資源簡(jiǎn)介

第2講　原電池
【復(fù)習(xí)目標(biāo)】
1.理解原電池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用,并能利用相關(guān)信息分析化學(xué)電源的組成及工作
原理。
2.能正確判斷原電池的兩極,能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)。
3.了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理;了解燃料電池的應(yīng)用。
考點(diǎn)一　原電池的工作原理及應(yīng)用
1.原電池的概念及構(gòu)成條件
(1)概念:將　　　　能轉(zhuǎn)化為　　　　能的裝置叫做原電池。
(2)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是分開進(jìn)行的　　　　　　反應(yīng)。
(3)構(gòu)成條件。
兩電極 均能導(dǎo)電
兩反應(yīng) 負(fù)極:氧化反應(yīng); 正極:還原反應(yīng)
兩導(dǎo)體 　　導(dǎo)體(導(dǎo)線、電極材料)與　　導(dǎo)體(電解質(zhì)溶液、熔融電解質(zhì)等)
一回路 ①兩電極連接(通過導(dǎo)線或直接接觸); ②兩電極插入離子導(dǎo)體
2.原電池的工作原理(以鋅銅原電池為例)
(1)原電池的兩種形式。
(2)工作原理。
項(xiàng)目 普通原電池 鹽橋原電池
電極材料 負(fù)極:　　片　正極:　　片
電極反應(yīng) 負(fù)極:　 ; 正極:
反應(yīng)類型 負(fù)極:　　反應(yīng)　正極:　　反應(yīng)
電子流向 由　　片沿導(dǎo)線流向　　片
離子移 動(dòng)方向 電解質(zhì)溶液中,陰離子向　　遷移,陽(yáng)離子向　　遷移 鹽橋中含有飽和KCl溶液,　　移向正極區(qū),　　移向負(fù)極區(qū)
電池總 反應(yīng) 　　　　　　　　　　　　　
兩類裝置 的不同點(diǎn) Zn與Cu2+直接接觸,會(huì)有部分化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為熱能,電池效率降低 Zn與Cu2+不直接接觸,僅有化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,電池效率較高
3.原電池原理的應(yīng)用
(1)比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱:原電池中,負(fù)極一般是活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬,正極一般是活動(dòng)性較弱的金屬(或非金屬)。
(2)增大化學(xué)反應(yīng)速率:氧化還原反應(yīng)形成原電池時(shí),反應(yīng)速率增大。
(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)。
(4)設(shè)計(jì)原電池。
[理解·辨析] 判斷正誤
(1)原電池工作時(shí),電子從負(fù)極流出經(jīng)導(dǎo)線流入正極,然后通過電解質(zhì)溶液流回負(fù)極。(　　)
(2)原電池內(nèi)部電解質(zhì)中的陰離子一定移向負(fù)極,陽(yáng)離子一定移向正極。(　　)
(3)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極,較活潑的金屬一定作負(fù)極。(　　)
(4)原電池中負(fù)極失去電子的總數(shù)一定等于正極得到電子的總數(shù)。(　　)
一、原電池的工作原理
1.LiFeS2電池是目前電池中綜合性能非常好的一種電池,其結(jié)構(gòu)如圖所示。已知電池放電時(shí)的反應(yīng)為4Li+FeS2Fe+2Li2S。下列說法不正確的是(　　)
[A] Li為電池的負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng)
[B] 電池工作時(shí),Li+向正極移動(dòng)
[C] 正極的電極反應(yīng)為FeS2+4e-Fe+2S2-
[D] 將熔融的LiCF3SO3改為L(zhǎng)iCl的水溶液,電池性能更好
2.(2024·浙江寧波二模)利用如圖電池裝置可驗(yàn)證不同化合價(jià)鐵元素的相關(guān)性質(zhì)。
已知:電池裝置中,鹽橋中陰、陽(yáng)離子不與溶液中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),并且電遷移率(u∞)(如下表)應(yīng)盡可能地相近;兩燒杯中溶液體積相等。
離子 u∞×108/[m2/(s·V)]
Li+ 4.07
Na+ 5.19
Ca2+ 6.59
K+ 7.62
HC 4.61
N 7.40
Cl- 7.91
S 8.27
下列說法正確的是(　　)
[A] 根據(jù)上表數(shù)據(jù),鹽橋中應(yīng)選擇KNO3作為電解質(zhì)
[B] 石墨電極上對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)式為Fe2+-e-Fe3+
[C] 反應(yīng)一段時(shí)間后,當(dāng)右池中c(Fe2+)∶c(Fe3+)=3∶2時(shí),左池中c(Fe2+)=0.15 mol·
[D] 鹽橋中的陰離子進(jìn)入石墨電極一側(cè)溶液中
二、原電池原理的應(yīng)用
3.如圖所示可判斷出下列離子方程式中錯(cuò)誤的是(　　)
[A] 2Ag(s)+Cd2+(aq)2Ag+(aq)+Cd(s)
[B] Co2+(aq)+Cd(s)Co(s)+Cd2+(aq)
[C] 2Ag+(aq)+Cd(s)2Ag(s)+Cd2+(aq)
[D] 2Ag+(aq)+Co(s)2Ag(s)+Co2+(aq)
4.可利用氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池。控制合適的條件,使反應(yīng)2Fe3++2I-2Fe2++I2向不同的方向進(jìn)行,改變電極反應(yīng)。
(1)反應(yīng)開始時(shí),乙中石墨電極的名稱為　　　　,反應(yīng)類型為　　　　　　;甲中發(fā)生　　　　(填“氧化”或“還原”)反應(yīng),電極反應(yīng)為　　　　　　　　　　　　。
(2)一段時(shí)間后,電流表讀數(shù)為零后,在甲中加入FeCl2固體,則乙中的石墨作　　　　(填“正”或“負(fù)”)極,該電極的電極反應(yīng)為　 　　　　　　。
三、原電池電極反應(yīng)的書寫
5.有如圖所示的四個(gè)裝置,回答下列問題。
(1)圖①中,Mg作　　　　　極。
(2)圖②中,Mg作　　　　　極,負(fù)極反應(yīng)為　　　　　　　　　　　　　　　　,正極反應(yīng)為　　　　　　　　　,總反應(yīng)的離子方程式為　 　　　　　　　　　　。
(3)圖③中,Fe作　　　　　極,負(fù)極反應(yīng)為　　　　　　　　　　　　,正極反應(yīng)為　　　　　　　　　　　　　　　　,總反應(yīng)的化學(xué)方程式為　 。
(4)圖④裝置能否構(gòu)成原電池 　　　　(填“能”或“否”),若能構(gòu)成原電池,正極為　　　　,電極反應(yīng)為　 (若不能構(gòu)成原電池,后兩問不用回答)。
電極反應(yīng)書寫的一般方法
考點(diǎn)二　常見化學(xué)電源
常見化學(xué)電源 電極反應(yīng)
一次電池 堿性鋅錳電池 總反應(yīng):Zn+2MnO2+2H2O2MnO(OH)+Zn(OH)2; 負(fù)極:　 ; 正極:MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH-
鋅銀紐扣電池 總反應(yīng):　 ; 負(fù)極:Zn+2OH--2e-ZnO+H2O; 正極:Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-
二次電池 鉛酸蓄電池(放電、充電過程互為逆過程) 總反應(yīng):Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O
放電 負(fù)極:　 ; 正極:
充電 陰極:　 ; 陽(yáng)極:
燃料電池 氫氧燃料電池 酸性 總反應(yīng):　 ; 負(fù)極:　 ; 正極:
堿性 總反應(yīng):　 ; 負(fù)極:　 ; 正極:
[注意] ①充電時(shí)電極的連接:負(fù)接負(fù)后作陽(yáng)極,正接正后作陽(yáng)極。
②工作時(shí)的電極反應(yīng)式:同一電極上的電極反應(yīng)式,在充電與放電時(shí),形式上恰好是相反的;同一電極周圍的溶液,充電與放電時(shí)pH的變化趨勢(shì)也恰好相反;二次電池的充、放電并不是可逆反應(yīng)(條件不同)。
[示例] 寫出不同介質(zhì)中甲烷燃料電池的電極反應(yīng)及總反應(yīng)。
(1)酸性介質(zhì)(如H2SO4)。
總反應(yīng):　 。
負(fù)極反應(yīng):　 。
正極反應(yīng):　 。
(2)堿性介質(zhì)(如KOH)。
總反應(yīng):　 。
負(fù)極反應(yīng):　 。
正極反應(yīng):　 。
(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2-)。
總反應(yīng):　 。
