第十一部分电化学基础学案33原电池化学电源教学课件.ppt

第十一章 电化学基础 学案33 原电池 化学电源,高考大纲,1.了解原电池的工作原理,能写出电极反应和电池总反应式 2.了解常见化学电源的种类及其工作原理,考向预测 1.原电池的工作原理及电极反应式的书写 2.了解常用化学电源的构造及新型电源的工作原理,尤其是可充电电池的充放电过程 3.根据所给自发进行的反应设计原电池,并能绘制装置图,轻松学教材,一原电池 原电池及其工作原理 (1)原电池是把化学能转变为电能的装置 (2)构成原电池的条件:电极材料由两种金属活动性不同的金属或由金属和其他导电的材料组成;两电极必须浸在适当的电解质溶液中;两电极之间用导线连接,形成闭合电路,(3)在原电池中,还原性较强的物质作为负极,向外电路提供电子,发生氧化反应;氧化性较强的物质作为正极,从外电路得到电子,发生还原反应,二原电池的电极判断及电极反应式的书写;原电池中电子的流向及溶液中离子的移动方向,(1)如图所示的原电池,在氧化还原反应的过程中,在外电路(H2SO4溶液以外),电子(负电荷)由锌片经导线(包括电流表和其他用电器)流向铜片由电性作用原理可知,在内电路(电解质溶液中),阳离子(带正电荷)向正极移动,阴离子(带负电荷)向负极移动,这样就形成了电荷连续定向移动,(2)原电池正负极的判断方法 负极总是失去电子,化合价升高,发生氧化反应,正极总是得到电子,化合价降低,发生还原反应 电子流出的一极是负极,电子流入的一极是正极 一般活泼的金属为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极,(3)如图所示的原电池中,正极为Cu,发生的电极反应为2H+2e-=H2;负极为Zn,发生的电极反应为Zn-2e-=Zn2+,三化学电源 1.一次电池(不能充电,不能反复使用) 普通锌锰干电池,用锌片做负极,位于中央的顶盖有铜帽的碳棒做正极,在石墨周围填充ZnCl2NH4Cl和淀粉糊做电解质,还填有MnO2黑色粉末电极反应为:,电池总反应式,2.二次电池(可充电,可多次重复使用) 铅蓄电池可放电亦可充电,具有双重功能,它的正极材料是PbO2,负极材料是Pb,放电时的电极反应式为:,3.燃料电池 燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池氢氧燃料电池以氢气为燃料,氧气为氧化剂,铂做电极,若以KOH溶液为电解质,电极反应式为: 负极:2H2+4OH-4e-=4H2O 正极:O2+2H2O+4e-=4OH- 总反应式:2H2+O2=2H2O,体验热身,1.(2010·山东枣庄)将铜棒和铝棒用导线连接后插入浓硝酸溶液中,下列叙述中正确的是( ) A.该装置能形成原电池,其中铝是负极 B.该装置能形成原电池,其中铜是负极 C.该装置不能形成原电池 D.以上说法均不正确,答案:B,解析:铝在浓硝酸中钝化,铜失电子做负极,2.(2009·盐城模拟)最近,科学家研制出一种纸质电池,这种“软电池”采用薄层纸片作为载体和传导体,在一边附着锌,在另一边附着二氧化锰电池总反应为:Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnOOH下列说法不正确的是( ),A.该电池Zn为负极,MnO2为正极 B.该电池的正极反应为: MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH- C.导电时外电路电子由Zn流向MnO2,内电路电子由MnO2流向Zn D.电池工作时水分子和OH-都能通过薄层纸片,答案:C,解析:原电池反应中Zn失电子MnO2得电子,因此该电池负极为Zn,正极为MnO2由电池总反应式减去负极反应式Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O即得正极反应式MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-电子只能由Zn经外电路流向MnO2,而不能通过内电路,3.下图所示的装置能够组成原电池产生电流的是( ),答案:B,解析:依据构成原电池的三个条件分析A中两电极相同;C中没有连通构成闭合回路;D中酒精是非电解质;只有B符合条件,4.有关电化学知识的描述正确的是( ) A.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 B.