的构成条件可知：中一个电 极，中两电极材料相同，中酒精不是电解质， 中两电极材料相同且无闭合回路，故均不能构成原电池。 答案 D,70,8. 在盛有稀硫酸的烧杯中放入导线连接的铜片和锌片，下列叙述正确的是（ ） A.正极附近的SO 离子浓度逐渐增大 B.电子通过导线由铜片流向锌片 C.正极有O2放出 D.铜片上有H2放出 解析 形成原电池工作时，锌为负极，电子通过导线流向铜极，在铜极上H+放电生成H2逸出，B、C项错误；溶液中靠参与反应的离子的定向移动形成回路，电解质溶液中阴离子向负极移动，故正极附近的SO 浓度降低，A项错误。,D,71,9. 如图所示，铜片、锌片和石墨棒用导线连接后插入番茄里，电流计中有电流通过，则下列说法正确的是 （ ） A.锌片是负极 B.两个铜片上都发生氧化反应 C.石墨是阴极 D.两个番茄都形成原电池,72,解析 由于番茄汁显酸性，左侧番茄形成原电池，Zn作负极，右侧番茄形成电解池，Cu作阴极，故选项中只有A正确。 答案 A,73,10.将纯锌片和纯铜片按图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是() A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B.甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 C.两烧杯中溶液的pH均增大 D.产生气泡的速率甲比乙慢,74,解析 因乙杯中锌片和铜片没有接触，故不能构成原电池，A、B皆错；因甲烧杯中Zn、Cu用导线连接后构成原电池，加快了Zn的溶解，故D错；又因两杯中的Zn都能与稀H2SO4反应产生H2而消耗H+，故C正确。 答案 C,75,11.将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，构成甲烷燃料电池。已知，通入CH4的一极，其电极反应式是：CH4+10OH-8e- CO +7H2O;通入O2的另一极，其电极反应式是：2O2+4H2O+8e- OH-。下列叙述不正确的是 （） A.通入CH4的电极为负极 B.正极发生氧化反应 C.燃料电池工作时，溶液中的OH-向负极移动 D.该电池使用一段时间后应补充KOH,76,解析 在原电池中，负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，故B项错。 答案 B,77,12.关于铅蓄电池的说法正确的是（） A.在放电时，正极发生的反应是Pb（s）+ SO （aq）-2e- PbSO4（s） B.在放电时，该电池的负极材料是铅板 C.在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小 D.在充电时，阳极发生的反应是PbSO4（s）+2e- Pb（s）+SO （aq）,78,解析 A项中电池放电时正极应发生还原反应，电极反应为：PbO2+4H+SO +2e- PbSO4+ 2H2O；C项中电池充电时硫酸的浓度应不断增大；D项中电池充电时阳极应发生PbSO4+2H2O-2e- PbO2+4H+SO 。 答案 B,79,二、非选择题（本题包括4小题，共40分） 13.（8分）（2009天津理综，10）氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。请回答： （1）氢氧燃料电池的能量转化 的主要形式是 ，在导线中 电子流动方向为 （用a、 b表示）。 （2）负极反应式为 。 （3）电极表面镀铂粉的原因是 。,80,（4）该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下： .2Li+H2 2LiH .LiH+H2OLiOH+H2 反应中的还原剂是 ，反应中的氧化剂是 。,81,已知LiH固体密度为0.82 g/cm3，用锂吸收224 L（标准状况）H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为 。 由生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为 mol。 解析 （1）氢氧燃料电池是原电池装置，将化学能转化为电能，在燃料电池中通H2的一极发生了氧化反应为负极，所以电子流向为ab。,82,（2）书写该原电池的电极反应式时要注意溶液的 酸碱性，KOH为电解质溶液时，负极反应为：H2+2OH-2e- 2H2O。 （3）由题干信息可知电极表面镀铂粉目的是为了 增强铂吸附气体的能力，可加快电极的反应速度。 （4） 中消耗H2 10 mol，则生成LiH为20 mol，则 中可生成H2 20 moL，20 mol H2用作燃料电池的负 极反应，则转移40 mol电子，若能量转化率为 80%，则转移32 mol电子。,83,答案 （1）由化学能转变为电能 由a到b （2）2H2+4OH-4e- 4H2O或H2+2OH-2e- 2H2O （3）增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快电极反应速率 （4）Li H2O 1/1 148或8.7110-4 32,84,14.(12分)（2008山东理综，29）北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷（C3H8），亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯（C3H6）。 （1）丙烷脱氢可得丙烯。 已知：C3H8（g） CH4(g)+HC CH(g)+H2(g) H1=+156.6 kJ/mol CH3CH CH2(g) CH4(g)+HC CH(g) H2=+32.4 kJ/mol 则相同条件下，反应C3H8（g） CH3CH CH2(g)+ H2(g)的H= kJ/mol。,85,（2）以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。电池反应方程式为 ； 放电时，CO 移向电池的 （填“正”或“负”）极。 （3）碳氢化合物完全燃烧生成CO2和H2O。常温常压下，空气中的CO2溶于水，达到平衡时，溶液的pH=5.60,c(H2CO3)=1.510-5 mol/L。若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3 HCO + H+的平衡常数K1= 。（已知： 10-5.60=2.510-6）,86,(4)常温下，0.1 mol/L NaHCO3溶液的pH大于8，则溶液中c(H2CO3) c(CO )(填“”、“=”或“”)，原因是 （用离子方程式和必要的文字说明）。 解析 （1）由C3H8（g）CH4（g）+ HCCH（g）+H2（g）H1=+156.6 kJ/mol CH3CH=CH2（g） CH4（g）+HCCH（g） H=+32.4 kJ/mol -可以得到 C3H8（g） CH3CH=CH2（g）+H2（g） H=H1-H2=156.6 kJ/mol-32.4 kJ/mol =124.2 kJ/mol,87,（2）电池反应为：C3H8+5O2 3CO2+4H2O 原电池负极失电子，正极得电子，电解质溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极。 （3）由H2CO3 H+HCO 得平衡常数 K1= 其pH=5.60 则c（H+）=2.510-6mol/L=c（HCO ） 因此K1= =4.210-7mol/L,c（H+）c（HCO ） c（H2CO3）,2.510-62.510-6（mol/L）2 1.510-5mol/L,88,（4）由于NaHCO3溶液中HCO 的水解使pH大 于8，又因HCO 也存在电离，即存在两个平衡： HCO +H2O OH-+H2CO3 HCO H+CO 由于c(H+)c(CO ),即HCO 的水解程度大于电离 程度。,89,答案 （1）+124.2 (2)C3H8+5O23CO2+4H2O 负 （3）4.210-7 （4） HCO +H2O CO +H3O+(或HCO CO +H+)，HCO +H2O H2CO3 +OH-，HCO 的水解程度大于电离程度,90,15.（8分）新型高能钠-硫电池以熔融的钠、硫为电极，以导电的陶瓷为固体电解质。该电池放电时为原电池，充电时为电解池，反应原理为：2Na+xS Na2Sx。 （1）放电时Na发生 反应，S作 极。 （2）充电时Na所在电极与直流电源的 极相连。 （3）放电时负极反应为 ； 充电时阳极反应为 。,放电 充电,91,（4）用此电池作电源电解饱和NaCl溶液，当阳极产生33.6 L（标准状况）气体时，消耗金属Na的质量为 g。 解析 该题考查化学“两池”（原电池、电解池）的原理及应用，以新的科技成果即新型高能钠-硫电池为背景，要求考生学会应用原电池的原理解释新问题、新现象。主要考查对知识的应用能力、计算能力、推理能力等。,92,解答本题要仔细审题，寻找突破口“电池放电时为原电池”，根据原电池的知识，失电子，发生氧化反应的电极是负极；得电子，发生还原反应的电极是正极。（1）Na作负极，S作正极。负极反应为Na-e- Na+；（2）“充电时为电解池”，根据电解的知识，阳极失电子，发生氧化反应；阴极得电子，发生还原反应。因此Na所在的电极是阴极，与直流电源的负极相连，S所在的电极是阳极，与直流电源的正极相连，阳极反应式为S - 2xe- xS。（4）电解饱和NaCl溶液阳极产生的气体是Cl2，由2Cl-2e- Cl2，又2Na-2e- 2Na+，可列式求得Na的质量为69克。,93,答案 （1）氧化 正 （2）负 （3）Na-e-Na+ S -2xe- xS （4）69,94,16.（12分）铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。 （1）写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式： 。 （2）若将（1）中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。,95,正极反应： ； 负极反应： 。 （3）腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu2+、Fe3+和Fe2+的浓度均为0.10 mol/L，请参照下表给出的数据和药品，简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤： 。,96,97,(4)某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢，但在某些盐溶液中腐蚀现象明显。请从上表提供的药品中选择两种（水可任选），设计最佳实验，验证劣质不锈钢易被腐蚀。 有关反应的化学方程式： ； 。 劣质不锈钢腐蚀的实验现象： 。,98,解析 （1）该反应是FeCl3氧化金属铜，其离子方程 式为2Fe3+Cu2Fe2+Cu2+。 （2）将（1）中反应设计成原电池必须是Cu作负极， 选择比铜不活泼的金属或碳棒为正极，FeCl3溶液作 电解质溶液，装置图如右图： 正极：2Fe3+2e- 2Fe2+， 负极：Cu-2e-Cu2+。,99,（3）根据表中给出的数据可知，把Cu2+中混有的Fe2+、 Fe3+除掉的方法是将Fe2+氧化成Fe3+,调节溶液的pH到 3.24.7，Fe3+以Fe(OH)3的形式沉淀，过滤除去。根据 除杂原则，去杂不能加杂，选择氧化剂为Cl2,并加入 CuO调节溶液的pH。 （4）根据题给条件，此不锈钢在盐溶液中腐蚀明 显，可选择的药品为CuO、浓硫酸，先用水稀释浓硫 酸，再用H2SO4与CuO反应生成CuSO4溶液，不锈钢 与CuSO4溶液反应在不锈钢的表面有紫红色的物质生 成，即可验证劣质不锈钢易被腐蚀。,100,答案 （1）2Fe3+Cu 2Fe2+Cu2+ (2)装置图 2Fe3+2e- 2Fe2+ Cu-2e- Cu2+ (3)通入足量氯气将Fe2+氧化成Fe3+;加入CuO调节溶液的pH至3.24.7;过滤除去Fe(OH)3 （4）CuO+H2SO4 CuSO4+H2O CuSO4+Fe FeSO4+Cu 不锈钢表面有紫红色物质生成,返回,