第03講化學能與電能的轉(zhuǎn)化

第03講化學能與電能的轉(zhuǎn)化模塊一思維導圖串知識模塊二基礎(chǔ)知識全梳理（吃透教材）模塊三教材習題學解題模塊四核心考點精準練（6大考點）模塊五小試牛刀過關(guān)測1.能理解化學能與其它形式能量的轉(zhuǎn)化。根據(jù)電子轉(zhuǎn)移和化學能的轉(zhuǎn)化為電能相結(jié)合的視角分析原電池的構(gòu)成條件。2.以原電池為例認識化學能可以轉(zhuǎn)化為電能，從氧化還原反應的角度初步認識原電池的工作原理。3.認識化學能轉(zhuǎn)化為電能的原理及其在生產(chǎn)、生活中的應用，形成化學有利于提高人類生活質(zhì)量的觀念。4.知道干電池、充電電池、燃料電池等化學電源的特點。第1課時化學能轉(zhuǎn)化為電能一、化學能與電能的轉(zhuǎn)化1．化學能與電能的轉(zhuǎn)化（火力發(fā)電）（1）我國目前電能的主要來源：我國目前電能主要來自火力發(fā)電，其次來自水力發(fā)電、風力發(fā)電、核能、水力發(fā)電、生物質(zhì)能等。（2）火力發(fā)電過程中能量的轉(zhuǎn)化：化學能熱能機械能電能；（3）火力發(fā)電的優(yōu)點=1\*GB3①我國煤炭資源豐富；=2\*GB3②電能清潔、安全，又快捷方便。（4）火力發(fā)電的缺點①化石燃料屬于不可再生資源，用化石燃料發(fā)電會造成資源的浪費；②火力發(fā)電的過程中，能量經(jīng)過多次轉(zhuǎn)化，利用率低，能量損失大；③化石燃料燃燒會產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)(如SO2、CO、NO2、粉塵等)，污染環(huán)境。2．原電池的工作原理及構(gòu)成條件（1）實驗探究實驗步驟裝置圖實驗現(xiàn)象原因解釋①將鋅片和銅片插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現(xiàn)象Zn片：鋅片溶解，表面產(chǎn)生無色氣泡Cu片：無變化反應的離子方程式：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑；Cu片表面無明顯變化的原因：銅排在金屬活動性順序表氫的后面，不能從酸溶液中置換出氫氣②用導線連接鋅片和銅片，觀察、比較導線連接前后的現(xiàn)象Zn片：鋅片溶解Cu片：銅片表面有氣泡鋅與稀硫酸反應，但氫氣在銅片上產(chǎn)生③用導線連接鋅片和銅片，并在鋅片和銅片之間串聯(lián)一個電流表，觀察電流表指針是否偏轉(zhuǎn)Zn片：鋅片溶解Cu片：銅片表面有氣泡電流表A指針偏轉(zhuǎn)電流表指針偏轉(zhuǎn)說明：導線中有電流；Cu片上有氣泡說明：溶液中的氫離子在銅片表面獲得電子發(fā)生還原反應產(chǎn)生氫氣，從銅片上放出（2）原理分析：裝置示意圖電極材料電極名稱電子轉(zhuǎn)移電極反應式反應類型鋅片負極電子流出Zn－2e－=Zn2＋氧化反應銅片正極電子流入2H＋＋2e－=H2↑還原反應電子的流向電子由負極經(jīng)導線流向正極反應本質(zhì)自發(fā)進行的氧化還原反應總反應式Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑結(jié)論當用導線連接銅片和鋅片一同進入稀硫酸時，由于鋅比銅活潑，容易失去電子，鋅被氧化成Zn2+而進入溶液，電子則有鋅片經(jīng)導線流向銅片，溶液中的H+從銅片中獲得電子被還原成氫原子，氫原子結(jié)合成氫分子從銅片上析出。由于導線上有電子通過，因此產(chǎn)生了電流，電流表的指針會發(fā)生偏轉(zhuǎn)。（3）原電池的工作原理①反應類型：負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應；②電子流向：電子的移動方向是從負極流出，經(jīng)導線流向正極（電子不下水）；③離子移動：離子的移動方向是陽離子向正極移動，陰離子向負極移動（離子不上岸）。（4）原電池的概念：將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置；原電池的反應本質(zhì)是氧化還原反應（5）原電池的構(gòu)成條件①具有活潑性不同的兩個電極，其中一個相對較活潑，另一個相對較不活潑；②兩電極插入電解質(zhì)溶液（或者熔融的電解質(zhì)）中；③電極用導線相連并插入電解液形成閉合回路；④能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應。（6）原電池正、負極的判斷方法①一般是較活潑金屬作負極，較不活潑金屬作正極，但也要注意電解質(zhì)溶液的性質(zhì)。②鎂鋁用導線連接插入稀硫酸中，鎂作負極，鋁作正極；若電解質(zhì)是氫氧化鈉，則鎂作正極，鋁作負極。③銅鋁用導線連接插入稀硫酸中，鋁作負極，銅作正極；若插入濃硝酸中，鋁作正極，銅作負極?！緶剀疤崾尽竣贅?gòu)成原電池的兩電極材料不一定都是金屬，正極材料可以為導電的非金屬，例如石墨。兩極材料可能參與反應，也可能不參與反應。②兩個活潑性不同的金屬電極用導線連接，共同插入電解質(zhì)溶液中不一定構(gòu)成原電池，必須有一個能自發(fā)進行的氧化還原反應。③在判斷原電池正負極時，既要考慮金屬活潑的強弱也要考慮電解質(zhì)溶液的性質(zhì)。如Mg—Al—HCl溶液構(gòu)成的原電池中，負極為Mg；但是Mg—Al—NaOH溶液構(gòu)成的原電池中，負極為Al，正極為Mg。二、原電池原理的應用1．加快氧化還原反應的速率：原電池中，氧化反應和還原反應分別在兩極進行，使溶液中離子運動時相互的干擾減小，使反應速率增大。如：在Zn和稀硫酸反應時，滴加少量CuSO4溶液，則Zn置換出的銅和鋅能構(gòu)成原電池的正負極，從而加快Zn與稀硫酸反應的速率2．比較金屬活動性的強弱（1）方法：一般情況下，負極的金屬活動性比正極的金屬活動性強。（2）常見規(guī)律：電極質(zhì)量較少，作負極較活潑，有氣體生成、電極質(zhì)量不斷增加或不變作正極，較不活潑。3．解釋生活中的現(xiàn)象（1）潮濕的空氣里鋼鐵容易生銹（形成原電池）負極反應：2Fe－4e＝2Fe2+正極反應：O2＋2H2O＋4e＝4OH總反應：2Fe＋O2＋2H2O＝2Fe(OH)2

