（全國(guó)通用版）2019版高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第六章 化學(xué)反應(yīng)與能量 6.2 原電池 化學(xué)電源課件.ppt

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1、第二節(jié) 原電池 化學(xué)電源,考點(diǎn)一原電池的工作原理 【基礎(chǔ)回顧】 1.原電池的概念及反應(yīng)本質(zhì):把_______轉(zhuǎn)化為_____的 裝置,其本質(zhì)是發(fā)生了_________反應(yīng)。,化學(xué)能,電能,氧化還原,2.原電池的工作原理(以銅鋅原電池為例):,鋅片,銅片,Zn-2e-====Zn2+,Cu2++2e-==== Cu,減小,增大,氧化,還原,Zn,Cu,正,負(fù),電能,3.原電池的構(gòu)成條件:,電解質(zhì),氧化還原,4.原電池中的三個(gè)移動(dòng)方向: (1)電子方向:從___極流出沿導(dǎo)線流入___極。 (2)電流方向:從___極沿導(dǎo)線流向___極。 (3)離子遷移方向:電解質(zhì)溶液中,陰離子向___極遷 移,陽(yáng)離

2、子向___極遷移。,負(fù),正,正,負(fù),負(fù),正,【思維診斷】 (正確的打“”,錯(cuò)誤的打“”) (1)原電池中發(fā)生氧化反應(yīng)的一極一定是負(fù)極。 () 提示:。原電池中,負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)。,(2)原電池中負(fù)極材料的活潑性一定比正極強(qiáng)。 () 提示:。不一定,比如鎂、鋁、氫氧化鈉電池中鋁作負(fù)極。,(3)帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽橋”的原電池電流持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。() 提示:。帶鹽橋的電池中的負(fù)極材料與電解質(zhì)溶液(氧化劑)不直接接觸,兩極反應(yīng)發(fā)生在不同區(qū)域,電池效率提高,產(chǎn)生電流的持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。,(4)原電池工作時(shí),溶液中的陽(yáng)離子向負(fù)極移動(dòng),鹽橋中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)。() 提示:。原電池中,陽(yáng)離子向正極

3、移動(dòng)。,(5)原電池放電時(shí),電流方向由電源的負(fù)極流向正極。() 提示:。放電時(shí),電流的方向由正極到負(fù)極。,【方法點(diǎn)撥】 1.原電池正、負(fù)極的判斷:,2.溶液pH變化判斷: (1)當(dāng)負(fù)極產(chǎn)生的金屬離子結(jié)合溶液中的OH-時(shí),電極附近的溶液pH降低。當(dāng)正極O2得電子結(jié)合溶液中的水時(shí),生成OH-使溶液中的pH增大。 (2)電池工作時(shí)整個(gè)溶液pH的變化必須從總反應(yīng)式來(lái)分析。當(dāng)電解質(zhì)溶液中酸被消耗時(shí),溶液pH增大,當(dāng)電解質(zhì)溶液中堿被消耗時(shí),溶液pH減小。,3.原電池的有關(guān)計(jì)算: 電子守恒法是氧化還原計(jì)算的最基本的方法。計(jì)算時(shí)可由電極反應(yīng)式中的氧化劑(或還原劑)與得到的電子(或失去的電子)之間的關(guān)系進(jìn)行計(jì)算

4、。,【典題探究】 1.(RJ必修2P42改編題)如圖所示是一位同學(xué)在測(cè)試水果電池,下列有關(guān)說(shuō)法錯(cuò)誤的是(),A.金屬片A是水果電池的正極 B.水果電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 C.此水果發(fā)電的原理是電磁感應(yīng) D.金屬片A、B可以一個(gè)是銅片,另一個(gè)是鐵片,【解析】選C。圖中電壓表指針正常偏轉(zhuǎn),則連接電壓表正接線柱的是電池的正極,即金屬片A是水果電池的正極,故A正確;水果電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置;故B正確;此水果發(fā)電的原理是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),故C錯(cuò)誤;由于銅的活潑性比鐵差,鐵片在酸性條件會(huì)失去電子,而銅不可以,故兩金屬片可以一個(gè)是銅片,另一個(gè)是鐵片,故D正確。,2.(2018洛陽(yáng)模擬)下列有

5、關(guān)電池的說(shuō)法不正確的是 () A.太陽(yáng)能電池的主要材料是高純度的二氧化硅 B.銅鋅原電池工作時(shí),電子沿外電路從鋅電極流向銅電極 C.氫氧燃料電池工作時(shí),氫氣在負(fù)極被氧化 D.原電池中一定發(fā)生了氧化還原反應(yīng),【解析】選A。太陽(yáng)能電池的主要材料是高純度的晶體硅,A項(xiàng)錯(cuò)誤;銅鋅原電池工作時(shí),電子沿外電路由負(fù)極(鋅)流向正極(銅),B項(xiàng)正確;氫氧燃料電池工作時(shí),氫氣在負(fù)極失去電子被氧化,C項(xiàng)正確;由原電池的工作原理可知原電池中一定發(fā)生了氧化還原反應(yīng),D項(xiàng)正確。,3.如圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)的原電池裝置,下列敘述中正確的是導(dǎo)學(xué)號(hào)79100086(),A.氧化劑和還原劑必須直接接觸才能發(fā)生反應(yīng) B.電極上發(fā)生還原