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 C.因为铁的活泼性强于铜,所以将铁铜用导线连接后放入浓硝酸中,若能组成原电池,必是铁做负极铜做正极 D.理论上说,任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池,答案:D,解析:A项,CaO+H2O=Ca(OH)2不是氧化还原反应,不能设计成原电池B项中会发生反应:KCl+AgNO3=AgCl+KNO3,生成的AgCl会使盐桥的导电性减弱,所以不能使用KCl,可换成KNO3,选项B错误选项C中由于铁遇到浓硝酸会发生钝化,而铜可与之发生反应:Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O,Cu失去电子被氧化,做原电池的负极,所以选项C错误D正确,5.铅蓄电池是化学电源,其电极材料分别是Pb和PbO2,电解液为稀硫酸工作时该电池总反应式为Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O根据上述情况判断: (1)工作时,电解质溶液的pH_(填“增大”“减小”或“不变”),增大,(2)工作时,电解质溶液中阴离子移向_极 (3)电流方向从_极流向_极 (4)写出负极的电极反应式:_ ,负,正,负,解析:蓄电池工作(放电)时,起原电池作用,题中各小题概括叙述了蓄电池放电时所涉及的各个方面,分析如下:根据原电池原理,负极发生氧化反应,所以Pb为负极;正极发生还原反应,元素化合价降低,从总反应式可知,PbO2是氧化剂,即正极反应,重点探究,一原电池工作原理 1.原理图示,2.原电池的判断方法 (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);看溶液两极插入溶液中;看回路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 (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,【例1】将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是( ),A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极 C.两烧杯中溶液的pH均增大 D.产生气泡的速度甲比乙慢,解析:甲中锌铜在稀硫酸中构成原电池,锌为负极铜为正极,铜片上有氢气逸出乙中锌铜在稀硫酸中没有构成闭合电路,实际上是锌与稀硫酸反应,而铜不反应但两装置中均消耗H+,pH增大甲中产生气泡要比乙中快,答案:C,【方法归纳】 本题抓住构成原电池的三个条件及反应实质构成原电池可加快负极金属的腐蚀,类比迁移,1.生产铅蓄电池时,在两极板上的铜锑合金棚架上均匀涂上膏状的PbSO4,干燥后再安装,充电后即可使用,发生的反应是:,答案:A,解析:铅蓄电池是二次电池,当充电时可生成H2SO4,故不需要定期补充硫酸,重点探究,二原电池原理的应用 1.比较不同金属的活动性强弱 根据原电池原理可知,在原电池反应过程中,一般活动性强的金属做负极,而活动性弱的金属(或碳棒)做正极 若有两种金属A和B,用导线将A和B连接后,插入到稀硫酸中,一段时间后,若观察到A极溶解,而B极上有气体放出,则说明在原电池工作过程中,A被氧化成阳离子而失去电子做负极,B做正极,则可以断定金属A的金属活动性比B的强,2.加快化学反应速率 由于原电池将氧化还原反应拆成两个半反应且有电流产生,因而反应速率加快 如Zn与稀H2SO4反应制氢气时,可向溶液中滴加少量CuSO4溶液,形成Cu-Zn原电池,加快反应进行,3.设计制作化学电源 设计原电池时要紧扣原电池的三个条件具体方法是: (1)首先将已知氧化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,电解质溶液的选择 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铜锌硫酸构成的原电池中,负极金属锌浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中,而正极铜浸泡在含有Cu2+的溶液中,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;氧化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H2CH4等),(3)按要求画出原电池装置图 