4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)32Fe(OH)3失水Fe2O3?nH2O（鐵銹）失水（2）暖貼（原電池原理）①主要成分：鐵粉、碳、食鹽、水、吸水布（吸水棉）

②使用方法：撕開后進入空氣（提供氧氣，供吸氧腐蝕用）③主要原理：負極反應：2Fe－4e＝2Fe2+正極反應：O2＋2H2O＋4e＝4OH總反應：2Fe＋O2＋2H2O＝2Fe(OH)24Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3在此反應過程中放熱，因此成為“暖寶寶”“熱敷袋”。4．制造化學電源：如各種干電池、蓄電池、燃料電池等【溫馨提示】①構(gòu)成原電池的兩電極材料不一定都是金屬，正極材料可以為導電的非金屬，例如石墨。兩極材料可能參與反應，也可能不參與反應。②兩個活潑性不同的金屬電極用導線連接，共同插入電解質(zhì)溶液中不一定構(gòu)成原電池，必須有一個能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應。第2課時化學電源一、化學電源1．原電池設計（1）依據(jù)：已知一個氧化還原反應，首先分析找出氧化劑、還原劑，一般還原劑為負極材料(或在負極上被氧化)，氧化劑(電解質(zhì)溶液中的陽離子)在正極上被還原（2）選擇合適的材料①電極材料：電極材料必須導電。負極材料一般選擇較活潑的金屬材料，或者在該氧化還原反應中，本身失去電子的材料②電解質(zhì)溶液：電解質(zhì)溶液一般能與負極反應等?！緶剀疤崾尽吭姵卦O計思路①定：確定一個能夠自發(fā)進行的氧化還原反應；②拆：將氧化還原反應拆分為兩個半反應負極：還原劑－ne－==氧化產(chǎn)物；正極：氧化劑＋ne－==還原產(chǎn)物；③找：正、負極材料和電解質(zhì)溶液；④畫：形成閉合回路，畫出原電池示意圖。2．探究影響電池效果的因素提出問題影響自制電池效果的因素有哪些？查閱資源電極材料，電極間距，水果種類對自制水果電池的效果可能有影響。實驗探究Ⅰ.按如圖連接水果電池；Ⅱ.實驗記錄如下：序號電極電極間距種類電流

