电化学原理及应用Word文件下载.docx

电化学原理及应用Word文件下载.docx

《电化学原理及应用Word文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电化学原理及应用Word文件下载.docx（27页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

Ⅱ卷T11，ⅢT11

3.电化学原理在物质制备和废水处理中的综合应用

Ⅰ卷T27（3），Ⅲ卷T27（3）

Ⅰ卷T11，Ⅱ卷T11

Ⅰ卷T11

命题热点1　化学电源电极反应式的书写

■知识储备——核心要点填充

1．“Zn—CuSO4—Cu”原电池中，

（1）Zn作________极，发生________反应，电极反应式为________；

（2）电子从________极（填“Cu”或“Zn”，下同）流出，流向________极；

（3）溶液中Cu2＋移向________极（填“正”或“负”），盐桥中的Cl－移向________极（填“正”或“负”）。

【答案】　

（1）负　氧化　Zn－2e－===Zn2＋

（2）Zn　Cu　（3）正　负

2．书写常见电源的电极反应式

（1）碱性锌锰电池

总反应方程式：

Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn（OH）2＋2MnOOH。

负极：

___________________________________________________。

正极：

（2）铅蓄电池

Pb（s）＋PbO2（s）＋2H2SO4（aq）

2PbSO4（s）＋2H2O（l）

____________________________________________________。

_____________________________________________________。

（3）锌铁高能碱性电池

3Zn＋2K2FeO4＋8H2O

3Zn（OH）2＋2Fe（OH）3＋4KOH。

（4）以CH3OH为燃料，写出下列几种介质的两极反应式

电池类型

导电离子

负极反应式

正极反应式

酸性燃料电池

H＋

碱性燃料电池

OH－

熔融碳酸盐燃料电池

CO

固态氧化物燃料电池

O2－

质子交换膜燃料电池

【答案】　

（1）Zn＋2OH－－2e－===Zn（OH）2

2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－

（2）Pb（s）＋SO

（aq）－2e－===PbSO4（s）

PbO2（s）＋SO

（aq）＋4H＋（aq）＋2e－===PbSO4（s）＋2H2O（l）

（3）Zn－2e－＋2OH－===Zn（OH）2

FeO

＋4H2O＋3e－===Fe（OH）3＋5OH－

（4）

3．正误判断（正确的打“√”，错误的打“×

”）

（1）反应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。

（　　）

（2）燃料电池的两极材料一般不参加电极反应，可以相同。

（3）铅蓄电池在放电过程中，负极质量减小，正极质量增加。

（4）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。

（　　）

（5）二次电池充电时，电池的负极应接电源的正极。

【答案】　

（1）×

（2）√　（3）×

　（4）×

　（5）×

■真题再做——感悟考法考向

1．（2018·

全国卷Ⅱ）我国科学家研发了一种室温下“可呼吸”的NaCO2二次电池。

将NaClO4溶于有机溶剂作为电解液，钠和负载碳钠米管的镍网分别作为电极材料，电池的总反应为3CO2＋4Na

2Na2CO3＋C。

下列说法错误的是（　　）

A．放电时，ClO

向负极移动

B．充电时释放CO2，放电时吸收CO2

C．放电时，正极反应为3CO2＋4e－===2CO

＋C

D．充电时，正极反应为Na＋＋e－===Na

D　[电池放电时，ClO

向负极移动，A项正确；

结合总反应可知放电时需吸收CO2，而充电时释放出CO2，B项正确；

放电时，正极CO2得电子被还原生成单质C，即电极反应式为3CO2＋4e－===2CO

＋C，C项正确；

充电时阳极发生氧化反应，即C被氧化生成CO2，D项错误。

]

2.（2018·

全国卷Ⅲ）一种可充电锂—空气电池如图所示。

当电池放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x（x＝0或1）。

下列说法正确的是（　　）

A．放电时，多孔碳材料电极为负极

B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极

C．充电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移

D．充电时，电池总反应为Li2O2－x===2Li＋

O2

D　[根据电池工作原理，多孔碳材料吸附O2，O2在此获得电子，所以多孔碳材料电极为电池的正极，A项错误；

放电时电子从负极（锂电极）流出，通过外电路流向正极（多孔碳材料电极），B项错误；

Li＋带正电荷，充电时，应该向电解池的阴极（锂电极）迁移，C项错误；

充电时，电池总反应为

===2Li＋

O2，D项正确。

3．（2017·

全国卷Ⅲ）全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16Li＋xS8===8Li2Sx（2≤x≤8）。