6、反應(yīng),作原電池的正極 C.該原電池的總反應(yīng)式為2Fe3++Cu====Cu2++2Fe2+ D.鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊脂,K+移向負(fù)極區(qū),【解析】選C。該原電池反應(yīng)中氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在兩個(gè)不同的燒杯中進(jìn)行,因此氧化劑和還原劑沒有直接接觸,A項(xiàng)錯(cuò)誤;B項(xiàng),Cu電極為原電池的負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為Cu-2e-====Cu2+,錯(cuò)誤;D項(xiàng),正極發(fā)生反應(yīng):2Fe3++2e-====2Fe2+,正電荷數(shù)減小,K+移向正極補(bǔ)充正電荷,錯(cuò)誤。,【加固訓(xùn)練】 1.一定條件下,實(shí)驗(yàn)室利用如圖所示裝置,通過測(cè)電壓求算Ksp(AgCl)。工作一段時(shí)間后,兩電極質(zhì)量均增大。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(),A.該裝置

7、工作時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 B.左池中的銀電極作正極 C.電池總反應(yīng)為Ag+(aq)+Cl-(aq) AgCl(s) D.鹽橋中的K+向右池方向移動(dòng),【解析】選B。該裝置是原電池,是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電 能的裝置,A正確;左邊的銀失電子生成銀離子,與電解 質(zhì)溶液中的氯離子結(jié)合生成氯化銀,右邊電解質(zhì)溶液 中的銀離子得電子生成單質(zhì)銀,所以電池總反應(yīng)為 Ag+(aq)+Cl-(aq) AgCl(s),B錯(cuò)誤,C正確;原電池中 的陽(yáng)離子向正極移動(dòng),所以鹽橋中的K+向右池方向移 動(dòng),D正確。,2.鎂-次氯酸鹽燃料電池,具有比能量高、安全方便 等優(yōu)點(diǎn)。該電池的正極反應(yīng)式為ClO-+H2O+2e-==== Cl

8、-+2OH-,關(guān)于該電池的敘述正確的是() A.該電池中鎂為負(fù)極,發(fā)生還原反應(yīng) B.電池工作時(shí),OH-向正極移動(dòng) C.該電池的總反應(yīng)為Mg+ClO-+H2O====Mg(OH)2+Cl- D.電池工作時(shí),正極周圍溶液的pH將不斷變小,【解析】選C。次氯酸鹽在正極發(fā)生反應(yīng),則Mg為負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),A項(xiàng)錯(cuò)誤;電池工作時(shí),陰離子向負(fù)極移動(dòng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;負(fù)極反應(yīng)式為Mg-2e-+2OH-====Mg(OH)2,將正、負(fù)極反應(yīng)式相加可得總反應(yīng),C項(xiàng)正確;根據(jù)正極反應(yīng)式可知,電池工作時(shí),正極周圍溶液的c(OH-)增大,pH將增大,D項(xiàng)錯(cuò)誤。,3.(2018黃石模擬)如圖是課外活動(dòng)小組設(shè)計(jì)的用化學(xué)電源使L

9、ED燈發(fā)光的裝置。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(),A.銅片表面有氣泡生成 B.裝置中存在“化學(xué)能電能光能”的轉(zhuǎn)化 C.如果將硫酸換成檸檬汁,導(dǎo)線中不會(huì)有電子流動(dòng) D.如果將鋅片換成鐵片,電路中的電流方向不變,【解析】選C。銅鋅原電池中,Cu作正極,溶液中的氫離子在正極上得電子生成氫氣,所以Cu上有氣泡生成,故A正確;原電池中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,LED燈發(fā)光時(shí),電能轉(zhuǎn)化為光能,故B正確;檸檬汁顯酸性也能作電解質(zhì)溶液,所以將硫酸換成檸檬汁,仍然構(gòu)成原電池,所以導(dǎo)線中有電子流動(dòng),故C錯(cuò)誤;金屬性Cu比Zn、Fe弱,Cu作正極,所以電路中的電流方向不變,仍然由Cu流向負(fù)極,故D正確。,考點(diǎn)二原電池原理的應(yīng)用 【基