負(fù)極反應(yīng):　 。
正極反應(yīng):　 。
(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)。
總反應(yīng):　 。
負(fù)極反應(yīng):　 。
正極反應(yīng):　 。
[注意] 解答燃料電池題目的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):
①注意介質(zhì):是電解質(zhì)溶液還是熔融鹽或氧化物。O2-在水溶液中不能穩(wěn)定存在,在酸性環(huán)境中結(jié)合H+,生成H2O,在中性或堿性環(huán)境中結(jié)合H2O,生成OH-;若非水溶液(如熔融鹽介質(zhì)),則一般不出現(xiàn)H+、OH-。
②通入負(fù)極的物質(zhì)為燃料,通入正極的物質(zhì)為氧氣或空氣等。
③通過介質(zhì)中離子的移動(dòng)方向,可判斷電池的正、負(fù)極,同時(shí)考慮該離子參與靠近一極的電極反應(yīng)。
[理解·辨析] 判斷正誤
(1)堿性鋅錳干電池是一次電池,其中MnO2是催化劑,可使鋅錳干電池的比能量高、可儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)。(　　)
(2)二次電池充電時(shí),二次電池的陰極連接電源的負(fù)極,發(fā)生還原反應(yīng)。(　　)
(3)鉛酸蓄電池在放電過程中,負(fù)極質(zhì)量減小,正極質(zhì)量增加。(　　)
一、一次電池
1.(2024·北京卷,3)酸性鋅錳干電池的構(gòu)造示意圖如圖所示。關(guān)于該電池及其工作原理,下列說法正確的是(　　)
[A] 石墨作電池的負(fù)極材料
[B] 電池工作時(shí),N向負(fù)極方向移動(dòng)
[C] MnO2發(fā)生氧化反應(yīng)
[D] 鋅筒發(fā)生的電極反應(yīng)為Zn-2e-Zn2+
2.(2024·江蘇卷,8)堿性鋅錳電池的總反應(yīng)為Zn+2MnO2+H2OZnO+2MnO(OH),電池構(gòu)造示意圖如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是(　　)
[A] 電池工作時(shí),MnO2發(fā)生氧化反應(yīng)
[B] 電池工作時(shí),OH-通過隔膜向正極移動(dòng)
[C] 環(huán)境溫度過低,不利于電池放電
[D] 反應(yīng)中每生成1 mol MnO(OH),轉(zhuǎn)移電子數(shù)為 2×6.02×1023
3.(2024·北京西城區(qū)模擬)我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)H2制備和海水淡化的新型電池,裝置示意圖如圖。
下列說法不正確的是(　　)
[A] 電極a是正極
[B] 電極b的電極反應(yīng)式:N2H4-4e-+4OH-N2↑+4H2O
[C] 每生成1 mol N2,有2 mol NaCl發(fā)生遷移
[D] 離子交換膜c、d分別是陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜
二、二次電池
4.(2024·江蘇徐州模擬)鉛酸蓄電池的示意圖如圖所示。下列說法正確的是(　　)
[A] 放電時(shí),N為負(fù)極,其電極反應(yīng)式為PbO2+S+4H++2e-PbSO4+2H2O
[B] 放電時(shí),c(H2SO4)不變,兩極的質(zhì)量增加
[C] 充電時(shí),陽(yáng)極的電極反應(yīng)式為PbSO4+2e-Pb+S
[D] 充電時(shí),若N連電源正極,則該極生成PbO2
5.(2025·四川高考適應(yīng)性考試)我國(guó)科學(xué)家發(fā)明了一種高儲(chǔ)能、循環(huán)性能優(yōu)良的水性電池,其工作示意圖如圖。
下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
[A] 放電時(shí),K+從負(fù)極向正極遷移
[B] 放電時(shí),[Zn(OH)4]2-的生成說明Zn(OH)2具有兩性
[C] 充電時(shí),電池總反應(yīng)為[Zn(OH)4]2-+2S2Zn+S4+4OH-
[D] 充電時(shí),若生成1.0 mol S4,則有4.0 mol K+穿過離子交換膜
三、燃料電池
6.肼(N2H4)堿性燃料電池的原理示意圖如圖所示,電池總反應(yīng)為N2H4+O2N2+2H2O。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
[A] 電極b發(fā)生還原反應(yīng)
[B] 電流由電極a流出經(jīng)用電器流入電極b
[C] 物質(zhì)Y是NaOH溶液
[D] 電極a的電極反應(yīng)為N2H4+4OH--4e-N2↑+4H2O
7.熔融碳酸鹽燃料電池裝置如圖所示,下列關(guān)于該電池的說法正確的是(　　)
[A] 電極M上發(fā)生的電極反應(yīng)為CO+H2-4e-+2C3CO2+H2O
[B] 脫水操作可以減少能量損失,從而實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向電能的完全轉(zhuǎn)化
[C] 每消耗1 mol CH4,理論上外電路中轉(zhuǎn)移8 mol 電子
[D] 電極M電勢(shì)高于電極N電勢(shì),電池工作時(shí),Na+向電極N移動(dòng)
8.(2024·安徽階段檢測(cè))某沉積物—微生物燃料電池可以把含硫廢渣(硫元素的主要存在形式為FeS2)回收處理并利用,工作原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
[A] 電子的移動(dòng)方向:碳棒b→用電器→碳棒a
[B] 碳棒b上S生成S的電極反應(yīng)式:S-6e-+4H2OS+8H+
[C] 每生成1 mol S,理論上消耗33.6 L O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)
[D] 工作一段時(shí)間后溶液酸性增強(qiáng),硫氧化菌失去活性,電池效率降低
新型燃料電池的分析模板
1.(2024·新課標(biāo)卷,12)一種可植入體內(nèi)的微型電池工作原理如圖所示,通過CuO催化消耗血糖發(fā)電,從而控制血糖濃度。當(dāng)傳感器檢測(cè)到血糖濃度高于標(biāo)準(zhǔn),電池啟動(dòng)。血糖濃度下降至標(biāo)準(zhǔn),電池停止工作。(血糖濃度以葡萄糖濃度計(jì))
電池工作時(shí),下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
[A] 電池總反應(yīng)為2C6H12O6+O22C6H12O7
[B] b電極上CuO通過Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互轉(zhuǎn)變起催化作用
[C] 消耗18 mg葡萄糖,理論上a電極有0.4 mmol電子流入
[D] 兩電極間血液中的Na+在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下的遷移方向?yàn)閎→a
2.(2023·遼寧卷,11)某低成本儲(chǔ)能電池原理如圖所示。下列說法正確的是(　　)
[A] 放電時(shí)負(fù)極質(zhì)量減小
[B] 儲(chǔ)能過程中電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能
[C] 放電時(shí)右側(cè)H+通過質(zhì)子交換膜移向左側(cè)
[D] 充電總反應(yīng):Pb+S+2Fe3+PbSO4+2Fe2+
3.(2024·全國(guó)甲卷,12)科學(xué)家使用δMnO2研制了一種MnO2Zn可充電電池(如圖所示)。電池工作一段時(shí)間后,MnO2電極上檢測(cè)到MnO(OH)和少量ZnMn2O4。下列敘述正確的是(　　)
[A] 充電時(shí),Zn2+向陽(yáng)極方向遷移
[B] 充電時(shí),會(huì)發(fā)生反應(yīng)Zn+2MnO2ZnMn2O4
[C] 放電時(shí),正極反應(yīng)有MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH-
[D] 放電時(shí),Zn電極質(zhì)量減少0.65 g,MnO2電極生成了0.020 mol MnO(OH)
4.(2024·安徽卷,11)我國(guó)學(xué)者研發(fā)出一種新型水系鋅電池,其示意圖如圖。該電池分別以ZnTCPP(局部結(jié)構(gòu)如標(biāo)注框內(nèi)所示)形成的穩(wěn)定超分子材料和Zn為電極,以ZnSO4和KI混合液為電解質(zhì)溶液。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
[A] 標(biāo)注框內(nèi)所示結(jié)構(gòu)中存在共價(jià)鍵和配位鍵
[B] 電池總反應(yīng)為+ZnZn2++3I-
[C] 充電時(shí),陰極被還原的Zn2+主要來自 ZnTCPP
[D] 放電時(shí),消耗0.65 g Zn,理論上轉(zhuǎn)移0.02 mol電子
5.(2024·江西卷,11)我國(guó)學(xué)者發(fā)明了一種新型多功能甲醛—硝酸鹽電池,可同時(shí)處理廢水中的甲醛和硝酸根離子(如圖)。下列說法正確的是(　　)
