2019-2020學(xué)年高中化學(xué)下學(xué)期第21周《原電池 化學(xué)電源》教學(xué)設(shè)計(jì).doc

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2019-2020學(xué)年高中化學(xué)下學(xué)期第21周《原電池 化學(xué)電源》教學(xué)設(shè)計(jì) 課題 元原電池 化學(xué)電源 總課時(shí) 　 班級(jí)（類(lèi)型） 　 學(xué)習(xí) 目標(biāo) 　 1.理解原電池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)和總反應(yīng)方程式。2.了解常見(jiàn)化學(xué)電源的種類(lèi)及其工作原理。 重、難點(diǎn) 學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)和內(nèi)容 學(xué)生活動(dòng) 教師反思 考點(diǎn)一　原電池的工作原理　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．概念和反應(yīng)本質(zhì) 原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其反應(yīng)本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。 2．原電池的構(gòu)成條件 (1)一看反應(yīng)：看是否有能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)發(fā)生(一般是活潑性強(qiáng)的金屬與電解質(zhì)溶液反應(yīng))。 (2)二看兩電極：一般是活潑性不同的兩電極。 (3)三看是否形成閉合回路，形成閉合回路需三個(gè)條件：①電解質(zhì)溶液；②兩電極直接或間接接觸；③兩電極插入電解質(zhì)溶液中。 3．工作原理 以鋅銅原電池為例 (1)反應(yīng)原理 電極名稱(chēng) 負(fù)極 正極 電極材料 鋅片 銅片 電極反應(yīng) Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu 反應(yīng)類(lèi)型 氧化反應(yīng) 還原反應(yīng) 電子流向 由Zn片沿導(dǎo)線流向Cu片 鹽橋中 離子移向 鹽橋含飽和KCl溶液，K＋移向正極，Cl－移向負(fù)極 (2)鹽橋的組成和作用 ①鹽橋中裝有飽和的KCl、KNO3等溶液和瓊膠制成的膠凍。 ②鹽橋的作用：a.連接內(nèi)電路，形成閉合回路；b.平衡電荷，使原電池不斷產(chǎn)生電流。 深度思考 正誤判斷，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“” (1)在原電池中，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極一定是負(fù)極(　　) (2)在原電池中，負(fù)極材料的活潑性一定比正極材料強(qiáng)(　　) (3)在原電池中，正極本身一定不參與電極反應(yīng)，負(fù)極本身一定要發(fā)生氧化反應(yīng)(　　) (4)在鋅銅原電池中，因?yàn)橛须娮油ㄟ^(guò)電解質(zhì)溶液形成閉合回路，所以有電流產(chǎn)生(　　) (5)原電池工作時(shí)，溶液中的陽(yáng)離子向負(fù)極移動(dòng)，鹽橋中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)(　　) (6)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定作負(fù)極(　　) 答案　(1)√　(2)　(3)　(4)　(5)　(6) 題組一　原電池的形成條件及正負(fù)極的判斷 1．有關(guān)電化學(xué)知識(shí)的描述正確的是(　　) A．CaO＋H2O===Ca(OH)2，可以放出大量的熱，故可把該反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，把其中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 B．原電池的兩極一定是由活動(dòng)性不同的兩種金屬組成 C．從理論上講，任何能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都可設(shè)計(jì)成原電池 D．原電池工作時(shí)，正極表面一定有氣泡產(chǎn)生 答案　C 2．在如圖所示的8個(gè)裝置中，屬于原電池的是 。 答案?、冖堍蔻? 3．(xx信陽(yáng)質(zhì)檢)分析下圖所示的四個(gè)原電池裝置，其中結(jié)論正確的是(　　) A．①②中Mg作負(fù)極，③④中Fe作負(fù)極 B．②中Mg作正極，電極反應(yīng)式為6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑ C．③中Fe作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋ D．④中Cu作正極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑ 答案　B 解析?、谥蠱g不與NaOH溶液反應(yīng)，而Al能和NaOH溶液反應(yīng)失去電子，故Al是負(fù)極；③中Fe在濃硝酸中鈍化，Cu和濃HNO3反應(yīng)失去電子作負(fù)極，A、C錯(cuò)；②中電池總反應(yīng)為2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，負(fù)極反應(yīng)式為2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O，二者相減得到正極反應(yīng)式為6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑，B正確；④中Cu是正極，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，D錯(cuò)。 