10、礎(chǔ)回顧】 1.比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱: 原電池中,_____一般是活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬,_____一般 是活動(dòng)性較弱的金屬(或?qū)щ姷姆墙饘?。,負(fù)極,正極,2.加快化學(xué)反應(yīng)速率: 氧化還原反應(yīng)形成原電池時(shí),反應(yīng)速率加快。 3.用于金屬的防護(hù): 將需要保護(hù)的金屬制品作原電池的 _______而受到保 護(hù)。如要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道不被腐蝕,可用導(dǎo) 線將其與一塊鋅塊相連,鋅塊作原電池的_____。,正極,負(fù)極,4.設(shè)計(jì)原電池: (1)將氧化還原反應(yīng)分成兩個(gè)半反應(yīng)。 (2)根據(jù)原電池的反應(yīng)特點(diǎn),結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)找出正、 負(fù)極材料和電解質(zhì)溶液。 電極材料的選擇:選擇活潑性較強(qiáng)的金屬作為原 電池的_____;活

11、潑性較弱的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僮?為_____。,負(fù)極,正極,電解質(zhì)溶液的選擇:電解質(zhì)溶液能與_____發(fā)生反應(yīng)。 如果兩個(gè)半反應(yīng)在兩個(gè)容器中進(jìn)行(中間連接鹽橋), 則每個(gè)容器中的電解質(zhì)溶液的陽(yáng)離子與電極材料相同。,負(fù)極,(3)根據(jù)Cu+ 2Ag+ ==== Cu2++2Ag設(shè)計(jì)電池:,Cu-2e-====Cu2+,2Ag++2e-====2Ag,【思維診斷】 (正確的打“”,錯(cuò)誤的打“”) (1)某原電池反應(yīng)為Cu+2AgNO3====Cu(NO3)2+2Ag,裝置中的鹽橋中可以是裝有含瓊膠的KCl飽和溶液。 () 提示:。KCl和AgNO3反應(yīng)生成AgCl沉淀易阻止原電池反應(yīng)的發(fā)生。,(2)

12、10 mL濃度為1 molL-1的鹽酸與過量的鋅粉反應(yīng),若加入適量的CuSO4溶液能減慢反應(yīng)速率但又不影響氫氣生成量。() 提示:。加入CuSO4溶液與Zn發(fā)生置換反應(yīng):CuSO4+ Zn====Cu+ZnSO4,生成的Cu與Zn和鹽酸構(gòu)成原電池,會(huì)加快反應(yīng)速率。,(3)若在海輪外殼上附著一些銅塊,則可以減緩海輪外殼的腐蝕 。() 提示:。鐵的金屬活潑性比銅強(qiáng),構(gòu)成原電池時(shí)鐵失去電子作負(fù)極被腐蝕,加快了鐵的腐蝕。,【題組過關(guān)】 1.(2018邯鄲模擬)原電池中,B極逐漸變粗,A極逐漸變細(xì),C為電解質(zhì)溶液,則A、B、C應(yīng)是下列各組中的 () A.A是Zn,B是Cu,C為稀硫酸 B.A是Cu,B是

13、Zn,C為稀硫酸 C.A是Fe,B是Ag,C為稀AgNO3溶液 D.A是Ag,B是Fe,C為稀AgNO3溶液,【解析】選C。在原電池中,一般活潑金屬作負(fù)極,失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)(金屬被氧化)而逐漸溶解(或質(zhì)量減輕);不活潑金屬(或?qū)щ姷姆墙饘?作正極,發(fā)生還原反應(yīng)有金屬析出(質(zhì)量增加)或有氣體放出;依據(jù)題意可知A為負(fù)極、B為正極,即活潑性A大于B,且A能從電解質(zhì)溶液中置換出金屬單質(zhì)。所以,只有C選項(xiàng)符合題意。,【解析】選C。在原電池中,一般活潑金屬作負(fù)極,失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)(金屬被氧化)而逐漸溶解(或質(zhì)量減輕);不活潑金屬(或?qū)щ姷姆墙饘?作正極,發(fā)生還原反應(yīng)有金屬析出(質(zhì)量增加)或有氣體放

14、出;依據(jù)題意可知A為負(fù)極、B為正極,即活潑性A大于B,且A能從電解質(zhì)溶液中置換出金屬單質(zhì)。所以,只有C選項(xiàng)符合題意。,2.實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在FeCl3酸性溶液中加入少量鋅粉后,Fe3+立即被還原成Fe2+。某化學(xué)興趣小組根據(jù)該實(shí)驗(yàn)事實(shí)設(shè)計(jì)了如圖所示的原電池裝置。下列有關(guān)說(shuō)法中正確的是導(dǎo)學(xué)號(hào)79100087(),A.該原電池的正極反應(yīng)是Zn-2e-====Zn2+ B.Pt電極表面生成大量氣泡 C.生成的Fe2+通過鹽橋可以和鋅直接反應(yīng)生成Fe D.左燒杯中溶液的紅色逐漸褪去,【解析】選D。該原電池的正極反應(yīng)是2Fe3++2e-==== 2Fe2+,負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e-====Zn2+,故A錯(cuò)誤;該