[A] CuAg電極反應(yīng)為2HCHO+2H2O-4e-2HCOO-+H2↑+2OH-
[B] CuRu電極反應(yīng)為N+6H2O+8e-NH3↑+9OH-
[C] 放電過程中,OH-通過質(zhì)子交換膜從左室傳遞到右室
[D] 處理廢水過程中溶液pH不變,無需補(bǔ)加KOH
6.(2023·新課標(biāo)卷,10)一種以V2O5和Zn為電極、Zn(CF3SO3)2水溶液為電解質(zhì)溶液的電池,其示意圖如圖所示。放電時(shí),Zn2+可插入V2O5層間形成ZnxV2O5·nH2O。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
[A] 放電時(shí)V2O5為正極
[B] 放電時(shí)Zn2+由負(fù)極向正極遷移
[C] 充電總反應(yīng):xZn+V2O5+nH2OZnxV2O5·nH2O
[D] 充電陽(yáng)極反應(yīng):ZnxV2O5·nH2O-2xe-xZn2++V2O5+nH2O
第2講　原電池
考點(diǎn)一　原電池的工作原理及應(yīng)用
必備知識(shí)整合
1.(1)化學(xué)　電　(2)氧化還原　(3)電子　離子
2.(2)鋅　銅　Zn-2e-Z　C+2e-Cu　氧化
還原　鋅　銅　負(fù)極　正極　K+　Cl-　Zn+CZ+Cu
3.(3)正極
[理解·辨析] (1)×　(2)√　(3)×　(4)√
關(guān)鍵能力提升
1.D　A項(xiàng),由→S發(fā)生氧化反應(yīng),可知Li為電池負(fù)極,正確;B項(xiàng),電池工作時(shí),陽(yáng)離子(Li+)移向正極,正確;D項(xiàng),由于發(fā)生反應(yīng)2Li+2H2O2LiOH+H2↑,故不能將熔融的LiCF3SO3改為L(zhǎng)iCl的水溶液,錯(cuò)誤。
2.C　由題意,結(jié)合題圖知,鐵電極為負(fù)極,電極反應(yīng)式為Fe-2e-Fe2+,石墨電極為正極,電極反應(yīng)式為Fe3++e-Fe2+。Fe2+、Fe3+能與HC反應(yīng),Ca2+與S不能大量共存,FeSO4、Fe2(SO4)3都屬于強(qiáng)酸弱堿鹽,水溶液呈酸性,酸性條件下N能與Fe2+反應(yīng),根據(jù)題意“鹽橋中陰、陽(yáng)離子不與溶液中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)”,鹽橋中陰離子不可以選擇HC、N,陽(yáng)離子不可以選擇Ca2+,鹽橋中陰、陽(yáng)離子的電遷移率(u∞)應(yīng)盡可能地相近,根據(jù)表中數(shù)據(jù),鹽橋中應(yīng)選擇KCl作為電解質(zhì),A錯(cuò)誤;石墨電極為正極,電極反應(yīng)式為Fe3++e-Fe2+,B錯(cuò)誤;由題圖可知,右池中原c(Fe2+)∶c(Fe3+)=0.05∶0.20,發(fā)生反應(yīng) Fe3++e-Fe2+,現(xiàn)c(Fe2+)∶c(Fe3+)=3∶2,即 c(Fe2+)∶c(Fe3+)=0.15∶0.10,在此過程中 c(Fe2+)增加了
0.10 mol·L-1,則由負(fù)極的電極反應(yīng)式Fe-2e-Fe2+知,左池中c(Fe2+)增加了 0.05 mol·L-1,即左池中 c(Fe2+)=0.15 mol·,C正確;鹽橋中的陰離子流向負(fù)極,即進(jìn)入鐵電極一側(cè)溶液中,D錯(cuò)誤。
3.A　由左側(cè)原電池裝置中正、負(fù)極的標(biāo)注可知,在反應(yīng)過程中Cd失去電子,Co2+得到電子,則Cd的金屬性強(qiáng)于Co;由右側(cè)原電池裝置中正、負(fù)極的標(biāo)注可知,在反應(yīng)過程中Co失去電子,Ag+得到電子,說明Co的金屬性強(qiáng)于Ag。綜上分析可知三者的金屬性強(qiáng)弱順序?yàn)镃d>Co>Ag,再根據(jù)在氧化還原反應(yīng)中,活潑性強(qiáng)的金屬能將活潑性較弱的金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來的規(guī)律可知,A項(xiàng)錯(cuò)誤。
4.(1)負(fù)極　氧化反應(yīng)　還原　Fe3++e-Fe2+
(2)正　I2+2e-2I-
5.(1)負(fù)
(2)正　Al+4OH--3e-[Al(OH)4]-　2H2O+2e-2OH-+H2↑　2Al+2OH-+6H2O2[Al(OH)4]-+3H2↑
(3)正　Cu-2e-Cu2+　N+2H++e-NO2↑+H2O　Cu+4HNO3(濃)Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2O
(4)能　Cu　O2+4e-+2H2O4OH-
考點(diǎn)二　常見化學(xué)電源
必備知識(shí)整合
Zn+2OH--2e-Zn(OH)2　Zn+Ag2OZnO+2Ag　Pb+S-2e-PbSO4　PbO2+4H++S+2e-PbSO4+2H2O　PbSO4+2e-Pb+S　
PbSO4+2H2O-2e-PbO2+4H++S　2H2+O22H2O　H2-2e-2H+　O2+4e-+4H+2H2O
2H2+O22H2O　H2+2OH--2e-2H2O　O2+2H2O+4e-4OH-
[示例] (1)CH4+2O2CO2+2H2O
CH4-8e-+2H2OCO2+8H+
O2+4e-+4H+2H2O
(2)CH4+2O2+2OH-C+3H2O
CH4-8e-+10OH-C+7H2O
O2+4e-+2H2O4OH-
(3)CH4+2O2CO2+2H2O
CH4-8e-+4O2-CO2+2H2O
O2+4e-2O2-
(4)CH4+2O2CO2+2H2O
CH4-8e-+4C5CO2+2H2O
O2+4e-+2CO22C
[理解·辨析] (1)×　(2)√　(3)×
關(guān)鍵能力提升
1.D　酸性鋅錳干電池,鋅筒為負(fù)極,石墨電極為正極,故A錯(cuò)誤;原電池工作時(shí),陽(yáng)離子向正極(石墨電極)方向移動(dòng),故B錯(cuò)誤;MnO2發(fā)生得電子的還原反應(yīng),故C錯(cuò)誤;鋅筒為負(fù)極,負(fù)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為Zn-2e-Zn2+,故D正確。
2.C　Zn為負(fù)極,電極反應(yīng)為Zn-2e-+2OH-ZnO+H2O,MnO2為正極,電極反應(yīng)為MnO2+e-+H2OMnO(OH)+OH-。電池工作時(shí),MnO2為正極,得到電子,發(fā)生還原反應(yīng),故A錯(cuò)誤;電池工作時(shí),OH-通過隔膜向負(fù)極移動(dòng),故B錯(cuò)誤;環(huán)境溫度過低,化學(xué)反應(yīng)速率減小,不利于電池放電,故C正確;由正極電極反應(yīng)可知,反應(yīng)中每生成1 mol MnO(OH),轉(zhuǎn)移電子數(shù)為6.02×1023,故D錯(cuò)誤。
3.C　題給裝置為原電池,電極a上H+得電子生成H2,則電極a為正極,電極反應(yīng)式為2H++2e-H2↑,電極b上N2H4在堿性條件下失去電子生成N2,電極b為負(fù)極,電極反應(yīng)式為N2H4-4e-+4OH-N2↑+4H2O,根據(jù)原電池中,陽(yáng)離子移向正極,陰離子移向負(fù)極,則Na+經(jīng)c膜移向左側(cè)(電極a區(qū)),Cl-經(jīng)d膜移向右側(cè)(電極b區(qū)),c、d分別是陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜,A、B、D正確;根據(jù) N2H4-4e-+4OH-N2↑+4H2O,每生成 1 mol N2,轉(zhuǎn)移
4 mol電子,根據(jù)電荷守恒,有 4 mol NaCl發(fā)生遷移,C 錯(cuò)誤。
4.D　放電時(shí),是原電池,N作正極,A不正確;放電時(shí),正、負(fù)極均消耗硫酸,c(H2SO4)減小,B不正確;充電時(shí)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為 PbSO4-2e-+2H2OPbO2+S+4H+,C不正確;充電時(shí),若N連電源正極,則該極為陽(yáng)極,電極反應(yīng)產(chǎn)物為PbO2,D正確。
5.D　放電時(shí)為原電池,原電池中陽(yáng)離子(K+)向正極移動(dòng),A正確;堿性環(huán)境中有[Zn(OH)4]2-生成說明Zn(OH)2能與堿反應(yīng),可知其既能與酸反應(yīng)又能與堿反應(yīng),說明Zn(OH)2具有兩性,B正確;充電時(shí)為電解池,總反應(yīng)為[Zn(OH)4]2-+2S2Zn+4OH-+S4,C正確;充電時(shí),多孔碳電極為陽(yáng)極,其電極反應(yīng)為2S2-2e-S4,生成1 mol S4轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為2 mol,應(yīng)有2 mol K+穿過離子交換膜,D錯(cuò)誤。
6.B　該燃料電池中,通入燃料肼的電極為負(fù)極,通入氧氣的電極為正極,電解質(zhì)溶液呈堿性,則負(fù)極的電極反應(yīng)為N2H4+4OH--4e-N2↑+4H2O,正極的電極反應(yīng)為O2+2H2O+4e-4OH-。該燃料電池中通入氧氣的電極b為正極,正極上O2得電子,發(fā)生還原反應(yīng),故A正確;電極a為負(fù)極,電極b為正極,電流從正極(電極b)經(jīng)用電器流入負(fù)極(電極a),故B錯(cuò)誤;電極b上生成氫氧根離子,鈉離子通過陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入右側(cè),所以物質(zhì)Y為NaOH溶液,故C正確;電極a上肼失電子,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)為N2H4+4OH--4e-N2↑+4H2O,故D正確。