如根据以下两反应设计的原电池:,【例2】依据氧化还原反应: 2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示,请回答下列问题: (1)电极X的材料是_,电解质溶液Y是_;,Cu,AgNO3,(2)银电极为电池的_极,发生的电极反应为_ ,X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,正,铜,银,解析:首先根据氧化还原反应拆成两个半反应,再根据原电池的设计图示结合工作原理进行分析 本题出现了盐桥装置,因此试题较为新颖由题给反应可知以下信息:,则X为Cu,Y为AgNO3,本题顺利解出,【方法归纳】 将总的方程式拆成两个半反应,再根据失去电子的物质是负极材料,另一者为正极材料,问题便迎刃而解,难点探究,原电池正负极的判断与电极反应式的书写 1.正负极的判断 在书写原电池的电极反应式时,首先应正确判断原电池的两个电极哪一个是正极,哪一个是负极常用的判断方法有:,(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化来判断负极总是失去电子,发生氧化反应;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,2.电极反应式的书写 书写电极反应式时,按照负极发生氧化反应,正极发生还原反应,首先正确判断出电极反应产物,然后结合反应物及转移电子数量写出反应式,再结合质量守恒电荷守恒配平各电极反应式两电极反应式相加则得总反应式 (1)根据两个电极反应式,写出总反应式使两个电极反应式得失电子数相等后,将两式相加,消去相同的化学式 (2)根据总反应式写电极反应式一般分四个步骤:列物质,标得失;选离子,配电荷;配个数,巧用水;两式加,验总式,【例3】(2008·广东高考)科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池,利用细菌将有机酸转化成氢气,氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电电池负极反应为( ) A.H2+2OH-=2H2O+2e- B.O2+4H+4e-=2H2O C.H2=2H+2e- D.O2+2H2O+4e-=4OH-,答案:C,解析:本题考查原电池的知识由题意可知在磷酸为电解质的燃料电池中,负极电极反应式为H2-2e-=2H+,正极反应式为O2+4e-+4H+=2H2O,【方法归纳】 复杂原电池电极反应式的书写方法 正负电极反应式相加即得电池反应总方程式反之,若能写出已知电池反应的方程式,即可减去较易写出的电极反应式,从而得到较难写的电极反应式,则正极反应式就可用总反应式减去负极反应式即得6H2O+6e-=3H2+6OH-,实验探究,有关原电池的实验,试回答下列问题: (1)两次操作过程中指针为什么会发生偏转,并且指针偏转方向相反_,答案:(1)因为该装置符合形成原电池的条件,形成原电池,导线上有电流产生,故指针发生偏转又因为该反应是可逆反应,操作使反应朝正反应方向进行,操作使反应朝逆反应方向进行,故指针偏转方向不同,(2)操作过程中C1为_极,电极反应式为_ (3)操作过程中C2为_极,电极反应式为 _,负,2I-2e-=I2,负,走出误区,对原电池和电解池不能作出正确的判断导致对实验现象分析错误和电极反应式书写错误同学们应掌握如下规律:若整套装置无外接电源,则电路图中必有一个装置是原电池,由原电池提供的电能供其他装置电解;若整套装置中有外接电源,那可能是串联电解或并联电解,离子移动方向易出错,错误原因是没有根据电流的方向推断电解质溶液中离子的移动方向一般带负电荷的微粒移向电源的负极,带正电荷的微粒移向电源的正极 易忽略氢氧燃料电池的电解质如果该电池电解质溶液为酸性,H+参与正极的电极反应,如果该电池电解质溶液为碱性,OH-参与负极的电极反应,备用选题,1.下列各装置中,在铜电极上不能产生气泡的是( ),答案:B,解析:装置A和C中无外接电源,符合构成原电池的条件,是原电池装置,电池的总反应式均为Zn+2H+=Zn2+H2,铜做正极,放出H2装置B是电解装置,铜做阳极,失去电子逐渐溶解,无气体生成,起始时阴极Ag上有H2逸出装置D也是电解装置,铜做阴极,溶液中H+得到电子在阴极逸出H2,起始时的电解总反应式可表示为:,2.