1．規(guī)避原電池工作原理的3個(gè)失分點(diǎn) (1)原電池閉合回路的形成有多種方式，可以是導(dǎo)線連接兩個(gè)電極，也可以是兩電極相接觸。 (2)電解質(zhì)溶液中陰、陽(yáng)離子的定向移動(dòng)，與導(dǎo)線中電子的定向移動(dòng)共同組成了一個(gè)完整的閉合回路。 (3)無(wú)論在原電池還是在電解池中，電子均不能通過(guò)電解質(zhì)溶液。 2．判斷原電池正、負(fù)極的5種方法 說(shuō)明　原電池的正極和負(fù)極與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)，不要形成活潑電極一定作負(fù)極的思維定勢(shì)。 題組二　應(yīng)用原電池原理比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱 4．有A、B、C、D、E五塊金屬片，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)： (1)A、B用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，A極為負(fù)極，活動(dòng)性 ； (2)C、D用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，電流由D→導(dǎo)線→C，活動(dòng)性 ； (3)A、C相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，C極產(chǎn)生大量氣泡，活動(dòng)性 ； (4)B、D相連后，同時(shí)浸入稀H2SO4溶液中，D極發(fā)生氧化反應(yīng)，活動(dòng)性 ； (5)用惰性電極電解含B離子和E離子的溶液，E先析出，活動(dòng)性 。 綜上所述，這五種金屬的活動(dòng)性從強(qiáng)到弱的順序?yàn)? 。 答案　(1)A>B　(2)C>D　(3)A>C　(4)D>B (5)B>E　A>C>D>B>E 5．(xx襄陽(yáng)一模)有A、B、C、D四種金屬，做如下實(shí)驗(yàn)：①將A與B用導(dǎo)線連接起來(lái)，浸入電解質(zhì)溶液中，B不易腐蝕；②將A、D分別投入等物質(zhì)的量濃度的鹽酸中，D比A反應(yīng)劇烈；③將銅浸入B的鹽溶液里，無(wú)明顯變化，如果把銅浸入C的鹽溶液里，有金屬C析出。據(jù)此判斷它們的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序是(　　) A．A＞B＞C＞D B．C＞D＞A＞B C．D＞A＞B＞C D．A＞B＞D＞C 答案　C 解析?、貯與B用導(dǎo)線連接后浸入電解質(zhì)溶液中會(huì)構(gòu)成原電池，B不易腐蝕，說(shuō)明B為原電池的正極，說(shuō)明金屬活動(dòng)性：A＞B；②A、D與等物質(zhì)的量濃度的鹽酸反應(yīng)，D比A反應(yīng)劇烈，說(shuō)明金屬活動(dòng)性：D＞A；③根據(jù)置換反應(yīng)規(guī)律，Cu不能置換出B，說(shuō)明金屬活動(dòng)性：B＞Cu，Cu能置換出C，說(shuō)明金屬活動(dòng)性：Cu＞C。則四種金屬活動(dòng)性的排列順序是D＞A＞B＞C。 題組三　聚焦“鹽橋”原電池 6．根據(jù)下圖，下列判斷中正確的是(　　) A．燒杯a中的溶液pH降低 B．燒杯b中發(fā)生氧化反應(yīng) C．燒杯a中發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑ D．燒杯b中發(fā)生的反應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑ 答案　B 解析　由題給原電池裝置可知，電子經(jīng)過(guò)導(dǎo)線，由Zn電極流向Fe電極，則O2在Fe電極發(fā)生還原反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－，燒杯a中c(OH－)增大，溶液的pH升高；燒杯b中，Zn發(fā)生氧化反應(yīng)：Zn－2e－===Zn2＋。 7．控制適合的條件，將反應(yīng)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2設(shè)計(jì)成如下圖所示的原電池。下列判斷不正確的是(　　) A．反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B．反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，甲中石墨電極上Fe3＋被還原 C．電流表讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài) D．電流表讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中的石墨電極為負(fù)極 答案　D 解析　由圖示結(jié)合原電池原理分析可知，F(xiàn)e3＋得電子變成Fe2＋被還原，I－失去電子變成I2被氧化，所以A、B正確；電流表讀數(shù)為零時(shí)，F(xiàn)e3＋得電子速率等于Fe2＋失電子速率，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)，C正確；D項(xiàng)，在甲中溶入FeCl2固體，平衡2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2向左移動(dòng)，I2被還原為I－，乙中石墨為正極，D不正確。 8．