新人教版高中化學第四章化學反應與電能章末整合提升選修1

第四章化學反應與電能章末整合提升專題1二次電池1.二次電池的思維模型因此,充電時電極的連接可簡記為“負接負后作陰極,正接正后作陽極”。2.二次電池的分析流程(1)二次電池有充電和放電兩個過程,放電時是原電池反應,充電時是電解池反應。(2)放電時的負極反應和充電時的陰極反應互為逆反應,放電時的正極反應和充電時的陽極反應互為逆反應。將負(正)極反應式變換方向并將電子移項即可得出陰(陽)極反應式。(3)充電、放電時電解質溶液中離子移動方向的判斷。分析電池工作過程中電解質溶液的變化時,要結合電池總反應進行分析。①首先應分清電池是放電還是充電。②再判斷出正極、負極或陰極、陽極。放電陽離子正極,陰離子負極充電陽離子陰極,陰離子陽極總之:陽離子發(fā)生還原反應的電極

陰離子發(fā)生氧化反應的電極(4)“加減法”書寫新型二次電池放電的電極反應式。若已知電池放電時的總反應式,可先寫出較易書寫的一極的電極反應式,然后在電子守恒的基礎上,由總反應式減去較易寫出的一極的電極反應式,即得到較難寫出的另一極的電極反應式?！纠?】某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池,電池總反應為Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+C6(A.放電時,Li+在電解質溶液中由負極向正極遷移B.放電時,負極的電極反應式為LixC6-xe-xLi++C6C.充電時,若轉移1mole-,石墨(C6)電極質量將增加7xgD.充電時,陽極的電極反應式為LiCoO2-xe-Li1-xCoO2+x【思維提示】放電時為原電池原理,充電時為電解池原理。A項,原電池中陽離子由負極向正極遷移,正確;B項,放電時,負極發(fā)生氧化反應,電極反應式為LixC6-xe-xLi++C6,正確;C項錯誤;D項,充電時,陽極發(fā)生氧化反應,電極反應式為LiCoO2-xe-Li1-xCoO2+xLi+答案:C專題2串聯(lián)電池1.有外接電源電池類型的判斷方法有外接電源的各電池均為電解池,若電解質溶液中含有與陽極材料相同的金屬陽離子,則該電池為電鍍池。如圖所示,甲為電鍍池,乙、丙均為電解池。甲乙丙2.無外接電源電池類型的判斷方法(1)直接判斷。若有非常直觀明顯的裝置,如燃料電池、鉛酸蓄電池等在電路中,則其他裝置為電解池。如圖所示,A為原電池,B為電解池。(2)根據(jù)電池中的電極材料和電解質溶液判斷。原電池一般是兩種活潑性不同的金屬或一種金屬和一種導電非金屬作電極;而電解池則一般都是兩個惰性電極,如兩個鉑電極或兩個石墨棒。原電池中的電極材料與電解質溶液之間能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應,電解池的電極材料一般不能與電解質溶液自發(fā)反應。如圖所示,B為原電池,A為電解池。(3)根據(jù)電極反應現(xiàn)象判斷。在某些裝置中根據(jù)電極反應或反應現(xiàn)象可判斷電極,并由此判斷電池類型。如圖所示,若C極溶解,D極上析出Cu,B極附近溶液變紅,A極上放出黃綠色氣體,則可知乙是原電池,D是正極,C是負極;甲是電解池,A是陽極,B是陰極。B極、D極發(fā)生還原反應,A極、C極發(fā)生氧化反應?！纠?】如圖所示裝置,C、D、E、F、X、Y都是惰性電極,甲、乙中溶液的體積和濃度都相同(假設通電前后溶液體積不變),A、B為外接直流電源的兩極。將直流電源接通后,F極附近溶液呈紅色。請回答:(1)B極是電源的極,一段時間后,甲中溶液顏色,丁中X極附近的顏色逐漸變淺,Y極附近的顏色逐漸變深,這表明,在電場作用下向Y極移動。

(2)若甲、乙裝置中的C、D、E、F電極均只有一種單質生成時,對應單質的物質的量之比為。

(3)現(xiàn)用丙裝置給銅件鍍銀,則H應該是(填“鍍層金屬”或“鍍件”),電鍍液是溶液。當乙中溶液的pH是13時(此時乙中溶液體積為500mL),丙中鍍件上析出銀的質量為,甲中溶液的pH(填“變大”“變小”或“不變”)。

