2019-2020學(xué)年高中化學(xué)下學(xué)期第21周《原電池 化學(xué)電源》教學(xué)設(shè)計.doc
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2019-2020學(xué)年高中化學(xué)下學(xué)期第21周《原電池 化學(xué)電源》教學(xué)設(shè)計 課題 元原電池 化學(xué)電源 總課時 班級(類型) 學(xué)習(xí) 目標(biāo) 1.理解原電池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用,能書寫電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。2.了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。 重、難點 學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)和內(nèi)容 學(xué)生活動 教師反思 考點一 原電池的工作原理 1.概念和反應(yīng)本質(zhì) 原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,其反應(yīng)本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。 2.原電池的構(gòu)成條件 (1)一看反應(yīng):看是否有能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)發(fā)生(一般是活潑性強的金屬與電解質(zhì)溶液反應(yīng))。 (2)二看兩電極:一般是活潑性不同的兩電極。 (3)三看是否形成閉合回路,形成閉合回路需三個條件:①電解質(zhì)溶液;②兩電極直接或間接接觸;③兩電極插入電解質(zhì)溶液中。 3.工作原理 以鋅銅原電池為例 (1)反應(yīng)原理 電極名稱 負極 正極 電極材料 鋅片 銅片 電極反應(yīng) Zn-2e-===Zn2+ Cu2++2e-===Cu 反應(yīng)類型 氧化反應(yīng) 還原反應(yīng) 電子流向 由Zn片沿導(dǎo)線流向Cu片 鹽橋中 離子移向 鹽橋含飽和KCl溶液,K+移向正極,Cl-移向負極 (2)鹽橋的組成和作用 ①鹽橋中裝有飽和的KCl、KNO3等溶液和瓊膠制成的膠凍。 ②鹽橋的作用:a.連接內(nèi)電路,形成閉合回路;b.平衡電荷,使原電池不斷產(chǎn)生電流。 深度思考 正誤判斷,正確的打“√”,錯誤的打“” (1)在原電池中,發(fā)生氧化反應(yīng)的一極一定是負極( ) (2)在原電池中,負極材料的活潑性一定比正極材料強( ) (3)在原電池中,正極本身一定不參與電極反應(yīng),負極本身一定要發(fā)生氧化反應(yīng)( ) (4)在鋅銅原電池中,因為有電子通過電解質(zhì)溶液形成閉合回路,所以有電流產(chǎn)生( ) (5)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( ) (6)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極,活潑金屬一定作負極( ) 答案 (1)√ (2) (3) (4) (5) (6) 題組一 原電池的形成條件及正負極的判斷 1.有關(guān)電化學(xué)知識的描述正確的是( ) A.CaO+H2O===Ca(OH)2,可以放出大量的熱,故可把該反應(yīng)設(shè)計成原電池,把其中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 B.原電池的兩極一定是由活動性不同的兩種金屬組成 C.從理論上講,任何能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)都可設(shè)計成原電池 D.原電池工作時,正極表面一定有氣泡產(chǎn)生 答案 C 2.在如圖所示的8個裝置中,屬于原電池的是 。 答案?、冖堍蔻? 3.(xx信陽質(zhì)檢)分析下圖所示的四個原電池裝置,其中結(jié)論正確的是( ) A.①②中Mg作負極,③④中Fe作負極 B.②中Mg作正極,電極反應(yīng)式為6H2O+6e-===6OH-+3H2↑ C.③中Fe作負極,電極反應(yīng)式為Fe-2e-===Fe2+ D.④中Cu作正極,電極反應(yīng)式為2H++2e-===H2↑ 答案 B 解析?