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2013走向高考,贾凤山,高中总复习,化学1-9-1


高考化学总复习

第一部分

必考部分

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第9章 电化学基础

高考化学总复习

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第9章 电化学基础

高考化学总复习

第一节 原电池

化学电源

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第9章

第一节

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第9章

第一节

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第9章

第一节

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第9章

第一节

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第9章

第一节

高考化学总复习

本节的重点内容为原电池工作原理及其应用。原电 池工作原理的考查往往以新型能源电池或燃料电池为载 体,考查原电池正负极的判断、电极反应式的书写、电 子或电流的方向及溶液 pH 的变化等; 原电池原理的应用 主要考查原电池的设计、电化学腐蚀以及解释某些化学 现象等。预计实物图分析、新型电池分析、电解池与原 电池的联系以及设置趣味电化学实验是近年高考的热 点。
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第9章

第一节

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第9章

第一节

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一、原电池 1.装置及本质
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第9章

第一节

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2.工作原理 以锌铜原电池为例:
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第9章

第一节

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电极名称 电极材料 电极反应 反应类型 电子流向 盐桥中离子流向 电池反应方程式

负极

正极

锌片
Zn-2e === Zn
氧化 反应


铜片
2+

Cu +2e === Cu
还原 反应

2+



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由 锌 片沿导线方向流向 Cu 片 阴离子流向负极,阳离子流向正极

Zn+Cu2+===Zn2++Cu

第9章

第一节

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3.构成条件 (1)两个 活泼性不同 (2)电极插入到 的电极。
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电解质溶液 中。


(3)两电极形成 闭合回路

第9章

第一节

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【思考· 归纳· 探究】 1.从哪些方面入手可以判断原电池的正、负极? 提示:可根据以下几个方面进行判断: 判断依据 负极 活泼性较强的金 属 电子流出极 正极 活泼性较差的金 属或导电的非金 属 电子流入极
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电极材料

电子流动方向

第9章

第一节

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判断依据

负极

正极
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阴阳离子移动方向 阴离子移向的极 阳离子移向的极 发生的反应 氧化反应 不断溶解或质量 反应现象 不断减少 还原反应 有气体生成、电 极的质量不断增 加

第9章

第一节

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二、常见的化学电源 1.一次电池 碱性锌锰电池 负极 反应 正极 反应 总反应
- -


锌银电池


Zn-2e +2OH === Zn(OH)2 Zn-2e +2OH === Zn(OH)2
2MnO2 + 2H2O + 2e ===2MnO(OH)+2OH
- -

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Ag2O+2e-+H2O===2Ag+
2OH-

Zn + 2MnO2 + 2H2O=== 2MnO(OH)+Zn(OH)2

Zn+Ag2O=== ZnO+2Ag

第9章

第一节

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2.二次电池 铅蓄电池是最常见的二次电池,总反应为: 放电 Pb(s) + PbO2(s) + 2H2SO4(aq) ?? ? ? 2PbSO4(s) + 充电 2H2O(l)
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第9章

第一节

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第9章

第一节

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3.燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池,可分酸性和碱性 两种。 酸性 负极反 应式 正极反 应式 电池总 反应式 碱性


2H2-4e ===4H
+ -



2H2+4OH -4e ===4H2O
- -





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O2+4H +4e === 2H2O

O2+2H2O+4e ===4OH

2H2+O2===2H2O
第9章 第一节

高考化学总复习

【思考· 归纳· 探究】 2.原电池原理有哪些重要的应用? 提示:(1)设计制做新型化学电源 应用原电池原理可以设计任一自发氧化还原反应的 电池。 (2)比较不同金属的活动性强弱 根据原电池原理可知,在原电池反应过程中,一般 活动性强的金属作负极, 而活动性弱的金属(或碳棒)作正 极。
第9章 第一节 人 教 实 验 版

