（全國通用版）2019版高考化學一輪復習 第六章 化學反應與能量 6.2 原電池 化學電源課件.ppt

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1、第二節(jié) 原電池 化學電源,考點一原電池的工作原理 【基礎回顧】 1.原電池的概念及反應本質:把_______轉化為_____的 裝置,其本質是發(fā)生了_________反應。,化學能,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,電能,3.原電池的構成條件:,電解質,氧化還原,4.原電池中的三個移動方向: (1)電子方向:從___極流出沿導線流入___極。 (2)電流方向:從___極沿導線流向___極。 (3)離子遷移方向:電解質溶液中,陰離子向___極遷 移,陽離

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

3、移動。,(5)原電池放電時,電流方向由電源的負極流向正極。() 提示:。放電時,電流的方向由正極到負極。,【方法點撥】 1.原電池正、負極的判斷:,2.溶液pH變化判斷: (1)當負極產生的金屬離子結合溶液中的OH-時,電極附近的溶液pH降低。當正極O2得電子結合溶液中的水時,生成OH-使溶液中的pH增大。 (2)電池工作時整個溶液pH的變化必須從總反應式來分析。當電解質溶液中酸被消耗時,溶液pH增大,當電解質溶液中堿被消耗時,溶液pH減小。,3.原電池的有關計算: 電子守恒法是氧化還原計算的最基本的方法。計算時可由電極反應式中的氧化劑(或還原劑)與得到的電子(或失去的電子)之間的關系進行計算

4、。,【典題探究】 1.(RJ必修2P42改編題)如圖所示是一位同學在測試水果電池,下列有關說法錯誤的是(),A.金屬片A是水果電池的正極 B.水果電池的化學能轉化為電能 C.此水果發(fā)電的原理是電磁感應 D.金屬片A、B可以一個是銅片,另一個是鐵片,【解析】選C。圖中電壓表指針正常偏轉,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;水果電池是將化學能轉化為電能的裝置;故B正確;此水果發(fā)電的原理是自發(fā)進行的氧化還原反應,故C錯誤;由于銅的活潑性比鐵差,鐵片在酸性條件會失去電子,而銅不可以,故兩金屬片可以一個是銅片,另一個是鐵片,故D正確。,2.(2018洛陽模擬)下列有

5、關電池的說法不正確的是 () A.太陽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,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,氫氣在負極被氧化 D.原電池中一定發(fā)生了氧化還原反應,【解析】選A。太陽能電池的主要材料是高純度的晶體硅,A項錯誤;銅鋅原電池工作時,電子沿外電路由負極(鋅)流向正極(銅),B項正確;氫氧燃料電池工作時,氫氣在負極失去電子被氧化,C項正確;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,D項正確。,3.如圖是某同學設計的原電池裝置,下列敘述中正確的是導學號79100086(),A.氧化劑和還原劑必須直接接觸才能發(fā)生反應 B.電極上發(fā)生還原

6、反應,作原電池的正極 C.該原電池的總反應式為2Fe3++Cu====Cu2++2Fe2+ D.鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊脂,K+移向負極區(qū),【解析】選C。該原電池反應中氧化反應和還原反應在兩個不同的燒杯中進行,因此氧化劑和還原劑沒有直接接觸,A項錯誤;B項,Cu電極為原電池的負極,發(fā)生氧化反應,電極反應式為Cu-2e-====Cu2+,錯誤;D項,正極發(fā)生反應:2Fe3++2e-====2Fe2+,正電荷數減小,K+移向正極補充正電荷,錯誤。,【加固訓練】 1.一定條件下,實驗室利用如圖所示裝置,通過測電壓求算Ksp(AgCl)。工作一段時間后,兩電極質量均增大。下列說法錯誤的是(),A.該裝置

