精品新高中化学大一轮复习导学案第八章38原电池化学电源及答案文档格式.docx
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2MO2+2H2O+2-===2MOOH+2OH-;
总反应式:
+2MO2+2H2O===2MOOH+(OH)2。
(2)锌银电池
Ag2O+H2O+2-===2Ag+2OH-;
+Ag2O+H2O===(OH)2+2Ag。
2.二次电池(可充电,可多次重复使用)
如铅蓄电池:
H2SO4作电解质溶液
PbO2+2-+4H++SO===PbSO4+2H2O;
Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O。
4.可充电电池充电时,电极与外接电的正负极如何连接?
发生什么变?
3.燃料电池
(1)氢氧燃料电池
①用酸性电解质时:
负极:
正极:
总反应:
H2+O2===H2O。
②用NOH等碱性溶液时:
(2)H4燃料电池:
电解质为OH
H4+2O2+2OH===2O3+3H2O。
5.氢氧燃料电池在碱性介质中如何反应?
反应后溶液的碱性有何变?
一、原电池电极反应式的书写
1.一般电极反应式的书写步骤
2.复杂电极反应式的书写
如H4酸性燃料电池中,负极反应式为
H4+2O2―→O2+2H2O……总反应式①
____________________________……正极反应式②
______________________……负极反应式(①-②)
典例导悟1
工作者为心脏病人设计的心脏起搏器的电池是以P和为电极材料,依靠人体内液体中含有一定浓度的溶解氧、H+和2+进行工作。
回答下列问题:
(1)正极材料是________,电极反应是
________________________________________________________________________。
(2)负极材料是________,电极反应是
典例导悟2
(2008·
广东,16改编)LFPO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点,可用于电动汽车。
电池反应为FPO4+LLFPO4,电池的正极材料是LFPO4,负极材料是石墨,含L+导电固体为电解质。
下列有关LFPO4电池说法正确的是( )
A.可加入硫酸以提高电解质的导电性
B.放电时电池内部L+向负极移动
.充电过程中,电池正极材料的质量增加
D.放电时电池正极反应为FPO4+L++-===LFPO4
听课记录:
二、原电池原的应用
1.加快氧还原反应速率
一个自发进行的氧还原反应,设计成原电池时反应速率________。
例如,在与稀H2SO4反应时加入少量SO4溶液能使产生H2的速率________。
典例导悟3
将等质量的两份锌粉、b分别加入过量的稀硫酸,同时向中加少量SO4溶液,下图中产生H2的体积V(L)与时间()的关系,其中正确的是( )
2.比较金属活动性强弱
两种金属作原电池的两极时,其活泼性与正极、负极有什么关系?
典例导悟4
有A、B、、D四种金属。
将A与B用导线连接起,浸入电解质溶液中,B不易腐蚀。
将A、D分别投入等浓度盐酸中,D比A反应剧烈。
将铜浸入B的盐溶液里,无明显变。
如果把铜浸入的盐溶液里,有金属析出。
据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是( )
A.D、、A、BB.D、A、B、
.D、B、A、D.B、A、D、
3.设计电
(1)设计原电池的一般思维方法是什么?
(2)设计原电池时,对电解质溶液有何要求?
若有盐桥时两个半电池中的电解质溶液是否相同?
(3)在电极材料的选择使用方面有何要求?
电极材料必须参与反应吗?