、谥蠱g不與NaOH溶液反應(yīng),而Al能和NaOH溶液反應(yīng)失去電子,故Al是負極;③中Fe在濃硝酸中鈍化,Cu和濃HNO3反應(yīng)失去電子作負極,A、C錯;②中電池總反應(yīng)為2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑,負極反應(yīng)式為2Al+8OH--6e-===2AlO+4H2O,二者相減得到正極反應(yīng)式為6H2O+6e-===6OH-+3H2↑,B正確;④中Cu是正極,電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e-===4OH-,D錯。 1.規(guī)避原電池工作原理的3個失分點 (1)原電池閉合回路的形成有多種方式,可以是導(dǎo)線連接兩個電極,也可以是兩電極相接觸。 (2)電解質(zhì)溶液中陰、陽離子的定向移動,與導(dǎo)線中電子的定向移動共同組成了一個完整的閉合回路。 (3)無論在原電池還是在電解池中,電子均不能通過電解質(zhì)溶液。 2.判斷原電池正、負極的5種方法 說明 原電池的正極和負極與電極材料的性質(zhì)有關(guān),也與電解質(zhì)溶液有關(guān),不要形成活潑電極一定作負極的思維定勢。 題組二 應(yīng)用原電池原理比較金屬活動性強弱 4.有A、B、C、D、E五塊金屬片,進行如下實驗: (1)A、B用導(dǎo)線相連后,同時浸入稀H2SO4溶液中,A極為負極,活動性 ; (2)C、D用導(dǎo)線相連后,同時浸入稀H2SO4溶液中,電流由D→導(dǎo)線→C,活動性 ; (3)A、C相連后,同時浸入稀H2SO4溶液中,C極產(chǎn)生大量氣泡,活動性 ; (4)B、D相連后,同時浸入稀H2SO4溶液中,D極發(fā)生氧化反應(yīng),活動性 ; (5)用惰性電極電解含B離子和E離子的溶液,E先析出,活動性 。 綜上所述,這五種金屬的活動性從強到弱的順序為 。 答案 (1)A>B (2)C>D (3)A>C (4)D>B (5)B>E A>C>D>B>E 5.(xx襄陽一模)有A、B、C、D四種金屬,做如下實驗:①將A與B用導(dǎo)線連接起來,浸入電解質(zhì)溶液中,B不易腐蝕;②將A、D分別投入等物質(zhì)的量濃度的鹽酸中,D比A反應(yīng)劇烈;③將銅浸入B的鹽溶液里,無明顯變化,如果把銅浸入C的鹽溶液里,有金屬C析出。據(jù)此判斷它們的活動性由強到弱的順序是( ) A.A>B>C>D B.C>D>A>B C.D>A>B>C D.A>B>D>C 答案 C 解析?、貯與B用導(dǎo)線連接后浸入電解質(zhì)溶液中會構(gòu)成原電池,B不易腐蝕,說明B為原電池的正極,說明金屬活動性:A>B;②A、D與等物質(zhì)的量濃度的鹽酸反應(yīng),D比A反應(yīng)劇烈,說明金屬活動性:D>A;③根據(jù)置換反應(yīng)規(guī)律,Cu不能置換出B,說明金屬活動性:B>Cu,Cu能置換出C,說明金屬活動性:Cu>C。則四種金屬活動性的排列順序是D>A>B>C。 題組三 聚焦“鹽橋”原電池 6.根據(jù)下圖,下列判斷中正確的是( ) A.燒杯a中的溶液pH降低 B.燒杯b中發(fā)生氧化反應(yīng) C.燒杯a中發(fā)生的反應(yīng)為2H++2e-===H2↑ D.燒杯b中發(fā)生的反應(yīng)為2Cl--2e-===Cl2↑ 答案 B 解析 由題給原電池裝置可知,電子經(jīng)過導(dǎo)線,由Zn電極流向Fe電極,則O2在Fe電極發(fā)生還原反應(yīng):O2+2H2O+4e-===4OH-,燒杯a中c(OH-)增大,溶液的pH升高;燒杯b中,Zn發(fā)生氧化反應(yīng):Zn-2e-===Zn2+。 7.控制適合的條件,將反應(yīng)2Fe3++2I-2Fe2++I2設(shè)計成如下圖所示的原電池。下列判斷不正確的是( ) A.反應(yīng)開始時,乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B.反應(yīng)開始時,甲中石墨電極上Fe3+被還原 C.電流表讀數(shù)為零時,反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài) D.電流表讀數(shù)為零后,在甲中溶入FeCl2固體,乙中的石墨電極為負極 答案 D 解析 由圖示結(jié)合原電池原理分析可知,F(xiàn)e3+得電子變成Fe2+被還原,I-失去電子變成I2被氧化,所以A、B正確;電流表讀數(shù)為零時,F(xiàn)e3+得電子速率等于Fe2+失電子速率,反應(yīng)達到平衡狀態(tài),C正確;D項,在甲中溶入FeCl2固體,平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2向左移動,I2被還原為I-,乙中石墨為正極,D不正確。 