(μA)①Cu—Al2.0

cm西紅柿78.5②Cu—Fe2.0

cm西紅柿70.3③Al—Al2.0

cm西紅柿0④Cu—Al2.0

cm檸檬45.7⑤Cu—Al1.0

cm檸檬98.4⑥石墨—Al1.0

cm檸檬104.5解釋與結(jié)論實驗①②③的目的是探究電極材料對電池效果的影響，對比實驗①②③得出的結(jié)論是在其他條件相同時，電極材料活潑性差別越大，電池效果越好。（2）欲得出“水果種類對電池效果有影響”的結(jié)論，需要對比實驗①④，對比④⑤得出結(jié)論是其他條件相同，電極間距越小，電流越大，電池效果越好。（3）水果電池中，水果的作用是作電解質(zhì)溶液。（4）對比實驗①②③可知，構(gòu)成水果電池的電極必須具備的條件為兩極金屬活動性不同，構(gòu)成水果電池的其他要素還有自發(fā)的氧化還原反應、形成閉合回路、有電解質(zhì)溶液。二、常見的化學電源1．生活中常見電池普通干電池筆記本電腦專用電池攝像機專用電池普通干電池筆記本電腦專用電池攝像機專用電池“神六”的太陽能電池2．化學電源的分類：一次電池、二次電池、燃料電池（1）一次電池：一次電池的特點是活性物質(zhì)(發(fā)生氧化還原反應的物質(zhì))消耗一定程度后，就不能再重復使用。即：放電之后不能充電，內(nèi)部的氧化還原反應是不可逆的。常見的一次電池有鋅錳干電池、鋅銀電池①酸性鋅錳干電池結(jié)構(gòu)酸性鋅錳干電池是以鋅筒為負極，石墨棒為正極，在石墨棒周圍填充糊狀的MnO2和NH4Cl作電解質(zhì)電極反應負極Zn－2e－=Zn2＋正極2MnO2＋2NHeq\o\al(＋,4)＋2e－=Mn2O3＋2NH3↑＋H2O總反應Zn＋2MnO2＋2NH4Cl=ZnCl2＋Mn2O3＋2NH3↑＋H2O缺陷酸性鋅錳干電池即使不用，放置過久，鋅筒也會因酸性的NH4Cl溶液腐蝕，造成漏液而失效，還會導致電器設備的腐蝕改進措施a.在外殼套上防腐金屬筒或塑料筒制成防漏電池b.將電池內(nèi)的電解質(zhì)NH4Cl換成濕的KOH，并在構(gòu)造上進行改進，制成堿性鋅錳電池=2\*GB3②堿性鋅錳干電池結(jié)構(gòu)堿性鋅錳電池是一種常用的一次電池，其負極是Zn，正極是MnO2，電解質(zhì)溶液是KOH溶液電極反應負極Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2正極2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnOOH＋2OH－總反應Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2特點比能量較高，儲存時間較長，可適用于大電流和連續(xù)放電=3\*GB3③鋅銀電池電極反應負極Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2正極Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－總反應Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2Ag特點比能量大、電壓穩(wěn)定、儲存時間長（2）二次電池：充電電池又稱二次電池。充電電池在放電時所進行的氧化還原反應，在充電時又可以逆向進行，生成物重新轉(zhuǎn)化為反應物，使充電、放電可在一定時期內(nèi)循環(huán)進行。充電電池中能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系是：化學能電能，常見的二次電池有鉛蓄電池、鎘鎳電池、鋰離子電池等蓄電池等。①鉛蓄電池結(jié)構(gòu)鉛蓄電池是用橡膠或微孔塑料制成的長方形外殼，正極板上有一層棕褐色的PbO2，負極板是海綿狀金屬鉛，兩極均浸在一定濃度的硫酸溶液中，且兩極間用橡膠或微孔塑料隔開電極反應總反應Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)負極Pb(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)－2e－=PbSO4(s)正極PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)＋2e－=PbSO4(s)＋2H2O(l)特點常作汽車電瓶，電壓穩(wěn)定，使用方便安全②鎳鎘電池結(jié)構(gòu)以Cd為負極，NiO(OH)為正極，以KOH為電解質(zhì)電極反應總反應Cd+2NiO(OH)+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2負極Cd+2OH－－2e－=Cd(OH)2正極2NiO(OH)+2H2O+2e－=2Ni(OH)2+2OH－特點壽命比鉛蓄電池長，但鎘是致癌物質(zhì)，廢棄鎳鎘電池如不回收，會嚴重污染環(huán)境鋰離子充電電池③堿金屬中的Li是最輕的金屬，活動性極強，是制造電池的理想物質(zhì)。鋰離子充電電池鋰離子電池是新一代可充電的綠色電池。三、發(fā)展中的燃料電池1．燃料電池的構(gòu)成及特點燃料電池的構(gòu)成燃料電池是一種將燃料(如氫氣、甲烷、乙醇)與氧化劑(如氧氣)的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學反應裝置。燃料氣可以是氫氣、甲烷、乙烷、丙烷、甲醇、乙醇、葡萄糖、肼等可燃性氣體，電解質(zhì)通常有四種情況：=1\*GB3①稀硫酸②KOH溶液=3\*GB3③Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，其導電粒子是CO32－=4\*GB3④固體電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2固體，高溫下能傳導O2－離子燃料電池裝置示意圖特點=1\*GB3①清潔、安全、高效②料的利用率高、能量轉(zhuǎn)化率高，能量轉(zhuǎn)化率達到80%以上=3\*GB3③與常規(guī)發(fā)電廠相比，其二氧化碳排放量明顯降低=4\*GB3④與干電池或者蓄電池的主要差別在于反應物不是儲存在電池內(nèi)部，而是從外部提供，這時電池起著類似試管、燒杯等反應器的作用=5\*GB3⑤供電量易于調(diào)節(jié)，能適應于電器負載的變化，而且不需要很長的充電時間，在航天、軍事和交通等領(lǐng)域有廣闊的應用情景2．