典例导悟5
根据下列氧还原反应设计一个原电池:
2F3+F===3F2。
要求:
(1)画出此原电池的装置图,装置可采用烧杯。
(2)注明原电池的正、负极和外电路中电子的流向。
(3)写出两个电极上发生的电极反应。
题组一 原电池正、负极的判断与电极反应式的书写
1.(2011·
福建综,11)研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电。
该电池以金属锂和钢板为电极材料,以LOH为电解质,使用时加入水即可放电。
关于该电池的下列说法不正确的是( )
A.水既是氧剂又是溶剂
B.放电时正极上有氢气生成
.放电时OH-向正极移动
D.总反应为2L+2H2O===2LOH+H2↑
2.(2011·
安徽综,12)研究人员最近发明了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电,在海水中电池总反应可表示为5MO2+2Ag+2N===N2M5O10+2Ag
下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是( )
A.正极反应式:
Ag+---===Ag
B.每生成1N2M5O10转移2电子
.N+不断向“水”电池的负极移动
D.Ag是还原产物
3.(2011·
广东综,12)某小组为研究电原,设计如图装置。
下列叙述不正确的是( )
A.和b不连接时,铁片上会有金属铜析出
B.和b用导线连接时,铜片上发生的反应为2++2-===
.无论和b是否连接,铁片均会溶解,溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色
D.和b分别连接直流电流正、负极,电压足够大时,2+向铜电极移动
4.(2010·
福建综,11)铅蓄电池的工作原为Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O,研读下图,下列判断不正确的是( )
A.闭合时,d电极反应式:
PbSO4+2H2O-2-===PbO2+4H++SO
B.当电路中转移02电子时,Ⅰ中消耗的H2SO4为02
.闭合时,Ⅱ中SO向c电极迁移
D.闭合一段时间后,Ⅱ可单独作为原电池,d电极为正极
5.(2010·
广东,23改编)铜锌原电池(如图)工作时,下列叙述正确的是( )
A.正极反应为-2-===2+
B.电池反应为+2+===2++
.在外电路中,电子从正极流向负极
D.盐桥中的+移向SO4溶液
题号
1
2
3
4
5
答案
题组二 原电池原的应用
6.(2011·
江苏,18)Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质,可通过下列方法制备:
在OH溶液中加入适量AgNO3溶液,生成Ag2O沉淀,保持反应温度为80℃,边搅拌边将一定量2S2O8溶液缓慢加到上述混合物中,反应完全后,过滤、洗涤、真空干燥得固体样品。
反应方程式为2AgNO3+4OH+2S2O8Ag2O2↓+2NO3+22SO4+2H2O
(1)上述制备过程中,检验洗涤是否完全的方法是
(2)银锌碱性电池的电解质溶液为OH溶液,电池放电时正极的Ag2O2转为Ag,负极的转为2(OH)4,写出该电池反应方程式:
(3)准确称取上述制备的样品(设仅含Ag2O2和Ag2O)2588g,在一定条件下完全分解为Ag和O2,得到2240LO2(标准状况下)。
计算样品中Ag2O2的质量分(计算结果精确到小点后两位)。
7.(2009·
天津综,10)氢氧燃料电池是符合绿色念的新型发电装置。
如图为电池示意图,该电池电极表面镀一层细小的铂粉,铂吸附气体的能力强,性质稳定。
请回答:
(1)
氢氧燃料电池的能量转的主要形式是____________________,在导线中电子流动方向为________(用、b表示)。
(2)负极反应式为
________________________________________________________________________
(3)电极表面镀铂粉的原因是
(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,吸氢和放氢原如下:
Ⅰ2L+H22LH
ⅡLH+H2O===LOH+H2↑
①反应Ⅰ中的还原剂是________________,反应Ⅱ中的氧剂是________________。
②已知LH固体密度为082g·
c-3,用锂吸收224L(标准状况)H2,生成的LH体积与被吸收的H2体积比为________。
③由②生成的LH与H2O作用,放出的H2用作电池燃料,若能量转率为80%,则导线中通过电子的物质的量为________。
题组一 原电池原及其应用
1.论上不能用于设计成原电池的反应是( )
