第3讲 化学能转化为电能――电池

首页上一页下一页末页结束化学第3讲化学能转化为电能——电池第3讲化学能转化为电能——电池[概念理论·系统梳理][知识清单]一、1.化学能电能2.(1)活动性不同(2)电解质溶液(3)闭合回路3.(1)ZnCu(2)Zn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu(3)负极正极正极负极(4)负极正极(5)阴阳离子定向移动二、1.ZnZn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2碳棒2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－2.(1)Pb(s)＋SO2－4(aq)－2e－===PbSO4(s)PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)(2)PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO2－4(aq)PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq)首页上一页下一页末页结束化学第3讲化学能转化为电能——电池三、1.原电池电化学化学2.酸性2H＋＋2e－===H2↑O2＋4e－＋2H2O===4OH－2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2吸氧3.(1)牺牲阳极(2)外加电源[双基自测]1．(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×首页上一页下一页末页结束化学第3讲化学能转化为电能——电池2．提示：(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；然后依据原电池的形成条件分析判断。主要是“四看”：看电极——两极为导体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极)；看溶液——是否是电解质溶液；看回路——两极插入溶液中，形成闭合回路或两极直接接触；看本质——有无氧化还原反应发生，原电池反应是总反应能够自发进行的氧化还原反应。(2)多池相连，但无外接电源时，两极活泼性差异最大的一池为原电池，其他各池可看做电解池。首页上一页下一页末页结束化学第3讲化学能转化为电能——电池3.电解池原电池电极名称阴极(与电源负极相连)阳极(与电源正极相连)负极(电子流出的电极)正极(电子流入的电极)电极反应(氧化、还原)还原反应氧化反应氧化反应还原反应能量转变电能转化为化学能化学能转化为电能首页上一页下一页末页结束化学第3讲化学能转化为电能——电池4．提示：粗锌快，因为粗锌中含有杂质金属，可以和锌形成原电池，反应速率较快。5．(1)CuAgNO3(2)正Ag＋＋e－===AgCu－2e－===Cu2＋(3)CuAg6．解析：(1)Fe3＋具有强氧化性，可以把一些金属单质如铁、铜等氧化成相应的离子，离子方程式是：2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋。首页上一页下一页末页结束化学第3讲化学能转化为电能——电池(2)由反应2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋可以判断出铜发生氧化反应，铜作负极，Fe3＋发生还原反应，正极可以选用石墨棒，电解质溶液可以选用氯化铁溶液，仿照教材上的铜锌原电池装置，可以画出此原电池的装置图。答案：(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(2)正极反应：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋负极反应：Cu－2e－===Cu2＋首页上一页下一页末页结束化学第3讲化学能转化为电能——电池[核心考点·层级突破]1．解析：根据信息可知在银器处理过程中运用了原电池原理，铝质容器作负极，电极反应为2Al－6e－===2Al3＋；银器作正极，电极反应为3Ag2S＋6e－===6Ag＋3S2－；继而Al3＋和S2－发生互相促进的水解反应：2Al3＋＋3S2－＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H2S↑，故原电池的总反应为：3Ag2S＋2Al＋6H2O===6Ag＋2Al(OH)3＋3H2S↑，故C错误。