8.下圖Ⅰ、Ⅱ分別是甲、乙兩組同學(xué)將反應(yīng)“AsO+2I-+2H+AsO+I2+H2O”設(shè)計成的原電池裝置,其中C1、C2均為碳棒。甲組向圖Ⅰ燒杯中逐滴加入適量濃鹽酸;乙組向圖ⅡB燒杯中逐滴加入適量40% NaOH溶液。 下列敘述中正確的是( ) A.甲組操作時,電流表(A)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) B.甲組操作時,溶液顏色變淺 C.乙組操作時,C2作正極 D.乙組操作時,C1上發(fā)生的電極反應(yīng)為I2+2e-===2I- 答案 D 解析 裝置Ⅰ中的反應(yīng),AsO+2I-+2H+AsO+I2+H2O,當(dāng)加入適量濃鹽酸時,平衡向右移動,有電子轉(zhuǎn)移,但電子不會沿導(dǎo)線通過,所以甲組操作時,電流表(A)指針不會發(fā)生偏轉(zhuǎn),但由于I2濃度增大,所以溶液顏色變深;向裝置ⅡB燒杯中加入NaOH溶液中,C2上發(fā)生:AsO-2e-+2OH-===AsO+H2O,電子沿導(dǎo)線到C1棒,I2+2e-===2I-,所以C2為負極,C1為正極。 當(dāng)氧化劑得電子速率與還原劑失電子速率相等時,可逆反應(yīng)達到化學(xué)平衡狀態(tài),電流表指針示數(shù)為零;當(dāng)電流表指針往相反方向偏轉(zhuǎn),暗示電路中電子流向相反,說明化學(xué)平衡移動方向相反。 考點二 化學(xué)電源 1.日常生活中的三種電池 (1)堿性鋅錳干電池——一次電池 正極反應(yīng):2MnO2+2H2O+2e-===2MnOOH+2OH-; 負極反應(yīng):Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2; 總反應(yīng):Zn+2MnO2+2H2O===2MnOOH+Zn(OH)2。 (2)鋅銀電池——一次電池 負極反應(yīng):Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2; 正極反應(yīng):Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-; 總反應(yīng):Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag。 (3)二次電池(可充電電池) 鉛蓄電池是最常見的二次電池,負極材料是Pb,正極材料是PbO2。 ①放電時的反應(yīng) a.負極反應(yīng):Pb+SO-2e-===PbSO4; b.正極反應(yīng):PbO2+4H++SO+2e-===PbSO4+2H2O; c.總反應(yīng):Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O。 ②充電時的反應(yīng) a.陰極反應(yīng):PbSO4+2e-===Pb+SO; b.陽極反應(yīng):PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++SO; c.總反應(yīng):2PbSO4+2H2O===Pb+PbO2+2H2SO4。 注 可逆電池的充、放電不能理解為可逆反應(yīng)。 2.“高效、環(huán)境友好”的燃料電池 氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池,可分酸性和堿性兩種。 種類 酸性 堿性 負極反應(yīng)式 2H2-4e-===4H+ 2H2+4OH--4e-===4H2O 正極反應(yīng)式 O2+4e-+4H+===2H2O O2+2H2O+4e-===4OH- 電池總 反應(yīng)式 2H2+O2===2H2O 備注 燃料電池的電極不參與反應(yīng),有很強的催化活性,起導(dǎo)電作用 深度思考 1.可充電電池充電時電極與外接電源的正、負極如何連接? 答案 2.(1)氫氧燃料電池以KOH溶液作電解質(zhì)溶液時,工作一段時間后,電解質(zhì)溶液的濃度將 (填“減小”、“增大”或“不變”,下同),溶液的pH 。 (2)氫氧燃料電池以H2SO4溶液作電解質(zhì)溶液時,工作一段時間后,電解質(zhì)溶液的濃度將 (填“減小”、“增大”或“不變”,下同),溶液的pH 。 答案 (1)減小 減小 (2)減小 增大 1.鎳鎘(Ni-Cd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液,其充、放電按下式進行:Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2,有關(guān)該電池的說法正確的是( ) A.