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(3)加快化学反应速率 由于原电池将氧化还原反应拆成两个半反应且有电 流产生,因而反应速率加快。 如 Zn 与稀 H2SO4 反应制氢气时, 可向溶液中滴加少 量 CuSO4 溶液,形成 Cu-Zn 原电池,加快反应进行。 (4)用于金属的防护 要保护一个铁制闸门,可用导线将其与一锌块相连, 使锌作原电池的负极,铁制闸门作正极。
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第9章

第一节

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第9章

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1.如右图所示是 Zn 和 Cu 形成的原电池,某实验兴 趣小组做完实验后,在读书卡上的记录 如下,则卡片上的描述合理的是( )
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第一节

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第一节

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解析:①中 Cu 为正级,Zn 为负极,②中 SO2-向负 4 极移动,⑤中电子的流向是:Zn―→Cu,⑥中正极反应 式:2H +2e ===H2↑,故①③⑤⑥错。
答案:B
+ -

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第一节

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2.碱性电池具有容量大,放电电流大的特点,因而 得到广泛应用。 锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总 反应式为: Zn+2MnO2+2H2O===Zn(OH)2 +2MnO(OH)下列 说法错误的是( )
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第9章

第一节

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A.电池工作时,锌失去电子 B.电池正极的电极反应式为: 2MnO2+2H2O+2e ===2MnO(OH)+2OH
- -

C.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极 D.外电路中每通过 0.2 mol 电子,锌的质量理论上 减少 6.5 g

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第9章

第一节

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解 析 : 从 电 池 总 反 应 式 Zn + 2MnO2 + 2H2O ===Zn(OH)2+2MnO(OH)可以确定 Zn 为负极,电子从 负极流出经外电路流向正极。 当外电路中通过 0.2 mol 电 子,参加反应的锌理论上为 0.1 mol,即质量减少 6.5g。
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答案:C

第9章

第一节

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3.有关电化学知识的描述正确的是(

)

A.CaO+H2O===Ca(OH)2,可以放出大量的热, 故可把该反应设计成原电池,把其中的化学能转化为电 能 B.某原电池反应为 Cu+2AgNO3===Cu(NO3)2 + 2Ag,装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的 KCl 饱和溶 液
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第9章

第一节

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C.因为铁的活泼性强于铜,所以将铁、铜用导线连 接后放入浓硝酸中,若能组成原电池,必是铁做负极、 铜做正极 D.理论上说,任何能自发进行的氧化还原反应都可 设计成原电池
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第9章

第一节

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解析:A 项中反应是非氧化还原反应, 不能设计成原 电 池 , 错 。 B 项 中 , 反 应 过 程 中 会 发 生 Ag + Cl
+ -

===AgCl↓,错。C 项中,Fe 遇浓硝酸会发生钝化,而 Cu 能与浓硝酸反应失去电子作负极,错。

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答案:D

第9章

第一节

高考化学总复习

4.下列有关原电池叙述正确的是(

)
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A.原电池是将化学能转变成电能的装置 B.在原电池中失去电子的一极是阴极 C.原电池的两极一定是由活泼性不同的两种金属组 成 D.原电池的负极发生的是还原反应

第9章

第一节

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解析:原电池中失去电子的一极是负极,B 错;原电 池的两极也可以是金属和非金属(如碳棒)组成,C 错。原 电池负极失去电子发生氧化反应,D 错。
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答案:A

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5. 某一同学根据离子反应方程式 2Fe3+ +Fe===3Fe2


来设计原电池。下列设计方案中可行的是(

)
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A.电极材料为铁和锌,电解质溶液为 FeCl3 溶液 B.电极材料为铁和铜,电解质溶液为 Fe(NO3)3 溶 液 C.电极材料为铁和石墨,电解质溶液为 FeCl2 溶液 D.电极材料为石墨,电解质溶液为 FeCl3 溶液

第9章

第一节

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解析:据反应 2Fe3++Fe===3Fe2+知,负极发生氧化 反应应是 Fe-2e ===Fe2 ,因此 Fe 作负极,正极应是活 泼性比铁弱的金属或碳棒, 电解质溶液应是可溶性铁盐溶 液,B 合适。
- +

