化学反应与电能.docx
- 文档编号:26958662
- 上传时间:2023-06-24
- 格式:DOCX
- 页数:21
- 大小:83.41KB
化学反应与电能.docx
《化学反应与电能.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《化学反应与电能.docx(21页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
化学反应与电能
化学反应与电能
【知识梳理】
一、原电池的工作原理
1.原理:
将化学能转化为电能的装置。
2.构成条件:
(1)两种活泼程度不同的导电材料作电极;
(2)电解质溶液或熔融的电解质;
(3)构成闭合回路;
(4)有一自发进行的氧化还原反应。
3.电极判断及反应
负极:
失电子,发生氧化反应。
正极:
得电子,发生还原反应。
4.内、外电路的变化
(1)内电路:
阴离子向负极移动,阳离子向正极移动。
(2)外电路:
电流方向:
从正极流向负极;
电子流向:
从负极流出,通过导线流入正极,不经过电解质溶液。
【典例题组】
考查点一 原电池的工作原理
例1 某学生用锌片、铜片、发光二极管、滤纸、导线等在玻璃片上制成如图141所示的原电池,当滤纸用醋酸溶液润湿时,二极管发光。
下列有关该电池的说法正确的就是( )
图141
A.铜片上的电极反应:
Cu2++2e-===CuB.外电路中电子由铜片经导线流向锌片
C.电池工作时电能直接转化为化学能
D.该电池工作时,若有13g锌被溶解,则铜片上产生标况下4、48LH2
变式 分析下列四个原电池装置,其中结论正确的就是( )
图142
A.①②中Mg作负极,③④中Fe作负极
B.②中Mg作正极,电极反应式为6H2O+6e-===6OH-+3H2↑
C.③中Fe作负极,电极反应式为Fe-2e-===Fe2+
D.④中Cu作正极,电极反应式为2H++2e-===H2↑
考查点二 常见化学电源
例2 [2016·绍兴一中期末]某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。
下列有关该电池的叙述不正确的就是( )
A.正极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-
B.工作一段时间后,电解液中KOH的物质的量不变
C.该燃料电池的总反应方程式为2H2+O2===2H2O
D.该电池工作时每消耗1molO2,有2mol电子转移
变式 电子表所用的纽扣电池的两极材料为锌与氧化银,电解质溶液为KOH溶液,电池反应为Ag2O+Zn+H2O===2Ag+Zn(OH)2,下列判断正确的就是( )
A.锌为负极,被还原B.Ag2O为正极,发生氧化反应
C.纽扣电池工作时,电子从Ag2O极经电路流向锌极
D.纽扣电池工作时,负极附近溶液的pH减小
例3 图143为氢氧燃料电池原理示意图,下列叙述不正确的就是( )
图143
A.a电极就是负极,发生还原反应B.b电极的电极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-
C.总反应方程式为2H2+O2===2H2OD.氢氧燃料电池就是一种具有应用前景的绿色电源
变式 一个完整的氧化还原反应的方程式可以拆开,写成两个“半反应式”,一个就是氧化反应式,另一个就是还原反应式。
如2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+的拆写结果就是:
氧化反应为Cu-2e-===Cu2+,还原反应为2Fe3++2e-===2Fe2+。
请回答下列问题:
(1)据此将反应3NO2+H2O===2H++2NO
+NO拆写成两个“半反应式”时,氧化反应式为2NO2-2e-+2H2O===2NO
+4H+,则还原反应式为________________________。
(2)已知某一反应的两个“半反应式”分别为CH4+10OH--8e-===CO
+7H2O与4H2O+2O2+8e-===8OH-。