充電時陽極反應(yīng):Ni(OH)2+OH--e-===NiOOH+H2O B.充電過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程 C.放電時負極附近溶液的堿性不變 D.放電時電解質(zhì)溶液中的OH-向正極移動 答案 A 解析 放電時Cd的化合價升高,Cd作負極,Ni的化合價降低,NiOOH作正極,則充電時Cd(OH)2作陰極,Ni(OH)2作陽極,電極反應(yīng)式為Ni(OH)2+OH--e-===NiOOH+H2O,A項正確;充電過程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程,B項錯誤;放電時負極電極反應(yīng)式為Cd+2OH--2e-===Cd(OH)2,Cd電極周圍OH-的濃度減小,C項錯誤;放電時OH-向負極移動,D項錯誤。 2.有一種MCFC型燃料電池,該電池所用燃料為H2,電解質(zhì)為熔融的K2CO3。電池的總反應(yīng)為2H2+O2===2H2O,負極反應(yīng):H2+CO-2e-===H2O+CO2。下列說法正確的是( ) A.電路中的電子經(jīng)正極、熔融的K2CO3、負極后再到正極,形成閉合回路 B.電池放電時,電池中CO的物質(zhì)的量將逐漸減少 C.正極反應(yīng)為:2H2O+O2+4e-===4OH- D.放電時CO向負極移動 答案 D 解析 電子不能通過熔融的K2CO3,故A項錯誤;該電池的正極反應(yīng)為O2+4e-+2CO2===2CO,根據(jù)電子守恒,放電時負極消耗CO與正極生成CO的物質(zhì)的量相等,電池中CO的物質(zhì)的量不變,故B、C錯誤;放電時陰離子向負極移動,D項正確。 3.鉛蓄電池是典型的可充電電池,它的正、負極板是惰性材料,電池總反應(yīng)式為 Pb+PbO2+4H++2SO2PbSO4+2H2O 請回答下列問題(不考慮氫、氧的氧化還原): (1)放電時:正極的電極反應(yīng)式是 ; 電解液中H2SO4的濃度將變 ;當(dāng)外電路通過1 mol電子時,理論上負極板的質(zhì)量增加 g。 (2)在完全放電耗盡PbO2和Pb時,若按如圖連接,電解一段時間后,則在A電極上生成 ,B電極上生成 ,此時鉛蓄電池的正極、負極的極性將 。 答案 (1)PbO2+2e-+4H++SO===PbSO4+2H2O 小 48 (2)Pb PbO2 對換 解析 (1)原電池里正極上得電子,負極上失電子。根據(jù)電池總反應(yīng)式 負極反應(yīng)為 Pb+SO-2e-===PbSO4 質(zhì)量增加 2 mol 96 g 1 mol Δm 求得Δm=48 g。 (2)電解池里與電源正極相連的電極(陽極)上失電子,與電源負極相連的電極(陰極)上得電子。則陽極反應(yīng)為PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++SO;陰極反應(yīng)為PbSO4+2e-===Pb+SO。根據(jù)圖示,電解一段時間后,原PbO2極變成Pb,原Pb極變成PbO2,即鉛蓄電池的正負極的極性對換。 可充電電池常考查內(nèi)容 (1)充、放電時電極的判斷。 (2)充、放電時電極反應(yīng)及反應(yīng)類型的判斷。 (3)充、放電時離子(外電路中電子的移動方向的判斷)。 (4)充、放電時電解質(zhì)溶液離子濃度的變化,特別是酸、堿性的變化。 近幾年高考中的新型電池種類繁多,“儲氫電池”、“高鐵電池”、“海洋電池”、“燃料電池”、“鋰離子電池”等,這些新型電源常以選擇題的形式呈現(xiàn)。解析這類考題,首先要理解常見的化學(xué)電源種類及原電池的工作原理,其次會判斷正負電極或陰陽極,以及會書寫電極反應(yīng)式等。 1.電極反應(yīng)式書寫的一般步驟(類似氧化還原反應(yīng)方程式的書寫) 2.已知總方程式,書寫電極反應(yīng)式 (1)書寫步驟 ①步驟一:寫出電池總反應(yīng)式,標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目(ne-)。 ②步驟二:找出正、負極,失電子的電極為負極;確定溶液的酸堿性。 ③步驟三:寫電極反應(yīng)式。 負極反應(yīng):還原劑-ne-===氧化產(chǎn)物 正極反應(yīng):氧化劑+ne-===還原產(chǎn)物 (2)書寫技巧 若某電極反應(yīng)式較難寫時,可先寫出較易的電極反應(yīng)式,用總反應(yīng)式減去較易的電極反應(yīng)式,即可得出較難寫的電極反應(yīng)式。如:CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料電池中: 總反應(yīng)式:CH3OCH3+3O2===2CO2+3H2O 正極:3O2+12H++12e-===6H2O 負極:CH3OCH3+3H2O-12e-===2CO2+12H+ 特別提醒 簡單電極反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù),必須與總方程式中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相同。 3.氫氧燃料電池在四種常見介質(zhì)中的電極反應(yīng)總結(jié) 負極 正極 專題訓(xùn)練 題組一 判斷正、負極,書寫化學(xué)電源電極反應(yīng)式 1.Li-SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳,電解液是LiAlCl4-SOCl2。電池的總反應(yīng)可表示為4Li+2SOCl2===4LiCl+S+SO2↑。 請回答下列問題: (1)電池的負極材料為 ,發(fā)生的電極反應(yīng)為 。 (2)電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為 。 答案 (1)鋰 4Li-4e-===4Li+ (2)2SOCl2+4e-===4Cl-+S+SO2↑ 解析 分析反應(yīng)的化合價變化,可知Li失電子,被氧化,為還原劑,SOCl2得電子,被還原,為氧化劑。 (1)負極材料為Li(還原劑),4Li-4e-===4Li+。 (2)正極反應(yīng)式可由總反應(yīng)式減去負極反應(yīng)式得到:2SOCl2+4e-===4Cl-+S+SO2↑。 2.Mg-AgCl電池是一種能被海水激活的一次性貯備電池,電池反應(yīng)方程式為2AgCl+Mg===Mg2++2Ag+2Cl- 試書寫該電池的正、負極電極反應(yīng)式。 答案 負極:Mg-2e-===Mg2+ 正極:2AgCl+2e-===2Ag+2Cl- 3.鋁-空氣海水電池:以鋁板為負極,鉑網(wǎng)為正極,海水為電解質(zhì)溶液,空氣中的氧氣與鋁反應(yīng)產(chǎn)生電流。 電池總反應(yīng)為4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3; 負極: ; 正極: 。 答案 4Al-12e-===4Al3+ 3O2+6H2O+12e-===12OH- 題組二 “一池多變”的燃料電池 4.以甲烷燃料電池為例來分析不同的環(huán)境下電極反應(yīng)式的書寫。 (1)酸性介質(zhì)(如H2SO4) 負極: ; 正極: ; 總反應(yīng)式: 。 答案 CH4-8e-+2H2O===CO2+8H+ 2O2+8e-+8H+===4H2O CH4+2O2===CO2+2H2O (2)堿性介質(zhì)(如KOH) 負極: ; 正極: ; 總反應(yīng)式: 。 答案 CH4-8e-+10OH-===CO+7H2O 2O2+8e-+4H2O===8OH- CH4+2O2+2OH-===CO+3H2O (3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2-) 負極: ; 正極: ; 總反應(yīng)式: 。 答案 CH4-8e-+4O2-===CO2+2H2O 2O2+8e-===4O2- CH4+2O2===CO2+2H2O (4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下 負極: ; 正極: ; 總反應(yīng)式: 。 答案 CH4-8e-+4CO===5CO2+2H2O 2O2+8e-+4CO2===4CO CH4+2O2===CO2+2H2O 題組三 根據(jù)圖示理解新型電源工作原理 5.熱激活電池可用作火箭、導(dǎo)彈的工作電源。一種熱激活電池的基本結(jié)構(gòu)如圖所示,其中作為電解質(zhì)的無水LiCl-KCl混合物受熱熔融后,電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應(yīng)為PbSO4+2LiCl+Ca===CaCl2+Li2SO4+Pb。下列有關(guān)說法正確的是( ) A.正極反應(yīng)式:Ca+2Cl--2e-===CaCl2 B.放電過程中,Li+向負極移動 C.每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子,理論上生成20.7 g Pb D.