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1、高考化学选择题第十题电化学知识点总结高考化学选择题第九题电化学知识点总结 原电池 1. 定义:将化学能转化为电能的装置; 凡是氧化还原反应理论上都能构建原电池; 2. 构成原电池的条件: ? 活泼性不同的两个电极(都要能够导电); ? 需要有电解质溶液; ? 形成闭合回路(电极插入电解质溶液); ? 能自发进行氧化还原反应; 3. 两极名称 ? 负极:失电子、化合价升高、氧化反应; ? 正极:得电子、化合价降低、还原反应; 4. 导电过程: ? 电子:负极?正极; ? 电流:正极?负极; ? 阳离子:向正极移动; ? 阴离子:向负极移动; 5. 正负极的判断 ? 由组成原电池的两极材料判断 一
2、般来说,较活泼的金属为负极,较不活泼的金属或能导电的非金属为正极。但真正决定正负极的其实是电解质溶液,不能一味的用金属活泼性顺序去判断正负极,而是要注重查看电解质溶液;以下为特例: A(由Al、Mg与氢氧化钠溶液组成的原电池,Al做负极; B(由Pb、Cu与氯化铁溶液组成的原电池,Cu做负极; C(由Al、Cu与浓硝酸组成的原电池,Cu做负极 ; ? 根据外电路电流的方向或电子的流向判断 在原电池的外电路,电流由正极流向负极,电子由负极流向正极; ? 根据内电路离子的移动方向判断 在原电池电解质溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极; 1 ? 根据原电池两极发生的化学反应判断 原电池中,负极总
3、是发生氧化反应,正极总是发生还原反应; 因此可以根据总的化学方程式中化合价的升降来判断; ? 根据电极质量的变化判断 原电池工作后若某一电极质量增加或放出气体,该电极为正极; 如果某一电极质量减轻,说明该电极溶解,电极为负极; ? 根据某电极附近pH的变化判断 一般的电解质溶液有酸碱性,则必会查考pH的变化 一般地,正极pH增大,负极pH减小; 6. 极化作用 ? 离子极化: 以Zn-Cu,硫酸铜组成的原电池为例; 2+ 在负极,Zn失去电子变成Zn,一段时间后其浓度会增大,电极附近会带明显的正2+2-电性;在正极,Cu得电子变成Cu,会使正极附近SO浓度相对增大,电极附近会4带明显的负点性;
4、随着反应进行,负极对电子的吸引会变大,而正极对电子的排斥也会变大,导致电子很难继续从负极流向正极,电流会变小至零; ? 气体极化:以Zn-Cu,硫酸组成的原电池为例; + 随着反应的进行,在正极产生的H会增多,气体包裹在电极表面,导致溶液中的H2不能再从正极得到电子,反应减慢至零; 7. 去极化作用 ? 实验室方法: A. 增加盐桥,让盐桥中的阴阳离子去中和电极产生的电性,保证电流平稳; B. 可以供给电极适当的氧化剂(如KMnO、重铬酸钾、HO),这些物质比较容易422在电极上反应可以使电极上的极化作用减小或限制在一定程度; ? 工业方法: A. 离子极化:合理选择电解质溶液,让其阴离子去和
5、负极产生的阳离子反应生成沉淀,这就是为什么我们看到的真实的原电池方程往往都有沉淀产生的原因; B. 气体极化:正极产生的气体一般是氢气,用Ag/AgO或者MnO去反应吸收; 22 电解池 1. 定义:将电转化为化学能的装置; 其实质也是氧化还原反应; 2. 构成电解池的条件: ? 与外加电源相连的两个电极; ? 具有电解质溶液; ? 形成闭合回路; 3. 两极名称 ? 与电源正极相连的是阳极:失电子、化合价升高、氧化反应; ? 与电源负极相连的是阴极:得电子、化合价降低、还原反应; 4. 导电过程 ? 电子:负极到阴极,阳极到正极,即阳极到阴极; ? 阳离子:向阴极移动; ? 阴离子:向阳极移
6、动; 5. 阴阳极的判断 ? 与电源正极相连的是阳极,与电源负极相连的是阴极; ? 根据外电路电流的方向或电子的流向判断 : 电流由阴极流向阳极,电子由阳极流向阴极; ? 根据内电路离子的移动方向判断 在电解池的电解质溶液中,阳离子移向阴极,阴离子移向阳极; ? 根据电极质量的变化判断 (一般情况下) 若某一电极质量增加,该电极为阴极; 若某一电极质量减轻,该电极为阳极; ? 根据某电极附近pH的变化判断 电解溶液时,溶液的pH可能发生变化,由此可以来判断电极; 一般地,阳极附近pH减小,阴极pH增大; 3 6. 反应顺序 要特别重视阳极材料 +3+2+2+2+2+2+3+2+2+? 阴极:A