请写出该反应的总反应式:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)图144为氢氧燃料电池的构造示意图,已知X极的电极反应式为2H2-4e-+4OH-===4H2O,则X极为电池的________(填“正”或“负”)极,Y极的电极反应式为________________________________________________。
图144
考查点三 原电池原理的应用
例4 下列说法中,不正确的就是( )
A
钢铁表面水膜的酸性很弱或呈中性,发生吸氧腐蚀
B
钢铁表面水膜的酸性较强,发生析氢腐蚀
C
将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好
D
钢闸门作为阴极而受到保护
变式 [2016·浙江省艾青中学模拟]如图145装置中,小试管内为红墨水,具支试管内盛有pH=4久置的雨水与生铁片。
实验时观察到:
开始时导管内液面下降,一段时间后导管内液面回升,略高于小试管内液面。
下列说法正确的就是( )
图145
A.生铁片中的碳就是原电池的阳极,发生还原反应
B.雨水酸性较强,生铁片仅发生析氢腐蚀
C.墨水回升时,碳电极反应式为O2+2H2O+4e-===4OH-
D.具支试管中溶液pH逐渐减小
1.[2016·浙江省绍兴一中高一期末]下列设备工作时,将化学能转化为电能的就是( )
A、硅太阳能电池
B、锂离子电池
C、太阳能集热器
D、燃气灶
2、[2016·浙江省书生中学月考]下列关于原电池的叙述中,正确的就是( )
A.原电池中,正极就就是阳极,负极就就是阴极
B.形成原电池时,在负极上发生氧化反应
C.原电池工作时,溶液中的阳离子向负极移动
D.电流从负极流向正极
图Z141
3.[2016·桐乡一中期中]图Z141为干电池原理示意图,电池总反应为Zn+2NH
===Zn2++2NH3↑+H2↑,下列说法正确的就是( )
A.碳为电池的正极
B.Zn极上发生还原反应
C.Zn2+移向该电池的负极
D.反应2NH
+2e-===2NH3↑+H2↑在负极上发生
4.现有一装置如图Z142所示(G表示电流计),下列有关说法不正确的就是( )
A.该装置将化学能转化为电能
B.Zn就是负极,发生还原反应
图Z142
C.电子由锌片通过导线流向铜片
D.铜片上发生的反应为2H++2e-===H2↑
5.[2016·浙江省台州中学期中]若将反应Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑设计成原电池(如图Z143所示),则下列说法不正确的就是( )
图Z143
A.该装置实现了化学能转化为电能
B.b极表面发生了还原反应
C.c溶液可以就是ZnSO4溶液
D.盐桥中的Cl-移向右边烧杯
6.[2016·浙江省杭州市西湖中学月考]图Z145为一原电池的结构示意图,下列说法中,错误的就是( )
图Z145
A.Cu电极为正极
B.原电池工作时,电子从Zn电极流出
C.原电池工作时的总反应为Zn+Cu2+===Zn2++Cu
D.盐桥(琼脂-饱与KCl溶液)中的K+移向ZnSO4溶液
7.将纯锌片与纯铜片按图Z146所示插入同浓度的稀硫酸中一段时间,下列叙述正确的就是( )
图Z146
A.装置甲中铜片表面产生气泡
B.装置乙溶液中SO
向铜片定向移动
C.装置乙中电子从铜片经导线流向锌片
D.装置乙中正极的电极反应式:
2H++2e-===H2↑
8.某课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置如图Z147所示。
下列说法错误的就是( )
图Z147
A.铜片表面有气泡生成,锌片上发生氧化反应
B.如果将稀硫酸换成葡萄糖溶液,不能使LED灯发光
C.装置中存在“化学能→电能→光能”的转换
D.如果将铜片换成铁片,则锌片为正极
9.[2017·浙江省嘉兴一中期中]某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性Cr2O
>Fe3+,设计了盐桥式的原电池如图Z148。
盐桥中装有琼脂与饱与K2SO4溶液。