7、工作時化學能轉化為電能 B.左池中的銀電極作正極 C.電池總反應為Ag+(aq)+Cl-(aq) AgCl(s) D.鹽橋中的K+向右池方向移動,【解析】選B。該裝置是原電池,是將化學能轉化為電 能的裝置,A正確;左邊的銀失電子生成銀離子,與電解 質溶液中的氯離子結合生成氯化銀,右邊電解質溶液 中的銀離子得電子生成單質銀,所以電池總反應為 Ag+(aq)+Cl-(aq) AgCl(s),B錯誤,C正確;原電池中 的陽離子向正極移動,所以鹽橋中的K+向右池方向移 動,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。該電池的正極反應式為ClO-+H2O+2e-==== Cl

8、-+2OH-,關于該電池的敘述正確的是() A.該電池中鎂為負極,發(fā)生還原反應 B.電池工作時,OH-向正極移動 C.該電池的總反應為Mg+ClO-+H2O====Mg(OH)2+Cl- D.電池工作時,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,則Mg為負極,發(fā)生氧化反應,A項錯誤;電池工作時,陰離子向負極移動,B項錯誤;負極反應式為Mg-2e-+2OH-====Mg(OH)2,將正、負極反應式相加可得總反應,C項正確;根據正極反應式可知,電池工作時,正極周圍溶液的c(OH-)增大,pH將增大,D項錯誤。,3.(2018黃石模擬)如圖是課外活動小組設計的用化學電源使L

9、ED燈發(fā)光的裝置。下列說法錯誤的是(),A.銅片表面有氣泡生成 B.裝置中存在“化學能電能光能”的轉化 C.如果將硫酸換成檸檬汁,導線中不會有電子流動 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;原電池中化學能轉化為電能,LED燈發(fā)光時,電能轉化為光能,故B正確;檸檬汁顯酸性也能作電解質溶液,所以將硫酸換成檸檬汁,仍然構成原電池,所以導線中有電子流動,故C錯誤;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流向負極,故D正確。,考點二原電池原理的應用 【基

10、礎回顧】 1.比較金屬的活動性強弱: 原電池中,_____一般是活動性較強的金屬,_____一般 是活動性較弱的金屬(或導電的非金屬)。,負極,正極,2.加快化學反應速率: 氧化還原反應形成原電池時,反應速率加快。 3.用于金屬的防護: 將需要保護的金屬制品作原電池的 _______而受到保 護。如要保護一個鐵質的輸水管道不被腐蝕,可用導 線將其與一塊鋅塊相連,鋅塊作原電池的_____。,正極,負極,4.設計原電池: (1)將氧化還原反應分成兩個半反應。 (2)根據原電池的反應特點,結合兩個半反應找出正、 負極材料和電解質溶液。 電極材料的選擇:選擇活潑性較強的金屬作為原 電池的_____;活

11、潑性較弱的金屬或導電的非金屬作 為_____。,負極,正極,電解質溶液的選擇:電解質溶液能與_____發(fā)生反應。 如果兩個半反應在兩個容器中進行(中間連接鹽橋), 則每個容器中的電解質溶液的陽離子與電極材料相同。,負極,(3)根據Cu+ 2Ag+ ==== Cu2++2Ag設計電池:,Cu-2e-====Cu2+,2Ag++2e-====2Ag,【思維診斷】 (正確的打“”,錯誤的打“”) (1)某原電池反應為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反應生成AgCl沉淀易阻止原電池反應的發(fā)生。,(2)

12、10 mL濃度為1 molL-1的鹽酸與過量的鋅粉反應,若加入適量的CuSO4溶液能減慢反應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:CuSO4+ Zn====Cu+ZnSO4,生成的Cu與Zn和鹽酸構成原電池,會加快反應速率。,(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,構成原電池時鐵失去電子作負極被腐蝕,加快了鐵的腐蝕。,【題組過關】 1.(2018邯鄲模擬)原電池中,B極逐漸變粗,A極逐漸變細,C為電解質溶液,則A、B、C應是下列各組中的 () 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,一般活潑金屬作負極,失去電子發(fā)生氧化反應(金屬被氧化)而逐漸溶解(或質量減輕);不活潑金屬(或導電的非金屬)作正極,發(fā)生還原反應有金屬析出(質量增加)或有氣體放出;依據題意可知A為負極、B為正極,即活潑性A大于B,且A能從電解質溶液中置換出金屬單質。所以,只有C選項符合題意。,【解析】選C。在原電池中,一般活潑金屬作負極,失去電子發(fā)生氧化反應(金屬被氧化)而逐漸溶解(或質量減輕);不活潑金屬(或導電的非金屬)作正極,發(fā)生還原反應有金屬析出(質量增加)或有氣體放