下圖Ⅰ、Ⅱ分別是甲、乙兩組同學(xué)將反應(yīng)“AsO＋2I－＋2H＋AsO＋I(xiàn)2＋H2O”設(shè)計(jì)成的原電池裝置，其中C1、C2均為碳棒。甲組向圖Ⅰ燒杯中逐滴加入適量濃鹽酸；乙組向圖ⅡB燒杯中逐滴加入適量40% NaOH溶液。 下列敘述中正確的是(　　) A．甲組操作時(shí)，電流表(A)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) B．甲組操作時(shí)，溶液顏色變淺 C．乙組操作時(shí)，C2作正極 D．乙組操作時(shí)，C1上發(fā)生的電極反應(yīng)為I2＋2e－===2I－ 答案　D 解析　裝置Ⅰ中的反應(yīng)，AsO＋2I－＋2H＋AsO＋I(xiàn)2＋H2O，當(dāng)加入適量濃鹽酸時(shí)，平衡向右移動(dòng)，有電子轉(zhuǎn)移，但電子不會(huì)沿導(dǎo)線通過(guò)，所以甲組操作時(shí)，電流表(A)指針不會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但由于I2濃度增大，所以溶液顏色變深；向裝置ⅡB燒杯中加入NaOH溶液中，C2上發(fā)生：AsO－2e－＋2OH－===AsO＋H2O，電子沿導(dǎo)線到C1棒，I2＋2e－===2I－，所以C2為負(fù)極，C1為正極。 當(dāng)氧化劑得電子速率與還原劑失電子速率相等時(shí)，可逆反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)，電流表指針示數(shù)為零；當(dāng)電流表指針往相反方向偏轉(zhuǎn)，暗示電路中電子流向相反，說(shuō)明化學(xué)平衡移動(dòng)方向相反。 考點(diǎn)二　化學(xué)電源　　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．日常生活中的三種電池 (1)堿性鋅錳干電池——一次電池 正極反應(yīng)：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－； 負(fù)極反應(yīng)：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。 (2)鋅銀電池——一次電池 負(fù)極反應(yīng)：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2； 正極反應(yīng)：Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－； 總反應(yīng)：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。 (3)二次電池(可充電電池) 鉛蓄電池是最常見(jiàn)的二次電池，負(fù)極材料是Pb，正極材料是PbO2。 ①放電時(shí)的反應(yīng) a．負(fù)極反應(yīng)：Pb＋SO－2e－===PbSO4； b．正極反應(yīng)：PbO2＋4H＋＋SO＋2e－===PbSO4＋2H2O； c．總反應(yīng)：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。 ②充電時(shí)的反應(yīng) a．陰極反應(yīng)：PbSO4＋2e－===Pb＋SO； b．陽(yáng)極反應(yīng)：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO； c．總反應(yīng)：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4。 注　可逆電池的充、放電不能理解為可逆反應(yīng)。 2．“高效、環(huán)境友好”的燃料電池 氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分酸性和堿性?xún)煞N。 種類(lèi) 酸性 堿性 負(fù)極反應(yīng)式 2H2－4e－===4H＋ 2H2＋4OH－－4e－===4H2O 正極反應(yīng)式 O2＋4e－＋4H＋===2H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 電池總 反應(yīng)式 2H2＋O2===2H2O 備注 燃料電池的電極不參與反應(yīng)，有很強(qiáng)的催化活性，起導(dǎo)電作用 深度思考 1．可充電電池充電時(shí)電極與外接電源的正、負(fù)極如何連接？ 答案　 2．(1)氫氧燃料電池以KOH溶液作電解質(zhì)溶液時(shí)，工作一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的濃度將 (填“減小”、“增大”或“不變”，下同)，溶液的pH 。 (2)氫氧燃料電池以H2SO4溶液作電解質(zhì)溶液時(shí)，工作一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的濃度將 (填“減小”、“增大”或“不變”，下同)，溶液的pH 。 答案　(1)減小　減小　(2)減小　增大 1．鎳鎘(Ni－Cd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其充、放電按下式進(jìn)行：Cd＋2NiOOH＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2，有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是(　　) A．充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)：Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O B．充電過(guò)程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程 C．放電時(shí)負(fù)極附近溶液的堿性不變 D．