7.C　CH4和H2O發(fā)生催化重整反應(yīng)CH4+H2OCO+3H2。電極M上CO、H2失電子生成H2O、CO2,電極M是負(fù)極;電極N上O2得電子生成C,電極N是正極。電極M上參與反應(yīng)的CO和H2的物質(zhì)的量之比為1∶3,發(fā)生的電極反應(yīng)為CO+3H2-8e-+4C5CO2+3H2O,故A錯(cuò)誤;燃料電池放電時(shí),只有一部分能量轉(zhuǎn)化為電能,所以該電池中,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的轉(zhuǎn)化率不可能達(dá)100%,故B錯(cuò)誤;CH4最終生成CO2、H2O,碳元素由-4價(jià)升高為+4價(jià),根據(jù)原電池工作原理,每消耗 1 mol CH4,理論上外電路中轉(zhuǎn)移8 mol 電子,故C正確;電極M是負(fù)極、電極N是正極,電極M電勢(shì)低于電極N電勢(shì),故D錯(cuò)誤。
8.C　燃料電池為原電池,根據(jù)圖中反應(yīng)可知FeS2在碳棒b的表面反應(yīng)生成S,而后生成S,因此碳棒b為負(fù)極,生成水的碳棒a是正極。碳棒b上發(fā)生氧化反應(yīng),碳棒b為原電池的負(fù)極,碳棒a為原電池的正極,在外電路,電子從負(fù)極移到正極,A項(xiàng)正確;碳棒b(負(fù)極)上S生成S的電極反應(yīng)式為S-6e-+4H2OS+8H+,B項(xiàng)正確;負(fù)極上每生成1 mol S,電路中轉(zhuǎn)移7 mol電子,理論上消耗 mol×22.4 L·mol-1=39.2 L O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下),C項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)負(fù)極上S生成S的電極反應(yīng)式結(jié)合題圖可以判斷,工作一段時(shí)間后,生成了H2SO4,溶液酸性增強(qiáng),硫氧化菌失去活性,電池效率降低,D項(xiàng)正確。
真題驗(yàn)收
1.C　由題中信息可知,當(dāng)電池開始工作時(shí),a電極為電池正極,血液中的O2在a電極上得電子生成OH-,電極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O4OH-;b電極為電池負(fù)極,Cu2O在b電極上失電子轉(zhuǎn)化成CuO,電極反應(yīng)為Cu2O-2e-+2OH-2CuO+H2O,然后葡萄糖被CuO氧化為葡萄糖酸,CuO被還原為Cu2O,則電池總反應(yīng)為2C6H12O6+O22C6H12O7,A正確;b電極上CuO將葡萄糖氧化為葡萄糖酸,本身被還原為Cu2O,Cu2O在b電極上失電子轉(zhuǎn)化成CuO,在這個(gè)過程中CuO的質(zhì)量和化學(xué)性質(zhì)保持不變,因此,CuO通過Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互轉(zhuǎn)變起催化作用,B正確;根據(jù)反應(yīng)2C6H12O6+O22C6H12O7可知,1 mol C6H12O6參加反應(yīng)時(shí)轉(zhuǎn)移2 mol電子,18 mg C6H12O6的物質(zhì)的量為 0.1 mmol,則消耗18 mg葡萄糖時(shí),理論上a電極有0.2 mmol電子流入,C錯(cuò)誤;原電池中陽(yáng)離子從負(fù)極向正極遷移,故Na+遷移方向?yàn)閎→a,D正確。
2.B　該儲(chǔ)能電池放電時(shí),Pb為負(fù)極,失電子結(jié)合硫酸根離子生成PbSO4,則多孔碳電極為正極,正極上Fe3+得電子轉(zhuǎn)化為Fe2+,充電時(shí),多孔碳電極為陽(yáng)極,Fe2+失電子生成Fe3+,PbSO4電極為陰極,PbSO4得電子生成Pb和硫酸。放電時(shí)負(fù)極上Pb失電子結(jié)合硫酸根離子生成PbSO4附著在負(fù)極上,負(fù)極質(zhì)量增大,A錯(cuò)誤;儲(chǔ)能過程中,該裝置為電解池,將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,B正確;放電時(shí),多孔碳電極為正極,電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng),左側(cè)的H+通過質(zhì)子交換膜移向右側(cè),C錯(cuò)誤;充電時(shí),總反應(yīng)為PbSO4+2Fe2+Pb+S+2Fe3+,D錯(cuò)誤。
3.C　Zn具有比較強(qiáng)的還原性,MnO2具有比較強(qiáng)的氧化性,自發(fā)的氧化還原反應(yīng)發(fā)生在Zn與MnO2之間,所以MnO2電極為正極,Zn電極為負(fù)極,則充電時(shí)MnO2電極為陽(yáng)極、Zn電極為陰極。充電時(shí)該裝置為電解池,電解池中陽(yáng)離子向陰極遷移,即Zn2+向陰極方向遷移,A不正確;充電時(shí),會(huì)發(fā)生反應(yīng)ZnMn2O42MnO2+Zn,B不正確;放電時(shí)MnO2電極為正極,正極上檢測(cè)到MnO(OH)和少量ZnMn2O4,則正極上主要發(fā)生的電極反應(yīng)是MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH-,C正確;放電時(shí),Zn電極質(zhì)量減少0.65 g(物質(zhì)的量為0.010 mol),電路中轉(zhuǎn)移0.020 mol電子,由正極的主要反應(yīng)為MnO2+H2O+e-MnO(OH)+OH-可知,若正極上只有MnO(OH)生成,則生成MnO(OH)的物質(zhì)的量為 0.020 mol,但是正極上還有ZnMn2O4生成,因此,生成MnO(OH)的物質(zhì)的量小于 0.020 mol,D不正確。
4.C　標(biāo)注框內(nèi)所示結(jié)構(gòu)屬于配合物,配位體中存在共價(jià)鍵,N提供孤電子對(duì)、Zn2+提供空軌道形成配位鍵,A正確;由題圖信息可知,該新型水系鋅電池的負(fù)極是鋅,正極是超分子材料,負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn-2e-Zn2+,正極的電極反應(yīng)式為+2e-3I-,該電池總反應(yīng)為+ZnZn2++3I-,B正確;充電時(shí),陰極的電極反應(yīng)式為Zn2++2e-Zn,被還原的Zn2+主要來自電解質(zhì)溶液,C錯(cuò)誤;放電時(shí),負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn-2e-Zn2+,因此消耗0.65 g Zn(物質(zhì)的量為 0.01 mol),理論上轉(zhuǎn)移 0.02 mol 電子,D正確。
5.B　由原電池中電子移動(dòng)方向可知,CuAg電極為負(fù)極,HCHO失去電子生成HCOO-和H2,電極反應(yīng)為 2HCHO+4OH--2e-2HCOO-+H2↑+2H2O,CuRu電極為正極,N得到電子生成NH3,電極反應(yīng)為N+6H2O+8e-NH3↑+9OH-,A錯(cuò)誤,B正確;質(zhì)子交換膜只允許H+通過,C錯(cuò)誤;由正、負(fù)極電極反應(yīng)可得總反應(yīng)為8HCHO+N+7OH-NH3↑+8HCOO-+4H2↑+2H2O,處理廢水過程中消耗OH-,溶液pH減小,需補(bǔ)加KOH,D錯(cuò)誤。
6.C　由題給信息可知,該電池中Zn為負(fù)極、V2O5為正極,電池的總反應(yīng)為xZn+V2O5+nH2OZnxV2O5·nH2O。由題給信息可知,放電時(shí),Zn2+可插入V2O5層間形成ZnxV2O5·nH2O,V2O5發(fā)生了還原反應(yīng),則放電時(shí)V2O5為正極,A正確;放電時(shí)Zn為負(fù)極,Zn失去電子變?yōu)閆n2+,陽(yáng)離子向正極遷移,則放電時(shí)Zn2+由負(fù)極向正極遷移,B正確;電池在放電時(shí)的總反應(yīng)為 xZn+V2O5+nH2OZnxV2O5·nH2O,則其在充電時(shí)的總反應(yīng)為ZnxV2O5·nH2OxZn+V2O5+nH2O,C不正確;充電時(shí)陽(yáng)極上 ZnxV2O5·nH2O被氧化為V2O5,則陽(yáng)極的電極反應(yīng)為ZnxV2O5·nH2O-2xe-xZn2++V2O5+nH2O,D正確。
(
第
13
頁(yè)
)(共97張PPT)
原電池
第2講
1.理解原電池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用,并能利用相關(guān)信息分析化學(xué)電源的組成及工作原理。
2.能正確判斷原電池的兩極,能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)。