氫氧燃料電池氫氧燃料電池在不同的介質(zhì)中的總反應式相同，均為2H2＋O2=2H2O。但正、負極反應式與電解質(zhì)溶液有關(guān)，正、負極反應式歸納如下：電解質(zhì)溶液負極正極酸性(H＋)H2－2e－=2H＋O2＋4H＋＋4e－=2H2O中性(Na2SO4)H2－2e－=2H＋O2＋2H2O＋4e－=4OH－堿性(OH－)H2－2e－＋2OH－=2H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－3．電池的優(yōu)點和應用（1）優(yōu)點：能量轉(zhuǎn)化率較高，供能穩(wěn)定可靠，可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池和電池組，使用方便，易于維護，并可在各種環(huán)境下工作（2）應用：在現(xiàn)代生活、生產(chǎn)、國防和科學技術(shù)的發(fā)展中，電池發(fā)揮著越來越重要的作用，大至火箭、人造衛(wèi)星、空間電視轉(zhuǎn)播站、飛機、輪船，小至電腦、收音機、照相機、、助電器、電子手表、心臟起搏器等，都離不開各式各樣的電池【溫馨提示】①幾種電池的特點比較：名稱干電池(一次電池)充電電池(二次電池)燃料電池特點①活性物質(zhì)(發(fā)生氧化還原反應的物質(zhì))消耗到一定程度后，不能再使用②電解質(zhì)溶液為膠狀，不流動①放電后可再充電使活性物質(zhì)獲得再生②可以多次充電，重復使用①電極本身不包含活性物質(zhì)，只是一個催化轉(zhuǎn)換元件②工作時，燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給，在電極上不斷地進行反應，生成物不斷地被排出舉例普通的鋅錳電池、堿性鋅錳電池、銀鋅電池等鉛酸蓄電池、鋰電池、鎳氫電池氫氧燃料電池、CH4燃料電池、CH3OH燃料電池等②一般的，質(zhì)量輕、體積小而輸出電能多、功率大、儲存時間長的電池（比能量和比功率大），更適合使用者的需要。③廢舊電池中含有汞、鎘、鉻、鉛等大量的重金屬和酸堿等有害物質(zhì)，隨處丟棄會給土壤、水源等造成嚴重的污染，1節(jié)1號干電池會使1m2的耕地失去使用價值，并通過食物鏈給人體健康造成危害。另一方面，廢棄電池中的有色金屬是寶貴的資源，如果能回收再利用這些廢舊電池，不僅可以減少對我們生存環(huán)境的破壞，而且也是對資源的節(jié)約。教材習題01在盛有稀硫酸的燒杯中放入用導線連接的鐵片和銅片，下列敘述中正確的是（）A.銅片上有H2逸出B.電子通過導線由銅片流向鐵片C.溶液中的H+向鐵片附近定向遷移D.鐵片發(fā)生的反應是Fe3e==Fe3+解題思路本題考查原電池的構(gòu)成及原理，在Fe—H2SO4—Cu構(gòu)成的原電池中，F(xiàn)e作原電池的負極，發(fā)生氧化反應：Fe—2e==Fe2+,D錯誤；Cu作原電池的正極，硫酸溶液中的H+離子得到電子發(fā)生還原反應：2H++e==H2，總反應式：Fe+2H+==Fe2++H2。H2在正極Cu片上析出，A正確；負極Fe失去電子經(jīng)導線流向正極Cu，B錯誤；電解質(zhì)溶液中的陽離子（H+）移向正極（Cu），C錯誤?！敬鸢浮緼教材習題04右下圖是一種航天器能量儲存系統(tǒng)原理示意圖。下列說法中正確的是（）A.該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉(zhuǎn)化B.裝置Y中在負極發(fā)生反應的物質(zhì)是O2C.裝置X能實現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生D.裝置X、Y形成的子系統(tǒng)能實現(xiàn)物質(zhì)的零排放，并能實現(xiàn)化學能與電能間的完全轉(zhuǎn)化解題思路本題考查化學電源及太陽能、化學能、電能等能量的轉(zhuǎn)化。裝置X為電解水制H2和O2，裝置Y為氫氧燃料電池。該系統(tǒng)中存在太陽能、化學能、電能、熱能的能量轉(zhuǎn)化，A錯誤；裝置Y燃料電池中H2為負極，發(fā)生氧化反應，O2為正極，發(fā)生還原反應，B錯誤；裝置X產(chǎn)生燃料電池中的燃料H2和氧化劑O2，C正確；裝置X、Y形成的子系統(tǒng)能實現(xiàn)物質(zhì)的零排放，但并不能實現(xiàn)化學能與電能間的完全轉(zhuǎn)化，D錯誤?！敬鸢浮緾核心考點一：能量轉(zhuǎn)化類型的判斷【例1】下列設備工作時，將化學能轉(zhuǎn)化為電能的是（）ABCD硅太陽能電池鋰離子電池太陽能集熱器燃氣灶【答案】B【解析】A．硅太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，A不選；B．鋰離子電池的放電過程是將化學能轉(zhuǎn)化為電能，B選；C．太陽能集熱器的原理是光透過透明蓋板照射到表面涂有吸收層的吸熱體上，其中大部分太陽輻射能被吸收體所吸收，轉(zhuǎn)化為熱能，C不選；D．燃氣灶通過天然氣的燃燒將化學能轉(zhuǎn)化成熱能，D不選。答案選B。核心考點二：原電池的構(gòu)成條件【例2】圖中裝置能形成原電池的是（）A． B． C．D．【答案】B【解析】A．該圖中兩個電極都是金屬鋅，活潑性相同，構(gòu)不成原電池，故A錯誤；B．該圖中金屬銅可以與硝酸銀發(fā)生氧化還原反應，兩個電極材料活潑性不同，可以構(gòu)成原電池，故B正確；C．該圖中燒杯中的液體為酒精，酒精是非電解質(zhì)不導電，所以構(gòu)不成原電池，故C錯誤；D．該裝置沒有形成閉合回路，構(gòu)不成原電池，故D錯誤；故答案為B。核心考點三：原電池的工作原理【例3】如圖所示的兩個裝置中，溶液的體積均為200mL，開始時電解質(zhì)溶液的濃度均為0.1mol/L。工作一段時間后，測得導線中均通過0.02mol電子。下列有關(guān)Cu電極的說法正確的是（）A.①中Cu極發(fā)生氧化反應B.②中Cu極有氣泡產(chǎn)生