放電時(shí)電解質(zhì)溶液中的OH－向正極移動(dòng) 答案　A 解析　放電時(shí)Cd的化合價(jià)升高，Cd作負(fù)極，Ni的化合價(jià)降低，NiOOH作正極，則充電時(shí)Cd(OH)2作陰極，Ni(OH)2作陽(yáng)極，電極反應(yīng)式為Ni(OH)2＋OH－－e－===NiOOH＋H2O，A項(xiàng)正確；充電過(guò)程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程，B項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)負(fù)極電極反應(yīng)式為Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2，Cd電極周?chē)鶲H－的濃度減小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)OH－向負(fù)極移動(dòng)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 2．有一種MCFC型燃料電池，該電池所用燃料為H2，電解質(zhì)為熔融的K2CO3。電池的總反應(yīng)為2H2＋O2===2H2O，負(fù)極反應(yīng)：H2＋CO－2e－===H2O＋CO2。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．電路中的電子經(jīng)正極、熔融的K2CO3、負(fù)極后再到正極，形成閉合回路 B．電池放電時(shí)，電池中CO的物質(zhì)的量將逐漸減少 C．正極反應(yīng)為：2H2O＋O2＋4e－===4OH－ D．放電時(shí)CO向負(fù)極移動(dòng) 答案　D 解析　電子不能通過(guò)熔融的K2CO3，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；該電池的正極反應(yīng)為O2＋4e－＋2CO2===2CO，根據(jù)電子守恒，放電時(shí)負(fù)極消耗CO與正極生成CO的物質(zhì)的量相等，電池中CO的物質(zhì)的量不變，故B、C錯(cuò)誤；放電時(shí)陰離子向負(fù)極移動(dòng)，D項(xiàng)正確。 3．鉛蓄電池是典型的可充電電池，它的正、負(fù)極板是惰性材料，電池總反應(yīng)式為 Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO2PbSO4＋2H2O 請(qǐng)回答下列問(wèn)題(不考慮氫、氧的氧化還原)： (1)放電時(shí)：正極的電極反應(yīng)式是 ； 電解液中H2SO4的濃度將變 ；當(dāng)外電路通過(guò)1 mol電子時(shí)，理論上負(fù)極板的質(zhì)量增加 g。 (2)在完全放電耗盡PbO2和Pb時(shí)，若按如圖連接，電解一段時(shí)間后，則在A電極上生成 ，B電極上生成 ，此時(shí)鉛蓄電池的正極、負(fù)極的極性將 。 答案　(1)PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O　小　48 (2)Pb　PbO2　對(duì)換 解析　(1)原電池里正極上得電子，負(fù)極上失電子。根據(jù)電池總反應(yīng)式 負(fù)極反應(yīng)為 Pb＋SO－2e－===PbSO4　　質(zhì)量增加 2 mol 96 g 1 mol Δm 求得Δm＝48 g。 (2)電解池里與電源正極相連的電極(陽(yáng)極)上失電子，與電源負(fù)極相連的電極(陰極)上得電子。則陽(yáng)極反應(yīng)為PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO；陰極反應(yīng)為PbSO4＋2e－===Pb＋SO。根據(jù)圖示，電解一段時(shí)間后，原PbO2極變成Pb，原Pb極變成PbO2，即鉛蓄電池的正負(fù)極的極性對(duì)換。 可充電電池?？疾閮?nèi)容 (1)充、放電時(shí)電極的判斷。 (2)充、放電時(shí)電極反應(yīng)及反應(yīng)類(lèi)型的判斷。 (3)充、放電時(shí)離子(外電路中電子的移動(dòng)方向的判斷)。 (4)充、放電時(shí)電解質(zhì)溶液離子濃度的變化，特別是酸、堿性的變化。 近幾年高考中的新型電池種類(lèi)繁多，“儲(chǔ)氫電池”、“高鐵電池”、“海洋電池”、“燃料電池”、“鋰離子電池”等，這些新型電源常以選擇題的形式呈現(xiàn)。解析這類(lèi)考題，首先要理解常見(jiàn)的化學(xué)電源種類(lèi)及原電池的工作原理，其次會(huì)判斷正負(fù)電極或陰陽(yáng)極，以及會(huì)書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式等。 1．電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)的一般步驟(類(lèi)似氧化還原反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)) 2．已知總方程式，書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式 (1)書(shū)寫(xiě)步驟 ①步驟一：寫(xiě)出電池總反應(yīng)式，標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目(ne－)。 ②步驟二：找出正、負(fù)極，失電子的電極為負(fù)極；確定溶液的酸堿性。 ③步驟三：寫(xiě)電極反應(yīng)式。 負(fù)極反應(yīng)：還原劑－ne－===氧化產(chǎn)物 正極反應(yīng)：氧化劑＋ne－===還原產(chǎn)物 (2)書(shū)寫(xiě)技巧 若某電極反應(yīng)式較難寫(xiě)時(shí)，可先寫(xiě)出較易的電極反應(yīng)式，用總反應(yīng)式減去較易的電極反應(yīng)式，即可得出較難寫(xiě)的電極反應(yīng)式。