A.H+NOH===N+H2O ΔH<0
B.2H3OH()+3O2(g)2O2(g)+4H2O() ΔH<0
.4F(OH)2()+2H2O()+O2(g)===4F(OH)3() ΔH<0
D.2H2(g)+O2(g)===2H2O() ΔH<0
2.、Y、都是金属,把投入的硝酸盐溶液中,的表面有析出,与Y组成原电池时,Y为电池的负极,、Y、三种金属的活泼性顺序为( )
A.>
Y>
B.>
>
Y
.Y>
D.Y>
吉林模拟)依据氧还原反应:
2Ag+(q)+()===2+(q)+2Ag()设计的原电池如下图所示。
请回答下列问题:
(1)电极的材料是______;
电解质溶液Y是
(2)银电极为电池的________极,发生的电极反应为
电极上发生的电极反应为
(3)外电路中的电子是从________电极流向________电极。
题组二 原电池正、负极的判断和电极反应式的书写
4.将两个铂电极插入OH溶液中,向两极分别通入H4和O2,构成甲烷燃料电池。
已知,通入H4的一极,其电极反应式是H4+10OH--8-===O+7H2O;
通入O2的另一极,其电极反应式是2O2+4H2O+8-===8OH-。
A.通入H4的电极为负极
B.正极发生氧反应
.燃料电池工作时,溶液中的OH-向负极移动
D.该电池使用一段时间后应补充OH
5.家成功开发出便携式固体氧物燃料电池,它以丙烷气体为燃料。
电池中的一极通入空气,另一极通入丙烷气体,电解质是固态氧物,在熔融状态下能传导O2-。
下列对该燃料电池的说法不正确的是( )
A.在熔融电解质中,O2-由负极移向正极
B.该电池的总反应是3H8+5O2===3O2+4H2O
.电路中每通过5电子,约有56L标准状况下的丙 烷被完全氧
D.通入丙烷的电极为电池负极,发生的电极反应为
3H8-20-+10O2-===3O2+4H2O
宁波质检)一种燃料电池中发生的反应为:
在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧碳。
该电池负极发生的反应是( )
A.H3OH(g)+O2(g)-2-===H2O()+O2(g)+2H+(q)
B.O2(g)+4H+(q)+4-===2H2O()
.H3OH(g)+H2O()-6-===O2(g)+6H+(q)
D.O2(g)+2H2O()+4-===4OH-
6
7
(1)将A片和片用导线相连,插入稀H2SO4中组成原电池,写出电极名称及电极反应式:
A片
( )________________________________________________________________________,
片
( )________________________________________________________________________。
(2)若将A片和片用导线相连,插入浓HNO3中能否组成原电池?
________(填“能”或“不能”),若能组成原电池,写出电极名称及电极反应式:
题组三 综合探究
8.LSO2电池可用于心脏起搏器。
该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是LA4-SO2。
电池的总反应可表示为4L+2SO2===4L+S+SO2↑。
(1)电池的负极材料为________________,发生的电极反应为
(2)电池正极发生的电极反应为
(3)SO2易挥发,实验室中常用NOH溶液吸收SO2,有N2SO3和N生成。
如果把少量水滴到SO2中,实验现象是
________________________________________________________________________,
反应的方程式为
(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行,原因是
【课前准备区】
知识点一
1. 电
锌片
铜片
-2-===2+
2++2-===
氧反应
还原反应
3
(1)活泼性不同
(2)电解质溶液 (3)闭合回路 (4)氧还原反应
知识点二
1.
(1)+2OH--2-===(OH)2
(2)+2OH--2-===(OH)2
2.Pb+SO-2-===PbSO4
3.
(1)①H2-2-===2H+
O2+2H++2-===H2O
②H2+2OH--2-===2H2O
O2+H2O+2-===2OH-
(2)H4+10OH--8-===O+7H2O
2O2+4H2O+8-===8OH-
1.不一定,例如将Mg和A用导线连接插入NOH溶液中,A作负极,Mg作正极。
2.根据同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引的原可知,在电解质溶液中,阴离子移向负极,阳离子移向正极。
3.