7、gFeCuHPbSnFeZnH(水) AlMgNaCaK 2-2- -2-? 阳极:金属材料S SOI Br Cl OH NOSO(等含氧酸根离子)F 334注:当离子浓度相差较大时,放电顺序要发生变化; 7. 电解类型(以惰性电解为电极材料) +3+2+2+2+2+2+ +? 阴极:AgFeCuHPbSnFeZn H(水) 3+2+2+AlMgNaCaK ? ? 2-2- - - -2-? 阳极:金属材料S SOI Br Cl OH NOSOF 334? ? 类型 组成 还原溶液 电解本身型 ?和? 加本身 放氧生酸型 ?和? 加氧化物 放氢生碱型 ?和? 加对应酸 电解本身型 ?和? 加水
8、 关于原电池和电解池一体的电池要点 现在很多电池都可以充放电,它包括原电池和电解池,是高考的热点; 1. 原电池中是负极,在电解池中是阴极;原电池中是正极,在电解池中是阳极; 因为负极发生氧化,后面对应的电极必须发生还原,所以为阴极; 2. 一一对应关系很重要: 放电过程: ? 负极:负极材料、失电子、被氧化,氧化反应; ? 正极:正极材料、得电子、被还原、还原反应; 充电过程: ? 阳极:阳极材料或阴离子、失电子、被氧化、氧化反应; ? 阴极:阳离子、得电子、被还原、还原反应; 3. 电极方程式的转化 ? 负极方程式:电子移项,然后把方程式左右两边互换,就得到阴极方程式; ? 正极方程式:电
9、子移项,然后把方程式左右两边互换,就得到阳极方程式; 4. pH也是相反的关系 4 一、普通电池(以金属作负极) 此类电池的总反应方程式一般都是已知的; 1. 电极方程式的书写 ? 负极: 金属电子,阴离子,沉淀; 为了防止离子极化,往往用电解质的阴离子去把产生的金属阳离子沉淀掉; 一般电池都是碱性的,因为过渡金属的氢氧化物都是沉淀; ? 正极: A. 正极方程式,总方程式负极方程式; B. 由于是选择题,A方法会比较耗时,所以我们只要判断所给方程式正确与否; 判断依据:正极材料、得电子,pH变化; 2. 离子的移动 无论是什么电池,阴离子向负极移动,阳离子向正极移动; 3. pH变化的判断
10、一般来说,只有当电解质溶液是酸碱性的时候会考察两极pH的变化,中性电解质不会涉及到此类问题;下面两句话很重要: 一般电池的电解质溶液都是碱性的,因为过渡金属的氢氧化物都是沉淀; 总方程式中的pH要么是不变的,要么是增大的,减小的情况几乎不会考; 对于有充电和放电过程的题目来说: -放电过程: ? 负极:金属阳离子消耗OH,所以pH减小; - ? 正极:会产生OH,pH增大(可根据总pH的变化判断可得); 充电过程: ? 阳极:与正极相对应,pH减小; ? 阴极:与负极相对应,pH增大: 4. 电子转移和物质的量之间的关系 一般会考察正极物质,而正极物质又比较复杂,所以我们可以根据得失电子守恒的
11、 原则,先把正极材料的物质的量由总方程式的化学计量关系转化为负极材料的物质 的量,然后再去计算电子的转移; 例如:5MnO,2Ag,2NaCl=NaMnO,2AgCl的原电池中,每生成1 mol NaMnO225102510转移2 mol电子这个选项是否正确, + 思路:由总方程式可得1 mol NaMnO转相当于2molAg,而1molAg变成Ag,转2510移1mol电子,故总共转移2mol电子;对; 5 相关练习 1(碱性锌锰电池的总反应为:Zn+2MnO+2HO=Zn(OH)+2MnO(OH),下列说法不正确222的是 A(该电池Zn为负极,MnO为正极,电解质是KOH 2B(放电时外
12、电路电流由Zn流向MnO 2 - C(电池工作时OH向锌电极移动 - D(该电池的正极反应为:MnO+e+HO=MnO(OH)+OH 22思路:A: 对;由总方程式可知,Zn为负极,MnO为正极,电解质溶液为KOH; 2B:错;电流从正极到负极,所以应该从MnO到Zn; 22+C:OH-为阴离子向负极移动,去沉淀产生的Zn,所以负极pH降低; -D:对;总pH不变,负极pH下降,故正极pH升高,产生OH,又因为正极材料是MnO,正极得电子,故D肯定正确; 22. 高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为: 下列叙述错误的是 A(放电