14、出;依據題意可知A為負極、B為正極,即活潑性A大于B,且A能從電解質溶液中置換出金屬單質。所以,只有C選項符合題意。,2.實驗發(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+。某化學興趣小組根據該實驗事實設計了如圖所示的原電池裝置。下列有關說法中正確的是導學號79100087(),A.該原電池的正極反應是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是2Fe3++2e-==== 2Fe2+,負極反應為Zn-2e-====Zn2+,故A錯誤;該

15、原電池反應為Zn+2FeCl3====2FeCl2+ZnCl2,該反應不生成氣體,故B錯誤;原電池中陽離子移動到正極,則生成的Fe2+在左邊的燒杯中,故C錯誤;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。,【加固訓練】 理論上任何一個自發(fā)的氧化還原反應均可以設計成原電池。 (1)根據氧化還原反應:Fe+2Fe3+====3Fe2+設計的原電池如圖所示,其中鹽橋內裝瓊膠-飽和KNO3溶液。請回答下列問題:,電解質溶液X是________; 電解質溶液Y是________。 寫出兩電極的電極反應式: 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)請將氧化還原反應3Cu+8HNO3(稀)====3Cu(NO3)2+2NO+4H2O設計成原電池,在裝置圖中的橫線上寫出相應的電極及電解質溶液,并寫出相應的電極反應式。,電極反應式: 正極:_________________________________; 負極:__________________________

17、_________。,【解析】(1)根據反應,Fe作負極,C作正極,負極電 解液中應含有亞鐵離子,正極反應為Fe3++e-====Fe2+, 因而Y為含F(xiàn)e3+的電解質溶液。 電極反應:負極Fe-2e-==== Fe2+; 正極2Fe3++2e-====2Fe2+。 外電路電子由負極流向正極。 Fe是負極,因而向X溶液中遷移的是陰離子即為 。,(2)由反應可知,Cu發(fā)生氧化反應,作負極,其電極反應 式為3Cu-6e-==== 3Cu2+,正極應選用碳棒或其他惰性 電極,其電極反應式為2 +6e-+8H+==== 2NO+4H2O,參照其裝置圖可知其正極、負極的電解 質分別為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+,考點三化學電源 【基礎回顧】 1.一次電池:只能使用一次,不能充電復原繼續(xù)使用。 (1)干電池 總反應:Zn+2MnO2+2NH4Cl====ZnCl2+2MnO(OH)+2NH3 負極:_______________。,Zn-2e-====Zn2+,正極:2 +2e-==== 2NH3+H2、2MnO2+H2==== 2MnO(OH),(2)堿性鋅

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

20、____ ________________;,Pb(s)+ (aq)-2e-==== PbSO4(s);,PbO2(s)+4H+(aq)+ (aq)+2e-====,PbSO4(s)+2H2O(l),(2)充電時電解池 陰極反應:___________________________________ 陽極反應:________________________ ____________________________; 放電時原電池的負極作充電時電解池的___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能直接轉化為 電能的裝置。 (1)氫氧燃料電池 總反應: ________________; 酸性介質 負極:______________; 正極: __________________。,2H2+O2====2H2O,H2-2e-==== 2H+,O2+4e-+4H+==== 2H2O,堿性介質 負極:___________________; 正極: ____________________。 熔融的金屬氧化物作介質傳導O2- 負極:___________________; 正極:________________。,H2-2e-