(2009·盐城一调)某研究性学习小组进行电化学实验,研究装置如图所示有关说法不正确的是( ),A.镁为负极 B.原电池中碳极的电极反应式为:Fe3+e-=Fe2+ C.电解池中阳极处先变红 D.电解池中阴极的电极反应式为:2H+2e-=H2,答案:C,解析:整套电路中无外接电源,因此有一装置是原电池装置,右池两个电极都是惰性电极,不符合原电池的构成条件,可知左池为原电池装置,右池为电解池装置左池中活泼金属镁做负极,由于电解液中Fe3+的氧化性强于H+,因此正极上Fe3+先发生还原反应生成Fe2+(在酸性条件不能生成Fe),选项A和B均正确电解池中阳极I-先放电生成I2,因此阳极处先观察到溶液呈蓝色,阴极上H+放电,破坏了水的电离平衡,使溶液显碱性,阴极处溶液先变红,3.(2009·江苏单科)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示关于该电池的叙述正确的是( ),答案:B,解析:该燃料电池的原理为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O,根据总反应方程式可书写出电极反应方程式,负极为C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2+24H+,正极为6O2+24e-+24H+=12H2O,从电极反应方程式易知H+应从负极区移向正极区,从总反应方程式可见每生成1 mol CO2消耗1 mol O2,4.(2009·广东单科)可用于电动汽车的铝-空气燃料电池,通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液,铝合金为负极,空气电极为正极下列说法正确的是( ) A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时,正极反应都为: O2+2H2O+4e-=4OH- B.以NaCl溶液为电解液时,负极反应为:Al+3OH-3e-=Al(OH)3,C.以NaOH溶液为电解液时,电池在工作过程中电解液的pH保持不变 D.电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极,答案:A,5.(2009·海南单科)Li-SOCl2电池可用于心脏起博器该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是LiAlCl4-SOCl2电池的总反应可表示为:4Li+2SOCl2=4LiCl+S+SO2,请回答下列问题: (1)电池的负极材料为_,发生的电极反应为_;,锂,Li-e-=Li+,(2)电池正极发生的电极反应为_; (3)SOCl2易挥发,实验室中常用NaOH溶液吸收SOCl2,有Na2SO3和NaCl生成如果把少量水滴到SOCl2中,实验现象是_,反应的化学方程式为_;,2SOCl2+4e-=4Cl-+S+SO2,出现白雾,有刺激性气体生成,SOCl2+H2O=2HCl+SO2,(4)组装该电池必须在无水无氧的条件下进行,原因是_,答案：锂是活泼金属,易与H2OO2反应;SOCl2也可与水反应,解析:(1)(2)电池负极发生氧化反应,正极发生还原反应(3)由NaOH与SOCl2反应的产物为Na2SO3NaCl可知,SOCl2与水反应生成H2SO3和HCl(4)由于电池材料易与水O2反应,高效作业,一选择题 1.(2009·浙江理综)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:,下列说法不正确的是( ) A.放电时,负极的电极反应式:Li-e-=Li+ B.充电时,Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应 C.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,答案:D,解析:A项,放电时Li为负极,发生氧化反应;B项,充电时Li0.85NiO2既是氧化剂,又是还原剂;C项,用水作电解质时,Li要与水反应;D项,放电时,正极为富电子极,吸引阳离子Li+,A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应 B.反应开始时,甲中石墨电极上Fe3+被还原 C.电流表读数为零时,反应达到化学平衡状态 D.