13、时正极附近溶液的碱性增强 B(放电时每转移3 mol电子,正极有1mol KFeO被还原 24,- 2- C(充电时阳极反应为:Fe(OH)- 3e + 5OH FeO+ 4 HO 3 42D(充电时锌极与外电源正极相连 -思路:A:对;负极为Zn,变成Zn(OH)需要消耗OH,故负极pH降低,而由总方程式可知;2pH总升高,所以正极pH增大,碱性增强; B:对;放电过程为原电池,所以正极和被还原这两点没有问题,由总方程式可知,1mol KFeO相当于1.5molZn,而1.5molZn转移3mol电子; 24- C:对;充电过程为电解池,所以阳极,失电子都没错,pH减小,消耗OH; D:错;
14、负极和阴极相对,所以充电时,Zn极应与外电源负极相连; 3(镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液 为KOH溶液,其充、放电按下式进行:Cd + 2NiOOH + 2HOCd(OH) + 2Ni(OH)。 222对该电池的说法正确的是 6 -A(充电时阳极反应:Ni(OH) ,e + OH = NiOOH + HO 22B(充电过程是化学能转化为电能的过程 C(放电时负极附近溶液的碱性不变 -D(放电时电解质溶液中的OH向正极移动 -思路:A:对;Ni(OH)2是阳极,失电子也没错,阳极pH减小,消耗OH; B:错;充电过程是电解池,电能转化为化学能; C
15、:错;放电过程负极pH减小; - D:错;放电过程,OH为阴离子,向负极移动; 4(研究人员最近发现了一种“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:5MnO,2Ag,2NaCl=NaMnO,2AgCl,下22510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,Cl,e=AgCl B. 每生成1 mol NaMnO转移2 mol电子 2510,C. Na不断向“水”电池的负极移动 D. AgCl是还原产物 思路: A:错;由总方程式可知Ag为负极,MnO为正极,NaCl为电解质溶液; 2B: 对;1 mol NaMnO相
16、当于2molAg,故转移2oml电子; 2510, C:错;Na是阳离子,向正极移动; D:错;AgCl由Ag失电子所得,化合价升高,是氧化产物; 5(某蓄电池充放电的反应为 下列推断中正确的是 A(放电时Fe为正极,NiO为负极 2 B(充电时阴极的电极反应式为:Fe(OH),2e=Fe,2OH2C(充电时铁为阳极 D(放电时正极附近溶液的碱性减弱 思路:A:错;由总方程式可知,放电时,Fe为负极,Ni(OH)为正极; 2- B:对;:Fe(OH)为阴极,得电子,阴极pH升高,产生OH; 2C:错;充电过程Ni(OH)为阳极; 27 D:放电时正极pH增大,碱性增强; 二、以固体材料作电解质
17、的电池 此类电池的固体材料往往能传递某种离子,把该离子从产生的一级传递到另一极,另一 极马上消耗这种离子,这样也不会产生离子极化作用; 电极方程式: ? 总方程式一般都为A,B,C的形式; ? 一极的物质直接变成某个离子,而另一极的材料消耗这种离子; 1.锂电池 锂电池是考察最大的此类电池,其具体形式有很多中,但是基本离不开以下几点: -+? 负极:Lie,Li +- 正极:正极材料,Li,e,C(化合物) 特别地,有些锂电池把Li分散到一些载体中,形成混合物,则负极方程式相应改变; - 例如,Li分散在C载体中形成LiC,那么负极为LiCe,Li+,C; 6666? 电解质中不能有水、酸、醇