如：CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料電池中： 總反應(yīng)式：CH3OCH3＋3O2===2CO2＋3H2O 正極：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O 負(fù)極：CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2＋12H＋ 特別提醒　簡(jiǎn)單電極反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)，必須與總方程式中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相同。 3．氫氧燃料電池在四種常見(jiàn)介質(zhì)中的電極反應(yīng)總結(jié) 負(fù)極 正極 專(zhuān)題訓(xùn)練 題組一　判斷正、負(fù)極，書(shū)寫(xiě)化學(xué)電源電極反應(yīng)式 1．Li－SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4－SOCl2。電池的總反應(yīng)可表示為4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題： (1)電池的負(fù)極材料為 ，發(fā)生的電極反應(yīng)為 。 (2)電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為 。 答案　(1)鋰　4Li－4e－===4Li＋ (2)2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑ 解析　分析反應(yīng)的化合價(jià)變化，可知Li失電子，被氧化，為還原劑，SOCl2得電子，被還原，為氧化劑。 (1)負(fù)極材料為L(zhǎng)i(還原劑)，4Li－4e－===4Li＋。 (2)正極反應(yīng)式可由總反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式得到：2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑。 2．Mg－AgCl電池是一種能被海水激活的一次性貯備電池，電池反應(yīng)方程式為2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－ 試書(shū)寫(xiě)該電池的正、負(fù)極電極反應(yīng)式。 答案　負(fù)極：Mg－2e－===Mg2＋ 正極：2AgCl＋2e－===2Ag＋2Cl－ 3．鋁－空氣海水電池：以鋁板為負(fù)極，鉑網(wǎng)為正極，海水為電解質(zhì)溶液，空氣中的氧氣與鋁反應(yīng)產(chǎn)生電流。 電池總反應(yīng)為4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3； 負(fù)極： ； 正極： 。 答案　4Al－12e－===4Al3＋　3O2＋6H2O＋12e－===12OH－ 題組二　“一池多變”的燃料電池 4．以甲烷燃料電池為例來(lái)分析不同的環(huán)境下電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)。 (1)酸性介質(zhì)(如H2SO4) 負(fù)極： ； 正極： ； 總反應(yīng)式： 。 答案　CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋ 2O2＋8e－＋8H＋===4H2O CH4＋2O2===CO2＋2H2O (2)堿性介質(zhì)(如KOH) 負(fù)極： ； 正極： ； 總反應(yīng)式： 。 答案　CH4－8e－＋10OH－===CO＋7H2O 2O2＋8e－＋4H2O===8OH－ CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O (3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2－) 負(fù)極： ； 正極： ； 總反應(yīng)式： 。 答案　CH4－8e－＋4O2－===CO2＋2H2O 2O2＋8e－===4O2－ CH4＋2O2===CO2＋2H2O (4)熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下 負(fù)極： ； 正極： ； 總反應(yīng)式： 。 答案　CH4－8e－＋4CO===5CO2＋2H2O 2O2＋8e－＋4CO2===4CO CH4＋2O2===CO2＋2H2O 題組三　根據(jù)圖示理解新型電源工作原理 5．熱激活電池可用作火箭、導(dǎo)彈的工作電源。一種熱激活電池的基本結(jié)構(gòu)如圖所示，其中作為電解質(zhì)的無(wú)水LiCl－KCl混合物受熱熔融后，電池即可瞬間輸出電能。該電池總反應(yīng)為PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　) A．正極反應(yīng)式：Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2 B．放電過(guò)程中，Li＋向負(fù)極移動(dòng) C．每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，理論上生成20.7 g Pb D．常溫時(shí)，在正負(fù)極間接上電流表，指針不偏轉(zhuǎn) 答案　D 解析　正極發(fā)生還原反應(yīng)，故為PbSO4＋2e－===Pb＋SO，A項(xiàng)錯(cuò)誤；放電過(guò)程為原電池，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，生成0.05 mol Pb，質(zhì)量為10.35 g，C項(xiàng)錯(cuò)誤；常溫下，電解質(zhì)不能熔化，不能形成原電池，故指針不偏轉(zhuǎn)，D項(xiàng)正確。 