下列叙述中正确的就是( )
图Z148
A.甲烧杯的溶液中发生还原反应
B.乙烧杯中发生的电极反应为2Cr3++7H2O-6e-===Cr2O
+14H+
C.外电路的电流方向就是从b到a
D.电池工作时,盐桥中的SO
移向乙烧杯
10.下列说法正确的就是( )
A.构成原电池的两个电极必须就是活泼性不同的两种金属
B.图Z149原电池中,电流由锌棒经外电路流向铜棒
图Z149
C.通过构成原电池,能将反应的化学能全部转化为电能
D.银锌纽扣电池的放电反应:
Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag,其中Ag2O作正极,发生还原反应
11.如图Z1410所示装置中,M为活动性顺序位于氢之前的金属,N为石墨棒。
关于此装置的下列叙述中,不正确的就是( )
图Z1410
A.N上有气体放出
B.M为负极,N为正极
C.导线中有电流通过,电流方向就是由M到N
D.该装置就是化学能转变为电能的装置
12.燃料电池就是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置。
当电解质溶液就是强碱溶液时,下面关于甲烷燃料电池的说法正确的就是( )
A.负极反应式:
O2+2H2O+4e-===4OH-
B.负极反应式:
CH4+8OH--8e-===CO2↑+6H2O
C.随着放电的进行,溶液的pH不变
D.放电时溶液中的阴离子向负极移动
13.[2016·浙江余姚中学期中]某学习小组用如图Z1411所示装置进行实验,下列说法不正确的就是( )
图Z1411
A.a与b不连接时,铁片上会有金属铜析出
B.a与b用导线连接时,铜片上发生的反应为Cu2++2e-===Cu
C.无论a与b就是否连接,铁片均会溶解,溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色
D.a与b用导线连接时,电流从铁片经导线流向铜片
14.[2016·浙江省湖州中学期中]如图Z1412为某种甲醇燃料电池示意图,工作时电子流向如图所示。
下列判断正确的就是( )
图Z1412
A.X为氧气
B.电极A反应式:
CH3OH-6e-+H2O===CO2↑+6H+
C.B电极附近溶液pH增大
D.电池工作时,溶液中电子由电极B流向电极A
15.[2016·全国卷Ⅱ]MgAgCl电池就是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。
下列叙述错误的就是( )
A.负极反应式为Mg-2e-===Mg2+
B.正极反应式为Ag++e-===Ag
C.电池放电时Cl-由正极向负极迁移
D.负极会发生副反应Mg+2H2O===Mg(OH)2+H2↑
16.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,负极上的反应为CH3CH2OH-4e-+H2O===CH3COOH+4H+。
下列有关说法正确的就是( )
A.检测时,电解质溶液中的H+向负极移动
B.若有0、4mol电子转移,则在标准状况下消耗4、48L氧气
C.电池反应的化学方程式为CH3CH2OH+O2===CH3COOH+H2O
D.正极上发生的反应为O2+4e-+2H2O===4OH-
17.[2016·浙江省绍兴一中期末]甲醇、空气与强碱溶液作电解质溶液的手机燃料电池中所发生的反应为
下列有关说法正确的就是( )
A.放电时,CH3OH参与反应的电极为正极
B.放电时,每通入标况下11、2LO2完全反应转移电子数为1mol
C.放电时,电解质溶液的pH逐渐增大
D.放电时,负极反应为CH3OH-6e-+8OH-===CO
+6H2O
18.“盐水动力”玩具车的电池以镁片、活性炭为电极,向极板上滴加食盐水后电池便可工作,电池反应为2Mg+O2+2H2O===2Mg(OH)2。
下列关于该电池的说法错误的就是( )
A.Mg电极的电极反应式:
Mg-2e-===Mg2+
B.这种电池的工作原理可以认为就是镁的吸氧腐蚀
C.活性炭电极上发生氧化反应
D.电池工作时实现了化学能向电能的转化
19.