黑色褪去的原因是Ag2S被还原为Ag，此过程中银器质量逐渐减小，故A、D错误，B正确。答案：B首页上一页下一页末页结束化学第3讲化学能转化为电能——电池2．解析：根据题意可知电池的总反应为：Mg＋H2O2＋2H＋===Mg2＋＋2H2O。Mg电极是该电池的负极，A错误。H2O2在正极发生还原反应，B错误。石墨电极的电极反应式为：H2O2＋2H＋＋2e－===2H2O，由于水电离出的H＋不断被消耗，所以该电极附近溶液的pH增大，C正确。在原电池中，阴离子向负极移动，D错误。答案：C首页上一页下一页末页结束化学第3讲化学能转化为电能——电池3．解析：(1)首先判断酸性条件下的反应产物。电池正极O2为反应物，正极反应为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，则负极二甲醚被氧化为CO2。负极发生氧化反应，由反应物、生成物，结合得失电子守恒、原子守恒及溶液呈酸性，可写出负极反应式为CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋。(2)FeCl3和KClO在强碱性条件下反应，实质是KClO氧化Fe(OH)3，ClO－的还原产物应该是Cl－；K2FeO4­Zn组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，FeO2－4中＋6价铁元素被还原为Fe(OH)3中＋3价铁元素，其电极反应式为FeO2－4＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－；书写总反应的离子方程式时，关键是抓住Fe和Zn的存在形式分别是Fe(OH)3和Zn(OH)2。首页上一页下一页末页结束化学第3讲化学能转化为电能——电池(3)由普通锌锰电池放电时的总反应可知，Zn作负极，NH4Cl为电解质，正极上发生还原反应：MnO2＋NH＋4＋e－===MnOOH＋NH3。(4)负极实际上是稀土储氢合金吸附的H2失去电子生成H＋，H＋再与OH－结合生成H2O，所以负极的电极反应式为MH－e－＋OH－===M＋H2O答案：(1)CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋(2)2Fe(OH)3＋3ClO－＋4OH－===2FeO2－4＋5H2O＋3Cl－FeO2－4＋3e－＋4H2O===Fe(OH)3＋5OH－2FeO2－4＋8H2O＋3Zn===2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH－(3)ZnNH4ClMnO2＋NH＋4＋e－===MnOOH＋NH3(4)MH－e－＋OH－===M＋H2O首页上一页下一页末页结束化学第3讲化学能转化为电能——电池4．解析：①说明A比B活泼，②说明C比D活泼，③说明C极H＋被还原，C极为正极，则A比C活泼；④D为负极，D比B活泼；⑤说明B比E活泼。综上所述，五块金属活动顺序为A＞C＞D＞B＞E。答案:B5．解析：由题意知，Cu为负极材料，由正极材料的金属活性必须小于Cu，其中B、D项符合该条件；由Fe3＋得电子生成Fe2＋知，电解质溶液中必须含有Fe3＋，同时符合上述两条件的只有D项。答案:D首页上一页下一页末页结束化学第3讲化学能转化为电能——电池6．解析：(1)a中加入CuSO4，消耗一部分Zn，Cu、Zn形成原电池，反应速率加快，所以a放出H2的量减少，但速率加快。(2)a中加入CuSO4消耗Zn，但不影响产生H2的量，速率也加快。(3)CH3COONa与H2SO4反应后生成弱酸CH3COOH，从而减慢反应速率，但产生H2的量没发生变化。答案：(1)A(2)B(3)C首页上一页下一页末页结束化学第3讲化学能转化为电能——电池7．解析：(1)肼燃烧的化学方程式为N2H4＋O2===N2＋2H2O，由此可知电极反应式分别为：正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－；负极：N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O。(2)写此电极反应式时要注意电解质溶液显酸性，与电极产物NH3反应，即N2＋8H＋＋6e－===2NH＋4。