C.①、②中Cu極質(zhì)量均不變D.①中Cu極有電子流出，②中Cu極有電子流入【答案】B【解析】A.①有外接電源，所以是電解池，電解池工作時，與直流電源的正極相連的電極為電解池的陽極，與直流電源的負極相連的電極為電解池的陰極，則銅為電解池的陰極，發(fā)生還原反應，故A錯誤；B.②為原電池，銅為原電池的正極，正極反應為2H++2e==H2↑，有氣泡產(chǎn)生，故B正確；C.①中銅電極發(fā)生還原反應，電極反應方為Cu2++2e=Cu，②中銅電極發(fā)生的電極反應為2H++2e==H2↑，①中銅極質(zhì)量變大，②中Cu極質(zhì)量不變，故C錯誤；D.電解池工作時，電子從電源負極沿導線流入電解池的陰極，故①中Cu極有電子流入，原電池工作時，電子沿著導線從負極流向正極，故②中Cu極有電子流入，故D錯誤。

核心考點四：原電池電極反應式的書寫與判斷【例4】原電池的電極名稱不僅與電極的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)，下列說法不正確的是（）A．由Zn、Cu、稀H2SO4組成原電池，其負極反應式為：Zn－2e＝Zn2+B．由Fe、Cu、FeCl3溶液組成原電池，其負極反應式為：Fe－2e＝Fe2+C．由Mg、Al、NaOH溶液組成原電池，其負極反應式為：Al－3e＝Al3+D．由Al、Cu、濃硝酸組成原電池，其負極反應式為：Cu－2e＝Cu2+【答案】C【解析】A.該原電池中，Zn易失電子作負極，Cu作正極，負極上Zn失電子生成Zn2+，負極反應式為Zn－2e＝Zn2+，故A正確；B.該原電池中，F(xiàn)e易失電子作負極，Cu作正極，負極反應式為Fe－2e＝Fe2+，故B正確；C.該原電池中，Al易失電子作負極，Mg作正極，負極反應式為Al3e+4OH==AlO2+2H2O，故C錯誤；D.

Al和濃硝酸發(fā)生鈍化現(xiàn)象，所以Cu易失電子作負極，Al作正極，負極反應式為Cu－2e＝Cu2+，故D正確。故答案選：C。核心考點五：正、負極和粒子移動方向的判斷【例5】利用反應6NO2+8NH3==7N2+12H2O構(gòu)成的電池，既能實現(xiàn)有效減少氮氧化物的排放，減輕環(huán)境污染，又能充分利用化學能，裝置如圖所示。下列說法不正確的是（）A．電流從右側(cè)電極經(jīng)過負載后流向左側(cè)電極B．電極A上發(fā)生氧化反應，電極B為正極C．當有(標準狀況)被處理時，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.4molD．A電極的電極反應式為【答案】D【解析】A．該原電池中，通入NH3的A電極為負極，通入NO2的B電極為正極，則電流從右側(cè)B電極經(jīng)過負載后流向左側(cè)A電極，A正確；B．該原電池中，A電極為負極，2NH36e+6OH=N2+6H2O，發(fā)生氧化反應，B電極為正極，正極上NO2得電子生成N2，發(fā)生還原反應，B正確；C．通入NO2的B電極為正極，電極反應式為2NO2+8e+4H2O=N2+8OH，消耗標準狀況下體積為2.24L，即消耗2.24L/22.4L/mol=0.1molNO2，所以轉(zhuǎn)移0.4mol電子時，C正確；D．通入NH3的A電極上，NH3發(fā)生失電子的氧化反應生成N2，堿性條件下的電極反應式為2NH36e+6OH=N2+6H2O，D錯誤；故答案為：D。核心考點六：化學電源【例6】水系鋅離子電池是一種新型二次電池，工作原理如圖。該電池以粉末多孔鋅電極(鋅粉、活性炭及粘結(jié)劑等)為負極，V2O5為正極，三氟甲磺酸鋅[Zn(CF3SO3)2]為電解液。下列敘述錯誤的是（）A.放電時，Zn2+向V2O5電極移動

B.充電時，陽極區(qū)電解液的濃度變大

C.充電時，粉末多孔鋅電極發(fā)生還原反應

D.放電時，V2O5電極上的電極反應式為V2O5+xZn2++2xe==ZnxV2O5【答案】B【解析】A.放電時，Zn2+向V2O5電極移動，參與該極的反應V2O5+xZn2++2xe==ZnxV2O5，故A正確；B.充電時，陽極區(qū)發(fā)生氧化反應，電極反應式為：ZnxV2O5—2xe=V2O5+Zn2+，鋅離子通過陽離子交換膜向左移動，電解質(zhì)溶液濃度沒有變大，故B錯誤；C.充電時，粉末多孔鋅電極是陰極發(fā)生還原反應，故C正確；D.放電時，V2O5核心考點七：原電池原理的應用【例7】有A、B、C、D四種金屬，當A、B組成原電池時，電子流動方向A→B；當A、D組成原電池時，A為正極；B與C構(gòu)成原電池時，電極反應式為：C2+2e→C，B2e→B2+則A、B、D、E金屬性由強到弱的順序為（）A．A＞B＞C＞D B．A＞B＞D＞CC．D＞C＞A＞B D．D＞A＞B＞C【答案】D【解析】原電池中，電子由負極流向正極，活潑金屬作負極，負極上失去電子發(fā)生氧化，以此分析。當A、B組成原電池時，電子流動方向A→B，則金屬活潑性為A>B；當A、D組成原電池時，A為正極，則金屬活潑性為D>A；B與C構(gòu)成原電池時，電極反應式為：C2+2e→C，B2e→B2+，B失去電子，則金屬活潑性為B>C；綜上所述，這四種金屬的活潑性為：D＞A＞B＞C。答案選D?！净A(chǔ)練】1．電池是人類生產(chǎn)和生活中的重要能量來源，各式各樣電池的發(fā)展是化學對人類的一大貢獻。下列有關(guān)電池的敘述正確的是（）A.原電池反應均是自發(fā)的氧化還原反應