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

23、_________________________(熔融的金屬氧化物作介質高溫下能傳導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“”,錯誤的打“”) (1)太陽能電池不屬于原電池。() 提示:。太陽能電池是通過光電效應或者光化學效應把光能轉化成電能的裝置。,(2)在原電池中,正極本身一定不參與電極反應,負極 本身一定要發(fā)生氧化反應。() 提示:。正極可能參與反應,例如鉛蓄電池。正極 二氧化鉛變成硫酸鉛。放電

24、時正極反應式: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)向負極區(qū)遷移。() 提示:。放電過程中,H+從負極區(qū)向正極區(qū)遷移。,(4)固體酸燃料電池以Ca(HSO4)2固體為電解質傳遞H+,電池總反應可表示為2H2+O2====2H2O,則電池工作時電子從通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,當電路中轉移0.1 mol電子時,負 極增重4.8 g。() 提示:。鉛蓄電池的負極反應式為P

25、b-2e+ ==== PbSO4(沉淀),由反應方程式可知:每1 mol鉛反應生 成1 mol硫酸鉛,轉移2 mol電子。轉移0.1 mol電子, 生成0.05 mol硫酸鉛,增加的質量為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。下列有關該電池的說法正確的是() 導學號79100088,A.反應CH4+H2O 3H2+CO,每消耗1 mol CH4轉移 12 mol 電子 B.電極A上H2參與的電極反應為 H2+2OH--2e-==== 2H2O C.電池工作時, 向電極B移動

26、 D.電極B上發(fā)生的電極反應為 O2+2CO2+4e-==== 2,【解析】選D。根據化學反應方程式,每有1 mol甲烷 參與反應轉移電子為6 mol,A項錯誤;因為電解質為熔 融態(tài)的碳酸鹽,所以電極A上H2參與的電極反應式為H2 -2e-+ ==== H2O+CO2,B項錯誤;根據原電池工作原 理,電極A是負極,電極B是正極,陰離子向負極移動,碳 酸根離子向負極(A電極)移動,C項錯誤;電極B上氧氣,得電子與二氧化碳結合生成碳酸根離子,因此電極反 應式為O2+4e-+2CO2==== 2 ,D項正確。,【母題變式】 (1)負極的電極反應式為_________。 提示:H2+CO+2 -4e-

27、==== H2O+3CO2。負極上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, 則至少消耗標準狀況下CH4的體積是________L。 提示:2.24 L。根據上題化學反應方程式,每有1 mol 甲烷參與反應轉移電子為6 mol,所以待鍍銅金屬上增 重19.2 g,即 =0.3 mol 時,則轉移電子為 0.6 mol,至少消耗標準狀況下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式的三大步驟 1.先寫出燃料電池總反應式: 一般都是可燃物在氧氣中的燃燒反應方程式。但由于燃燒產物還可能與電

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

29、: 燃料電池負極的電極反應式=燃料電池總反應式-燃料電池正極的電極反應式。在利用此法時,一要注意消去反應中的O2,二要注意兩極反應式和總反應式電子轉移數目相等。,【素養(yǎng)升華】 模型認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)某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池。放電時電池總反應為 Li1-x CoO2+LixC6==== LiCoO2+C6(x<1)。下列關于 該電池的說法不正確的是導學號79100089() A.放電時,Li+在電解質中由負極向正極遷移,B.放電時,負極的電極反應式為LixC6-xe-==== xLi++C6 C.充電時,若轉移1 mol e-

30、,石墨(C6)電極將增重7x g D.充電時,陽極的電極反應式為LiCoO2-xe-==== Li1-xCoO2+ xLi+,【探微題眼】 (1)由總反應可知,化合價發(fā)生變化的元素有Li、Co,Li1-xCoO2為正極, LixC6失去電子為負極。 (2)原電池中,負極發(fā)生氧化反應,失去電子。 (3)充電是放電的逆過程,陽極發(fā)生氧化反應。,【解析】選C。放電時,陽離子向原電池的正極移動, A選項正確;Li1-xCoO2中Li顯+1價,氧顯-2價,則Co顯 +(3+x)價,LixC6中Li和C均顯0價。負極發(fā)生氧化反應, 其電極反應式為LixC6-xe-==== xLi++C6,B選項正確; 充