15、原電池反應(yīng)為Zn+2FeCl3====2FeCl2+ZnCl2,該反應(yīng)不生成氣體,故B錯(cuò)誤;原電池中陽(yáng)離子移動(dòng)到正極,則生成的Fe2+在左邊的燒杯中,故C錯(cuò)誤;左邊燒杯中發(fā)生2Fe3++ 2e-====2Fe2+,則左燒杯中溶液的紅色逐漸褪去,故D正確。,【加固訓(xùn)練】 理論上任何一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)均可以設(shè)計(jì)成原電池。 (1)根據(jù)氧化還原反應(yīng):Fe+2Fe3+====3Fe2+設(shè)計(jì)的原電池如圖所示,其中鹽橋內(nèi)裝瓊膠-飽和KNO3溶液。請(qǐng)回答下列問題:,電解質(zhì)溶液X是________; 電解質(zhì)溶液Y是________。 寫出兩電極的電極反應(yīng)式: 鐵電極:____________________

16、__________; 碳電極:_____________________________。,外電路中的電子是從________電極流向________電 極(填“Fe”或“C”)。 鹽橋中向X溶液中遷移的離子是________(填字 母)。 A.K+B. C.Ag+D.,(2)請(qǐng)將氧化還原反應(yīng)3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO+4H2O設(shè)計(jì)成原電池,在裝置圖中的橫線上寫出相應(yīng)的電極及電解質(zhì)溶液,并寫出相應(yīng)的電極反應(yīng)式。,電極反應(yīng)式: 正極:_________________________________; 負(fù)極:__________________________

17、_________。,【解析】(1)根據(jù)反應(yīng),Fe作負(fù)極,C作正極,負(fù)極電 解液中應(yīng)含有亞鐵離子,正極反應(yīng)為Fe3++e-====Fe2+, 因而Y為含F(xiàn)e3+的電解質(zhì)溶液。 電極反應(yīng):負(fù)極Fe-2e-==== Fe2+; 正極2Fe3++2e-====2Fe2+。 外電路電子由負(fù)極流向正極。 Fe是負(fù)極,因而向X溶液中遷移的是陰離子即為 。,(2)由反應(yīng)可知,Cu發(fā)生氧化反應(yīng),作負(fù)極,其電極反應(yīng) 式為3Cu-6e-==== 3Cu2+,正極應(yīng)選用碳棒或其他惰性 電極,其電極反應(yīng)式為2 +6e-+8H+==== 2NO+4H2O,參照其裝置圖可知其正極、負(fù)極的電解 質(zhì)分別為HNO3、Cu(NO

18、3)2。,答案:(1) FeCl2(或FeSO4)FeCl3或Fe2(SO4)3 Fe-2e-====Fe2+2Fe3++2e-====2Fe2+ FeC B,(2),2 +6e-+8H+====2NO+4H2O 3Cu-6e-====3Cu2+,考點(diǎn)三化學(xué)電源 【基礎(chǔ)回顧】 1.一次電池:只能使用一次,不能充電復(fù)原繼續(xù)使用。 (1)干電池 總反應(yīng):Zn+2MnO2+2NH4Cl====ZnCl2+2MnO(OH)+2NH3 負(fù)極:_______________。,Zn-2e-====Zn2+,正極:2 +2e-==== 2NH3+H2、2MnO2+H2==== 2MnO(OH),(2)堿性鋅

19、錳電池 總反應(yīng):Zn+2MnO2+2H2O====Zn(OH)2+2MnO(OH) 負(fù)極:_______________________; 正極:________________________________。,Zn-2e-+2OH-====Zn(OH)2,2MnO2+2e-+2H2O==== 2MnO(OH)+2OH-,2.二次電池:放電后能充電復(fù)原繼續(xù)使用。 鉛蓄電池總反應(yīng):Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O (1)放電時(shí)原電池 負(fù)極反應(yīng):________________________________ 正極反應(yīng):____________________________

20、____ ________________;,Pb(s)+ (aq)-2e-==== PbSO4(s);,PbO2(s)+4H+(aq)+ (aq)+2e-====,PbSO4(s)+2H2O(l),(2)充電時(shí)電解池 陰極反應(yīng):___________________________________ 陽(yáng)極反應(yīng):________________________ ____________________________; 放電時(shí)原電池的負(fù)極作充電時(shí)電解池的___極。,PbSO4(s)+2e-==== Pb(s)+ (aq);,PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-====,PbO2(s)+4H

21、+(aq)+ (aq),陰,3.燃料電池:將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為 電能的裝置。 (1)氫氧燃料電池 總反應(yīng): ________________; 酸性介質(zhì) 負(fù)極:______________; 正極: __________________。,2H2+O2====2H2O,H2-2e-==== 2H+,O2+4e-+4H+==== 2H2O,堿性介質(zhì) 負(fù)極:___________________; 正極: ____________________。 熔融的金屬氧化物作介質(zhì)傳導(dǎo)O2- 負(fù)極:___________________; 正極:________________。,H2-2e-