6．一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是(　　) A．反應(yīng)CH4＋H2O3H2＋CO，每消耗1 mol CH4轉(zhuǎn)移12 mol電子 B．電極A上H2參與的電極反應(yīng)為H2＋2OH－－2e－===2H2O C．電池工作時(shí)，CO向B電極移動(dòng) D．電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為O2＋2CO2＋4e－===2CO 答案　D 解析　A項(xiàng)，H4→O，則該反應(yīng)中每消耗1 mol CH4轉(zhuǎn)移6 mol電子，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，該電池的傳導(dǎo)介質(zhì)為熔融的碳酸鹽，所以A電極即負(fù)極上H2參與的電極反應(yīng)為H2－2e－＋CO===CO2＋H2O，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，原電池工作時(shí)，陰離子移向負(fù)極，而B(niǎo)極是正極，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，B電極即正極上O2參與的電極反應(yīng)為O2＋4e－＋2CO2===2CO，正確。 7．一種碳納米管能夠吸附氫氣，可作二次電池(如下圖所示)的碳電極。該電池的電解質(zhì)溶液為6 molL－1的KOH溶液。 (1)寫(xiě)出放電時(shí)的正、負(fù)極電極反應(yīng)式。 答案　負(fù)極：H2－2e－＋2OH－===2H2O； 正極：2NiO(OH)＋2H2O＋2e－===2Ni(OH)2＋2OH－。 (2)寫(xiě)出充電時(shí)的陰、陽(yáng)極電極反應(yīng)式。 答案　陰極：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－； 陽(yáng)極：2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===2NiO(OH)＋2H2O。 8．鋰錳電池的體積小、性能優(yōu)良，是常用的一次電池。該電池反應(yīng)原理如圖所示，其中電解質(zhì)LiClO4溶于混合有機(jī)溶劑中，Li＋ 通過(guò)電解質(zhì)遷移入MnO2晶格中，生成LiMnO2。回答下列問(wèn)題： (1)外電路的電流方向是由 (填字母，下同)極流向 極。 (2)電池正極反應(yīng)式為 。 (3)是否可用水代替電池中的混合有機(jī)溶劑？ (填“是”或“否”)，原因是 。 答案　(1)b　a (2)MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2 (3)否　電極Li是活潑金屬，能與水反應(yīng) 解析　(1)結(jié)合所給裝置圖以及原電池反應(yīng)原理，可知Li作負(fù)極材料，MnO2作正極材料，所以電子流向是從a→b，那么電流方向則是b→a。 (2)根據(jù)題目中的信息“電解質(zhì)LiClO4溶于混合有機(jī)溶劑中，Li＋ 通過(guò)電解質(zhì)遷移入MnO2晶格中，生成LiMnO2”，所以正極的電極反應(yīng)式為MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2。 (3)因?yàn)樨?fù)極的電極材料Li是活潑的金屬，能夠與水發(fā)生反應(yīng)，故不能用水代替電池中的混合有機(jī)溶劑。 　　　　　　　　　　　　　　　　　 1．(xx全國(guó)卷Ⅱ，11)Mg－AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．負(fù)極反應(yīng)式為Mg－2e－===Mg2＋ B．正極反應(yīng)式為Ag＋＋e－===Ag C．電池放電時(shí)Cl－由正極向負(fù)極遷移 D．負(fù)極會(huì)發(fā)生副反應(yīng)Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑ 答案　B 解析　根據(jù)題意，Mg－海水－AgCl電池總反應(yīng)式為Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag。A項(xiàng)，負(fù)極反應(yīng)式為Mg－2e－===Mg2＋，正確；B項(xiàng)，正極反應(yīng)式為2AgCl＋2e－===2Cl－＋ 2Ag，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，對(duì)原電池來(lái)說(shuō)，陰離子由正極移向負(fù)極，正確；D項(xiàng)，由于鎂是活潑金屬，則負(fù)極會(huì)發(fā)生副反應(yīng)Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑，正確。 2．(xx全國(guó)卷Ⅲ，11)鋅－空氣燃料電池可用作電動(dòng)車(chē)動(dòng)力電源，電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，反應(yīng)為2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O===2Zn(OH)。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中K＋向陽(yáng)極移動(dòng) B．充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中c(OH－)逐漸減小 C．放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Zn＋4OH－－2e－===Zn(OH) D．