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答案:B

第9章

第一节

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6.(2010· 济宁模拟)一种新型熔融盐燃料电池具有高 发电效率。现用 Li2CO3 和 Na2CO3 的熔融盐混合物作电 解质,一极通 CO 气体,另一极通 O2 和 CO2 混合气体, 其总反应为:2CO+O2===2CO2。则下列说法中正确的 是( )
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第9章

第一节

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A.通 CO 的一极是电池的正极 B . 负 极 发 生 的 电 极 反 应 是 : O2 + 2CO2 + 4e - ===2CO 2- 3
2 C. 负 极 发 生 的 电极 反 应 是: CO2 + CO 3- - 2e -
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===2CO2 D.正极发生氧化反应

第9章

第一节

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解析:据题意知通入 CO 的一极为电源的负极,CO 失去电子转变为 CO2,发生氧化反应,故 A、B、D 错误, C 正确。
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答案:C

第9章

第一节

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7.依据氧化还原反应:Cu2+ (aq)+Fe(s)===Fe2+ (aq) +Cu(s) 设计的原电池如下图所示。 请回答下列问题:
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第9章

第一节

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(1)电极 X 的材料是__________________。

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电解质溶液 Y 是________; (2)X 电极上发生的电极反应式为________。
第9章 第一节

高考化学总复习

(3)针对上述原电池装置,下列说法中,不正确的是 ( ) A.原电池工作时的总反应 Cu2 (aq)+Fe(s)===Fe2 (aq)+Cu(s),一定为放热反应 B.原电池工作时,X 电极流出电子,发生氧化反应 C.原电池工作时,银电极上发生氧化反应 D.原电池工作时,盐桥中的阳离子不断移向左池的 氯化钠溶液中
+ +

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第9章

第一节

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(4)若 Y 为氯化钠溶液,则经过一段时间,发现 X 极 上出现锈斑,则此过程中正极的电极反应式为________。

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第9章

第一节

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解析:依据氧化还原反应:Cu2+ (aq)+Fe(s)===Fe2+ (aq)+Cu(s),电极 X 的材料是 Fe;(3)原电池反应是将化 学能转化为电能的装臵, 一定释放能量, 盐桥中的阴阳离 子只能在盐桥中移动。
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答案:(1)Fe 硫酸铜溶液或氯化铜溶液 (2)Fe===Fe2++2e- (3)CD (4)O2+2H2O+4e ===4OH
- -

第9章

第一节

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8.(2011· 宁波质检)科学家预言,燃料电池将是 21 世纪获得电能的重要途径。近几年开发的甲醇燃料电池 是采用铂作电极催化剂,电池中的质子交换膜只允许质 子和水分子通过。其工作原理的示意图如下:
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第9章

第一节

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第9章

第一节

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请回答下列问题: (1)Pt(a)电极是电池的________极,电极反应式为 _________________________________________________ _______________________________________________; Pt(b) 电 极 发 生 ________反 应 ( 填 “ 氧 化 ” 或 “ 还 原”),电极反应式为_____________________________。 (2)电池的总反应方程式为_____________________。 (3)如果该电池工作时电路中通过 2 mol 电子, 则消耗 的 CH3OH 有________mol。
第9章 第一节 人 教 实 验 版

高考化学总复习

答案:(1)负 还原

CH3OH+H2O-6e- ===CO2+6H+
+ -

O2+4H +4e ===2H2O 1 (3) 3

(2)2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O

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第9章

第一节

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第9章

第一节

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原电池原理

电极反应式的书写

【生之学 1.原电池原理 (1)原理图示

师之导】

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第9章

第一节

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第9章

第一节

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(2)原电池的判断方法 ①先分析有无外接电源,有外接电源的为电解池, 无外接电源的可能为原电池。 ②然后依据原电池的形成条件分析判断,主要是 “四看”:
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第9章