3.了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理;了解燃料電池的應(yīng)用。
1.原電池的概念及構(gòu)成條件
(1)概念:將 能轉(zhuǎn)化為 能的裝置叫做原電池。
(2)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是分開進(jìn)行的 反應(yīng)。
化學(xué)
電
氧化還原
(3)構(gòu)成條件。
構(gòu)成條件 兩電極 均能導(dǎo)電
兩反應(yīng) 負(fù)極:氧化反應(yīng);
正極:還原反應(yīng)
兩導(dǎo)體 導(dǎo)體(導(dǎo)線、電極材料)與 導(dǎo)體(電解質(zhì)溶液、熔融電解質(zhì)等)
一回路 ①兩電極連接(通過導(dǎo)線或直接接觸);
②兩電極插入離子導(dǎo)體
電子
離子
2.原電池的工作原理(以鋅銅原電池為例)
(1)原電池的兩種形式。
(2)工作原理。
項(xiàng)目 普通原電池 鹽橋原電池
電極材料 負(fù)極: 片　正極: 片
電極反應(yīng) 負(fù)極: ; 正極:
反應(yīng)類型 負(fù)極: 反應(yīng)　正極: 反應(yīng)
電子流向 由 片沿導(dǎo)線流向 片
鋅
銅
氧化
還原
鋅
銅
離子移 動(dòng)方向 電解質(zhì)溶液中,陰離子向 遷移,陽(yáng)離子向 遷移 鹽橋中含有飽和KCl溶液, 移向正極區(qū), 移向負(fù)極區(qū)
電池總 反應(yīng)
兩類裝置 的不同點(diǎn) Zn與Cu2+直接接觸,會(huì)有部分化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為熱能,電池效率降低 Zn與Cu2+不直接接觸,僅有化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,電池效率較高
負(fù)極
正極
K+
Cl-
3.原電池原理的應(yīng)用
(1)比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱:原電池中,負(fù)極一般是活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬,正極一般是活動(dòng)性較弱的金屬(或非金屬)。
(2)增大化學(xué)反應(yīng)速率:氧化還原反應(yīng)形成原電池時(shí),反應(yīng)速率增大。
(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)。
(4)設(shè)計(jì)原電池。
正極
[理解·辨析] 判斷正誤
(1)原電池工作時(shí),電子從負(fù)極流出經(jīng)導(dǎo)線流入正極,然后通過電解質(zhì)溶液流回負(fù)極。(　 　)
(2)原電池內(nèi)部電解質(zhì)中的陰離子一定移向負(fù)極,陽(yáng)離子一定移向正極。
(　 　)
(3)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極,較活潑的金屬一定作負(fù)極。
(　 　)
(4)原電池中負(fù)極失去電子的總數(shù)一定等于正極得到電子的總數(shù)。(　 　)
×
√
×
√
一、原電池的工作原理
D
2.(2024·浙江寧波二模)利用如圖電池裝置可驗(yàn)證不同化合價(jià)鐵元素的相關(guān)性質(zhì)。
已知:電池裝置中,鹽橋中陰、陽(yáng)離子不與溶液中的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),并且電遷移率(u∞)(如下表)應(yīng)盡可能地相近;兩燒杯中溶液體積相等。
下列說法正確的是(　　)
[A] 根據(jù)上表數(shù)據(jù),鹽橋中應(yīng)選擇KNO3作為電解質(zhì)
[B] 石墨電極上對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)式為Fe2+-e- Fe3+
[C] 反應(yīng)一段時(shí)間后,當(dāng)右池中c(Fe2+)∶c(Fe3+)=3∶2時(shí),左池中c(Fe2+)=
0.15 mol·L-1
[D] 鹽橋中的陰離子進(jìn)入石墨電極一側(cè)溶液中
C
二、原電池原理的應(yīng)用
3.如圖所示可判斷出下列離子方程式中錯(cuò)誤的是(　　)
A
【解析】 由左側(cè)原電池裝置中正、負(fù)極的標(biāo)注可知,在反應(yīng)過程中Cd失去電子,Co2+得到電子,則Cd的金屬性強(qiáng)于Co;由右側(cè)原電池裝置中正、負(fù)極的標(biāo)注可知,在反應(yīng)過程中Co失去電子,Ag+得到電子,說明Co的金屬性強(qiáng)于Ag。綜上分析可知三者的金屬性強(qiáng)弱順序?yàn)镃d>Co>Ag,再根據(jù)在氧化還原反應(yīng)中,活潑性強(qiáng)的金屬能將活潑性較弱的金屬?gòu)钠潲}溶液中置換出來的規(guī)律可知,A項(xiàng)錯(cuò)誤。
(1)反應(yīng)開始時(shí),乙中石墨電極的名稱為　 　,反應(yīng)類型為　　　 　　;
甲中發(fā)生　　　(填“氧化”或“還原”)反應(yīng),電極反應(yīng)為　　　　　　　　　。
(2)一段時(shí)間后,電流表讀數(shù)為零后,在甲中加入FeCl2固體,則乙中的石墨作
　 　(填“正”或“負(fù)”)極,該電極的電極反應(yīng)為　 。
負(fù)極
氧化反應(yīng)
還原
正
三、原電池電極反應(yīng)的書寫
5.有如圖所示的四個(gè)裝置,回答下列問題。
負(fù)
(1)圖①中,Mg作　　　　極。
(2)圖②中,Mg作　　　極,負(fù)極反應(yīng)為　　　　　　　　　　　　　　,正極反應(yīng)為　　　　　　　　　　　　　　　　,總反應(yīng)的離子方程式為　 　　　　　 　　　　　。
正
(3)圖③中,Fe作　　　　　極,負(fù)極反應(yīng)為　　　　　　　　　,正極反應(yīng)為　　　　　　　　　　　　　 ,總反應(yīng)的化學(xué)方程式為　 。
(4)圖④裝置能否構(gòu)成原電池 　　(填“能”或“否”),若能構(gòu)成原電池,正極為　 　,電極反應(yīng)為　 (若不能構(gòu)成原電池,后兩問不用回答)。
正
能
Cu
電極反應(yīng)書寫的一般方法
歸納總結(jié)
[注意] ①充電時(shí)電極的連接:負(fù)接負(fù)后作陰極,正接正后作陽(yáng)極。
②工作時(shí)的電極反應(yīng)式:同一電極上的電極反應(yīng)式,在充電與放電時(shí),形式上恰好是相反的;同一電極周圍的溶液,充電與放電時(shí)pH的變化趨勢(shì)也恰好相反;二次電池的充、放電并不是可逆反應(yīng)(條件不同)。
[示例] 寫出不同介質(zhì)中甲烷燃料電池的電極反應(yīng)及總反應(yīng)。
(1)酸性介質(zhì)(如H2SO4)。
總反應(yīng):　 。
負(fù)極反應(yīng):　 。
正極反應(yīng):　 。
(2)堿性介質(zhì)(如KOH)。
總反應(yīng):　 。
負(fù)極反應(yīng):　 。
正極反應(yīng):　 。
(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2-)。
總反應(yīng):　 。
負(fù)極反應(yīng):　 。
正極反應(yīng):　 。
(4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)。
總反應(yīng):　 。
負(fù)極反應(yīng): 　。
正極反應(yīng):　 。
[注意] 解答燃料電池題目的幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn):
①注意介質(zhì):是電解質(zhì)溶液還是熔融鹽或氧化物。O2-在水溶液中不能穩(wěn)定存在,在酸性環(huán)境中結(jié)合H+,生成H2O,在中性或堿性環(huán)境中結(jié)合H2O,生成OH-;若非水溶液(如熔融鹽介質(zhì)),則一般不出現(xiàn)H+、OH-。
②通入負(fù)極的物質(zhì)為燃料,通入正極的物質(zhì)為氧氣或空氣等。
③通過介質(zhì)中離子的移動(dòng)方向,可判斷電池的正、負(fù)極,同時(shí)考慮該離子參與靠近一極的電極反應(yīng)。
[理解·辨析] 判斷正誤
(1)堿性鋅錳干電池是一次電池,其中MnO2是催化劑,可使鋅錳干電池的比能量高、可儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)。(　 　)
(2)二次電池充電時(shí),二次電池的陰極連接電源的負(fù)極,發(fā)生還原反應(yīng)。
(　 　)
(3)鉛酸蓄電池在放電過程中,負(fù)極質(zhì)量減小,正極質(zhì)量增加。(　 　)
×
√
×
一、一次電池
1.(2024·北京卷,3)酸性鋅錳干電池的構(gòu)造示意圖如圖所示。關(guān)于該電池及其工作原理,下列說法正確的是(　　)
D
[A] 電池工作時(shí),MnO2發(fā)生氧化反應(yīng)
[B] 電池工作時(shí),OH-通過隔膜向正極移動(dòng)
[C] 環(huán)境溫度過低,不利于電池放電
[D] 反應(yīng)中每生成1 mol MnO(OH),轉(zhuǎn)移電子數(shù)為 2×6.02×1023
C