31、電時,C6為電解池的陰極,電極反應式為xLi++C6+xe-,====LixC6,若轉移1 mol 電子,石墨電極質量增加 7g,C選項錯誤;正極發(fā)生還原反應,其電極反應式為 Li1-xCoO2+xLi++xe-==== LiCoO2,則充電時,陽極的電 極反應式為LiCoO2-xe-==== Li1-xCoO2 + xLi+,D選項 正確。,【歸納提升】 充電電池電極反應式的書寫方法 1.先標出原電池總反應式電子轉移的方向和數目,指出參與負極和正極反應的物質。 2.寫出一個比較容易書寫的電極反應式(書寫時一定要注意電極產物是否與電解質溶液共存)。,3.在電子守恒的基礎上,總反應式減去寫出的電

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

33、素養(yǎng)升華】 模型認知解答可充電電池的解題思路,角度三 新型化學電源 【典題3】(2017全國卷)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,電池反應為16Li+xS8====8Li2Sx (2x8)。下列說法錯誤的是() 導學號79100090,A.電池工作時,正極可發(fā)生反應:2Li2S6+2Li++2e- ==== 3Li2S4 B.電池工作時,外電路中流過0.02 mol電子,負極材料減重0.14 g C.石墨烯的作用主要是提高電極a的導電性 D.電池充電時間越長,電池中Li2S2的量越多,【探微題眼】,【解析】選D。電池工作時,Li+向正極移

34、動,則a為正極,正極上得電子發(fā)生還原反應,電極反應可以為2Li2S6+2Li++2e-====3Li2S4,A項正確;電池工作時,轉移0.02 mol電子時,Li被氧化生成Li+的物質的量為0.02 mol,負極質量減輕0.14 g,B項正確;石墨能導電,利用石墨烯作電極,可提高電極a的導電性,C項正確;并不是電池充電時間越長,電池中Li2S2的量越多,D項錯誤。,【歸納提升】 電極反應式書寫與判斷的三個步驟 步驟一:負極失去電子發(fā)生氧化反應;正極上,溶液中陽離子(或氧化性強的離子)得到電子,發(fā)生還原反應,充電時則正好相反; 步驟二:兩電極轉移電子數守恒,符合正極反應加負極反應等于電池反應的原

35、則;,步驟三:注意電極產物是否與電解質溶液反應,若反應,一般要將電極反應和電極產物與電解質溶液發(fā)生的反應合并。,【題組過關】 1.(RJ選修4P78改編題)鎘鎳可充電電池的充、放電反應按下式進行:Cd+2NiO(OH)+2H2O Cd(OH)2+ 2Ni(OH)2,由此判斷錯誤的是() A.放電時,Cd作負極 B.充電時,正極上發(fā)生還原反應,C.電解質溶液為堿性溶液 D.放電時,負極反應為Cd+2OH--2e-====Cd(OH)2,【解析】選B。該原電池放電時,Cd元素化合價由0價變?yōu)?2價,Cd失電子發(fā)生氧化反應而作負極,故A正確;充電時,正極是陽極,發(fā)生氧化反應,故B錯誤;放電時,正、

36、負極上電極反應式分別為NiO(OH)+e-+H2O==== Ni(OH)2+OH-、Cd-2e-+2OH-====Cd(OH)2,根據電極反應式知,電解質溶液為堿性溶液,故C正確;放電時,Cd失電子發(fā)生氧化反應而作負極,電極反應式為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、無污染、燃料多樣化、余熱利用價值高和電池構造材料價廉等諸多優(yōu)點,是未來的綠色電站。某種熔融碳酸鹽燃料電池以Li2CO3、K2CO3為電解質、以CH4為燃料時,該電池工作原理如圖。下列說法正確的是(),A.Li+、K+移向左側電極

