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1第九章第九章 电化学基础电化学基础第第 课时课时2 原电池电极名称的判断方法 （1）看谁能与电解质溶液反应（包括溶解在电解质溶液中的氧气）。谁反应谁作负极。如Zn、Cu、稀硫酸构成的电池中锌为负极，此时遵循的原则是较活泼的金属作负极。Mg、Al、氢氧化钠溶液构成的电池中铝为负极；Cu、Al、浓硝酸构成的电池中铜为负极。原电池基本原理与电极的判断原电池基本原理与电极的判断3 （2）根据化合价的变化判断或根据反应判断。元素化合价升高的为负极，元素化合价降低的为正极；失电子的反应氧化反应负极；得电子的反应还原反应正极。 （3）根据电子或电流方向。电子流出的为负极，电流流出的为正极。4 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. 5 本题考查原电池的工作原理。Cu作负极，Ag作正极。负极：Cu-2e- Cu2+；正极：Ag+e-Ag。在外电路中，电子由Cu电极流向Ag电极，而电流方向与电子流向相反，所以错。没有盐桥，原电池不能继续工作，错。无论是否为原电池，反应实质相同，均为氧化还原反应，对。C6 关于如图所示的原电池，下列说法正确的是（ ） A.电子从锌电极通过检流计流向铜电极 B.盐桥中的阴离子向硫酸铜溶液中迁移 C.锌电极发生还原反应，铜电极发生氧化反应 D.铜电极上发生的电极反应是2H+2e- H27 由图可见锌为负极，铜为正极,故电子从锌电极通过外电路流向铜电极，A正确。内电路电流方向是从锌通过溶液流向铜，而盐桥中的阴离子反向流向硫酸锌溶液中。根据锌为负极发生氧化反应，铜为正极发生还原反应，C错误。铜电极上发生的电极反应是Cu2+2e-Cu,D错误。A8 1.原电池电极反应式书写关键 （1）明确电池的负极反应物是电极本身还是其他物质、反应产物及化合价的变化； （2）确定电池的正极反应物是电解质溶液中的离子，还是其他物质（如溶有或通入的氧气）；原电池电极反应式书写原电池电极反应式书写9 （3）判断是否存在特定的条件（如介质中的粒子H+、OH-、非放电物质参加反应）,进而推断电解质溶液的酸碱性的变化； （4）总的反应式是否满足质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒。10 2.电极反应式和总反应式的书写方法如果题目给定的是图示装置，先分析正、负极，再根据正、负极反应规律写电极反应式； 如果题目给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化反应或还原反应（即分析有关元素的化合价变化情况），再选择一个简单变化情况去写电极反应式，另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看作数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式，即得结果。11 特别需要指出的是：对于可充电电池的反应，需要看清楚“充电、放电”的方向，放电的过程应用原电池原理，充电的过程应用电解池原理。12 Al-Mg在不同的电解质溶液中分别构成原电池A、B。如下图所示： 指出各池中的负极材料并写出其电极方程式。13 负极材料：A池_，B池_。 电极反应式:A池:正极_, 负极_。 B池:正极_, 负极_。 从构成原电池的几个组成部分来看,判断原电池的负极,除了要考虑金属的活泼性外，还要考虑_。镁镁铝铝2H+2e-H2Mg-2e-Mg2+6H2O+6e-3H2+6OH-2Al-6e-+8OH-2AlO-2+4H2O池中能够发生的氧化还原反应池中能够发生的氧化还原反应14 在A池中可与稀硫酸发生化学反应的有镁和铝Mg+H2SO4MgSO4+H2；2Al+3H2SO4Al2（SO4）3+3H2。由于镁的金属活泼性大于铝，所以该电池中的化学反应为Mg+H2SO4MgSO4+H2，镁失电子作电池负极，铝作正极。在B池中能发生的化学反应只有铝和碱的反应，即2Al+2NaOH+2H2O2NaAlO2+3H2,所以该电池中铝失电子作电池负极，而镁只能作正极。15 （1）将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。锌片上发生的电极反应:_；银片上发生的电极反应：_。 （2）若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47 g，试计算：产生氢气的体积（标准状况）；通过导线的电量。