放電時(shí)，電路中通過(guò)2 mol電子，消耗氧氣22.4 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況) 答案　C 解析　A項(xiàng)，充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中K＋向陰極移動(dòng)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，充電時(shí)，總反應(yīng)方程式為2Zn(OH)2Zn＋O2↑＋4OH－＋2H2O，所以電解質(zhì)溶液中c(OH－)逐漸增大，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，在堿性環(huán)境中負(fù)極Zn失電子生成的Zn2＋將與OH―結(jié)合生成Zn(OH)，正確；D項(xiàng)，O2～4e－，故電路中通過(guò)2 mol電子，消耗氧氣0.5 mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況時(shí)體積為11.2 L，錯(cuò)誤。 3．(xx全國(guó)卷Ⅰ，11)微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　) A．正極反應(yīng)中有CO2生成 B．微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移 C．質(zhì)子通過(guò)交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū) D．電池總反應(yīng)為C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O 答案　A 解析　由題意可知，微生物電池的原理是在微生物的作用下，O2與C6H12O6發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，B項(xiàng)正確；氧氣在正極反應(yīng)，由于質(zhì)子交換膜只允許H＋離子通過(guò)，則正極反應(yīng)為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，沒(méi)有CO2生成，A項(xiàng)錯(cuò)誤；負(fù)極發(fā)生反應(yīng)：C6H12O6－24e－＋6H2O===6CO2＋24H＋，H＋在負(fù)極區(qū)生成，移向正極區(qū)，在正極被消耗，C項(xiàng)正確；總反應(yīng)為C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，D項(xiàng)正確。 4．(xx天津理綜，4)鋅銅原電池裝置如圖所示，其中陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)，下列有關(guān)敘述正確的是(　　) A．銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B．電池工作一段時(shí)間后，甲池的c(SO)減小 C．電池工作一段時(shí)間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加 D．陰陽(yáng)離子分別通過(guò)交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng)，保持溶液中電荷平衡 答案　C 解析　A項(xiàng)，由鋅的活潑性大于銅，可知銅電極為正極，在正極上Cu2＋得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成Cu，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，由于陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)，故甲池的c(SO)不變，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，在乙池中Cu2＋＋2e－===Cu，同時(shí)甲池中的Zn2＋通過(guò)陽(yáng)離子交換膜進(jìn)入乙池中，由于M(Zn2＋)>M(Cu2＋)，故乙池溶液的總質(zhì)量增加，正確；D項(xiàng)，陽(yáng)離子交換膜只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò)，電解過(guò)程中Zn2＋通過(guò)陽(yáng)離子交換膜移向正極，保持溶液中電荷平衡，陰離子是不能通過(guò)交換膜的，錯(cuò)誤。 5．(xx新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ，12)xx3月我國(guó)科學(xué)家報(bào)道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系。下列敘述錯(cuò)誤的是(　　) A．a(chǎn)為電池的正極 B．電池充電反應(yīng)為L(zhǎng)iMn2O4===Li1－xMn2O4＋xLi C．放電時(shí)，a極鋰的化合價(jià)發(fā)生變化 D．放電時(shí)，溶液中Li＋從b向a遷移 答案　C 解析　圖示所給出的是原電池裝置。A項(xiàng)，由圖示分析，金屬鋰易失電子，由原電池原理可知，含有鋰的一端為原電池的負(fù)極，即b為負(fù)極，a為正極，正確；B項(xiàng)，電池充電時(shí)為電解池，反應(yīng)式為原電池反應(yīng)的逆反應(yīng)，正確；C項(xiàng)，放電時(shí)，a極為原電池的正極，發(fā)生還原反應(yīng)的是Mn元素，鋰元素的化合價(jià)沒(méi)有變化，不正確；D項(xiàng)，放電時(shí)為原電池，鋰離子應(yīng)向正極(a極)遷移，正確。