18、,因为Li会和这些物质反应,这样电池就没用了; ? 虽然电解质中不能有水,但是有些锂电池是加入水来启动li电池的; ? 充电时C应该为阳极,载有Li的为阴极;C既发生氧化又发生还原; 2. 固体燃料电池 2-2-一般是O转化为0,固体材料会传递0; 2+有时也会是H转化为H,固体材料会传递H; 2相关练习 +1(某可充电的锂离子电池以LiMnO为正极,嵌入锂的碳材料为负极,含Li导电固体为24电解质。电池反应为:Li + LiMnOLiMnO。下列说法正确的是 24 224A(可加入硫酸以提高电解质的导电性 +-B(放电时,正极反应为:Li+LiMnO+e=LiMnO 24224C(充电时,L
19、iMnO发生氧化反应 24+-D(充电时,阳极反应为:Li+e=Li 思路:A:错;不能加酸;此选项有很强的误导性; B:对;符合锂电池正极方程式的通式; C:错;充电时,LiMnO为阴极,发生还原反应; 24D:错;阳极不可能得电子; 8 2(市场上经常见到的标记为Li,ion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂,和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体),电解质为一种能传导Li的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应式为:Li,2LiNiO2LiNiO。 0.3520.852下列说法不正确的是 ,,A(放电时,负极的电极反应式:Li,eLi B(充电时,LiNiO既发生氧化反应又发生还原
20、反应 0.852C(该电池不能用水溶液作为电解质 ,D(放电过程中Li向负极移动 思路:A:对;符合锂电池负极通式; B:对;LiNiO生成Li和LiNiO既氧化又还原; 0.8520.352C:对;不能加水; , D:错;Li是阳离子,向正极移动; 3. CO分析仪以燃料电池为工作原理,其装置如图所示,该电池中电解质为氧化钇,氧化钠,2-其中O可以在固体介质NASICON中自由移动。下列说法错误的是 2-A(负极的电极反应式为:CO+O2e,CO 22-B(工作时电极b作正极,O由电极a流向电极b C(工作时电子由电极a通过传感器流向电极b D(传感器中通过的电流越大,尾气中CO的含量越高
21、思路:A:对;符合此类电极反应的通式; 2-2- B:O变成O,发生还原,故a极是负极,b极是正极,O由电极b流向电极a; 2C:对;电子从负极到正极; D:对;1molCO转移2mol电子,所以CO越多,电子越多,电流越大; 4( LiFePO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:4,FePO+LiLiFePO,电池的正极材料是LiFePO,负极材料是石墨,含Li导电固444体为电解质。下列有关LiFePO电池说法正确的是 4A(可加入硫酸以提高电解质的导电性 ,B(放电时电池内部Li向负极移动 C(充电过程中,电池正极材料的质量减少 +-D(放电时电池正极反
22、应为:FePO+Li+e=LiFePO 449 思路:A:错;不能加入硫酸; , B:错;Li是阳离子,向正极移动; C:错;充电过程是电解池,没有负极; D:对;符合此类方程正极通式; 三、可逆电池 此类电池的反应原理是氧化还原行可逆反应,由于平衡可以移动,所以其正负极不固定,要用平衡的原理去分析和判断;以下是此类电池的几个特点: ? 反应到达平衡时,电流就会停止,所以不能持续提供稳定的电流; ? 正负极的判断要看平衡移动方向的改变; -+3-3-1. 已知反应AsO,2I+2HAsO,I+HO是可逆反应。如图装置,G中指针位于4322正中。下列判断正确的是 A. 该电池能够提供持续稳定的电
23、流 B. 向(A)烧杯中加入四氯化碳,与向(B)烧杯中逐滴加入40% NaOH溶液。电流计指针偏转方向相同。 C.当向B中加入稀硫酸时,盐桥U中的移向B池 -+33-D.当向B中加入稀硫酸时,C棒上发生的反应为:AsO2e+2H,AsO,HO 2432思路:A:错;随着反应进行,反应速率减小,电流减小至零; B:错;加入四氯化碳,使水中的I浓度下降,平衡向右移动,加入NaOH,溶液中2+的H浓度减小,平衡向左移动;移动方向相反,故电流计指针偏转方向相反。 + C:对;加入硫酸,平衡左移,A为负极,B为正极,所以K向B移动; D:错;B为正极,发生还原反应,得电子; 3,,2,3(控制适合的条件