(3)验证I2和Fe3＋的氧化性强弱可根据反应2I－＋2Fe3＋===2Fe2＋＋I2来进行判断，溶液中可加入少量淀粉溶液，若淀粉溶液变蓝证明生成了I2。首页上一页下一页末页结束化学第3讲化学能转化为电能——电池答案：(1)O2＋2H2O＋4e－===4OH－N2H4＋4OH－－4e－===N2↑＋4H2O(2)N2＋8H＋＋6e－===2NH＋4(3)首页上一页下一页末页结束化学第3讲化学能转化为电能——电池8．解析：水中的钢闸门连接电源的负极，钢闸门为阴极，从而得以保护，A项正确；金属护栏表面涂漆的原理是隔绝金属护栏与空气的接触，从而减缓金属护栏的腐蚀，B项错误；汽车底盘喷涂高分子膜的原理也是隔绝与空气的接触，C项错误；地下钢管连接镁块，形成了原电池，属于牺牲阳极的阴极保护法，D项错误。答案:A首页上一页下一页末页结束化学第3讲化学能转化为电能——电池9．解析：图a中，铁棒发生电化学腐蚀，靠近底端的部分与氧气接触少，腐蚀程度较轻，选项A错误；图b中开关置于M时，Cu­Zn合金作负极，由M改置于N时，Cu­Zn合金作正极，腐蚀速率减小，选项B正确；图c中接通开关时Zn作负极，腐蚀速率增大，但氢气在Pt极上放出，选项C错误；图d中Zn­MnO2干电池自放电腐蚀主要是由Zn的氧化反应引起的，选项D错误。答案:B首页上一页下一页末页结束化学第3讲化学能转化为电能——电池10．解析：(1)生铁中含有碳，构成原电池加快了腐蚀速率，正确；(2)用锡焊接的铁质器件，焊接处易生锈，是因为构成的原电池中Fe作负极，加快了腐蚀速率，正确；(3)铁管上镶嵌锌块，构成的原电池中Fe作正极，受到保护，正确；(4)钢管与电源正极相连，则钢管作阳极，发生氧化反应而被腐蚀，错误；(5)铁遇冷浓硝酸表面钝化，在表面生成一层致密的氧化膜保护内部不被腐蚀，正确；(6)钢管与铜管露天堆放在一起，形成原电池时钢管作负极，发生氧化反应而被腐蚀，错误；(7)钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应为：Fe－2e－===Fe2＋，错误。答案：(1)√(2)√(3)√(4)×(5)√(6)×(7)×首页上一页下一页末页结束化学第3讲化学能转化为电能——电池热点题型[应用体验]1．解析：正极上发生还原反应，A项错误；放电过程中Li＋向正极移动，B项错误；由电池总反应式可知，每转移0.1mol电子，理论上生成0.05molPb，质量为10.35g，C项错误；常温下，电解质不是熔融态，离子不能移动，不能产生电流，因此连接电流表或检流计，指针不偏转。答案：D2．解析：该电池的负极是锂，氧化剂水在正极上得到电子生成氢气，又电解质是LiOH，故A、B、D项正确；原电池中OH－向负极移动，C项错误。答案：C首页上一页下一页末页结束化学第3讲化学能转化为电能——电池3．解析：该电池总反应为：2Na＋NiCl2===2NaCl＋Ni，因此有NaCl生成，A项正确；电池总反应为Na还原Ni2＋，B项错误；正极为NiCl2发生还原反应：NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－，C项正确；钠离子通过钠离子导体由负极移向正极，D项正确。答案：B4．解析：在该电池中Li－Al是负极材料，该材料中Li的化合价为0，负极电极反应式为：Li－e－===Li＋，结合题给的正极的反应式可推出总反应式为：2Li＋FeS===Li2S＋Fe，故B正确，A、C错误。D项，充电时，阴极上得电子发生还原反应，故D项错误。答案：B首页上一页下一页末页结束化学第3讲化学能转化为电能——电池5．解析：电解质溶液中阳离子应向正极移动，A项错误；酸性溶液中，正极电极反应式为O2＋4e－＋4H＋===2H2O，D项错误；结合正极反应式，转移0.4mol电子时，消耗O20.1mol，其在标准状况下的体积为2.24L，B项错误；C项符合题目要求，正确。答案：C首页上一页下一页末页结束化学第3讲化学能转化为电能——电池[教材实验·全面发掘]多悟一些1.①②电极逐渐变细③甲Zn和Cu2＋不直接接触，避免两种物质直接发生反应，从而避免能量损失，提高了电池效率，提供稳定电流2．A首页上一页下一页末页结束化学第3讲化学能转化为电能——电池多思一些1．提示：由于提供试剂和金属片有三种，还可以设计成Zn/ZnSO4(aq)//Fe/FeSO4(aq)，也可以设计成Fe/FeSO4(aq)//Cu/CuSO4(aq)两种，但考虑到后者中有铜，且Zn比Fe更活泼，实验效果更明显，所以一般采用Z