常溫時,在正負極間接上電流表,指針不偏轉(zhuǎn) 答案 D 解析 正極發(fā)生還原反應(yīng),故為PbSO4+2e-===Pb+SO,A項錯誤;放電過程為原電池,陽離子向正極移動,B項錯誤;每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子,生成0.05 mol Pb,質(zhì)量為10.35 g,C項錯誤;常溫下,電解質(zhì)不能熔化,不能形成原電池,故指針不偏轉(zhuǎn),D項正確。 6.一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關(guān)該電池的說法正確的是( ) A.反應(yīng)CH4+H2O3H2+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,CO向B電極移動 D.電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為O2+2CO2+4e-===2CO 答案 D 解析 A項,H4→O,則該反應(yīng)中每消耗1 mol CH4轉(zhuǎn)移6 mol電子,錯誤;B項,該電池的傳導(dǎo)介質(zhì)為熔融的碳酸鹽,所以A電極即負極上H2參與的電極反應(yīng)為H2-2e-+CO===CO2+H2O,錯誤;C項,原電池工作時,陰離子移向負極,而B極是正極,錯誤;D項,B電極即正極上O2參與的電極反應(yīng)為O2+4e-+2CO2===2CO,正確。 7.一種碳納米管能夠吸附氫氣,可作二次電池(如下圖所示)的碳電極。該電池的電解質(zhì)溶液為6 molL-1的KOH溶液。 (1)寫出放電時的正、負極電極反應(yīng)式。 答案 負極:H2-2e-+2OH-===2H2O; 正極:2NiO(OH)+2H2O+2e-===2Ni(OH)2+2OH-。 (2)寫出充電時的陰、陽極電極反應(yīng)式。 答案 陰極:2H2O+2e-===H2↑+2OH-; 陽極:2Ni(OH)2+2OH--2e-===2NiO(OH)+2H2O。 8.鋰錳電池的體積小、性能優(yōu)良,是常用的一次電池。該電池反應(yīng)原理如圖所示,其中電解質(zhì)LiClO4溶于混合有機溶劑中,Li+ 通過電解質(zhì)遷移入MnO2晶格中,生成LiMnO2。回答下列問題: (1)外電路的電流方向是由 (填字母,下同)極流向 極。 (2)電池正極反應(yīng)式為 。 (3)是否可用水代替電池中的混合有機溶劑? (填“是”或“否”),原因是 。 答案 (1)b a (2)MnO2+e-+Li+===LiMnO2 (3)否 電極Li是活潑金屬,能與水反應(yīng) 解析 (1)結(jié)合所給裝置圖以及原電池反應(yīng)原理,可知Li作負極材料,MnO2作正極材料,所以電子流向是從a→b,那么電流方向則是b→a。 (2)根據(jù)題目中的信息“電解質(zhì)LiClO4溶于混合有機溶劑中,Li+ 通過電解質(zhì)遷移入MnO2晶格中,生成LiMnO2”,所以正極的電極反應(yīng)式為MnO2+e-+Li+===LiMnO2。 (3)因為負極的電極材料Li是活潑的金屬,能夠與水發(fā)生反應(yīng),故不能用水代替電池中的混合有機溶劑。 1.(xx全國卷Ⅱ,11)Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯誤的是( ) A.負極反應(yīng)式為Mg-2e-===Mg2+ B.正極反應(yīng)式為Ag++e-===Ag C.電池放電時Cl-由正極向負極遷移 D.負極會發(fā)生副反應(yīng)Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2↑ 答案 B 解析 根據(jù)題意,Mg-海水-AgCl電池總反應(yīng)式為Mg+2AgCl===MgCl2+2Ag。A項,負極反應(yīng)式為Mg-2e-===Mg2+,正確;B項,正極反應(yīng)式為2AgCl+2e-===2Cl-+ 2Ag,錯誤;C項,對原電池來說,陰離子由正極移向負極,正確;D項,由于鎂是活潑金屬,則負極會發(fā)生副反應(yīng)Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2↑,正確。 2.(xx全國卷Ⅲ,11)鋅-空氣燃料電池可用作電動車動力電源,電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液,反應(yīng)為2Zn+O2+4OH-+2H2O===2Zn(OH)。下列說法正確的是( ) A.