B.氫氧燃料電池工作時氫氣在正極被氧化

C.氫氧燃料電池是將熱能轉(zhuǎn)化為電能的裝置

D.鉛蓄電池在放電過程中，負極質(zhì)量減少，正極質(zhì)量增加【答案】A【解析】A.構(gòu)成原電池的條件之一是：能自發(fā)的進行氧化還原反應，所以原電池反應均是自發(fā)的氧化還原反應，故A正確；B.氫氧燃料電池工作時氫氣在負極上失電子被氧化，故B錯誤；C.氫氧燃料電池也是原電池，所以氫氧燃料電池是將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，故C錯誤；D.根據(jù)鉛蓄電池放電時，負極電極反應式為：Pb+SO42?2．有a、b、c、d四種金屬。將a與b用導線連接起來，浸入電解質(zhì)溶液中，a不斷腐蝕；將a、d分別投入同濃度的鹽酸中，d比a反應劇烈；將銅浸入b的鹽溶液中，無明顯變化；如果把銅浸入c的鹽溶液里，有金屬c析出。根據(jù)以上現(xiàn)象判斷，它們的活動性由強到弱的順序是（）A．dcab B．dabc C．dbac D．badc【答案】B【詳解】將a與b用導線連接起來，浸入電解質(zhì)溶液中，a不斷腐蝕，說明b是正極，因此活潑性是a＞b；將a、d分別投入等濃度鹽酸中，d比a反應劇烈，說明金屬活動性d＞a；活潑的金屬可以將不活潑的金屬從其鹽溶液中置換出來，所以活潑性是b＞c，綜合以上可知活動性由強到弱順序是：d>a>b>c，答案選B。3．如圖所示，電流計G發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時a極逐漸變細，b極放出無色氣體，X為電解質(zhì)溶液，則a、b、X應是下列各組中的（）a電極b電極X溶液AZnFeBFe石墨CZn石墨稀硫酸DFeCu濃硝酸A．A B．B C．C D．D【答案】C【解析】電流計G發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時a極逐漸變細，b極放出無色氣體，則a極為負極，b極為正極，總反應為a極材料與電解質(zhì)溶液X反應并且有無色氣體產(chǎn)生。A．鋅的活動性比鐵強，鋅作負極，鐵作正極，鋅與硫酸銅溶液反應生成銅和硫酸鋅，正極看不到氣體產(chǎn)生，A錯誤；B．鐵作負極，石墨作正極，鐵與氯化鐵反應生成氯化亞鐵，正極看不到氣體產(chǎn)生，B錯誤；C．鋅作負極，石墨作正極，鋅與稀硫酸反應生成硫酸鋅和氫氣，鋅極逐漸變細，石墨極放出無色氣體，C正確；D．鐵與濃硝酸常溫下發(fā)生鈍化，銅作負極，銅極變細，D錯誤；答案選C。4．下列有關(guān)化學電池裝置的敘述中，不正確的是（）圖Ⅰ堿性鋅錳電池圖Ⅱ鉛硫酸蓄電池圖Ⅲ原電池圖Ⅳ銀鋅紐扣電池A．圖Ⅰ所示電池工作時，鋅粉失電子B．圖Ⅱ所示電池放電過程中，電解質(zhì)溶液中的移向極C．圖Ⅱ所示裝置工作過程中，電解質(zhì)溶液的質(zhì)量增大D．圖Ⅳ所示電池中，是氧化劑，電池工作過程中被還原為【答案】C【解析】A．堿性鋅錳電池中，鋅作負極，失電子，發(fā)生氧化反應，故A正確；B．原電池中，陽離子向正極移動，鉛硫酸蓄電池中PbO2極為正極，電解質(zhì)溶液中的H+移向PbO2極，故B正確；C．銅鐵硫酸銅原電池中鐵為負極，溶解，銅為正極，析出銅，電池反應為Fe+Cu2+=Fe2++Cu，工作過程中，電解質(zhì)溶液的質(zhì)量減小，故C錯誤；D．銀鋅紐扣電池中Ag2O為正極，得電子，作氧化劑，電池工作過程中被還原為Ag，故D正確；故選C。5．將鋅片和銅片按圖示方式插入檸檬中，電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。下列關(guān)于該裝置的說法中錯誤的是（）A．銅片為正極，發(fā)生還原反應 B．一段時間后，鋅片質(zhì)量減小C．電子通過檸檬汁液由鋅片流向銅片 D．檸檬汁液中的向銅片定向遷移【答案】C【解析】A．該裝置可將化學能轉(zhuǎn)化為電能，是原電池，銅片不活潑為正極，發(fā)生還原反應，A項正確；B．原電池中Zn為負極，發(fā)生氧化反應，鋅片逐漸溶解，質(zhì)量減輕，B項正確；C．原電池中Zn為負極，Cu為正極，電子由鋅片流出經(jīng)導線到銅片，C項錯誤；D．原電池中Cu為正極，電解質(zhì)中的H+向銅片定向遷移、并在銅片上得電子生成H2，D項正確；答案選C。6．某小組為研究電化學原理，設計如圖裝置。下列敘述不正確的是（）A．a(chǎn)和b不連接時，鐵片上會有金屬銅析出B．a(chǎn)和b用導線連接時，銅片上發(fā)生的反應為Cu2++2e－=CuC．無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，溶液均從藍色直接變成黃色D．a(chǎn)和b用導線連接后，F(xiàn)e片上發(fā)生氧化反應，溶液中的Cu2+向銅電極移動【答案】C【解析】A．a(chǎn)和b不連接時，鐵片和銅離子發(fā)生置換反應，因此鐵片上會有金屬銅析出，故A正確；B．a(chǎn)和b用導線連接時，鐵作負極，銅作正極，因此銅片上發(fā)生的反應為Cu2++2e－=Cu，故B正確；C．無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，溶液中銅離子都會減少，鐵變?yōu)閬嗚F離子，溶液顏色變淺，故C錯誤；D．a(chǎn)和b用導線連接后，F(xiàn)e為負極，發(fā)生氧化反應，銅為正極，根據(jù)離子“同性相吸”原理，因此溶液中的Cu2+向正極即銅電極移動，故D正確。綜上所述，答案為C。7．銅鋅電池原理如圖所示，下列說法正確的是（）A．b電極反應式為Cu2＋＋2e=CuB．鹽橋中K＋移向a電極C．a(chǎn)電極發(fā)生還原反應D．電子由Zn電極流出，經(jīng)鹽橋溶液流向b電極【答案】A【解析】A．b電極上銅離子得到電子被還原，電極反應式為Cu2＋＋2e=Cu，A正確；B．a(chǎn)電極為負極，鹽橋中K＋移向正極即b電極，B錯誤；C．a(chǎn)電極為Zn，失去電子轉(zhuǎn)變?yōu)閆n2＋，鋅化合價升高，發(fā)生氧化反應，C錯誤；D．電子由Zn電極流出，沿著導線流向b電極，D錯誤；答案選A。8．燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置，某氫氧燃料電池的構(gòu)造示意圖如下，該電池工作時，下列說法正確的是（）A．O2在b電極上發(fā)生氧化反應B．電解質(zhì)溶液中OH向正極移動C．該裝置實現(xiàn)了電能到化學能的轉(zhuǎn)化D．氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源【答案】D【解析】A．O2在b電極上得到電子發(fā)生還原反應，A錯誤；B．該燃料電池工作時，電解質(zhì)溶液中OH向正電荷較多的負極移動，B錯誤；C．該裝置通過兩個電極分別發(fā)生氧化反應、還原反應，實現(xiàn)了化學能到電能的轉(zhuǎn)化，C錯誤；D．氫氧燃料電池反應產(chǎn)物水不會對環(huán)境造成污染，且水又是生產(chǎn)燃料H2的原料，比H2直接燃燒能量利用率大大提高，因此是一種具有應用前景的綠色電源，D正確；故合理選項是D。9．蛟龍?zhí)栞d人潛水器由我國自行設計、自主集成研制，是目前世界上下潛能力最深的作業(yè)型載人潛水器。給某潛水器提供動力的電池如圖所示。下列有關(guān)說法正確的是（）A.Zn電極發(fā)生了還原反應B.電池中的Cl向Pt電極移動