电流表读数为零后,在甲中溶入FeCl2固体,乙中的石墨电极为负极,答案:D,发生还原反应,乙中I-发生氧化反应;电流表读数为零,说明单位时间内由甲流向乙的电子数与由乙流向甲的电子数相等,生成Fe3+的物质的量与消耗的Fe3+相等,则反应达到了平衡状态,此时在甲中溶入FeCl2固体,则平衡向逆反应方向移动,乙中I2发生还原反应,则乙中石墨电极为正极;故选D,3.(2009·上海单科)右图装置中,U型管内为红墨水,ab试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液,各加入生铁块,放置一段时间下列有关描述错误的是( ) A.生铁块中的碳是原电池的正极 B.红墨水柱两边的液面变为左低右高,C.两试管中相同的电极反应式是: Fe-2e-=Fe2+ D.a试管中发生了吸氧腐蚀,b试管中发生了析氢腐蚀,答案:B,解析:Fe与C及电解质溶液形成原电池,Fe是负极:Fe-2e-=Fe2+,C是正极;在a中发生吸氧腐蚀,a中压强减小,b中发生析氢腐蚀,b中压强增大,红墨水柱液面是左高右低故选B,4.(2009·南通一调)碱性锌锰电池工作时的总方程式为:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2关于碱性锌锰电池的说法正确的是( ) A.碱性锌锰电池是二次电池 B.正极反应式为:MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH- C.连续工作后的碱性锌锰电池中电解液的pH将减小 D.工作中,每转移0.2 mol电子时,负极质量减少6.5 g,答案:B,解析:碱性锌锰电池是一次电池,使用完毕后不能进行充电,A错从总反应方程式可知,反应中消耗了水,溶液中OH-浓度增大,pH将增大,C错该电池负极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2,可知负极的质量增加,D错,5.早在1807年化学家戴维就用电解熔融氢氧化钠制得了,A.电解熔融氢氧化钠制钠,阳极发生电极反应为:2OH-2e-=H2+O2 B.盖·吕萨克法制钠原理是利用铁的还原性比钠强 C.若戴维法与盖·吕萨克法制得等量的钠,则两反应中转移的电子总数也相同 D.目前工业上常用电解熔融氯化钠法制钠(如图),电解槽中石墨为阳极,铁为阴极,答案:D,解析:电解熔融NaOH时,阳极OH-放电生成O2和H2O,A错钠的还原性强于铁,B错C项中制得4 mol钠,转移电子数分别为4 mol8 mol,C错,6.用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水(含Cl-Br-Na+Mg2+)的装置如图所示(ab为石墨电极)下列说法正确的是( ),A.电池工作时,正极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH- B.电解时,a电极周围首先放电的是Br-而不是Cl-,说明当其他条件相同时前者的还原性强于后者 C.电解时,电子流动路径是:负极外电路阴极溶液阳极正极 D.b为负极,当电池中消耗0.02 g H2时,b极周围会产生0.02 g H2,答案:B,解析:电池工作时,通入O2的极为电源的正极,发生还原反应,由于该电池为酸性介质,因此正确的电极反应式为O2+4H+4e-=2H2O,A错在原电池中两极只能称正负极,电解池中两极只能称阴阳极,和电池负极(通入H2的一极)相连的b极为阴极,不能称为负极,D错,但选项D中b极周围产生H2的质量是正确的选项B中,a作阳极,现阳极材料为惰性电极,因此溶液中还原性强的Br-先放电,B正确选项C中要注意到无论在原电池中还是在电解池溶液中均无电子通过,溶液中依靠离子的定向移动构成回路,C错,7.(2009·广东汕头)镁及其化合物一般无毒(或低毒)无污染,且镁原电池放电时电压高而平稳,使镁原电池越来越成为人们研制绿色原电池的关注焦点其中一种镁原电池的反应为,答案:C,8.(2010·南京市金陵中学高三学情分析试题)某氢氧燃料电池的电解质溶液为KOH溶液,下列有关该电池的叙述正确的是( ) A.正极反应式为:O2+2H2O+4e-=4OH- B.电池工作时,OH-向正极移动 C.工作一段时间后,电解质溶液的pH变大 D.