24、,将反应2Fe,2I2Fe,I设计成如右图所示的原电池。下列判2断不正确的是 A(反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应 3,B(反应开始时,甲中石墨电极上Fe被还原 C(电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态 D(电流计读数为零后,在甲中溶入FeCl固体,乙中石墨电极为2负极 思路:A:对;开始时平衡右移,乙做负极,故乙中发生氧化反应; 3, B:对;开始时平衡右移,甲作正极,故甲中Fe被还原 C:对;达到平衡时。电流为零,电流计读数为零; D: 错;平衡后,向甲中加入FeCl固体,平衡左移,甲作负极,乙做正极; 210 四、燃料电池 燃料电池由于其电解质的不同可以分为很多类型,其总方程式和
25、电极方程式都各不相同; 1. 碱性燃料电池(一般以KOH做电解质,有机物为燃料或H) 2? 总方程式:一般此类电池的总方程式未知,需要学生自己写出;它是两个方程的叠加,以CH,O组成的燃料电池为例: 42A. CH,2O,CO,2HO; 4222B. CO,2KOH,KCO,HO; 2232C. CH,2O,2KOH ,KCO,3HO; 42232- ? 正极方程式:O,HO,4e,4OH; 22? 负极方程式:只要?便可等到;但是此法耗时,以下是通式: -2- 有机物,OHe,CO,HO;或H,2OH2e,2HO; 3222-2-以CH,O组成的燃料电池为例: CH,2OH8e,CO,3HO
26、; 42432具体配平步骤: 2-A. 设有机物的系数为1,CO然后确定的系数; 3B. 根据C的化合价变化确定1mol有机物转移的电子数;如CH中的C为-2价,被24氧化成+4价,变化6价,但是CH中有两个C,故总变化12价,转移电子12个; 24-2-C. 根据电荷守恒,由e和CO确定OH的系数; 3-D. 根据H原子守恒,由有机物和OH确定HO的系数; 2E. 根据O原子守恒,来检验前后O个数是否相等; ? pH变化: -A:正极pH增大,因为正极中产生OH; -B:总pH减小,因为消化OH; -C:负极pH减小,因为OH消耗; ? 电子转移的计算: A. 可以由有机物中C的化合价变化算
27、,此法比较复杂; B. 可以由O来计算,1mol O转移4mol电子; 22C. 特别要注意以气体体积来计算电子的题型,一定要先确定是否为标准状况下; 11 相关练习 1. 高效能电池的研发制约电动汽车的推广。有一种新型的燃料电池,它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中,然后分别向两极通入乙烷和氧气,其总反应式为: 2CH+7O+8KOH4KCO+10HO,有关此电池的推断正确的是 262232,28OH A(负极反应为:14HO+7O+28e22B(放电过程中KOH的物质的量浓度不变 C(每消耗1molCH,则电路上转移的电子为14mol 26D(放电一段时间后,负极周围的pH升高 思路 A:错
28、;O为正极,不要一味判断方程式正误,而是要注重电极与方程式的匹配; 2B:错;总方程式消耗KOH,故其浓度减小; C:对;1molCH相当于3.5mol O,转移电子3.54,14; 262,D:错;负极消耗OH,pH减小; 2(最新研制的一种由甲醇和氧气以及强碱作电解质溶液的新型手机电池。下列有关此电池的叙述错误的是 -A. 正极电极反应:O+2HO+4e , 4OH; 22-2- B. 负极电极反应:CHOH+8OH,6e,CO+6HO; 332C. 电池在使用过程中电解质溶液的pH升高; D. 当外电路通过0.6 mol电子时,理论上消耗甲醇3.2g; 思路:A. 对;符合正极通式; B