第一节

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活泼性不同的金属或非金属导件?燃料 电极 → 电池的电极一般为惰性电极? | 溶液 →两极插入电解质溶液中 | 回路 →形成闭合回路 | 本质 →有无氧化还原反应发生
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第9章

第一节

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2.正、负极的判断

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第9章

第一节

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3.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 列物质 ——反应,判断出电极反应产物,标出得 标得失 失电子的数量。
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第9章

第一节

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电极产物在电解质溶液的环境中, 看环境 - 应让其结合OH 生成水。电极反应式要 配守恒 —— 遵守电荷守恒和质量守恒、电子守恒等加 以配平。 ↓ 两式加 ——两电极反应式相加,与总反应式对照验证。 验总式 应能稳定存在,如碱性介质中生成的H


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第9章

第一节

高考化学总复习

(2)复杂电极反应式的书写 复杂电极 反应式 = 总反应式 - 较简单一极的电极反应式 如 CH4 酸性燃料电池中,负极反应式的书写: 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)
- +

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第9章

第一节

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【例 1】 (2010· 浙江高考)Li-Al/FeS 电池是一种正 在开发的车载电池,该电池中正极的电极反应式为:2Li


+FeS+2e- ===Li2S+Fe,有关该电池的下列说法中, )

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正确的是(

第9章

第一节

高考化学总复习

A.Li-Al 在电池中作为负极材料,该材料中 Li 的 化合价为+1 价 B.该电池的电池反应式为:2Li+FeS===Li2S+Fe C.负极的电极反应式为:Al-3e- ===Al3+ D.充电时,阴极发生的电极反应式为:Li2S+Fe- 2e- ===2Li++FeS
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第9章

第一节

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[解析] 在 Li-Al/FeS 电池中,负极材料为 Li-Al, 该材料中 Li 以游离态存在,化合价为 0 价,故 A 错;负 极反应式为 2Li-2e-===2Li+,C 错;已知正极反应式为 2Li + + FeS + 2e - ===Li2S + Fe , 则 总 反 应 为 2Li + FeS===Li2S+Fe,故 B 对;充电时,阴极应发生还原反 应,得电子,故 D 错。
[答案] B
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第9章

第一节

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[点拨] 书写原电池的电极反应式应注意以下四点: (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); (3)判断是否存在特定的条件(如介质中的粒子 H 、 OH
+ -

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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。
第9章 第一节

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【生之习】 1.控制适合的条件,将反应 2Fe3 +2I ?? 2 + 2Fe I2 设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是( . )
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+ - +

第9章

第一节

高考化学总复习

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 中的石墨电极为负极
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第9章

第一节

高考化学总复习

解析:甲中石墨作正极,发生还原反应,电极反应式为 2Fe3+ +2e- ===2Fe2+ ;乙中石墨作负极,发生氧化反应,电 极反应式为 2I- -2e- ===I2。当反应达到平衡时,正逆反应 速率相等,此时电路中电流强度为零,故灵敏电流计的读数 为零,选项 A、B、C 均正确。当灵敏电流计的读数为零后, 在甲中再溶入 FeCl2 固体,导致化学平衡逆向移动,即把该 反应的逆反应设臵成原电池,甲中石墨作负极,发生氧化反 应,电极反应式为 2Fe2 -2e ===2Fe3 乙中石墨作正极,发 生还原反应,电极反应式为 I2+2e ===2I ,D 错。
答案:D
第9章 第一节
- - + - +

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高考化学总复习

2.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( )
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第9章

第一节

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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:O2+2H2O+4e


===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, 并且能实现化学能与电能间的完全转化

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第9章

第一节

高考化学总复习

解析:A 项,该系统中存在太阳能与电能、电能与机械 能、化学能与电能、电能与化学能等 4 种形式的能量转化关 系,不正确;B 项,装臵 Y 是将化学能转化为电能的燃料电 池装臵,负极应该是 H2 发生氧化反应,故不正确;C 项, 装臵 X 为电解水产生氢气和氧气。故正确;D 项,装臵 X、 Y 形成的子系统可以实现物质的零排放,但不可能实现化学 能与电能间的完全转化,能量总是有损失的,故不正确。
答案:C
第9章 第一节 人 教 实 验 版