(4)若將C電極換為銀,其他裝置都不變,則甲中初始發(fā)生總反應的離子方程式是。

(5)若開始時把電源去掉換成導線,C電極換為Zn,則甲裝置為(填“原電池”“電解池”或“電鍍池”,下空同),乙裝置為。

【思維提示】首先要根據(jù)F電極附近的現(xiàn)象,判斷出電源的正極、負極,然后依次判斷。(1)F極附近溶液呈紅色,說明F極是陰極,E極是陽極,則電源A極為正極,B極為負極。甲中因Cu2+放電使溶液顏色變淺。丁中Y極附近顏色變深,說明Fe(OH)3膠體粒子向陰極移動,即Fe(OH)3膠體粒子帶正電荷。(2)C、D、E、F的電極反應生成的單質分別為O2、Cu、Cl2、H2,由于電路中通過的電量相等,所以其物質的量之比為1∶2∶2∶2。(3)乙中溶液pH=13,生成n(NaOH)=0.1mol/L×0.5L=0.05mol,電路中通過電子的物質的量為0.05mol,所以丙中鍍件上析出銀的質量為0.05mol×108g/mol=5.4g。(4)當金屬作陽極時,金屬先于溶液中的陰離子放電而溶解,故甲中發(fā)生反應的離子方程式為2Ag+Cu2+2Ag++Cu。(5)把電源去掉換成導線,C電極換為Zn時,甲裝置為原電池,乙裝置為電解池。答案:(1)負逐漸變淺氫氧化鐵膠體粒子帶正電荷(2)1∶2∶2∶2(3)鍍件AgNO35.4g變小(4)2Ag+Cu2+2Ag++Cu(5)原電池電解池專題3有關電化學的計算1.原電池和電解池的計算常涉及的問題(1)兩極產物的定量計算。(2)溶液pH的計算。(3)相對原子質量的計算和阿伏加德羅常數(shù)的值的測定。(4)根據(jù)轉移電子的量求產物的量或根據(jù)產物的量求轉移電子的量。2.常用的三種方法(1)根據(jù)電子守恒法計算:用于串聯(lián)電路、陰陽兩極產物、正負兩極產物、相同電荷量等類型的計算,其依據(jù)是電路上轉移的電子數(shù)相等。(2)根據(jù)總反應式計算:先寫出電極反應式,再寫出總反應式,最后根據(jù)總反應式列比例式計算。(3)根據(jù)關系式計算:借助得失電子守恒的關系建立已知量與未知量之間的橋梁,列出計算所需的關系式。如串聯(lián)電路中各電極得失電子數(shù)相等,即電路中通過的電量(電子總數(shù))相等。通常存在下列物質的量關系:H2~Cl2~12O2~Cu~2Ag~2H+~2OH-【例3】甲烷作為一種新能源在化學領域應用廣泛,如圖所示,裝置Ⅰ為甲烷燃料電池(電解質溶液為KOH溶液),通過裝置Ⅱ實現(xiàn)鐵棒上鍍銅。請回答下列問題:(1)a處應通入(填“CH4”或“O2”),b處電極上發(fā)生的電極反應式是。

(2)電鍍結束后,裝置Ⅰ中溶液的pH(填“增大”“減小”或“不變”,下空同),裝置Ⅱ中Cu2+的物質的量濃度。

(3)電鍍結束后,裝置Ⅰ溶液中的陰離子除了OH-外還含有(忽略水解)。

(4)在此過程中若完全反應,裝置Ⅱ中陰極質量變化12.8g,則裝置Ⅰ中理論上消耗甲烷L(標準狀況下)。

【思維提示】(1)裝置Ⅱ要實現(xiàn)鐵棒上鍍銅,則Cu作陽極,Fe作陰極,則裝置Ⅰ中a處電極為負極,b處電極為正極,負極上通入燃料,正極上通入氧化劑,所以a處通入的氣體是CH4,電極反應式為CH4+10OH--8e-CO32-+7H2O,b處通入O2,電極反應式為O2+2H2O+4e-4OH-。(2)根據(jù)裝置Ⅰ中電池總反應CH4+2O2+2KOHK2CO3+3H2O,KOH參加反應導致溶液中KOH濃度降低,則溶液的pH減小;裝置Ⅱ中發(fā)生電鍍,陽極上溶解銅的質量等于陰極上析出銅的質量,則溶液中Cu