C.Pt電極反應式為H2O2+2e=2OHD.電子從Zn電極沿導線流向Pt電極，再經(jīng)溶液回到Zn電極【答案】C【解析】本題考查原電池原理。A項，鋅電極作負極發(fā)生氧化反應，錯誤；B項，原電池中Cl向負極鋅移動，Pt是正極，錯誤；C項，Pt電極是正極，發(fā)生得電子的還原反應：H2O2+2e=2OH，正確；D項，電子不能經(jīng)過電解質(zhì)溶液，錯誤。10．下列圖示都是原電池原理在化學電源中的應用。下列有關(guān)說法中正確的是（)A．鉛蓄電池在放電時，其負極是鉛電極B．氫氧燃料電池中，H2所在電極發(fā)生的反應為H22e+2OH=2H2OC．氫氧燃料電池中，通入的一極為負極D．鉛蓄電池放電后，PbO2極質(zhì)量減小【答案】A【解析】A．鉛蓄電池在放電時，鉛是負極，由鉛變成硫酸鉛，A正確；B．氫氧燃料電池中，電解質(zhì)溶液為酸性，所以H2所在電極發(fā)生的反應為H22e=2H+，B錯誤；C．氫氧燃料電池中，通入O2的一極為正極，C錯誤；D．鉛蓄電池放電后，PbO2極變成PbSO4，質(zhì)量增重，D錯誤；故選A。【提升練】1．電化學法處理SO2是目前研究的熱點。利用雙氧水氧化吸收SO2可消除SO2污染，并制備硫酸。設計裝置如圖所示(已知電極為石墨電極，只起導電作用，交換膜是只允許陽離子通過或只允許陰離子通過的離子交換膜)。下列敘述中錯誤的是（）A.該交換膜為陽離子交換膜B.若11.2L(標準狀況)SO2參與反應，則A池中增加2molH+