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3.(2011· 南通模拟)近年来,科学家研制出一种新型 细菌燃料电池,利用细菌将有机物转化为氢气,氢气进 入以磷酸为电解质的燃料电池发电。该电池的负极反应 式为( )
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A.H2+2OH--2e- ===2H2O B.O2+4H++4e- ===2H2O C.H2-2e ===2H
- +

D.O2+2H2O+4e- ===4OH-

第9章

第一节

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解析:燃料电池中燃料在负极发生氧化反应,O2 在正 极发生还原反应;酸性电解质,OH 不能在电极反应显示, 碱性电解质,H 不能在电极反应中显示。
答案:C
+ -

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第9章

第一节

高考化学总复习

4.(2011· 盐城模拟)银锌电池广泛用作各种电子仪器 充电 的电源, 它的充、 放电过程可表示为: 2Ag+Zn(OH)2?? ? ? 放电 Ag2O+Zn+H2O。根据上述信息回答下列问题: (1)电池在放电时,作为负极的是________________。 正极上的反应为:____________________________。 (2)写出充电时的电极反应式: 阳极:______________________________________; 阴极:_______________________________________。
第9章 第一节 人 教 实 验 版

高考化学总复习

解析:从电池化学反应方程式可以看出,Zn 在放电后 化合价升高,Zn 是负极,Ag2O 为正极。充电时 Zn(OH)2 为阴极,Zn(OH)2 得电子变为 Zn,Ag 为阳极。
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答案:(1)Zn

Ag2O+H2O+2e ===2Ag+2OH





(2)2Ag-2e-+2OH-===Ag2O+H2O Zn(OH)2+2e ===Zn+2OH
- -

第9章

第一节

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原电池的设计

新型化学电源

【生之学 师之导】 1.考题的考查角度 设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法 是: (1)首先将已知氧化还原反应拆分为两个半反应;
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第9章

第一节

高考化学总复习

(2)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。 ①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。
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第9章

第一节

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②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(如空气中的氧气)能与负极发 生反应,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含有 与电极材料相同的阳离子。如在铜—锌—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, 而正极铜浸泡在含有 Cu2+的溶液中。


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第9章

第一节

高考化学总复习

(3)按要求画出原电池装置图。 如根据以下反应设计的原电池: 原理 化学反应: CuCl2+Fe===FeCl2+Cu 电极反应: 负极:Fe-2e- ===Fe2+ 正极:Cu2++2e- ===Cu 装置图
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第9章

第一节

高考化学总复习

2.新型化学电源考题的考查角度 高考中的新型电池,有“氢镍电池”、“高铁电 池”、“锌—锰碱性电池”、我国首创的“海洋电池”、 “燃料电池”(如新型细菌燃料电池、氢氧燃料电池、丁 烷燃料电池、甲醇质子交换膜燃料电池、CO 燃料电池)、 “锂离子电池”、“银锌电池”、“纽扣电池”等,这 些电池一般具有高能环保、经久耐用、电压稳定、比能 量(单位质量释放的能量)高等特点。
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第9章

第一节

高考化学总复习

取材于这些知识点的试题,由于题材广、信息新、 陌生度大,所以,大多数考生对这类试题感到难,而难 在何处又十分迷茫,实际上这些题目主要考查的是学生 迁移应用的能力。具体有以下几种考查角度: (1)新型电池“放电”时正、负极的判断 ? ?元素化合价升高的物质 ? ?负极材料? ?发生氧化反应的物质 ? ? 新型电池? ?元素化合价降低的物质 ? ? ? 正极材料?发生还原反应的物质 ? ? ?
第9章 第一节 人 教 实 验 版