（已知NA=6.021023 /mol，电子电荷为1.6010-19 C）Zn-2e-Zn2+2H+2e-H2（1）根据金属活泼性分析得出锌片为）根据金属活泼性分析得出锌片为负极，银片为正极，相应电极反应为负极，银片为正极，相应电极反应为Zn-2e-Zn2+；2H+2e-H2。16 （2）锌片与银片减轻，是因与酸反应： Zn+2H+Zn2+H2转移2e- 得V（H2）=4.48 L；Q=3.85104 C。 答案：V（H2）=4.48 L；Q=3.8104 C265 g22.4 L60 g 47 g(H )V 231192mol 6.02 10 mol1.60 10 CQ 17 1.(2010广东高考)铜锌原电池工作时，下列叙述正确的是(双选)( )18 A正极反应为Zn2e Zn2 B电池反应为ZnCu2 Zn2Cu C在外电路中，电子从负极流向正极 D盐桥中的K移向ZnSO4溶液19 Zn是负极，故A错。电池总反应和没有形成原电池时的氧化还原反应相同。故B正确。根据闭合回路的电流方向，在外电路中，电子由负极流向正极，故C正确。在溶液中，阳离子往正极移动，故D错误 。BC20 2.(2010江苏)下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是( ) 21 A该系统中只存在3种形式的能量转化 B装置Y中负极的电极反应式为：O22H2O4e 4OH C装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生 D装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化C22 3.(2010全国)下图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。电池的一个电极由有机光敏染料(S)涂覆在TiO2纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应为： TiO2/S h TiO2/S*(激发态) TiO2/S* TiO2/Se I32e 3I 2TiO2/S3I 2TiO2/SI323 下列关于该电池叙述错误的是( ) A电池工作时，是将太阳能转化为电能 B电池工作时，I在镀铂导电玻璃电极上放电 C电池中镀铂导电玻璃为正极 D电池的电解质溶液中I和I3的浓度不会减少B24 一、选择题(每小题7分，共49分) 1.下列装置可以形成原电池的是( )AB 构成原电池需要具备下列三个条件：活泼性不同的两个电极；有电解质溶液；组成闭合回路，故A、B符合条件。 25 2.有一种新型的锂电池，其制作是利用了金属锂和石墨作电极，其电解质溶液是四氯合铝酸锂(LiAlCl4)溶解在二氯亚硫酰(其结 构式是 )中形成的，原电池的电 极总反应式是8Li3SOCl2 6LiClLi2SO32S，下列关于这种新型电池的说法中错误的是( )26 A电池工作过程中，SOCl2被还原为Li2SO3 B锂作电池的负极，石墨作电池的正极 C该电池内环境应该是无水环境，否则影响电池的寿命 D电池工作时，锂提供的电子的物质的量与析出硫的物质的量之比是4 127 A中SOCl2变为Li2SO3化合价不变，没有被还原；锂较石墨活泼，应作为电池的负极；锂为活泼金属，电池中不应有水；根据电子得失，S从4价下降到0价得4个电子，锂从0价升高到1价失1个电子，故D正确。 A28 3.控制适合的条件，将反应2Fe32I 2Fe2I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是( ) 29 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 D30 4.可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是( ) A以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时,正极反应都为:O22H2O4e 4OH B以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al3OH3e Al(OH)3 C以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变 D电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极 31 考查燃料电池的反应原理。