2019-2020年高中化学 1.2.1《原电池的工作原理》学案 苏教版选修4.doc

2019-2020年高中化学 1.2.1原电池的工作原理学案 苏教版选修4一、课标解读：1.理解原电池原理2.了解日常生活中常用的化学电源和新型化学电池3.了解金属的电化学腐蚀二.知识再现1.原电池构成条件： 2.电极名称及确定：负极： 正极： 3.电极反应式： 负极： 正极：（1）酸性溶液： （2）弱酸或中性： （3）较不活泼金属盐： 4.金属的腐蚀与防护吸氧腐蚀：条件 负极： 正极： 析氢腐蚀：条件 负极： 正极： 三、典题解悟例1. 银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成硫代银，有人设计用原电池原理加以除去，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去而银不会损失。试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应为 ；正极发生的反应为 ；反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体，原电池总反应方程式为 解析：由题意“黑色褪去而银不会损失”发生变化Ag2SAg，显然这是考察原电池的正极反应：Ag2S+2e-=2Ag+S2-，负极反应为活泼金属发生氧化反应：Al-3e-=Al3+。正极生成的S2-和负极生成的Al3+在溶液中发生双水解：2Al3+3S2-+6H2O=2Al(OH)3+3H2S。答案：Al-2e-=Al3+ Ag2S+2e-=2Ag+S2- 3Ag2S+2Al+6H2O=6Ag+2Al(OH)3+3H2S四、夯实双基1. 氢氧燃料电池是将H2和O2分别通入电池，穿过浸入20%40%的KOH溶液的多孔碳电极，其电极反应式为：H2+2OH-2e-=2H2O和1/2O2+H2O+2e-=2OH-，则下列叙述正确的是（ ）A.通H2的一极是正极，通O2的一极是负极B.通O2的一极是正极，通H2的一极是负极C.工作一段时间后电解质溶液pH增大D.工作时负极区附近pH减小2. 将锌片和银片接触放入相同物质的量浓度的下列溶液中，反应一段时间后，溶液质量减轻的是（ ） A.氯化铝B.硫酸铜 C.硝酸银D.稀硫酸3. 在空气中，钢铁与食盐水接触，发生电化腐蚀，在正极上发生的电极反应是（ ） A.Fe-2e- = Fe2+B.2H+2e- = H2C.Na+e- = Na D.2H2O+O2+4e- = 4OH-4. 锂电池是新型高能电池，它以质轻.容量大而受到重视。目前已经制成多种功能的锂电池。某种锂电池的总反应可表示为：Li+MnO2 LiMnO2。若该电池提供0.5C电量，则消耗正极材料的质量约为（其他损耗忽略不计）（ ） A.3.5gB.7gC.4.5210-4gD.43.5g充电放电5.银锌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)2C. Ag2OD. Zn6.下图各容器中盛有海水，铁在其中腐蚀时由快到慢的顺序是（ ） A.（4）（2）（1）（3）B.（2）（1）（3）（4）C.（4）（2）（3）（1）D.（3）（2）（4）（1）7.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是（ ） A. a为正极，b为负极；NaClO和NaClB. a为负极，b为正极；NaClO和NaClC. a为阳极，b为阴极；HClO和NaClD. a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl8. 右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的是（ ） A. a为负极、b为正极B. a为阳极、b为阴极C. 电解过程中，d电极质量增加D. 电解过程中，氯离子浓度不变9. 随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是（ ）A. 利用电池外壳的金属材料B. 防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C. 不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品D. 收其中石墨电极10. 钢铁发生电化学腐蚀时，负极发生的反应是（ ） A. 2H+2e- H2B. 2H2O+O2+4e- 4OH-C. Fe-2e- Fe2+D. 4OH-4e- 2H2O+O211.下列叙述正确的是（ ） 锌跟稀硫酸反应制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率镀层破损后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）更易腐蚀电镀时，应把镀件置于电解槽的阴极冶炼铝时，把氧化铝加入液态冰晶石中成为熔融体后电解钢铁表面常易锈蚀生成Fe2O3nH2O A.B.C.D.12.燃料电池是燃料（例如CO，H2，CH4等）跟氧气或空气起反应，将此反应的化学能转变为电能的装置，电解质通常是KOH溶液。下列关于甲烷燃料电池的说法不正确的是（ ） A. 负极反应式为CH4+10OH-8e=CO32-+7H2OB. 正极反应式为O2+2H2O+4e=4OH-C. 随着不断放电，电解质溶液碱性不变D. 甲烷燃料电池的能量利用率比甲烷燃烧的能量利用率大13. 如图所示，在大试管里放入一段光亮无锈的弯成螺旋状的铁丝，把试管倒插入水中，把这个装置这样放置约一周后，观察到铁丝发生的变化是 ，原因是 。