29、. 对;符合正极通式; - C. 错;消耗OH,pH减小; D. 对;3.2g甲醇即为0.1mol,甲醇中的C为-2加,氧化成+4价,转移0.6mol电子; 3. 氢氧燃料电池以氢气作还原剂,氧气作氧化剂,电极为多孔镍,电解质溶液为30%的氢氧化钾溶液。以下几种说法,正确的组合是 ,,?正极反应为O,4e,4H=2HO 22,?负极反应为2H,4OH,4e=4HO 22?电池工作时正极区pH升高,负极区pH下降 ?电池工作时溶液中的阴离子移向正极 A( ? B( ? C( ? D( ? 思路:?不符合正极通式,?符合负极通式,正极pH升高,负极pH降低;阴离子想负极移动,故正确的为?; 12
30、2. 酸性燃料电池 此类电池以酸性物质作电解质,很多题目都会涉及到质子交换膜;同时有些涉及到微生 物的电池不能在高温下进行,酸性也应该比较弱; ? 总方程式:一般也不会告知总方程式,要求学生自己写出; A. 一般总方程式都为燃料的燃烧方程式,如CH,2O,CO,2HO; 4222B. 对于醇类燃料,有时不是氧化成水,而是醛类或者酸类,要根据题目而定; 如2CHOH,O,2CHCHO,2HO;CHOH,O,CHCOOH,HO; 2523225232+- ? 正极方程式:O,4H,4e,2HO; 22-+ ? 负极方程式:有机物,HO,e,CO+ H,通式; 22-+如CHOH,3HO,12e,2
31、CO,12H; 2225具体配平步骤如下: A. 设有机物的系数为1,确定的系数CO的系数; 2B. 根据据C的化合价变化确定1mol有机物转移的电子数; +C. 根据电荷守恒确定H的系数; +D. 根据H原子守恒,由有机物和H确定HO的系数; 2E. 根据O原子守恒,来检验前后O个数是否相等; ? pH变化: + A. 正极pH升高,消耗H; +- B. 总pH不变,总方程式不涉及到H和OH; + C. 负极pH下降,产生H; ? 电子转移的计算: A. 可以由有机物中C的化合价变化算,此法比较复杂; B. 可以由O来计算,1mol O转移4mol电子; 22C. 特别要注意以气体体积来计算
32、电子的题型,一定要先确定是否为标准状况下; 相关练习 1. 查处酒后驾驶采用的“便携式乙醇测量仪”以燃料电池为工作原理,在酸性环境中,理论上乙醇可以被完全氧化为CO,但实际乙醇被氧化为X,其中一个电极的反应式为:2-+CHCHOH,2e?X+2H。下列说法中正确的是 32+A(电池内部H由正极向负极移动 - -B(另一极的电极反应式为:O+ 4e+ 2HO = 4OH 2 2C(乙醇在正极发生反应,电子经过外电路流向负极 D(电池总反应为:2CHCHOH+O?2CHCHO+2HO 3223213 +思路:A. 错;H为阳离子,向负极移动; - B. 错;酸性条件下,O不能转化变成OH; 2C.
33、 错;乙醇是负极; D. 由电极方程式可知,1molCHCHOH转移2mol电子,可知C的化合价变了一价,32所以氧化产物为CHCHO; 32. 微生物燃料电池(MicrobialFuelCell,MFC)是利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如下: 关于该电池的叙述正确的是 A(电池介质可能为强碱性溶液 B(电池的负极反应为: +CHO,6HO24e-,6CO?,24H 612622+C(电池工作时,H从正极区通过质子交换膜 向负极区迁移 D(在电池反应中,每消耗1 mol氧气,就生成22.4L的CO2气体 思路:A. 错;由O变成HO、
34、CHO变成CO、质子交换膜都能判断为酸性; 2261262B. 对;符合正极通式,配平也没问题; + C. 错;H为阳离子,向正极移动; D. 错;没有指明是标准状况下; 3(微生物燃料电池因具有原料广泛、操作条件温和、清洁高效和资源利用率高、无污染等特点而被人们所重视(以用葡萄糖作底物的燃料电池为例,其正负极反应式如下: ,,正极反应:6O,24H,24e,12HO 22,,负极反应:CHO,6HO,24e,6CO?,24H 612622则有关该电池的下列说法正确的是 A(该电池的工作环境是高温条件 B(作为负极的葡萄糖(CHO)在变化中失去电子,被还原 6126C(该电池的电解质溶液是强酸