22、+2OH-==== 2H2O,O2+4e-+2H2O====4OH-,H2-2e-+O2-==== H2O,O2+4e-==== 2O2-,碳酸鹽作介質(zhì) 負(fù)極:________________________; 正極:______________________。,H2-2e-+ ==== H2O+CO2,O2+4e-+2CO2==== 2,(2)甲烷-氧氣燃料電池(需寫出負(fù)極反應(yīng)式即可) ___________________________(堿性介質(zhì)) _________________________(酸性介質(zhì)) ___________________________(碳酸鹽作介質(zhì))

23、_________________________(熔融的金屬氧化物作介質(zhì)高溫下能傳導(dǎo)O2-),CH4-8e-+10OH-==== +7H2O,CH4-8e-+2H2O==== CO2+8H+,CH4-8e-+4 ==== 5CO2+2H2O,CH4-8e-+4O2-====CO2+2H2O,【思維診斷】 (正確的打“”,錯(cuò)誤的打“”) (1)太陽(yáng)能電池不屬于原電池。() 提示:。太陽(yáng)能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。,(2)在原電池中,正極本身一定不參與電極反應(yīng),負(fù)極 本身一定要發(fā)生氧化反應(yīng)。() 提示:。正極可能參與反應(yīng),例如鉛蓄電池。正極 二氧化鉛變成硫酸鉛。放電

24、時(shí)正極反應(yīng)式:PbO2+4H++ +2e-==== PbSO4+2H2O。,(3)以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池,放電過程中,H+從正極區(qū)向負(fù)極區(qū)遷移。() 提示:。放電過程中,H+從負(fù)極區(qū)向正極區(qū)遷移。,(4)固體酸燃料電池以Ca(HSO4)2固體為電解質(zhì)傳遞H+,電池總反應(yīng)可表示為2H2+O2====2H2O,則電池工作時(shí)電子從通O2的一極通過外電路流向通H2的一極。 () 提示:。通H2的一極是負(fù)極,通氧氣的一極為正極,所以電子從通H2的一極通過外電路流向通O2的一極。,(5)鉛蓄電池工作時(shí),當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.1 mol電子時(shí),負(fù) 極增重4.8 g。() 提示:。鉛蓄電池的負(fù)極反應(yīng)式為P

25、b-2e+ ==== PbSO4(沉淀),由反應(yīng)方程式可知:每1 mol鉛反應(yīng)生 成1 mol硫酸鉛,轉(zhuǎn)移2 mol電子。轉(zhuǎn)移0.1 mol電子, 生成0.05 mol硫酸鉛,增加的質(zhì)量為0.05 mol (303 gmol-1-207 gmol-1)=4.8 g。,【典題探究】 角度一 燃料電池 【典題1】一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是() 導(dǎo)學(xué)號(hào)79100088,A.反應(yīng)CH4+H2O 3H2+CO,每消耗1 mol CH4轉(zhuǎn)移 12 mol 電子 B.電極A上H2參與的電極反應(yīng)為 H2+2OH--2e-==== 2H2O C.電池工作時(shí), 向電極B移動(dòng)

26、 D.電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為 O2+2CO2+4e-==== 2,【解析】選D。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)方程式,每有1 mol甲烷 參與反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子為6 mol,A項(xiàng)錯(cuò)誤;因?yàn)殡娊赓|(zhì)為熔 融態(tài)的碳酸鹽,所以電極A上H2參與的電極反應(yīng)式為H2 -2e-+ ==== H2O+CO2,B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)原電池工作原 理,電極A是負(fù)極,電極B是正極,陰離子向負(fù)極移動(dòng),碳 酸根離子向負(fù)極(A電極)移動(dòng),C項(xiàng)錯(cuò)誤;電極B上氧氣,得電子與二氧化碳結(jié)合生成碳酸根離子,因此電極反 應(yīng)式為O2+4e-+2CO2==== 2 ,D項(xiàng)正確。,【母題變式】 (1)負(fù)極的電極反應(yīng)式為_________。 提示:H2+CO+2 -4e-

27、==== H2O+3CO2。負(fù)極上H2和CO 被氧化成二氧化碳和水。,(2)如用此電池電鍍銅,待鍍銅金屬上增重19.2 g時(shí), 則至少消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下CH4的體積是________L。 提示:2.24 L。根據(jù)上題化學(xué)反應(yīng)方程式,每有1 mol 甲烷參與反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子為6 mol,所以待鍍銅金屬上增 重19.2 g,即 =0.3 mol 時(shí),則轉(zhuǎn)移電子為 0.6 mol,至少消耗標(biāo)準(zhǔn)狀況下0.1 mol 22.4 Lmol-1=2.24 L CH4 。,【歸納提升】 書寫燃料電池電極反應(yīng)式的三大步驟 1.先寫出燃料電池總反應(yīng)式: 一般都是可燃物在氧氣中的燃燒反應(yīng)方程式。但由于燃燒產(chǎn)物還可能與電