3.(2024·北京西城區(qū)模擬)我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)可同時(shí)實(shí)現(xiàn)H2制備和海水淡化的新型電池,裝置示意圖如圖。
下列說法不正確的是(　　)
[A] 電極a是正極
[B] 電極b的電極反應(yīng)式:N2H4-4e-+4OH- N2↑+4H2O
[C] 每生成1 mol N2,有2 mol NaCl發(fā)生遷移
[D] 離子交換膜c、d分別是陽(yáng)離子交換膜和陰離子交換膜
C
二、二次電池
4.(2024·江蘇徐州模擬)鉛酸蓄電池的示意圖如圖所示。下列說法正確的是
(　　)
D
5.(2025·四川高考適應(yīng)性考試)我國(guó)科學(xué)家發(fā)明了一種高儲(chǔ)能、循環(huán)性能優(yōu)良的水性電池,其工作示意圖如圖。
下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
[A] 放電時(shí),K+從負(fù)極向正極遷移
[B] 放電時(shí),[Zn(OH)4]2-的生成說明Zn(OH)2具有兩性
D
思維建模
三、燃料電池
B
7.熔融碳酸鹽燃料電池裝置如圖所示,下列關(guān)于該電池的說法正確的是(　　)
[B] 脫水操作可以減少能量損失,從而實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向電能的完全轉(zhuǎn)化
[C] 每消耗1 mol CH4,理論上外電路中轉(zhuǎn)移8 mol 電子
[D] 電極M電勢(shì)高于電極N電勢(shì),電池工作時(shí),Na+向電極N移動(dòng)
C
8.(2024·安徽階段檢測(cè))某沉積物—微生物燃料電池可以把含硫廢渣(硫元素的主要存在形式為FeS2)回收處理并利用,工作原理如圖所示。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
C
新型燃料電池的分析模板
思維建模
1.(2024·新課標(biāo)卷,12)一種可植入體內(nèi)的微型電池工作原理如圖所示,通過CuO催化消耗血糖發(fā)電,從而控制血糖濃度。當(dāng)傳感器檢測(cè)到血糖濃度高于標(biāo)準(zhǔn),電池啟動(dòng)。血糖濃度下降至標(biāo)準(zhǔn),電池停止工作。(血糖濃度以葡萄糖濃度計(jì))
C
電池工作時(shí),下列敘述錯(cuò)誤的是(　　)
[B] b電極上CuO通過Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)相互轉(zhuǎn)變起催化作用
[C] 消耗18 mg葡萄糖,理論上a電極有0.4 mmol電子流入
[D] 兩電極間血液中的Na+在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下的遷移方向?yàn)閎→a
2.(2023·遼寧卷,11)某低成本儲(chǔ)能電池原理如圖所示。下列說法正確的是
(　　)
[A] 放電時(shí)負(fù)極質(zhì)量減小
[B] 儲(chǔ)能過程中電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能
[C] 放電時(shí)右側(cè)H+通過質(zhì)子交換膜移向左側(cè)
B
3.(2024·全國(guó)甲卷,12)科學(xué)家使用δ-MnO2研制了一種MnO2-Zn可充電電池(如圖所示)。電池工作一段時(shí)間后,MnO2電極上檢測(cè)到MnO(OH)和少量ZnMn2O4。下列敘述正確的是(　　)
[A] 充電時(shí),Zn2+向陽(yáng)極方向遷移
C
4.(2024·安徽卷,11)我國(guó)學(xué)者研發(fā)出一種新型水系鋅電池,其示意圖如圖。該電池分別以Zn-TCPP(局部結(jié)構(gòu)如標(biāo)注框內(nèi)所示)形成的穩(wěn)定超分子材料和Zn為電極,以ZnSO4和KI混合液為電解質(zhì)溶液。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
[A] 標(biāo)注框內(nèi)所示結(jié)構(gòu)中存在共價(jià)鍵和配位鍵
[C] 充電時(shí),陰極被還原的Zn2+主要來自 Zn-TCPP
[D] 放電時(shí),消耗0.65 g Zn,理論上轉(zhuǎn)移0.02 mol電子
C
5.(2024·江西卷,11)我國(guó)學(xué)者發(fā)明了一種新型多功能甲醛—硝酸鹽電池,可同時(shí)處理廢水中的甲醛和硝酸根離子(如圖)。下列說法正確的是(　　)
B
6.(2023·新課標(biāo)卷,10)一種以V2O5和Zn為電極、Zn(CF3SO3)2水溶液為電解質(zhì)溶液的電池,其示意圖如圖所示。放電時(shí),Zn2+可插入V2O5層間形成ZnxV2O5·nH2O。下列說法錯(cuò)誤的是(　　)
[A] 放電時(shí)V2O5為正極
[B] 放電時(shí)Zn2+由負(fù)極向正極遷移
C
課時(shí)作業(yè)29　原電池　化學(xué)電源
(時(shí)間:30分鐘　滿分:60分)
一、選擇題(共8小題,每小題4分,共32分)
1.我國(guó)科學(xué)家發(fā)明了一種新型電池,該電池以碳納米管為正極、鋅為負(fù)極,放電時(shí)消耗二氧化碳,同時(shí)生成天然氣。下列說法正確的是(　　)
[A] 碳納米管參與電極反應(yīng)
[B] 負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)
[C] 陽(yáng)離子由正極移向負(fù)極
[D] 正極產(chǎn)物為CH4
D
【解析】 由題給信息可知,放電時(shí)消耗CO2,生成天然氣(CH4),CO2轉(zhuǎn)化為天然氣(CH4),碳元素由+4價(jià)降低為-4價(jià),發(fā)生還原反應(yīng),故CO2在正極得電子生成甲烷,碳納米管不參與電極反應(yīng),正極產(chǎn)物為CH4,A項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確;負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;原電池中,陽(yáng)離子向正極移動(dòng),C項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.(2023·海南卷,8)利用金屬Al、海水及其中的溶解氧可組成電池,如圖所示。下列說法正確的是(　　)
[A] b電極為電池正極
[B] 電池工作時(shí),海水中的Na+向a電極移動(dòng)
[C] 電池工作時(shí),緊鄰a電極區(qū)域的海水呈強(qiáng)堿性
[D] 每消耗1 kg Al,電池最多向外提供37 mol電子的電量
A
D
3.用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)。下列說法不正確的是(　　)
[A] 該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
[B] K+從a極經(jīng)陽(yáng)離子交換膜移向b極
[C] 工作一段時(shí)間,a極附近溶液pH會(huì)減小
[D] 該裝置的總反應(yīng)為H2+Cl2 2HCl
4.某同學(xué)利用下列電池裝置探究Fe2+的氧化性和還原性。電流表顯示電子由鐵電極流向石墨電極,石墨電極上未見Fe析出,下列分析不正確的是(　　)
[A] 鹽橋中的陽(yáng)離子進(jìn)入右側(cè)燒杯溶液中
[B] 一段時(shí)間后兩燒杯溶液中c(Fe2+)均增大
[C] 當(dāng)兩燒杯溶液中c(Fe2+)相等時(shí),電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)
[D] 由A、B項(xiàng)中的現(xiàn)象可知,Fe2+還原性小于Fe、氧化性小于Fe3+
C
5.鎳鎘電池是一種新型的封閉式體積小的可充電電池,其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是(　　)
[A] 放電時(shí)a極為負(fù)極
[B] 放電時(shí)a極的反應(yīng):Cd+2e-+2OH- Cd(OH)2
[C] 充電時(shí)b極接外接電源正極
[D] 用該電池電解足量的飽和食鹽水,電路中通過0.2 mol e-,陰極生成0.2 g H2
B
6.直接H2O2-H2O2燃料電池是一種新型化學(xué)電源,其工作原理如圖所示。電池放電時(shí),下列說法不正確的是(　　)
C
7.某液態(tài)金屬儲(chǔ)能電池的示意圖如圖所示,放電時(shí)產(chǎn)生金屬化合物L(fēng)i3Bi。下列說法正確的是(　　)
B
8.利用電化學(xué)原理,可將H2、CO2轉(zhuǎn)化為C2H5OH,其工作原理如圖所示。下列說法正確的是(　　)
[A] 電極1的電勢(shì)低于電極2
[B] H+由左側(cè)通過質(zhì)子交換膜移向右側(cè)
[C] 該裝置工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
[D] 電極1上電極反應(yīng)為2CO2+12e-+12H+ C2H5OH+3H2O
D
二、非選擇題(共2小題,共28分)
9.(14分,每空2分)運(yùn)用電化學(xué)原理,回答下列問題。
(1)甲、乙、丙三個(gè)裝置中,負(fù)極反應(yīng)物化學(xué)性質(zhì)上的共同特點(diǎn)是
　　　　　 　　　。
失電子被氧化,具有還原性