试管里的水面会上升，最终上升高约为 ，原因是 。14. 从某铝镁合金上剪下一小片（其质量为2.0g），立刻投入盛有20mL5molL-1氢氧化钠溶液的小烧杯中。（1）由反应开始到反应结束，可能观察到烧杯中的现象依次为 。（2）反应开始时，合金片表面产生气泡较慢，其原因是 ，一段时间后反应速率相当快，其原因是 。（3）写出合金片与溶液反应时可能形成的微电池的负极材料是 正极的电极反应式： 。（4）若要利用该反应来测定合金中铝的质量分数，还应测定哪些数据（如有多种可能，请逐一写出）？答： 。15. 有人设计以铂和锌为电极材料，埋入人体作某种心脏病人的心脏起搏器的能源，它依靠人体血液中有一定浓度的O2和H2O进行工作。（1）正极材料是 ，电极反应为 。（2）负极材料是 ，电极反应为 。16. 工业上处理含Cr2O72-的酸性工业废水用以下方法：往工业废水中加入适量的NaCl，搅拌均匀；用Fe为电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，过滤回收沉淀，废水达排放标准，试回答：（1）电解时的电极反应，阳极 ，阴极 。（2）写出Cr2O72-转变成Cr3+的离子反应 （3）电解过程中Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀是怎样产生的？（4）能否将Fe电极改成石墨电极？为什么？17. 碘缺乏症遍及全球，多发于山区，为控制该病的发生，我国政府规定在食盐中添加碘酸钾（KIO3）。据此回答下列问题。（1）可用盐酸酸化的碘化钾淀粉溶液检验食盐中的碘酸钾，反应的化学方程式为 ，现象是 。电解（2）可用电解方法制得碘酸钾。以石墨为阳极，不锈钢为阴极来电解KI溶液，总反应方程式为KI+3H2O=KIO3+3H2。若计划每分钟生产5.35g KIO3，电流强度应不低于 A。（3）碘元素位于周期第 周期 主族。其最高价氧化物的水化物酸性比HClO4 （填强或弱），其氢化物的还原性比HCl （填强或弱）。18. 航天技术中使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染等优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应均可表示为：2H2+O2 2H2O。酸式燃料电池中的电解质是酸，其负极反应为：2H2-4e- 4H+。电池的电解质是碱，其正极反应为：O2+2H2O+4e- 4OH-，则负极反应为 。19. 铅蓄电池放电时的总反应方程式为：PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O据此判断其正极是 ，负极是 ，电解质溶液是 ，正极反应是 ，负极反应是 ，当转移0.5NA个电子时，蓄电池内消耗H2SO4的物质的量为 。20. 由铜片、锌片和200mL稀H2SO4组成的原电池中，若锌片发生电化学腐蚀，则当铜片上放出3.36L（标态）气体时，硫酸恰好全部作用完。试计算：（1）产生这些气体消耗了多少克锌（2）有多少个电子通过了导线（3）200mL稀H2SO4的物质的量浓度是多少。五. 能力提高1. 常用的钮扣式银锌电池，放电时的电极反应式分别为：Zn极：Zn+2OH-+2e- Zn(OH)2Ag2O极：Ag2O+H2O+2e- 2Ag+2OH-则下列说法中不正确的是（ ） A.放电过程中OH-不变B. Zn为负极而Ag2O为正极C.电解质溶液呈碱性D. 电子从Ag2O流出经用电器流入Zn极2. 下图各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为（ ） A.B.C.D.3. 铁钉和碳棒用导线连接后，浸入0.01molL-1的食盐溶液中，可能发生（ ） A.碳棒上放出Cl2 B.碳棒附近产生OH-C.碳棒上放出O2D.铁钉被氧化4. 以下现象与电化腐蚀无关的是（ ） A.黄铜（铜锌）制作的铜锣不易产生铜绿B.生铁比纯铁易生锈C.铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D.银质奖牌久置后表面变暗5. 关于金属腐蚀的如下各叙述中，正确的是（ ） A.金属被腐蚀的本质是：M+nH2O=M(OH)n+H2B.马口铁（锡铁）镀层破损后被腐蚀时，首先是镀层被氧化C.金属在一般情况下发生的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀D.常温下，置于空气中的金属主要发生化学腐蚀6. 微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，电极反应为：Zn+2OH-2e- = ZnO+H2O，Ag2O+H2O+2e- = 2Ag+2OH-，总反应式为：Ag2O+Zn = 2Ag+ZnO。根据上述反应式，下列说法正确的是（ ） A. 在使用过程中，电池负极区溶液的pH减小B. 使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极C.Z n是负极，Ag2O是正极D. Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应7 有甲、乙、丙、丁四种金属。将甲、乙用导线相连放入稀H2SO4中可以看到乙慢慢地溶解，而甲的表面有气体逸出。把丁放到乙的硝酸盐溶液中后，丁的表面覆盖一层乙的单质。用石墨电极电解含相同物质的量浓度的甲和丙两种金属的盐溶液，丙的单质先析出。将甲放入稀盐酸中有H2析出。已知四种金属中有一种是铜。