高考化学总复习

(2)新型电池“放电”时正极、 负极上电极反应式的书 写 首先根据电池反应分析物质得失电子情况, 然后再考 虑电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生 反应;对于较复杂的电极反应,可以利用总反应-较简单 -极电极反应式=较复杂-极电极反应式的方法解决。
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第9章

第一节

高考化学总复习

(3)新型电池“充电”时阴、阳极的判断 首先明确原电池放电时的正、负极,再根据电池充 电时,阳极接正极、阴极接负极的原理进行分析。 (4)新型电池充、放电时,电解质溶液中离子移动方 向的判断 首先分清电池是放电还是充电;再判断正、负极或 阴、阳极,进而可确定离子的移动方向。
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第9章

第一节

高考化学总复习

【例 1】 (2010· 全国卷Ⅰ)如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 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: hv TiO2/S――→TiO2/S*(激发态) TiO2/S―→TiO2/S++e- I3 +2e ―→3I
+ - - -

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2TiO2/S +3I ―→2TiO2/S+I3





第9章

第一节

高考化学总复习

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第9章

第一节

高考化学总复习

下列关于该电池叙述错误的是(

)
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A.电池工作时,是将太阳能转化为电能 B.电池工作时,I-离子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 I-浓度不会减少 3

第9章

第一节

高考化学总复习

[解析] 太阳能电池是将太阳能转化为电能的装臵, A 正确;负极上失去电子发生氧化反应,正极上得到电 子发生还原反应, 从图示可知镀铂导电玻璃为正极, -在 I3 此放电,故 C 正确,B 错误;结合题中所给电池中的反 应 I-+2e- ―→3I-,2TiO2/S++3I- ―→2TiO2/S+I-,可 3 3 知 D 正确。
[答案] B
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第9章

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【生之习】 5.日本产业技术综合研究所发明了一种“锂空气电 池”,可用做充电电池和燃料电池,该电池放电时的示 意图如下。下列有关叙述中不正确的是( . )
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A.放电时负极的电极反应式为 Li-e- ===Li+ B.放电时正极的电极反应式为 O2 +2H2O+4e - ===4OH- C.负极锂每减少 7 g,电路中通过 1 mol 电子 D.电流由金属锂极经外电路流向空气极
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解析:电流方向与电子移动方向相反,电流方向是 从正极到负极,D 项错误。
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答案:D

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6.(2011· 石家庄市模拟)被称之为“软电池”的纸质 电池,采用一个薄层纸片作为传导体,在其一边镀锌, 而在其另一边镀二氧化锰。在纸内的离子“流过”水和 氧化锌组成的电解液。总反应的化学方程式为: Zn+2MnO2+H2O===Zn(OH)2+Mn2O3
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下列说法错误的是(

)

A.电池工作时,锌失去电子 B.外电路中每通过 0.2 mol 电子,锌的质量理论上 减小 6.5 g C.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极 D.电池正极的电极反应式为:2MnO2+H2O+2e- ===Mn2O3+2OH


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解析:由总反应的化学方程式可知锌为负极,放电 时锌失去电子,外电路中每通过 2 mol 电子,锌的质量 在理论上减少 65 g,故 A、B 项均正确。电池工作时电 流是从正极通过外电路流向负极,而电子恰好相反,C 项错误。正极的电极反应式可能不太容易直接写出,此 时 可 先 写 出 负 极 的 电 极 反 应 式 : Zn + 2OH - - 2e - ===Zn(OH)2,再用总方程式减去负极的,即得正极的电 极反应式,D 项正确。
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答案:C
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7.(2011· 无锡模拟)根据氧化还原反应:2Ag+(aq)+ Cu(s)===Cu2 + (aq)+2Ag(s)画出原电池示意图并在图中 加入电流表,注明电极材料名称和电解质溶液,其中盐 桥为琼胶饱和 KNO3 盐桥。
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请回答下列问题: (1)银电极为电池的________极,写出两电极的电极 反应式: Ag 电极: ____________________________________; Cu 电极:___________________________________。 (2)外电路中的电子是从________电极流向________ 电极。
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(3) 盐 桥 中 向 CuSO4 溶 液 中 迁 移 的 离 子 是 ________(填序号)。 A.K+ C.Ag+ B.NO- 3 D.SO2- 4
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解析:由反应方程式可知,该电池的电极反应式为: 正极:2Ag++2e- ===2Ag 负极:Cu-2e- ===Cu2+所以负极应为 Cu,正极为 Ag,电解质溶液应为 CuSO4 溶液和 AgNO3 溶液,外电 路中的电子从 Cu 极流向 Ag 极。 盐桥中的 K + 移向正极(Ag 极),NO- 移向负极(Cu 3 极)。
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答案:(1)正 (2)Cu Ag