37、B.外電路中電子由右側電極移向左側電極 C.通入1 mol氣體A時,左側電極上生成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 電極為負極、通入氧化劑的電極為正極,負極反應式 為CH4+4 -8e-==== 5CO2+2H2O,正極反應式為O2+2CO2+4e-====2 ,負極上產生的二氧化碳可以為 正極所利用,所以A是負極,B是正極。燃料電池中通入 燃料的電極是負極、通入氧化劑的電極是正極,原電,池放電時,陽離子向正極移動,Li+、K+向右側電極移 動,A錯誤;外電路中電子由負極流向正極,即從左側電 極移向右側電極,B

38、錯誤;負極反應式為CH4+4 -8e- ==== 5CO2+2H2O,正極反應式為O2+2CO2+4e-====2 , 通入1 mol甲烷氣體時,左側電極上生成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錯誤。,【加固訓練】 1.工業(yè)上燃燒硫礦石制取硫酸的廢氣SO2,用電化學原理將SO2轉化為重要的化工原料,如圖,下列說法正確的是(),A.a為負極,電極反應式為SO2-2e+2H2O==== +4H+ B.電子從a極經導線移向b極,再經溶液移向a極 C.電池工作一段時間后電解質溶液的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、物質的量與析出銅的物質的量之比為 21,【解析】選A。通入SO2的a極為負極,A正確;原電池中 電子從負極經導線流向正極,但電子不進入溶液,B錯 誤;該電池的總反應為2SO2+O2+2H2O==== 4H++2 , 因為反應中生成H+,所以電池工作一段時間后,電解質 溶液的pH減小,C錯誤;1 mol O2參與反應轉移4 mol電 子,而1 mol Cu2+放電需要2 mol電子,所以消耗氧氣的 物質的量與析出銅的物質的量之比為12,D錯誤。,2.如圖是Zn-H2O2電池,該電池是以食鹽水為電解質溶液,電池工作時可以用于照明,下列有關該電池說法錯誤的是(),A.食鹽溶液中Cl-向Pt電極移動

40、B.H2O2在Pt電極上發(fā)生的電極反應為H2O2+2e-==== 2OH- C.Zn電極發(fā)生氧化反應 D.電子從Zn電極沿導線流向Pt電極,【解析】選A。Zn-H2O2電池中鋅是負極,發(fā)生氧化反應,電子從負極流向正極,原電池中的陰離子移向負極,A錯誤,C、D正確;H2O2得電子發(fā)生反應:H2O2+2e-==== 2OH-,B正確。,3.環(huán)境監(jiān)察局常用“定電位”NOx傳感器來監(jiān)測化工廠的氮氧化物氣體是否達到排放標準,其工作原理如圖所示。下列說法不正確的是(),A.對電極是負極 B.工作電極上發(fā)生的電極反應為NO2+2e-+2H+==== NO+H2O C.傳感器工作時H+由工作電極移向對電極 D

41、.對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,說明被還原, 為原電池正極,則對電極是負極,原電池工作時,陽離 子移向正極,陰離子向負極移動;根據以上分析,對電 極是負極,故A正確;工作電極上通入NO2生成NO,為原 電池的正極,發(fā)生的電極反應為NO2+2e-+2H+ ==== NO+H2O,故B正確;原電池工作時,陽離子移向正極,,傳感器工作時H+由對電極移向工作電極,故C錯誤;對電極是負極,對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電池,在使用印刷與壓層技術后,變成一張可任意裁剪大小的“電紙”,紙內的離子“流過”水和氧化

42、鋅組成的電解質溶液,電池總反應式為Zn+2MnO2+H2O==== ZnO+2MnO(OH)。下列說法不正確的是(),A.該電池的負極材料為鋅 B.該電池反應中二氧化錳發(fā)生了還原反應 C.電池的正極反應式為MnO2+H2O+e-==== MnO(OH)+OH- D.當有0.1 mol鋅溶解時,流經電解質溶液的電子數為1.2041023,【解析】選D。鋅失去電子作負極,A正確;二氧化錳得電子,發(fā)生還原反應,B正確;負極反應為Zn+2OH--2e-====ZnO+H2O,用總反應式減去負極反應式得正極反應式為MnO2+H2O+e-====MnO(OH)+OH-,C正確;電子不能在電解質溶液中流動,D錯誤。,