充電時,電解質(zhì)溶液中K+向陽極移動 B.充電時,電解質(zhì)溶液中c(OH-)逐漸減小 C.放電時,負極反應(yīng)為Zn+4OH--2e-===Zn(OH) D.放電時,電路中通過2 mol電子,消耗氧氣22.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況) 答案 C 解析 A項,充電時,電解質(zhì)溶液中K+向陰極移動,錯誤;B項,充電時,總反應(yīng)方程式為2Zn(OH)2Zn+O2↑+4OH-+2H2O,所以電解質(zhì)溶液中c(OH-)逐漸增大,錯誤;C項,在堿性環(huán)境中負極Zn失電子生成的Zn2+將與OH―結(jié)合生成Zn(OH),正確;D項,O2~4e-,故電路中通過2 mol電子,消耗氧氣0.5 mol,在標(biāo)準(zhǔn)狀況時體積為11.2 L,錯誤。 3.(xx全國卷Ⅰ,11)微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法錯誤的是( ) A.正極反應(yīng)中有CO2生成 B.微生物促進了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移 C.質(zhì)子通過交換膜從負極區(qū)移向正極區(qū) D.電池總反應(yīng)為C6H12O6+6O2===6CO2+6H2O 答案 A 解析 由題意可知,微生物電池的原理是在微生物的作用下,O2與C6H12O6發(fā)生氧化還原反應(yīng),將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,B項正確;氧氣在正極反應(yīng),由于質(zhì)子交換膜只允許H+離子通過,則正極反應(yīng)為O2+4e-+4H+===2H2O,沒有CO2生成,A項錯誤;負極發(fā)生反應(yīng):C6H12O6-24e-+6H2O===6CO2+24H+,H+在負極區(qū)生成,移向正極區(qū),在正極被消耗,C項正確;總反應(yīng)為C6H12O6+6O2===6CO2+6H2O,D項正確。 4.(xx天津理綜,4)鋅銅原電池裝置如圖所示,其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過,下列有關(guān)敘述正確的是( ) A.銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B.電池工作一段時間后,甲池的c(SO)減小 C.電池工作一段時間后,乙池溶液的總質(zhì)量增加 D.陰陽離子分別通過交換膜向負極和正極移動,保持溶液中電荷平衡 答案 C 解析 A項,由鋅的活潑性大于銅,可知銅電極為正極,在正極上Cu2+得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成Cu,錯誤;B項,由于陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過,故甲池的c(SO)不變,錯誤;C項,在乙池中Cu2++2e-===Cu,同時甲池中的Zn2+通過陽離子交換膜進入乙池中,由于M(Zn2+)>M(Cu2+),故乙池溶液的總質(zhì)量增加,正確;D項,陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過,電解過程中Zn2+通過陽離子交換膜移向正極,保持溶液中電荷平衡,陰離子是不能通過交換膜的,錯誤。 5.(xx新課標(biāo)全國卷Ⅱ,12)xx3月我國科學(xué)家報道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系。下列敘述錯誤的是( ) A.a(chǎn)為電池的正極 B.電池充電反應(yīng)為LiMn2O4===Li1-xMn2O4+xLi C.放電時,a極鋰的化合價發(fā)生變化 D.放電時,溶液中Li+從b向a遷移 答案 C 解析 圖示所給出的是原電池裝置。A項,由圖示分析,金屬鋰易失電子,由原電池原理可知,含有鋰的一端為原電池的負極,即b為負極,a為正極,正確;B項,電池充電時為電解池,反應(yīng)式為原電池反應(yīng)的逆反應(yīng),正確;C項,放電時,a極為原電池的正極,發(fā)生還原反應(yīng)的是Mn元素,鋰元素的化合價沒有變化,不正確;D項,放電時為原電池,鋰離子應(yīng)向正極(a極)遷移,正確。- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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