2Ag++2e- ===2Ag (3)B

Cu-2e-===Cu2+

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8.下图是工程师设计的氢氧燃料电池的示意图:a、 b 两个电极均由多孔的碳块组成, 通入的氢气和氧气由孔 隙中逸入,并在电极表面发生反应而放电。
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(1)a 电极是电源的________极; (2)若该电池产生 360 kg 的水,则电路中通过了 ________mol 电子。
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解析:电路中通过的电子的物质的量为: 360000g÷ 18g/mol×2=40000mol。

答案:(1)负

(2)40000

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【例】

钒(V)及其化合物广泛应用于工业催化、新

材料和新能源等领域。 (1)V2O5 是接触法制硫酸的催化剂。 ①一定条件下, 2 与空气反应 t min 后, 2 和 SO3 SO SO 物质的量浓度分别为 a mol/L 和 b mol/L,则 SO2 起始物 质的量浓度为________mol/L;生成 SO3 的化学反应速率 为________mol/(L· min)。 ②工业制硫酸,尾气 SO2 用________吸收。
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(2)全钒液流储能电池是利用不同价态离子的氧化还 原反应来实现化学能和电能相互转化的装置,其原理如 图所示。
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①当左槽溶液逐渐由黄变蓝时,其电极反应式为 ________。 ②充电过程中,右槽溶液颜色逐渐由________色变 为________色。 (3) 放 电 过 程 中 氢 离 子 的 作 用 是 ________ 和 ________;充电时若转移的电子数为 3.01×1023 个,左槽 溶液中 n(H )的变化量为________。


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[解析] (1)列出三段式: 2SO2(g)+O2(g)?? 3(g) 2SO 起始浓度:mol/L 转化浓度:mol/L 平衡浓度:mol/L a+b b a b/2 0 b b
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①SO2 起始物质的量浓度为(a+b)mol/L;生成 SO3 b mol/L b 的化学反应速率为 = mol/(L· min); t min t

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②回收工业制硫酸尾气中的 SO2 常采用氨吸收法: 先用氨水吸收尾气中的 SO2,反应的化学方程式为 SO2 + 2NH3 + H2O===(NH4)2SO3 , (NH4)2SO3 + SO2 + H2O===2NH4HSO3。 当吸收液中的 NH4HSO3 达到一定浓 度后,再与硫酸反应,放出的 SO2 可作化工原料,生成 的(NH4)2SO4 可作化肥。
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(2)①由黄变蓝, VO+生成了 VO2+ , 是 化合价降低(则 2 右槽的化合价升高), 得到电子, 其电极反应式为: ++ VO2 2H +e ===VO +H2O。 ②充电时的价态变化跟放电时相反,故充电时右槽 化合价降低,V 化合价从+3 价降低到+2 价,故颜色是 由绿色变为紫色。
+ -

2+

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(3)由①可知,H+参与了正极反应,另外,它要通过 交换膜,形成电流,因为交换膜只允许 H+通过。据①的 电极反应式,通过 1 mol 电子,消耗 2 mol H+,故转移 0.5 mol 电子,消耗 1 mol H+。
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[答案] (1)①a+b

b/t

②氨水 紫
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(2)①VO++2H++e- ===VO2++H2O ②绿 2 (3)参与正极反应 溶液 1 mol