28、解質(zhì)溶液反應(yīng),燃燒產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的方程式與其相加得總反應(yīng)方程式。,2.再寫出燃料電池正極的電極反應(yīng)式: 由于燃料電池正極都是O2得到電子發(fā)生還原反應(yīng),基礎(chǔ)反應(yīng)式為O2+4e-==== 2O2-。 (1)電解質(zhì)為固體時(shí),O2-可自由通過,正極的電極反應(yīng)式為O2+4e-==== 2O2-。 (2)電解質(zhì)為熔融的碳酸鹽時(shí),正極的電極反應(yīng)式為O2+2CO2+4e-==== 2 。,(3)當(dāng)電解質(zhì)為中性或堿性環(huán)境時(shí),正極的電極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O====4OH-。 (4)當(dāng)電解質(zhì)為酸性環(huán)境時(shí),正極的電極反應(yīng)式為O2+4e-+4H+==== 2H2O。,3.最后寫出燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式

29、: 燃料電池負(fù)極的電極反應(yīng)式=燃料電池總反應(yīng)式-燃料電池正極的電極反應(yīng)式。在利用此法時(shí),一要注意消去反應(yīng)中的O2,二要注意兩極反應(yīng)式和總反應(yīng)式電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等。,【素養(yǎng)升華】 模型認(rèn)知燃料電池的解題模板,角度二 可充電電池 【典題2】(2016四川高考)某電動(dòng)汽車配載一種可充放電的鋰離子電池。放電時(shí)電池總反應(yīng)為 Li1-x CoO2+LixC6==== LiCoO2+C6(x<1)。下列關(guān)于 該電池的說(shuō)法不正確的是導(dǎo)學(xué)號(hào)79100089() A.放電時(shí),Li+在電解質(zhì)中由負(fù)極向正極遷移,B.放電時(shí),負(fù)極的電極反應(yīng)式為L(zhǎng)ixC6-xe-==== xLi++C6 C.充電時(shí),若轉(zhuǎn)移1 mol e-

30、,石墨(C6)電極將增重7x g D.充電時(shí),陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為L(zhǎng)iCoO2-xe-==== Li1-xCoO2+ xLi+,【探微題眼】 (1)由總反應(yīng)可知,化合價(jià)發(fā)生變化的元素有Li、Co,Li1-xCoO2為正極, LixC6失去電子為負(fù)極。 (2)原電池中,負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),失去電子。 (3)充電是放電的逆過程,陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)。,【解析】選C。放電時(shí),陽(yáng)離子向原電池的正極移動(dòng), A選項(xiàng)正確;Li1-xCoO2中Li顯+1價(jià),氧顯-2價(jià),則Co顯 +(3+x)價(jià),LixC6中Li和C均顯0價(jià)。負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng), 其電極反應(yīng)式為L(zhǎng)ixC6-xe-==== xLi++C6,B選項(xiàng)正確; 充

31、電時(shí),C6為電解池的陰極,電極反應(yīng)式為xLi++C6+xe-,====LixC6,若轉(zhuǎn)移1 mol 電子,石墨電極質(zhì)量增加 7g,C選項(xiàng)錯(cuò)誤;正極發(fā)生還原反應(yīng),其電極反應(yīng)式為 Li1-xCoO2+xLi++xe-==== LiCoO2,則充電時(shí),陽(yáng)極的電 極反應(yīng)式為L(zhǎng)iCoO2-xe-==== Li1-xCoO2 + xLi+,D選項(xiàng) 正確。,【歸納提升】 充電電池電極反應(yīng)式的書寫方法 1.先標(biāo)出原電池總反應(yīng)式電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目,指出參與負(fù)極和正極反應(yīng)的物質(zhì)。 2.寫出一個(gè)比較容易書寫的電極反應(yīng)式(書寫時(shí)一定要注意電極產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液共存)。,3.在電子守恒的基礎(chǔ)上,總反應(yīng)式減去寫出的電

32、極反應(yīng)式即得另一電極反應(yīng)式。 4.充電的電極反應(yīng)與放電的電極反應(yīng)過程相反 。,【拓展示例】以充電電池V2O4+xLi LixV2O4為例: x Li失去x e-,Li作負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng)。正極為 V2O4 ,發(fā)生還原反應(yīng)。 放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)式為xLi-xe-====xLi+。 V2O4+xLi LixV2O4減去負(fù)極反應(yīng)式xLi-xe-==== xLi+即得正極反應(yīng)式為V2O4+xLi++xe-==== LixV2O4。,充電的陽(yáng)極反應(yīng)為放電正極反應(yīng)的逆過程,即 LixV2O4-xe-==== V2O4+xLi+。 充電的陰極反應(yīng)為放電負(fù)極反應(yīng)的逆過程,即xLi++xe-==== xLi。,【