(1)根据电子流动方向判断。
在原电池中,电子流出的一极是负极;
电子流入的一极是正极。
(2)根据两极材料判断。
一般活泼性较强金属为负极;
活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。
(3)根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断。
阳离子向正极移动,阴离子向负极移动。
(4)根据原电池两极发生的变判断。
负极总是失去电子,发生氧反应,正极总是得到电子,发生还原反应。
(5)根据现象判断。
溶解的一极为负极,质量增加或放出气体的一极为正极。
5.负极反应:
2H2+4OH--4-===4H2O
O2+2H2O+4-===4OH-
2H2+O2===2H2O
从上述反应可以看出,虽然OH-反应前后的量不变,但有水生成,介质溶液的碱性减弱。
【课堂活动区】
一、1氧反应 还原反应 电荷 质量 得失电子
2.总反应式 较简单一极的电极反应式 2O2+8H++8-===4H2O H4+2H2O-8-===O2+8H+
二、1加快 加快
2.一般作负极的金属比作正极的金属活泼。
3.
(1)一般思维方法:
①首先将已知氧还原反应拆分为两个半反应;
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(负极就是失电子的物质,正极用比负极活泼性差的金属即可,也可以用石墨)及电解质溶液。
③按要求画出原电池装置图。
(2)电解质溶液的要求:
电解质是使负极放电的物质。
因此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能与负极发生反应(如空气中的氧气)。
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选择与电极材料相同的阳离子。
如在锌铜原电池中,负极金属锌浸泡在含有2+的电解质溶液中,而正极铜浸泡在含有2+的溶液中。
但H2—OH—O2构成的电池中两个半电池中可都用OH溶液。
(3)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,容易失去电子,因此负极一般是活泼的金属材料(也可以是还原性较强的非金属材料如H2、H4等)。
典例导悟
1.
(1)P O2+2H2O+4-===4OH-
(2) 2-4-===22+
解析 比P活泼,作为原电池的负极,失去电子,P作为原电池的正极,因人的体内液体不可能呈较强酸性,故正极上O2得到电子,发生还原反应。
2.D [由于L能和稀H2SO4、H2O反应,因此电解质不能用硫酸;
放电过程为原电池原,在原电池中,阴离子向着负极移动,阳离子向着正极移动;
充电过程是电解的过程,电解池的阳极失电子,即LFPO4--===L++FPO4,因此阳极材料(LFPO4)质量会减少;
将电解池阳极反应倒过就是原电池的正极反应。
综合上述分析可知D正确。
]
3.A [中加入SO4溶液,被置换出的铜覆盖在的表面,形成原电池,产生H2的速率加快,反应所需时间缩短,但置换铜时消耗了一部分锌,故与稀硫酸反应的锌的质量减少,完全反应后生成的H2的量比b少,答案为A。
4.B [A、B形成原电池,B不易腐蚀,则A为负极,B为正极,活泼性:
A>
B;
A、D放入H中,D比A反应剧烈,则活泼性:
D>
A;
不能置换B而能置换,则活泼性:
B>
。
总的活泼性:
5.
(1)装置图如下:
(2)电池的正、负极及外电路中电子的流向如图所示。
(3)负极(F):
F-2-===F2+;
正极():
2F3++2-===2F2+。
解析 根据原电池的构成条件——发生还原反应的物质作正极(或在正极上发生还原反应),发生氧反应的物质作负极(或在负极上发生氧反应)。
在上述反应里,固体铁中铁元素的合价升高,发生氧反应,应作原电池的负极;
F3中铁元素的合价降低,发生还原反应,但因F3易溶于水,不能直接作电极,所以要选用一种活动性比铁弱且与F3溶液不反应的固体作辅助电极,这里可以采用石墨棒等。
【课后练习区】
高考集训
1. [根据题给信息知锂水电池的总反应为2L+2H2O===2LOH+H2↑,D正确;
在反应中氢元素的合价降低,因此H2O作氧剂,同时又起到溶剂的作