用该电池电解CuCl2溶液,产生2.24 L Cl2(标准状况)时,有0.1 mol e-转移,答案:A,解析:电池工作时,OH-应向负极移动,B选项错误;氢氧燃料电池总的反应为2H2+O2=2H2O,n(OH-)不变而溶液体积增大,pH应变小,C选项错误;CuCl2电解的总的方程式,9.固体氧化物燃料电池是由美国某公司研制开发的它以固体氧化锆-氧化钇为电解质,这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过该电池的工作原理如图所示,其中多孔电极ab均不参与电极反应下列判断正确的是( ),A.有O2放电的a极为电池的负极 B.有H2放电的b极为电池的正极 C.a极对应的电极反应为:O2+2H2O+4e-=4OH- D.该电池的总反应方程式为:2H2+O2=2H2O,答案:D,解析:本题以完全陌生的燃料电池,考查学生对原电池知识点的掌握程度无论什么电池,其本质都是自发的氧化还原反应所以先整体把握,可知总反应相当于H2氧化成水;再逐层推理:正极a处应为O2得到电子被还原,生成O2-,负极b处应为H2失电子被氧化,10.把abcd四块金属片浸入稀硫酸中,用导线两两相连组成原电池若ab相连时,a为负极;cd相连时电流由d到c;ac相连时,c极上产生大量气泡;bd相连时,b上产生大量气泡则四种金属的活动性顺序由强到弱的是( ) A.abcd B.acdb C.cabd D.bdca,答案:B,解析:由原电池原理可知,作为负极的金属其活动性比正极金属的活动性强电子流动方向是由负极流向正极,电流方向与电子流动方向刚好相反,因此可依次作出以下判断:ab;cd;ac;db综上得出结论:金属活动性顺序为acdb,11.电瓶车所用电池一般为铅蓄电池,这是一种典型的可充电电池,电池总反应式为:,A.放电时,负极板上发生了还原反应,答案:D,解析:铅蓄电池在放电时,负极为Pb,失去电子发生氧化反应,正极为PbO2,得到电子发生还原反应,故AB错误铅蓄电池在充电时,是电解池的装置,与充电器电源正极相连的叫阳极,阳极失去的电子转移到充电器电源的正极,故C错误,D正确故正确答案为D,12.(2009·北京黄冈高考六模)LiFePO4新型锂离子动力电池以其独特的优势成为奥运会绿色能源的新宠已知该电池放电时的电极反应式为:正极FePO4+Li+e-=LiFePO4,负极Li-e-=Li+下列说法中正确的是( ),A.充电时动力电池上标注“+”的电极应与外接电源的正极相连 B.充电时电池反应为FePO4+Li=LiFePO4 C.可加入硫酸以提高电解质的导电性 D.放电时电池内部Li+向负极移动,答案:A,解析:充电时电池反应为LiFePO4=FePO4+Li;若加入硫酸,则硫酸与Li单质发生反应;放电时电池内部Li+向正极移动,二非选择题 13.(2008·江苏四市联考)请仔细观察两种电池的构造示意图,回答下列问题:,(1)碱性锌锰电池的总反应式:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2,则负极的电极反应式:_ (2)碱性锌锰电池比普通锌锰电池(干电池)性能好,放电电流大试从影响反应速率的因素分析其原因是_,碱性锌锰电池用锌粉代替了原锌锰电池的锌壳,增大了反应物的接触面积,加快了反应速率,故放电电流大,(3)某工厂回收废旧锌锰电池,其工艺流程如下:,已知：生成氢氧化物的如下表：,经测定,“锰粉”中除含少量铁盐和亚铁盐外,主要成分应是MnO2Zn(OH)2_,MnOOH炭粉,第一次加入H2O2后,调节pH=8.0目的是_ 试列举滤液4的应用实例:_,除去Zn(OH)2和Fe(OH)3,制备皓矾回收金属锌等,解析:左图为酸性锌锰电池,右图为碱性锌锰电池,其中碱性锌锰电池用锌粉代替了锌壳,增大了接触面积,反应快,电流大根据几种沉淀物沉淀时和完全沉淀时的pH来回收相应的氢氧化物,14.(2009·浙江宁波)科学家预言,燃料电池将是21世纪获得电能的重要途径近几年开发的甲醇燃料电池是采用铂作电极催化剂,电池中的质子交换膜只允许质子和水分子通过其工作原理的示意图如下:,请回答下列问题: (1)Pt(a)电极是电池的_极,电极反应式为_;Pt(b)电极发生_反应(填“氧化”或“还原”),电极反应式为_,负,CH3OH+H2O-6e-=CO2+6H+,还原,O2+4H+4e-=2H2O,(2)电池的总反应方程式为_ (3)如果该电池工作时电路中通过2 mol电子,则消耗的CH3OH有_mol,2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,解析:Pt(a)原料为CH3OH和水,产物为CO2H+和水,根据C化合价由-2价升到+4价,失去6个电子,Pt(a)为负极;Pt(b)原料为O2H+,产物为H2O,O化合价由0价降低为-2价,发生还原反应,为正极,15.