通过交换膜定向移动使电流通过

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氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装 置。右下图为电池示意图,该 电池电极表面镀一层细小的铂 粉,铂吸咐气体的能力强,性 质稳定。请回答:
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(1)氢氧燃料电池的能量转化主要形式是________, 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为__________________。
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(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: △ Ⅰ.2Li+H2=====2LiH Ⅱ.LiH+H2O===LiOH+H2↑ ①反应Ⅰ中的还原剂是________, 反应Ⅱ中的氧化剂是________。
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②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________。 ③由②生成的 LiH 与 H2O 作用,放出的 H2 用作电 池燃烧,若能量转化率为 80%,则导线中通过电子的物 质的量为________mol。
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解析: (1)原电池的工作原理是将化学能转化成电能。 由于燃料电池的电池反应式就是它燃烧的化学方程式, 所以该燃料电池的电池反应式为:2H2+O2===2H2O,其 中 H 元素从 0 价升至+1 价,失去电子,即电子从 a 流 向 b。(2)负极为失去电子的一极,即 H2 失电子生成 H+, 由于溶液是碱性的,故电极反应式左右应各加上 OH- 。 (3)由于细小的铂粉吸附气体能力强,故与气体的接触面 积大,可以加快化学反应速率。(4)反应Ⅰ中 Li 从 0 价升
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至+1 价,作还原剂。反应Ⅱ中 H2O 中的 H 从+1 价降 至 H2 中的 0 价,作氧化剂。由反应Ⅰ,当吸收 10 mol H2 20×7.9 时,则生成 20 mol LiH,V=m/ρ= ×10- 3L= 0.82 192.68×10 - 3L,V(LiH)/V(H2)=192.68×10 - 3L/224L= 8.60×10-4。20 mol LiH 可生成 20 mol H2,实际参加反 应的 H2 为 20×80%=16(mol),1 mol H2 转化成 1 mol H2O, 转移 2 mol 电子, 所以 16 mol H2 可转移 32 mol 电 子。
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答案:(1)由化学能转变为电能 (2)2H2+4OH- ===4H2O+4e-或 H2+2OH- ===2H2O+2e-

由a到b
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(3)增大电极单位面积吸附 H2、O2 的分子数,加快电 极反应速率 (4)①Li H2O ②8.60×10- 4 ③32

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铅蓄电池是典型的可充电 电池,它的正、负极极板是惰 性材料,电池总反应式为:

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放电 Pb+PbO2+2H2SO4?? ? ?2PbSO4+2H2O 充电 请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原): (1)放电时: 正极的电极反应式是________________; 电解液中 H2SO4 的浓度将变________;当外电路通过 1 mol 电子时,理论上负极板的质量增加________g。
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(2)在完全放电耗尽 PbO2 和 Pb 时,若按右图连接, 电解一段时间后,则在 A 电极上生成________、B 电极 上生成______,此时铅蓄电池的正、负极的极性将____。
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解析:(1)铅蓄电池放电时起原电池作用,其正极应 是 PbO2 得电子生成 Pb2+ , 在硫酸存在条件下生成难溶的
2 PbSO4 ,所以电极反应式为 PbO2 +2e - +4H + +SO 4-
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===PbSO4+2H2O。 由电池总反应式可以看出, 硫酸参加 反应后其浓度将变小。 当外电路通过 1 mol 电子时, 根据 303 g· -1-207 g· -1 mol mol -2e- Pb――→ PbSO4 ,则负极增重 2 ×1 mol=48 g。(2)按题图连接后,变为电解池,A 极上

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2 发生的反应为 PbSO4+2e- ===Pb+SO4-, B 极上发生 而

的反应为 PbSO4+2H2O-2e- ===PbO2+4H++SO2-, 故 4 A、 两极上将分别生成 Pb 和 PbO2, B 此时铅蓄电池的正、 负极的极性已对换。
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答案: (1)PbO2+2e +4H +SO2 ===PbSO4+2H2O 4 小 48 (2)Pb PbO2 对换







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