下列说法错误的是（　　）

A．电池工作时，正极可发生反应：

2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4

B．电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14g

C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性

D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多

D　[A项，原电池工作时，Li＋向正极移动，则a为正极，正极上发生还原反应，a极发生的电极反应有S8＋2Li＋＋2e－===Li2S8、3Li2S8＋2Li＋＋2e－===4Li2S6、2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4、Li2S4＋2Li＋＋2e－===2Li2S2等。

B项，电池工作时，外电路中流过0.02mol电子时，氧化Li的物质的量为0.02mol，质量为0.14g。

C项，石墨烯能导电，利用石墨烯作电极，可提高电极a的导电性。

D项，电池充电时电极a发生反应：

2Li2S2－2e－===Li2S4＋2Li＋，充电时间越长，电池中Li2S2的量越少。

4．（2016·

全国卷Ⅲ）锌—空气燃料电池可用作电动车动力电源，电池的电解质溶液为KOH溶液，反应为2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn（OH）

。

A．充电时，电解质溶液中K＋向阳极移动

B．充电时，电解质溶液中c（OH－）逐渐减小

C．放电时，负极反应为Zn＋4OH－－2e－===Zn（OH）

D．放电时，电路中通过2mol电子，消耗氧气22.4L（标准状况）

C　[充电时，发生电解池反应，K＋向阴极移动，A项错误；

充电时，发生的反应是2Zn（OH）

===2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O，反应后c（OH－）逐渐增大，B项错误；

放电时，活泼金属Zn作负极，发生失电子的氧化反应生成Zn（OH）

，C项正确；

根据O2～4e－，则放电时电路中通过2mol电子，消耗0.5molO2，其在标准状况下的体积为11.2L，D项错误。

[教师备选]

（2015·

全国卷Ⅱ，节选）酸性锌锰干电池是一种一次性电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等组成的糊状填充物。

该电池放电过程产生MnOOH。

回收处理该废电池可以得到多种化工原料。

回答下列问题：

（1）该电池的正极反应式为______________________________________

________________________________________________________，

电池反应的离子方程式为_________________________________

________________________________________________________。

（2）维持电流强度为0.5A，电池工作5分钟，理论上消耗锌________g。

（已知F＝96500C·

mol－1）

【解析】　

（1）酸性锌锰干电池外壳为金属锌，锌是负极，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。

中间是碳棒，碳棒是正极，二氧化锰得到电子，则正极电极反应式为MnO2＋e－＋H＋===MnOOH，总反应式为Zn＋2MnO2＋2H＋===Zn2＋＋2MnOOH。

（2）维持电流强度为0.5A，电池工作5分钟，则通过的电量是150C，因此通过电子的物质的量是

≈1.554×

10－3mol，锌在反应中失去2个电子，则理论消耗Zn的质量是

×

65g·

mol－1≈0.05g。

【答案】　

（1）MnO2＋e－＋H＋===MnOOH

Zn＋2MnO2＋2H＋===Zn2＋＋2MnOOH

[注：

式中Zn2＋可写为Zn（NH3）

，Zn（NH3）2Cl2等，H＋可写为NH

]　

（2）0.05

（1）原电池原理模型

（2）电极反应式书写一般思路

①列物质标得失：

按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应物和产物，找出得失电子的数量。

②看环境配守恒：

电极产物在电解质溶液的环境中，应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。

电极反应式要遵守电荷守恒、质量守恒和得失电子守恒等，并加以配平。

③两式加验总式：

两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证。

（3）二次电池充电时连接模型

■模拟尝鲜——高考类题集训

西安八校联考）微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置。

某微生物燃料电池的工作原理如图所示，下列说法正确的是（　　）

A．HS－在硫氧化菌作用下转化为SO

的反应为HS－＋4H2O－8e－===SO

＋9H＋

B．电子从电极b流出，经外电路流向电极a

C．如果将反应物直接燃烧，能量的利用率不会变化

D．若该电池电路中有0.4mol电子发生转移，则有0.5molH＋通过质子交换膜

A　[根据题图知，在硫氧化菌作用下HS－转化为SO

，发生氧化反应：

HS－＋4H2O－8e－===SO

＋9H＋，A项正确；

电子从电极a流出，经外电路流向电极b，B项错误；

如果将反应物直接燃烧，有部分化学能转化为热能和光能，能量的利用率降低，C项错误；

若该电池电路中有0.4mol电子发生转移，则有0.4molH＋通过质子交换膜，D项错误。

2．（2018·

福建质检）某新型水系钠离子电池的工作原理如图所示。

TiO2光电极能使电池在太阳光照射下充电，充电时Na2S4还原为Na2S。

A．充电时，太阳能转化为电能，