35、性溶液,如浓硫酸或硝酸等 D(该电池的总反应为CHO,6O=6CO,6HO 61262 22思路:A. 错;高温会破坏微生物中酶的活性; B. 错;负极应该被氧化; C. 错;不能为强酸性,会破坏微生物中酶的活性; D. 对;总方程式为燃烧方程式; 14 2-3. 固体电解质燃料电池( 传递O) 这类电池之前就已经提到过,这里只要记住以下几点: ? 总方程式:为有机物的燃烧方程式; -2- ? 正极方程式:O,4e,2O; 22- ? 负极方程式:有机物,2Oe,CO,HO; 22?电子转移的计算: A. 可以由有机物中C的化合价变化算,此法比较复杂; B. 可以由O来计算,1mol O转移4
36、mol电子; 222- C. 1mol O转移2mol电子; C. 特别要注意以气体体积来计算电子的题型,一定要先确定是否为标准状况下; 相关练习 1(一种新型燃料电池,一极通入空气,另一极通入甲烷气体;电解质是掺杂氧化钇(YO)232的氧化锆(ZrO)晶体,在熔融状态下能传导O。下列对燃料电池说法正确的是 22 A(在熔融电解质中,O由负极移向正极 B(电池的总反应是:CH+2O=CO+2HO 4222+ C(通入空气的一极是正极,电极反应为:O+4H+4e=2HO 22D(通入甲烷的一极是正极,电极反应为: 2CH+4e+4O=CO+2HO 4222思路:A. 错;O为阴离子向负极移动;
37、B. 对;总方程式为燃烧方程式; + C. 错;没有H参与; D. 错;甲烷为负极,失电子; 2. 设计出燃料电池使汽油(设其成分为CH)氧化直接产生电流是21世纪最富有挑战性512的课题之一。最近有人设计了一种固体燃料电池,固体氧化锆氧化钇为电解质,这2,种固体电解质在高温下允许氧离子(O)在其间通过。该电池的工作原理如右图所示,其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断不正确的是 A. 有O放电的a极为电池的负极 22,B. b极对应的电极反应式为:CH,16O,32e,5CO,6HO 51222C. 该电池的总反应方程式为:CH,8O,5CO,6HO 512222D. 汽油燃料电池最大
38、的技术障碍是氧化反应不完全,产生炭粒堵塞电极的气体通道,从而使输电效能减弱 15 思路:A. 错;a极为正极,b极为负极; B. 对;符合负极通式; C. 对;总方程式为燃烧方程式; D. 对;由总方程式可知,1mol CH需要消耗8mol O,容易造成不完全燃烧; 51223(有一种瓦斯分析仪能够在煤矿巷道中的甲烷达到一定浓度时,通过传感器显示出来。该瓦斯分析仪工作原理类似燃料电池的工作原理,其装置如下图所示,其中的固体电解质2-是YO,NaO,O可以在其中自由移动。下列有关叙述正确的的是 232A(瓦斯分析仪工作时,电池内电路中电子由电极b流向电极a 2-B(电极b是正极,O由电极a流向电
39、极b 2-C(电极a的反应式为:CH+5O8e,CO +2HO 4222-D(当固体电解质中有1 mol O通过时,电子转移4 mol 思路:A. 错;由题可知,a为负极,b为正极,故电子由a到b; 2 B. 错O为阴离子向a极移动; C. 对;符合负极方程式通式; 2- D. 错;1 mol O通过时,电子转移2 mol 3(某固体燃料电池以固体氧化铝氧化钇为电解质,这种固体电解质在高温下允许氧离2-子(O)在其间通过。该电池的工作原理如图所示,其中多孔电极a(b 均不参与电极反应。下列判断不正确的是 2-A(在电池内部氧离子(O)向负极移动 B(b 极对应的电极反应式为: 2-CH,16O
40、32e,5CO+6HO 51222C(该电池的总反应方程式为:CH,8O,5CO,6HO 512222D(用该电池做点解CuSO溶液时,每消耗1molCH时理论上 458能得到Cu的最大量为 8mol 2-思路:A. 对;a为正极,b为负极,故O向负极移动; B. 对;符合正极方程式通式; C. 对;总方程式为燃烧方程式; D. 错;由b可知1molCH转移32mol电子,而8molCu只转移16mol电子; 5816 4. 熔融碳酸盐为电解质的燃料电池 此类方程式靠熔融的碳酸盐导电, ? 总方程式:有机物的燃烧方程式; -2- ? 正极方程式:O,2CO,4e,2CO; 2232- ? 负极