33、素養(yǎng)升華】 模型認(rèn)知解答可充電電池的解題思路,角度三 新型化學(xué)電源 【典題3】(2017全國(guó)卷)全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低,其工作原理如圖所示,其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料,電池反應(yīng)為16Li+xS8====8Li2Sx (2x8)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是() 導(dǎo)學(xué)號(hào)79100090,A.電池工作時(shí),正極可發(fā)生反應(yīng):2Li2S6+2Li++2e- ==== 3Li2S4 B.電池工作時(shí),外電路中流過0.02 mol電子,負(fù)極材料減重0.14 g C.石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性 D.電池充電時(shí)間越長(zhǎng),電池中Li2S2的量越多,【探微題眼】,【解析】選D。電池工作時(shí),Li+向正極移

34、動(dòng),則a為正極,正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)可以為2Li2S6+2Li++2e-====3Li2S4,A項(xiàng)正確;電池工作時(shí),轉(zhuǎn)移0.02 mol電子時(shí),Li被氧化生成Li+的物質(zhì)的量為0.02 mol,負(fù)極質(zhì)量減輕0.14 g,B項(xiàng)正確;石墨能導(dǎo)電,利用石墨烯作電極,可提高電極a的導(dǎo)電性,C項(xiàng)正確;并不是電池充電時(shí)間越長(zhǎng),電池中Li2S2的量越多,D項(xiàng)錯(cuò)誤。,【歸納提升】 電極反應(yīng)式書寫與判斷的三個(gè)步驟 步驟一:負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng);正極上,溶液中陽(yáng)離子(或氧化性強(qiáng)的離子)得到電子,發(fā)生還原反應(yīng),充電時(shí)則正好相反; 步驟二:兩電極轉(zhuǎn)移電子數(shù)守恒,符合正極反應(yīng)加負(fù)極反應(yīng)等于電池反應(yīng)的原

35、則;,步驟三:注意電極產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液反應(yīng),若反應(yīng),一般要將電極反應(yīng)和電極產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液發(fā)生的反應(yīng)合并。,【題組過關(guān)】 1.(RJ選修4P78改編題)鎘鎳可充電電池的充、放電反應(yīng)按下式進(jìn)行:Cd+2NiO(OH)+2H2O Cd(OH)2+ 2Ni(OH)2,由此判斷錯(cuò)誤的是() A.放電時(shí),Cd作負(fù)極 B.充電時(shí),正極上發(fā)生還原反應(yīng),C.電解質(zhì)溶液為堿性溶液 D.放電時(shí),負(fù)極反應(yīng)為Cd+2OH--2e-====Cd(OH)2,【解析】選B。該原電池放電時(shí),Cd元素化合價(jià)由0價(jià)變?yōu)?2價(jià),Cd失電子發(fā)生氧化反應(yīng)而作負(fù)極,故A正確;充電時(shí),正極是陽(yáng)極,發(fā)生氧化反應(yīng),故B錯(cuò)誤;放電時(shí),正、

36、負(fù)極上電極反應(yīng)式分別為NiO(OH)+e-+H2O==== Ni(OH)2+OH-、Cd-2e-+2OH-====Cd(OH)2,根據(jù)電極反應(yīng)式知,電解質(zhì)溶液為堿性溶液,故C正確;放電時(shí),Cd失電子發(fā)生氧化反應(yīng)而作負(fù)極,電極反應(yīng)式為Cd+2OH-- 2e-====Cd(OH)2,故D正確。,2.(2018寧德模擬)熔融碳酸鹽燃料電池是一種高溫電池,具有效率高、噪音低、無(wú)污染、燃料多樣化、余熱利用價(jià)值高和電池構(gòu)造材料價(jià)廉等諸多優(yōu)點(diǎn),是未來(lái)的綠色電站。某種熔融碳酸鹽燃料電池以Li2CO3、K2CO3為電解質(zhì)、以CH4為燃料時(shí),該電池工作原理如圖。下列說(shuō)法正確的是(),A.Li+、K+移向左側(cè)電極

37、B.外電路中電子由右側(cè)電極移向左側(cè)電極 C.通入1 mol氣體A時(shí),左側(cè)電極上生成5 mol CO2 D.相同條件下通入氣體B與氣體C的體積比為21,【解析】選C。該原電池為甲烷燃料電池,通入燃料的 電極為負(fù)極、通入氧化劑的電極為正極,負(fù)極反應(yīng)式 為CH4+4 -8e-==== 5CO2+2H2O,正極反應(yīng)式為O2+2CO2+4e-====2 ,負(fù)極上產(chǎn)生的二氧化碳可以為 正極所利用,所以A是負(fù)極,B是正極。燃料電池中通入 燃料的電極是負(fù)極、通入氧化劑的電極是正極,原電,池放電時(shí),陽(yáng)離子向正極移動(dòng),Li+、K+向右側(cè)電極移 動(dòng),A錯(cuò)誤;外電路中電子由負(fù)極流向正極,即從左側(cè)電 極移向右側(cè)電極,B