无论以NaCl还是以NaOH溶液作电解液，在正极上都是O2得电子被还原，A对；生成的Al(OH)3在碱性介质中不存在，B错误；Al(OH)3会与NaOH反应生成NaAlO2消耗电解液中的NaOH，使pH减小，C错；原电池中，电子从负极流出通过外电路流向正极，D错。 A32 5.不久前，美国一个海军航空站安装了一台250 kW的MCFC型燃料电池，该电池可同时供应电和蒸汽，其燃料为H2，电解质为熔融的K2CO3，工作温度为600800 。已知该电池的总反应为2H2O2 2H2O；负极反应为H2CO322e H2OCO2，则下列推断正确的是( ) A正极反应为4OH4e O22H2O B放电时CO32向负极移动 C电池供应1 mol水蒸气，转移的电子的物质的量为4 mol D放电时CO32向正极移动B33 6.如下图所示，a、b是两根石墨棒。下列叙述正确的是( )34 Aa是正极，发生氧化反应 B锌是阴极，发生的电极反应为：Zn2e Zn2 C稀硫酸中溶液的pH变小 D往滤纸上滴加酚酞试液，b极附近颜色变红 D35 7.(2010合肥一中检测)固体氧化物燃料电池(SOFC)以固体氧化物作为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2)在其间通过，其工作原理如图所示。下列关于固体燃料电池的有关说法正确的是( ) 36 A电极b为电池负极，电极反应式为O24e 2O2 B固体氧化物的作用是让电子在电池内部通过 C若H2作燃料气，接触面上发生的反应为H22OH2e 2H2O D若C2H4作燃料气，接触面上发生的反应为C2H46O212e 2CO22H2OD37 二、非选择题(有4小题，共51分) 8.(10分)目前移动设备迅猛发展的最大障碍恐怕就是电池的问题，不论手机、MP3还是笔记本电脑，如何延长电池续航时间都是人们最头疼的问题。当前，大部分移动设备都使用锂离子充电电池，但锂电池的安全问题已经越来越受人关注。而银锌材料电池在安全和能量密度上都比锂离子电池有优势，据称，银锌材料电池的容量比同体积的锂电池高30%，甚至可以在不危及安全的情况下过充以实现更高的容量。因此未来的银锌电池可能替代现有锂离子电池。 38 下面是一种银锌电池的充电、放电过程的表示式： 2AgZn(OH)2 Ag2OZnH2O。 根据上述反应原理回答下列问题： (1)这种电池属于_性电池(填“酸”、“碱”或“中”)。 (2)电池在放电时，作负极的是_；正极反应式为_。放电放电充电充电碱碱ZnAg2OH2O2e 2Ag2OH39 (3)充电时,电池的正极应接电源的_极。 (4)写出充电时的阳极和阴极反应式： 阳极：_ _； 阴极：_。正正2Ag2e2OH Ag2OH2O(或或:2Ag2OH Ag2OH2O2e)Zn(OH)22e Zn2OH40 这是一道电化学题，电极材料的选择、电极反应式的书写是这种题目的考查主题，所以解答时要区分好原电池和电解池发生氧化反应和还原反应的电极。原电池的负极发生氧化反应，而正极则发生还原反应；在电解池中，阳极发生氧化反应，而阴极则发生还原反应。放电时这是一个原电池，其中锌作负极，Ag2O作正极；充电时是一个电解池，阳极Ag失电子，发生氧化反应：2Ag2OH2e Ag2OH2O；阴极Zn(OH)2得电子,发生还原反应：Zn(OH)22e Zn2OH。 41 9.(15分)为节省药品和时间，甲、乙、丙三位同学用铜片、锌片、稀硫酸、硫酸铜溶液、直流电源、石墨电极、导线、烧杯、试管等中学化学常见的药品和仪器，进行巧妙构思，以“接力”的方式，设计了比较铜与锌金属活动性相对强弱的系列实验。试填写下列空白： 42 (1)甲同学分别将一小片铜片、锌片置于烧杯底部(铜、锌不接触)，小心向烧杯中加入稀 硫 酸 ， 观 察 到 的 现 象 是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _；甲同学设计思路是_。 锌片表面有气泡产锌片表面有气泡产生，铜片表面没有气泡生，铜片表面没有气泡在金属活动性顺序表中，锌排在氢前面，可在金属活动性顺序表中，锌排在氢前面，可以和稀硫酸反应，铜排在氢后面，不可以和以和稀硫酸反应，铜排在氢后面，不可以和稀硫酸反应稀硫酸反应43 (2)乙同学接着甲的实验，向烧杯中滴加CuSO4溶液，进而观察到的现象是_。乙同学判断锌、铜金属活动性相对强弱所依据的原理是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。锌表面有红色固体生成，且产生气泡的锌表面有红色固体生成，且产生气泡的速率加快速率加快 在金属活动性顺在金属活动性顺序表中，锌排在铜的前面，可将铜从其盐溶序表中，锌排在铜的前面，可将铜从其盐溶液中置换出来，锌表面产生的铜与锌构成原液中置换出来，锌表面产生的铜与锌构成原电池的两极，使锌与稀硫酸的反应加快电池的两极，使锌与稀硫酸的反应加快44 (3)丙同学使用直流电源和石墨电极组装电解装置，向乙同学实验后的溶液中补充了必要的试剂(作电解液)。