41、方程式:有机物,COe,CO,HO,通式; 322具体配平步骤如下: A. 设有机物的系数为1,确定HO的系数 2B. 根据C的化合价变化确定1mol有机物转移的电子数; 2- C. 根据电荷守恒确定2CO的系数; 32- D. 根据C原子守恒,由有机物和CO确定CO的系数; 32E. 根据O原子守恒,来检验前后O个数是否相等; ? H和CO作负极的负极方程式 2-2-O A. H,CO2e,CO,H22322- B. CO,CO2e,2CO 32? CO作为循环物质:正极消耗,负极产生; 2相关练习 1(燃料电池的突出优点是将化学能直接转变为电能,而不经过热能这一中间环节,能量利用率高,已应
42、用于宇宙飞船、航空站及潜水中。氢氧燃料电池可同时供应电和水蒸气,所用燃料为H,电解质为熔融的KCO。 2232-已知该电池的正极反应为:O+ 2CO+ 4e=2CO。下列叙述正确的是 2 2 32-A(放电时CO向正极移动 3B(放电时OH向负极移动 -2-C(负极反应为H+ CO,2e=HO + CO 2 322D(当该电池产生的水蒸气折算成标准状况下的体积为22.4L时,转移电子4mol 2-思路:A. 错;CO为阴离子,向负极移动; 3- B. 错;没有OH; C. 对;符合?中的方程式; D. 错;22.4L即为1molHO,由C得相当于1molH,转移电子2mol; 2217 5.
43、其他燃料电池 ? 燃料不是我们熟悉的有机物或者H; 2? 氧化剂可能不是O,如HO、Cl等; 2222? 具体解题思路一般和四种重要的燃料电池一样,但要求具体情况具体分析,不能一味地套结论; 1. 以氨气代替氢气来研发氨燃料电池是当前科研的一个热点。氨燃料电池使用的电解质溶液是KOH溶液,电池反应为:有关下列说法错误的是 - A(氨燃料电池在充电时,OH向电池的负极移动 - B(氨燃料电池在放电时,负极反应为:2NH-6e+6OH ,N+6HO 322C(以氨气代替氢气的主要原因是:氨气易液化易储存 D(燃料电池的能量转化率一般比普通的电池高 思路:A. 错; 一一对应关系,充电时,只有阴阳极
44、,没有正负极; - B. 对;KOH溶液做电解质,负极为:O,HO,4e,4OH,根据总方程式可知正极; 22C. 对;氨气容易压缩和存储; D. 对; 2. 据报道,以硼氢化合物NaBH(B元素的化合价为+3价)和HO作原料的燃料电池,422负极材料采用Pt/C,正极材料采用MnO,可用作空军通信卫星电源,其工作原理如右2图所示。下列说法正确的是 +A(电池放电时Na从b极区移向a极区 B(电极b附近溶液中pH变小 C(每转移2 mol电子,有34g HO被氧化 22D(该电池的负极反应为: ,BH,8OH,8e,BO,6HO 422,+思路:A. 错;HO转化为8OH,发生氧化,故b为正极
45、,所以Na向b极区移动; 22, B. 错;b极区HO转化为OH,pH增大; 22C. 错;HO应该是被还原,不要盲目计算; 22,D. 对;B化合价不变,所以H元素由-1价变为+1价,由HO转化为8OH可知溶22,液为碱性,所以负极要消耗OH; 18 五、制备物质型的电解池 ? 此类题目阳极材料最为关键,因为金属失电子能力大于阴离子,所以若要求阴离子氧化,那么阳极材料不能为金属(惰性金属除外); ? 若阳极是金属材料,那么必须考虑产生的金属阳离子能否与电解质中的离子共存,特别是沉淀和氧化还原这两个方面; ? 膜在此类题目中经常出现,为了能在两极得到不同物质,而不是混合物; ? 要熟记电解活动性顺序; 相关练习 1(食盐中加有KIO,KIO在工业上以石墨和铁为电极,用电解KI溶液方法制取。以下说33法不正确的是 A(电解时,石墨作阴极,铁作阳极 +,B(阴极的电极反应式为:2H + 2e=H? 2C(电解过程中阳极周围溶液的PH变小; ,D(理论上每生成1mol KIO则电路中流过6mol e 3-思路:A. 错;由题意可知要I使氧化成IO,所以铁不能做阳极; 3+ B. 对;在阴极得电子顺序H,K; - C. 对;阳极电极方程式为I,6OH6e-,IO,3HO,
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