38、錯(cuò)誤;負(fù)極反應(yīng)式為CH4+4 -8e- ==== 5CO2+2H2O,正極反應(yīng)式為O2+2CO2+4e-====2 , 通入1 mol甲烷氣體時(shí),左側(cè)電極上生成5 mol CO2, C正確;相同條件下通入氣體B與氣體C的體積比為 12,D錯(cuò)誤。,【加固訓(xùn)練】 1.工業(yè)上燃燒硫礦石制取硫酸的廢氣SO2,用電化學(xué)原理將SO2轉(zhuǎn)化為重要的化工原料,如圖,下列說(shuō)法正確的是(),A.a為負(fù)極,電極反應(yīng)式為SO2-2e+2H2O==== +4H+ B.電子從a極經(jīng)導(dǎo)線移向b極,再經(jīng)溶液移向a極 C.電池工作一段時(shí)間后電解質(zhì)溶液的pH增大 D.用該電池電解硫酸銅溶液(電解池的電極為惰性電極), 消耗氧氣的

39、物質(zhì)的量與析出銅的物質(zhì)的量之比為 21,【解析】選A。通入SO2的a極為負(fù)極,A正確;原電池中 電子從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極,但電子不進(jìn)入溶液,B錯(cuò) 誤;該電池的總反應(yīng)為2SO2+O2+2H2O==== 4H++2 , 因?yàn)榉磻?yīng)中生成H+,所以電池工作一段時(shí)間后,電解質(zhì) 溶液的pH減小,C錯(cuò)誤;1 mol O2參與反應(yīng)轉(zhuǎn)移4 mol電 子,而1 mol Cu2+放電需要2 mol電子,所以消耗氧氣的 物質(zhì)的量與析出銅的物質(zhì)的量之比為12,D錯(cuò)誤。,2.如圖是Zn-H2O2電池,該電池是以食鹽水為電解質(zhì)溶液,電池工作時(shí)可以用于照明,下列有關(guān)該電池說(shuō)法錯(cuò)誤的是(),A.食鹽溶液中Cl-向Pt電極移動(dòng)

40、B.H2O2在Pt電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為H2O2+2e-==== 2OH- C.Zn電極發(fā)生氧化反應(yīng) D.電子從Zn電極沿導(dǎo)線流向Pt電極,【解析】選A。Zn-H2O2電池中鋅是負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),電子從負(fù)極流向正極,原電池中的陰離子移向負(fù)極,A錯(cuò)誤,C、D正確;H2O2得電子發(fā)生反應(yīng):H2O2+2e-==== 2OH-,B正確。,3.環(huán)境監(jiān)察局常用“定電位”NOx傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)化工廠的氮氧化物氣體是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法不正確的是(),A.對(duì)電極是負(fù)極 B.工作電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為NO2+2e-+2H+==== NO+H2O C.傳感器工作時(shí)H+由工作電極移向?qū)﹄姌O D

41、.對(duì)電極的材料可能為活潑金屬鋅,【解析】選C。工作電極通入NO2生成NO,說(shuō)明被還原, 為原電池正極,則對(duì)電極是負(fù)極,原電池工作時(shí),陽(yáng)離 子移向正極,陰離子向負(fù)極移動(dòng);根據(jù)以上分析,對(duì)電 極是負(fù)極,故A正確;工作電極上通入NO2生成NO,為原 電池的正極,發(fā)生的電極反應(yīng)為NO2+2e-+2H+ ==== NO+H2O,故B正確;原電池工作時(shí),陽(yáng)離子移向正極,,傳感器工作時(shí)H+由對(duì)電極移向工作電極,故C錯(cuò)誤;對(duì)電極是負(fù)極,對(duì)電極的材料可能為活潑金屬鋅,故D正確。,4.有一種一面鍍鋅、一面鍍二氧化錳的超薄紙質(zhì)電池,在使用印刷與壓層技術(shù)后,變成一張可任意裁剪大小的“電紙”,紙內(nèi)的離子“流過”水和氧化

42、鋅組成的電解質(zhì)溶液,電池總反應(yīng)式為Zn+2MnO2+H2O==== ZnO+2MnO(OH)。下列說(shuō)法不正確的是(),A.該電池的負(fù)極材料為鋅 B.該電池反應(yīng)中二氧化錳發(fā)生了還原反應(yīng) C.電池的正極反應(yīng)式為MnO2+H2O+e-==== MnO(OH)+OH- D.當(dāng)有0.1 mol鋅溶解時(shí),流經(jīng)電解質(zhì)溶液的電子數(shù)為1.2041023,【解析】選D。鋅失去電子作負(fù)極,A正確;二氧化錳得電子,發(fā)生還原反應(yīng),B正確;負(fù)極反應(yīng)為Zn+2OH--2e-====ZnO+H2O,用總反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式得正極反應(yīng)式為MnO2+H2O+e-====MnO(OH)+OH-,C正確;電子不能在電解質(zhì)溶液中流動(dòng),D錯(cuò)誤。,