电解过程中所发生的化学反应方程式为_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。观察到的实验现象主要有_。2CuSO42H2O 电解电解 阳极产生无色气泡，阴极表面产阳极产生无色气泡，阴极表面产生红色固体生红色固体2CuO22H2SO445 (4)请你再单独设计一个简单的实验(仪器、试剂任选)，探究和证实铜、锌元素金属活动性相对强弱(简要说明操作)。 取两块相同的铁片，分别放入盛有取两块相同的铁片，分别放入盛有ZnSO4和和CuSO4溶液的两支试管中，观察铁溶液的两支试管中，观察铁片表面的变化片表面的变化(其他合理答案也可以其他合理答案也可以)46 10.(14分)某学校研究性学习小组设计实验探究铝等金属的性质：将一置于空气中的铝片投入浓氯化铜溶液中，铝片表面出现一层海绵状暗红色物质，接下来铝片上产生大量气泡，产生的气体，具有可燃性，溶液温度迅速上升。若用同样的铝片投入同浓度的硫酸铜溶液中，在短时间内铝片无明显变化。 47 (1)铝与氯化铜溶液能迅速反应，而与同浓度的硫酸铜溶液在短时间内不反应的原因可能是_。(填序号) A铝与Cl反应，铝与SO42不反应 B氯化铜溶液酸性比同浓度的硫酸铜溶液酸性强 C硫酸铜水解生成硫酸使铝钝化 D氯离子能破坏氧化铝表面薄膜，而硫酸根离子不能 E生成氯化铝溶于水，而生成硫酸铝不溶于水 D48 (2)铝片表面出现的暗红色物质是_。 (3)放出的气体是_，请从有关物质的浓度、能量、是否有电化学作用等分析开始阶段产生气体的速率不断加快的原因是_CuH2随着反应的进行，生成的铝离子浓度增大，随着反应的进行，生成的铝离子浓度增大，水解程度增大，产生水解程度增大，产生H的浓度增大；该反的浓度增大；该反应放热，升高温度反应加快；铜与铝构成应放热，升高温度反应加快；铜与铝构成原电池，加快铝溶解。原电池，加快铝溶解。49 (4)某同学通过其他的实验操作，也能使铝片与硫酸铜溶液反应加快，他采取的措施可能是_。 A用砂纸擦去铝片表面的氧化膜后投入硫酸铜溶液中 B把铝片投入热氢氧化钠溶液中一段时间后，取出洗涤，再投入硫酸铜溶液中 C向硫酸铜溶液中滴加氢氧化钠溶液，再投入铝片 D向硫酸铜溶液中加入氯化钠固体，再投入铝片ABD50 (5)除去氧化铝的铝片与镁片为电极，在X电解质溶液中构成原电池列表如下： 选项铝电极电解质负极反应正极反应A负极NaOH2Al6e8OH 2AlO24H2O 6H2O6e 6OH3H2B负极稀盐酸2Al6e 2Al36H6e 3H2C正极浓硝酸Mg2e Mg22NO34H4e 2NO22H2O51 其中正确的是_(填序号)，由此推知金属作电极不仅与本身性质相关而且与_有关。A电解质性质电解质性质(合理解答同样给分合理解答同样给分)52 11.(12分)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。右图为电池示意图，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：53 (1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是氢氧燃料电池的能量转化主要形式是_，在导线中电子流动，在导线中电子流动方向为方向为_(用用a、b表示表示)。 (2)负极反应式为负极反应式为_。 ( 3 ) 电 极 表 面 镀 铂 粉 的 原 因 为电 极 表 面 镀 铂 粉 的 原 因 为_。2H24OH4e4H2O或或H22OH2e 2H2O由化学能转变为电能由化学能转变为电能由由a到到b增大电极单位面积吸附增大电极单位面积吸附H2、O2分子数，加快分子数，加快电极反应速率电极反应速率54 (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： .2LiH2 2LiH .LiHH2O LiOHH255 反应中的还原剂是_，反应中的氧化剂是_。 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。LiH2O1/1148或或8.711043256 本题是利用绿色化学思想设计电池，同时考查原电池反应式的书写和计算及其工作原理，虽然考查了一个知识点，但题目设计新颖，题目来源于教材又高于教材，是一道很好的题目。
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