根据以上实验判断铜是（ ）A.甲B.乙C.丙D.丁8.在25时，将两个铂电极插入一定量的饱和Na2SO4溶液中，进行电解，通电一段时间后，在阳极逸出amol气体，同时有WgNa2SO410H2O析出，若温度不变，则此时剩余硫酸钠溶液的质量百分比浓度为（ ） A.B.C.D.9. 美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图所示；两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙中逸出，并在电极表面放电。（1）a极是 极，b极是 极，电极反应式分别为 ， 。（2）飞船上宇航员的生活用水由燃料电池提供。已知这种电池发1度电时能生成350g水，试计算能量转化率。2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)+572kJ（3）这种电池的输出电压为1.2V。要使标有1.2V，1.5W的小灯泡连续发光0.5h，应消耗标准状况下的H2多少升？（4）氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料，往往是某些碳氢化合物，如甲烷（天然气）、汽油等。请写出将图中H2换成CH4时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式： 。此时电池内总的反应方程式为 。10. 将含有KCl、CuBr2、Na2SO4三种物质的水溶液（分别为1mol/L）用铂电极电解，且电解足够长的时间。有以下结论：溶液中几乎没有Br-；电解液变为无色；最终溶液显碱性；K+、Na+和SO42-的浓度几乎没有变化。其中正确的是（ ） A.B.只有C.D.六、高考聚焦放电充电1. 镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，该电池放电时的负极材料是（ ）A.Cd(OH)2B.Ni(OH)2C.CdD.NiO(OH)2. 熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物做电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得在650下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：阳极反应式：2CO+2CO32- 4CO2+4e-阴极反应式： 总电池反应： 3. 下列关于铜电极的叙述不正确的是（ ） A. 铜锌原电池中铜是正极B. 用电解法精炼铜时铜作阳极C. 在镀件上镀铜时可用铜作阳极 D. 电解稀H2SO4制H2、O2时铜做阳极参考答案四、夯实双基1.BD 2.AC 3.D 4.C 5.D 6.A 7.B 8.C 9.B10.C 11.B 12.C 13.铁丝表面形成一层红褐色铁锈；发生吸氧腐蚀；试管体积的；铁和氧气反应，时间足够时铁消耗空气中全部氧气，在空气中O2约占总体积的。14.（1）切口断面上先产生少量气泡；氧化膜能溶于NaOH溶液导致反应会逐渐加快；后来反应剧烈，产生气体较多，导致小合金片在溶液中上下翻动；反应放热导致溶液会发烫；烧杯底会有少量黑色固体残留。（2）影响反应速率的因素有多方面。开始时由于表面氧化膜存在，反应速率慢，后来氧化膜溶解，NaOH浓度大，铝镁合金片表面形成原电池，反应放热使溶液温度升高等因素综合起来，使反应速率加快。（3）铝；6H2O+6e- = 3H2+6OH-。（4）至少有以下四种可能测出任一个值都可计算出铝的质量分数：（a）测定残留固体质量；（b）测定产生H2的体积；（c）测定生成的NaAlO2的物质的量；（d）测定反应后溶液中NaOH的浓度。15.（1）铂 O2+2H2O+4e-4OH- （2）锌 Zn-2e-Zn2+16.（1）阳极：金属电极溶解 Fe-2e-Fe2+，阴极：生成气体 2H+2e-H2（2）6Fe2+Cr2O72-+14H+ 6Fe3+2Cr3+7H2O（3）由于阴极H+放电，破坏了水的电离平衡，H2O H+OH-，逐渐增大并向阳极移动，与Fe3+.Cr3+形成Fe(OH)3 Cr(OH)3沉淀。（4）不能用碳电极代替Fe电极。因为Fe电极在电解过程中产生还原性的Fe2+，将溶液中Cr2O72-还原为Cr3+而除去，若改用石墨电极，不能产生还原性微粒。电解17.（1）5KI+KIO3+6HCl6KCl+3I2+3H2O。由于I2遇淀粉变蓝，所以溶液变为蓝色。（2）根据电解总反应KI+3H2O KIO3+3H2可得：KIO3 6e- 216 6 5.35 x x=0.15molI=（3）碘元素位于第五周期第VIIA族，HIO4的酸性比HClO4弱，HI的还原性HCl强。18.O2+4H+4e-=2H2O 2H2+4OH-4e=4H2O19.PbO2 Pb H2SO4 PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+H2OPb+SO42-2e-=PbSO4 0.5mol20.（1）9.75g （2）1.8461023个 （3）0.75molL-1五、能力提高1.D 2.C 3.BD 4.D 5.C 6.AC 7.C 8.A 9.（1）负 正 2H2+4OH-4e-=4H2O O2+2H2O+4e-=4OH-（2）64.7% （3）0.325L（4）CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O10.D六、高考聚焦1.C 2. 2CO2+O2+4e-=2CO2- 2CO+O2=2CO2 3.D