(2)甲裝置中電流計(jì)指針偏移時(shí),鹽橋(裝有含KCl飽和溶液的瓊脂)中離子移動(dòng)的方向是 　。
K+移向CuSO4溶液,Cl-移向ZnSO4溶液
【解析】 (2)原電池工作時(shí),陽(yáng)離子向正極移動(dòng),陰離子向負(fù)極移動(dòng),甲裝置中,鹽橋中的K+移向 CuSO4溶液,Cl-移向ZnSO4溶液。
(3)乙裝置中正極反應(yīng)為 　　 　;若將H2換成CH4,則負(fù)極反應(yīng)為　 　 。
(4)丙裝置中鉛酸蓄電池放電一段時(shí)間后,進(jìn)行充電時(shí),要將外接電源的負(fù)極與鉛酸蓄電池　　　極相連接。
負(fù)
【解析】 (4)丙裝置中鉛酸蓄電池放電一段時(shí)間后,進(jìn)行充電時(shí),要將外接電源的負(fù)極與電解池的陰極相連,即與鉛酸蓄電池負(fù)極連接。
(5)應(yīng)用原電池反應(yīng)可以探究氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向和程度。如圖丁連接裝置并加入藥品(鹽橋中的物質(zhì)不參與反應(yīng)),進(jìn)行實(shí)驗(yàn):
ⅰ.K閉合時(shí),電流表指針偏移,放置一段時(shí)間后,電流表指針偏移減小。
ⅱ.隨后向U形管左側(cè)逐漸加入濃Fe2(SO4)3溶液,發(fā)現(xiàn)電流表指針的變化依次為偏移減小→回到零點(diǎn)→逆向偏移。
①實(shí)驗(yàn)ⅰ中銀作　　　　極。
正
【解析】 (5)①亞鐵離子發(fā)生氧化反應(yīng),所以石墨是負(fù)極,銀是正極。
②綜合實(shí)驗(yàn)ⅰ、ⅱ的現(xiàn)象,得出Ag+和Fe2+反應(yīng)的離子方程式是 　 。
10.(14分,每空2分)(1)氨氧燃料電池具有很大的發(fā)展?jié)摿Α０毖跞剂想姵毓ぷ髟砣鐖D所示。
①a電極的電極反應(yīng)是 　　 　 　　　　　。
②一段時(shí)間后,需向裝置中補(bǔ)充KOH,請(qǐng)依據(jù)反應(yīng)原理解釋,原因是
　 　。
電池的總
(2)微生物燃料電池是一種利用微生物將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置。已知某種甲醇微生物燃料電池中,電解質(zhì)溶液呈酸性,示意圖如圖所示:
①該電池中外電路電子的流動(dòng)方向?yàn)椤　　　?填“從A到B”或“從B到A”)。
從A到B
【解析】 (2)①甲醇失去電子,在電池的負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng),所以該電池外電路電子的流動(dòng)方向?yàn)閺腁到B。
②工作結(jié)束后,B電極室溶液的pH與工作前相比將　　　　(填“增大”“減小”或“不變”,溶液體積變化忽略不計(jì))。
不變
【解析】 ②B電極上O2得電子消耗H+,同時(shí)溶液中的H+移向B電極室,故B電極室溶液的pH與工作前相比未發(fā)生變化。
③A電極附近甲醇發(fā)生的電極反應(yīng)為 　。
①作負(fù)極的物質(zhì)是　　　　(填名稱)。
鐵
【解析】 (3)①Fe失電子,則作負(fù)極的物質(zhì)是鐵。
②正極的電極反應(yīng)是 　。 課時(shí)作業(yè)29　原電池　化學(xué)電源
(時(shí)間:30分鐘　滿分:60分)
一、選擇題(共8小題,每小題4分,共32分)
1.我國(guó)科學(xué)家發(fā)明了一種新型電池,該電池以碳納米管為正極、鋅為負(fù)極,放電時(shí)消耗二氧化碳,同時(shí)生成天然氣。下列說法正確的是(　　)
[A] 碳納米管參與電極反應(yīng)
[B] 負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)
[C] 陽(yáng)離子由正極移向負(fù)極
[D] 正極產(chǎn)物為CH4
2.(2023·海南卷,8)利用金屬Al、海水及其中的溶解氧可組成電池,如圖所示。下列說法正確的是(　　)
[A] b電極為電池正極
[B] 電池工作時(shí),海水中的Na+向a電極移動(dòng)
[C] 電池工作時(shí),緊鄰a電極區(qū)域的海水呈強(qiáng)堿性
[D] 每消耗1 kg Al,電池最多向外提供37 mol電子的電量
3.用如圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn),電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)。下列說法不正確的是(　　)
[A] 該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
[B] K+從a極經(jīng)陽(yáng)離子交換膜移向b極
[C] 工作一段時(shí)間,a極附近溶液pH會(huì)減小
[D] 該裝置的總反應(yīng)為H2+Cl22HCl
4.某同學(xué)利用下列電池裝置探究Fe2+的氧化性和還原性。電流表顯示電子由鐵電極流向石墨電極,石墨電極上未見Fe析出,下列分析不正確的是(　　)
[A] 鹽橋中的陽(yáng)離子進(jìn)入右側(cè)燒杯溶液中
[B] 一段時(shí)間后兩燒杯溶液中c(Fe2+)均增大
[C] 當(dāng)兩燒杯溶液中c(Fe2+)相等時(shí),電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)
[D] 由A、B項(xiàng)中的現(xiàn)象可知,Fe2+還原性小于Fe、氧化性小于Fe3+
5.鎳鎘電池是一種新型的封閉式體積小的可充電電池,其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是(　　)
[A] 放電時(shí)a極為負(fù)極
[B] 放電時(shí)a極的反應(yīng):Cd+2e-+2OH-Cd(OH)2
[C] 充電時(shí)b極接外接電源正極
[D] 用該電池電解足量的飽和食鹽水,電路中通過0.2 mol e-,陰極生成0.2 g H2
6.直接H2O2H2O2燃料電池是一種新型化學(xué)電源,其工作原理如圖所示。電池放電時(shí),下列說法不正確的是(　　)
[A] 電池工作時(shí),電極Ⅰ電勢(shì)低
[B] 電極Ⅱ的電極反應(yīng)為H2O2+2e-+2H+2H2O
[C] 電池總反應(yīng)為2H2O2O2↑+2H2O
[D] 當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.1 mol 電子時(shí),通過陽(yáng)離子交換膜的K+為3.9 g
7.某液態(tài)金屬儲(chǔ)能電池的示意圖如圖所示,放電時(shí)產(chǎn)生金屬化合物L(fēng)i3Bi。下列說法正確的是(　　)
[A] 放電時(shí),M極反應(yīng)為Ni-2e-Ni2+
[B] 放電時(shí),Li+由M極向N極移動(dòng)
[C] 充電時(shí),M極的質(zhì)量減小
[D] 充電時(shí),N極反應(yīng)為L(zhǎng)i3Bi+3e-3Li++Bi
8.利用電化學(xué)原理,可將H2、CO2轉(zhuǎn)化為C2H5OH,其工作原理如圖所示。下列說法正確的是(　　)
[A] 電極1的電勢(shì)低于電極2
[B] H+由左側(cè)通過質(zhì)子交換膜移向右側(cè)
[C] 該裝置工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
[D] 電極1上電極反應(yīng)為2CO2+12e-+12H+C2H5OH+3H2O
二、非選擇題(共2小題,共28分)
9.(14分,每空2分)運(yùn)用電化學(xué)原理,回答下列問題。
(1)甲、乙、丙三個(gè)裝置中,負(fù)極反應(yīng)物化學(xué)性質(zhì)上的共同特點(diǎn)是
　　　　　　　　。
(2)甲裝置中電流計(jì)指針偏移時(shí),鹽橋(裝有含KCl飽和溶液的瓊脂)中離子移動(dòng)的方向是
　。
(3)乙裝置中正極反應(yīng)為 　　　　;若將H2換成CH4,則負(fù)極反應(yīng)為　 　。
(4)丙裝置中鉛酸蓄電池放電一段時(shí)間后,進(jìn)行充電時(shí),要將外接電源的負(fù)極與鉛酸蓄電池
　　　 　極相連接。
(5)應(yīng)用原電池反應(yīng)可以探究氧化還原反應(yīng)進(jìn)行的方向和程度。如圖丁連接裝置并加入藥品(鹽橋中的物質(zhì)不參與反應(yīng)),進(jìn)行實(shí)驗(yàn):
ⅰ.K閉合時(shí),電流表指針偏移,放置一段時(shí)間后,電流表指針偏移減小。
ⅱ.隨后向U形管左側(cè)逐漸加入濃Fe2(SO4)3溶液,發(fā)現(xiàn)電流表指針的變化依次為偏移減小→回到零點(diǎn)→逆向偏移。
①實(shí)驗(yàn)ⅰ中銀作　　　　極。
②綜合實(shí)驗(yàn)ⅰ、ⅱ的現(xiàn)象,得出Ag+和Fe2+反應(yīng)的離子方程式是 　。
10.(14分,每空2分)(1)氨氧燃料電池具有很大的發(fā)展?jié)摿Α０毖跞剂想姵毓ぷ髟砣鐖D所示。
①a電極的電極反應(yīng)是 　　　　　　　　。
②一段時(shí)間后,需向裝置中補(bǔ)充KOH,請(qǐng)依據(jù)反應(yīng)原理解釋,原因是 　。
(2)微生物燃料電池是一種利用微生物將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置。已知某種甲醇微生物燃料電池中,電解質(zhì)溶液呈酸性,示意圖如圖所示:
①該電池中外電路電子的流動(dòng)方向?yàn)椤　　　?填“從A到B”或“從B到A”)。
②工作結(jié)束后,B電極室溶液的pH與工作前相比將　　　　(填“增大”“減小”或“不變”,溶液體積變化忽略不計(jì))。
③A電極附近甲醇發(fā)生的電極反應(yīng)為 　。
(3)用零價(jià)鐵(Fe)去除水體中的硝酸鹽(N)已成為環(huán)境修復(fù)研究的熱點(diǎn)之一。Fe還原水體中N的反應(yīng)原理如圖所示。
①作負(fù)極的物質(zhì)是　　　　(填名稱)。
②正極的電極反應(yīng)是 　。
課時(shí)作業(yè)29　原電池　化學(xué)電源
1.D　由題給信息可知,放電時(shí)消耗CO2,生成天然氣(CH4),CO2轉(zhuǎn)化為天然氣(CH4),碳元素由+4價(jià)降低為-4價(jià),發(fā)生還原反應(yīng),故CO2在正極得電子生成甲烷,碳納米管不參與電極反應(yīng),正極產(chǎn)物為CH4,A項(xiàng)錯(cuò)誤,D項(xiàng)正確;負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),B項(xiàng)錯(cuò)誤;原電池中,陽(yáng)離子向正極移動(dòng),C項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.A　鋁為活潑金屬,發(fā)生氧化反應(yīng),a電極為負(fù)極,則b電極(石墨)為正極,A正確;電池工作時(shí),陽(yáng)離子向正極移動(dòng),故海水中的Na+向b電極移動(dòng),B錯(cuò)誤;電池工作時(shí),a電極上鋁失去電子生成鋁離子,Al-3e-Al3+,鋁離子水解使緊鄰a電極區(qū)域的海水呈酸性,C錯(cuò)誤;每消耗1 kg Al(物質(zhì)的量為 mol),電池最多向外提供 mol×3= mol電子的電量,D錯(cuò)誤。
3.D　該裝置為原電池,可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,故A正確;由題圖分析可知,a極為負(fù)極,b極為正極,原電池中陽(yáng)離子從負(fù)極移向正極,因此K+從a極經(jīng)陽(yáng)離子交換膜移向b極,故B正確;a極電極反應(yīng)為H2-2e-+2OH-2H2O,OH-被消耗且有H2O生成,因此a極附近溶液pH會(huì)減小,故C正確;a極為負(fù)極,b極為正極,K+從a極經(jīng)陽(yáng)離子交換膜移向b極,與生成的Cl-形成KCl,總反應(yīng)是H2+Cl2+2OH-2Cl-+2H2O,故D錯(cuò)誤。
4.C　該電池的總反應(yīng)為Fe+2Fe3+3Fe2+,鐵電極為負(fù)極,鐵單質(zhì)失電子生成亞鐵離子,石墨電極為正極,鐵離子得電子生成亞鐵離子。由分析可知,鐵電極為負(fù)極,石墨電極為正極,陽(yáng)離子從負(fù)極向正極移動(dòng),故鹽橋中陽(yáng)離子進(jìn)入右側(cè)燒杯溶液中,A正確;負(fù)極反應(yīng)為Fe-2e-Fe2+,正極反應(yīng)為Fe3++e-Fe2+,兩側(cè)均反應(yīng)生成亞鐵離子,故一段時(shí)間后兩燒杯溶液中c(Fe2+)均增大,B正確;負(fù)極反應(yīng)為Fe-2e-Fe2+,正極反應(yīng)為Fe3++e-Fe2+,設(shè)兩燒杯中均為1 L溶液,一段時(shí)間后轉(zhuǎn)移電子為2x mol 時(shí)兩燒杯溶液中亞鐵離子濃度相等,則0.10+x=2x+0.05,解得x=0.05,則右側(cè)燒杯中消耗鐵離子的物質(zhì)的量為 0.1 mol<0.2 mol,則反應(yīng)仍能繼續(xù)進(jìn)行,故電流表指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn),C錯(cuò)誤;該電池的總反應(yīng)為Fe+2Fe3+3Fe2+,反應(yīng)中氧化劑為Fe3+,還原劑為Fe,Fe2+既是氧化產(chǎn)物又是還原產(chǎn)物,故Fe2+還原性小于Fe,氧化性小于Fe3+,D正確。
5.B　放電時(shí),a極為電子流出的電極,故a極為負(fù)極,故A正確;放電時(shí),a極為負(fù)極,電極反應(yīng)為 Cd-2e-+2OH-Cd(OH)2,故B錯(cuò)誤;充電時(shí),b極為陽(yáng)極,接外接電源正極,故C正確;電解飽和食鹽水,陰極電極反應(yīng)為2H2O+2e-H2↑+2OH-,電路中通過0.2 mol e-,陰極生成氫氣 0.1 mol×2 g/mol=0.2 g,故D正確。
6.C　電池放電時(shí),電子從負(fù)極流向正極,負(fù)極的電極反應(yīng)為H2O2-2e-+2OH-O2↑+2H2O,正極的電極反應(yīng)為H2O2+2e-+2H+2H2O,故電極Ⅰ為負(fù)極,電極Ⅱ?yàn)檎龢O。電池工作時(shí),電勢(shì)低的是負(fù)極,故電極Ⅰ電勢(shì)低,A正確;電極Ⅱ?yàn)檎龢O,電極反應(yīng)為H2O2+2e-+2H+2H2O,B正確;電池總反應(yīng)為2H2O2+2KOH+H2SO4O2↑+K2SO4+4H2O,C錯(cuò)誤;當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.1 mol 電子時(shí),通過陽(yáng)離子交換膜的K+為0.1 mol,即 3.9 g,D正確。
7.B　放電時(shí),M極上的Li比Ni更活潑,也比N極上的Sb、Bi、Sn更活潑,故M極為負(fù)極,電極反應(yīng)為L(zhǎng)i-e-Li+,N極為正極,電極反應(yīng)為3Li++3e-+BiLi3Bi,Li+由M極向N極移動(dòng),A錯(cuò)誤,B正確;由可充電電池的原理可知,充電時(shí)和放電時(shí)同一電極上發(fā)生的反應(yīng)互為逆過程,故充電時(shí),M極的電極反應(yīng)為L(zhǎng)i++e-Li,M極的質(zhì)量增大,N極的電極反應(yīng)為L(zhǎng)i3Bi-3e-3Li++Bi,C、D錯(cuò)誤。
8.D　根據(jù)裝置工作原理可知,電極1上CO2得電子生成C2H5OH,電極2上H2失電子,故電極1為正極,電極2為負(fù)極,正極的電勢(shì)高于負(fù)極,故A錯(cuò)誤;根據(jù)A項(xiàng)分析可知,H+由右側(cè)通過質(zhì)子交換膜移向左側(cè),故B錯(cuò)誤;該裝置為原電池裝置,工作時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,故C錯(cuò)誤;電極1上電極反應(yīng)為2CO2+12e-+12H+C2H5OH+3H2O,故D正確。
9.【答案】 (1)失電子被氧化,具有還原性
(2)K+移向CuSO4溶液,Cl-移向ZnSO4溶液
(3)O2+4e-+2H2O4OH-　CH4-8e-+10OH-C+7H2O
(4)負(fù)
(5)①正　②Fe2++Ag+Fe3++Ag
【解析】 (2)原電池工作時(shí),陽(yáng)離子向正極移動(dòng),陰離子向負(fù)極移動(dòng),甲裝置中,鹽橋中的K+移向 CuSO4溶液,Cl-移向ZnSO4溶液。
(3)乙裝置中正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng),生成氫氧根離子,電極反應(yīng)為O2+4e-+2H2O4OH-,若將H2換成CH4,則負(fù)極反應(yīng)為CH4-8e-+10OH-C+7H2O。
(4)丙裝置中鉛酸蓄電池放電一段時(shí)間后,進(jìn)行充電時(shí),要將外接電源的負(fù)極與電解池的陰極相連,即與鉛酸蓄電池負(fù)極連接。
(5)①亞鐵離子發(fā)生氧化反應(yīng),所以石墨是負(fù)極,銀是正極。
②綜合實(shí)驗(yàn)ⅰ、ⅱ的現(xiàn)象,得出Ag+和Fe2+的反應(yīng)可逆,離子方程式是Fe2++Ag+Fe3++Ag。
10.【答案】 (1)①2NH3+6OH--6e-N2+6H2O　②電池的總反應(yīng)為4NH3+3O22N2+6H2O,有水生成,使得溶液逐漸變稀,要補(bǔ)充KOH
(2)①?gòu)腁到B　②不變　③CH3OH+H2O-6e-6H++CO2↑
(3)①鐵　②N+10H++8e-N+3H2O
【解析】 (1)①a電極是通入NH3的電極,NH3失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),故a電極作負(fù)極,電極反應(yīng)是2NH3+6OH--6e-N2+6H2O。②電池的總反應(yīng)為4NH3+3O22N2+6H2O,有水生成,使得溶液逐漸變稀,為了維持堿的濃度不變,一段時(shí)間后要補(bǔ)充KOH。
(2)①甲醇失去電子,在電池的負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng),所以該電池外電路電子的流動(dòng)方向?yàn)閺腁到B。②B電極上O2得電子消耗H+,同時(shí)溶液中的H+移向B電極室,故B電極室溶液的pH與工作前相比未發(fā)生變化。③CH3OH失電子生成CO2和H+,根據(jù)電荷守恒和元素守恒可得電極反應(yīng)為CH3OH+H2O-6e-6H++CO2↑。
(3)①Fe失電子,則作負(fù)極的物質(zhì)是鐵。②N在正極得電子生成N,電極反應(yīng)為N+10H++8e-N+3H2O。
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