(2009·山东理综)Zn-MnO2干电池应用广泛,其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液 (1)该电池的负极材料是_电池工作时,电子流向_(填“正极”或“负极”),Zn(或锌),正极,(2)若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+,会加速某电极的腐蚀,其主要原因是_欲除去Cu2+,最好选用下列试剂中的_(填代号) a.NaOH b.Zn c.Fe d.NH3·H2O,锌与还原出的铜构成铜锌原电池而加快锌的腐蚀,b,(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极,电解酸化的MnSO4溶液阴极的电极反应式是_若电解电路中通过2 mol 电子,MnO2的理论产量为_g,2H+2e-=H2,87,解析:(1)原电池的负极是发生氧化反应的一极:Zn=Zn2+2e-;电池工作时,电子是从负极流向正极 (2)Zn与Cu2+发生氧化还原反应,生成的Cu附着在Zn的表面构成铜锌原电池,加快反应速率,从而加快Zn的腐蚀,(3)电解池的阴极是发生还原反应的一极:2H+2e-=H2;每生成1 mol MnO2需转移2 mol 电子,故每通过2 mol电子,理论上生成1 mol MnO2,质量为87 g,16.(2009·天津)氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置下图为电池示意图,该电池电极表面镀有一层细小的铂粉,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化主要形式是_,在导线中电子流动方向为_(用ab表示),由化学能转化为电能,由a到b,(2)负极反应式为 _ (3)电极表面镀铂粉的原因为 _,增大电极单位面积吸附H2O2分子数,加快电极反应速率,(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,吸氢和放氢原理如下:,反应中的还原剂是_,反应中的氧化剂是_ 已知LiH固体密度为0.82 g/cm3,用锂吸收224 L(标准状况)H2,生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为_,Li,H2O,1/1 148或8.71×10-4,由生成的LiH与H2O作用,放出的H2用作电池燃料,若能量转化率为80%,则导线中通过电子的物质的量为_mol,32,解析:(1)电池即是把化学能转变为电能的装置;在电池中电子是从负极经导线流向正极,而氢氧燃料电池中通入H2的一极是负极,故电子由a流动到b(2)H2在负极失电子,因为电解质溶液是KOH溶液,故负极反应式为2H2+4OH-4e-=4H2O(3)电极表面镀铂粉可以增大电极单位面积吸附H2O2的分子数,从而增大反应速率 (4)LiH中Li为+1价,H为-1价,故反应中还原剂是Li,反应中氧化剂是H2O由反应可知吸收标准状况下224 L H2时生成160 g LiH,则生成的LiH,17.(2009·江苏如皋)金属镁在目前的汽车航天航空机械制造军事等产业中得到迅猛发展 (1)目前市场上某些品牌笔记本电脑的外壳一改以往的有机合成材料,而使用镁铝合金钛铝合金等材料镁铝合金材料在电脑上代替有机合成材料的目的是_ A.降低成本 B.增强美观 C.利于散热 D.增加强度 E.增加运算速度,答案:BCD,(2)某学校研究性学习小组欲以镁条铝片为电极,以稀NaOH溶液为电解质溶液设计原电池 给你一个电流表,请你画出该原电池的示意图,并标出正负极,答案：如图所示,一段时间后,铝片发生的电极反应式是_;镁条表面只有极少量的气泡产生,其原因是:2H2O+2e-=H2+2OH-,则镁电极发生的主要反应的电极反应式为_,解析:(1)铝合金材料比有机合成材料在价格上高,所以A错;实际上铝合金材料在电脑外壳上的使用是从“增加强度”和“增强美观”的角度考虑的,当然铝合金作为电脑的外壳材料散热效果要比有机合成材料好得多;铝合金材料的应用与电脑的运算速度没有关系 (2)铝能够与NaOH溶液反应,所以作为原电池的负极,而镁则作为正极,