C.B池中的反應為H2O2+2e+2H+=2H2OD.導線上箭頭方向表示電流方向【答案】B【解析】A項，由A池中硫酸濃度變化可推得，氫離子從左向右進入B池，該交換膜為陽離子交換膜，正確；B項，A池中電極反應式為SO2+2H2O?2e?=SO42?+4H+，若11.2L(標準狀況)SO2參與反應，則A池中生成2?mol?H+，根據(jù)B池中的反應可知，有1?mol?2．鎂鋰雙離子新型二次電池如圖所示，下列關(guān)于該電池的說法正確的是（）A．放電時，Mg作負極，溶液中Li+由右向左移動B．充電時，陽極的電極反應式為C．充電時，Y應與外加電源的正極相連，此電極上的物質(zhì)發(fā)生了還原反應D．放電時，導線上每通過，左室溶液質(zhì)量增重【答案】D【解析】放電時，Mg電極失電子，X為負極，Y為正極。A.放電時，Mg電極失電子，Mg作負極，陽離子移向正極，所以Li+由左向右移動，故A錯誤；B.充電時是電解池原理，陽極失去電子，電極反應式為LiFePO4xexLi++Li1xFePO4，故B錯誤；C.充電時，外加電源的正極與二次電池的正極相連，所以外加電源的正極與Y相連，作陽極，陽極發(fā)生氧化反應，故C錯誤；D.放電時，導線上每通過1mole，左室中將溶解12gMg成為Mg2+進入溶液，但同時將有1molLi+從左室移入右室，減輕7g，故溶液質(zhì)量只增重5g，故D正確；故選D。3．鉛酸蓄電池、鎳鎘堿性電池都是重要的二次電池。已知鎳鎘堿性電池放電時，正極反應為：2NiO(OH)+2H2O+2e=2Ni(OH)2+2OH，負極反應為：Cd+2OH2e=Cd(OH)2。下列有關(guān)說法不正確的是（）A．鉛酸蓄電池放電時，PbSO4在兩個電極上生成B．若用鉛酸蓄電池為鎳鎘堿性電池充電，則PbO2電極與Cd電極相連接且兩電極附近的pH值均增大C．鎳鎘堿性電池在充電時的反應為Cd(OH)2+2Ni(OH)2=Cd+2NiO(OH)+2H2OD．放電一段時間后鎳鎘堿性電池內(nèi)c(OH)變大【答案】B【解析】A．鉛酸蓄電池負極電極反應為：Pb+SOeq\o\al(2－,4)2e=PbSO4，正極電極反應為：PbO2+4H++SOeq\o\al(2－,4)+2e=PbSO4+2H2O，由此可知，硫酸鉛在兩個電極上產(chǎn)生，A正確；B．若用鉛酸蓄電池為鎳鎘堿性電池充電，則鉛酸蓄電池的PbO2電極為正極，應與鎳鎘堿性電池的正極相連，而不是Cd電極，B錯誤；C．由題意可知，鎳鎘堿性電池在放電時的反應為：Cd+2NiO(OH)+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，則充電時的反應為：Cd(OH)2+2Ni(OH)2=Cd+2NiO(OH)+2H2O，C正確；D．鎳鎘堿性電池在放電時的反應為：Cd+2NiO(OH)+2H2O=Cd(OH)2+2Ni(OH)2，反應過程中消耗水，使得電解液濃度增大，氫氧根離子濃度變大，D正確；答案選B。4．如圖是中國天宮空間站的關(guān)鍵技術(shù)“再生式生命保障系統(tǒng)”(簡稱“再生生?！?的示意圖，該系統(tǒng)實現(xiàn)了和等物質(zhì)的再生。空間站水電解系統(tǒng)的電能來自可充電電池鋰電池是可充電電池中的一種，如圖為鋰電池工作原理示意圖，下列有關(guān)說法錯誤的是（）A．鋰電池既可充電又可放電B．放電時電子由正極移向負極C．放電時Li+由負極移向正極D．放電時負極的電極反應：Li—e=Li+【答案】B【解析】可充電電池鋰電池是二次電池，即可充電又可放電，在放電過程中，金屬鋰作負極，失去電離生成鋰離子，電子由負極沿著導線流向正極。A．根據(jù)分析，鋰電池是二次電池，即可充電又可放電，A正確；B．放電時電子由負極沿著導線流向正極，B錯誤；C．放電時，陽離子移向正極，C正確；D．放電時負極為金屬鋰失去電子生成鋰離子，電極反應式正確，D正確；故選B。5．電化學在生產(chǎn)生活中都具有重要的作用和意義。（1）研究人員最近發(fā)明了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量的差別進行發(fā)電，在海水中電池反應可表示為：5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl①該電池的負極反應式為___________；②在電池中，Na+不斷移動到“水”電池的___________極(填“正”或“負”)；③外電路每通過4mol電子時，生成Na2Mn5O10的物質(zhì)的量是___________；（2）中國科學院應用化學研究所在二甲醚(CH3OCH3)燃料電池技術(shù)方面獲得新突破。二甲醚燃料電池的工作原理如圖所示。①該電池工作時，b口通入的物質(zhì)為___________；②該電池負極的電極反應式為___________；③工作一段時間后，當9.2g二甲醚完全反應生成CO2時，有___________個電子轉(zhuǎn)移?！敬鸢浮浚?）Age+Cl=AgCl

正

2mol（2）二甲醚(CH3OCH3)

CH3OCH312e+3H2O=2CO2+12H+

2.4NA【解析】（1）①由總方程式分析可知：Ag在反應中失電子作原電池的負極，電極反應為Age+Cl=AgCl；②在電池中，陽離子向負電荷較多的正極移動，故Na+移向電池的正極；③根據(jù)①可知負極電極反應為Age+Cl=AgCl，故反應中轉(zhuǎn)移4mol電子，消耗4molAg，由總反應方程可知：每生成1mol的Na2Mn5O10，反應轉(zhuǎn)移2mol電子，則現(xiàn)在反應轉(zhuǎn)移4mol電子，因此生成Na2Mn5O10的物質(zhì)量為2mol；（2）①在原電池反應中陽離子向負電荷較多的正極移動。根據(jù)圖示可知H+移向右側(cè)電極，說明右側(cè)電極為正極，左側(cè)電極為負極。故該電池工作時。b口通入的物質(zhì)是燃料二甲醚；②在負極上燃料失去電子發(fā)生氧化反應產(chǎn)生CO2、H+，故負極的電極反應式為：CH3OCH312e+3H2O=2CO2+12H+；③9.2g二甲醚的物質(zhì)的量n(二甲醚)=9.2g/46g/mol=0.2mol，根據(jù)負極反應式可知：每有1mol二甲醚發(fā)生反應，轉(zhuǎn)移12mol電子，則當有9.2g(即有0.2mol)二甲醚發(fā)生反應時轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為n(e)=0.2mol×12=2.4mol，則反應過程中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目為N(e)=2.4