(1)把一块纯净的锌片插入盛有稀硫酸的烧杯里,可观察到锌片逐渐溶解,并有气体产生,再平行地插入一块铜片(如图Z1413甲所示),可观察到铜片上________(填“有”或“没有”)气泡产生,再用导线把锌片与铜片连接起来(如图乙所示),可观察到铜片上________(填“有”或“没有”)气泡产生。
图Z1413
(2)用导线连接灵敏电流表的两端后,再与溶液中的锌片与铜片相连(如图丙所示),观察到灵敏电流表的指针发生了偏转,说明了导线中有电流通过。
从上述现象中可以归纳出构成原电池的一些条件就是______________________________________________与______________________,有关的电极反应式:
锌片__________________;铜片________________。
(3)图乙、图丙就是一个将________能转化为________能的装置,人们把它叫作原电池。
20.[2016·浙江永康一中期末]原电池就是化学对人类的一项重大贡献。
(1)某兴趣小组为研究原电池原理,设计如图Z1414装置。
图Z1414
①a与b不连接时,烧杯中发生反应的离子方程式就是________________________。
②a与b用导线连接,Cu极为原电池______极(填“正”或“负”),该电极反应式就是__________________________,溶液中的H+移向________(填“Cu”或“Zn”)极。
③无论a与b就是否连接,Zn片均被腐蚀,若转移了0、2mol电子,则理论上Zn片质量减轻________g。
(2)如图Z1415就是甲烷燃料电池原理示意图,回答下列问题:
图Z1415
①电池的负极就是________(填“a”或“b”)电极,该极的电极反应式为________________________________________________________________________。
②电池工作一段时间后电解质溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。
1.B
2.B [解析]原电池放电时,负极上失去电子发生氧化反应,正极上得到电子发生还原反应,不存在阴、阳极,故A错误;原电池负极上失电子发生氧化反应,故B正确;原电池在工作时阳离子移向正极,故C错误;原电池的电流从正极沿导线流向负极,故D错误。
3.A [解析]根据题意可知,C为正极,A项正确;Zn为负极,发生氧化反应,B项错误;溶液中Zn2+向电池的正极移动,C项错误;正极(C)上发生的反应为2NH
+2e-===2NH3↑+H2↑,D项错。
4.B [解析]该装置就是原电池,把化学能转化为电能,A正确;锌的金属性强于铜,锌就是负极,发生失去电子的氧化反应,B错误;锌就是负极,铜就是正极,电子由锌片通过导线流向铜片,C正确;铜就是正极,溶液中的氢离子在正极上得到电子,电极反应式为2H++2e-===H2↑,D正确。
5.D [解析]形成原电池,就是化学能转化为电能,A正确;根据电子移动方向确定b为正极,发生还原反应,B正确;锌作原电池的负极,所以c可以为硫酸锌,C正确;盐桥中氯离子向负极移动,即向左侧烧杯移动,D错误。
6.D
7.D [解析]甲没有形成原电池,铜不能与稀硫酸反应,甲烧杯中铜片表面没有气泡产生,故A错误;原电池工作时阴离子向负极移动,故B错误;锌为负极,电子从锌经导线流向铜,故C错误;铜片为正极,正极上氢离子得到电子被还原生成氢气,故D正确。
8.D [解析]铜锌原电池中,Cu作正极,溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气,所以铜片表面有气泡生成,锌片失电子发生氧化反应,A项正确;葡萄糖就是非电解质,若把稀硫酸换成葡萄糖溶液,无法构成原电池,不能使LED灯发光,B项正确;原电池中化学能转化为电能,LED灯发光时,电能转化为光能,C项正确;金属性Zn>Fe>Cu,若把铜片换成铁片,锌为负极,铁为正极,D项错误。
9.C [解析]因为氧化性Cr2O
>Fe3+,所以该原电池反应就是Cr2O
氧化亚铁离子为铁离子,所以甲烧杯发生氧化反应,A错误;乙烧杯发生还原反应,电极反应为Cr2O
+6e-+14H+===2Cr3++7H2O,B错误;根据以上分析,a就是负极,b就是正极,则电流方向就是从正极向负极流动,C正确;原电池中的阴离子向负极移动,所以硫酸根离子向甲烧杯移动,D错误。
10.D [解析]两个电极可以就是金属与导电的非金属,故A错误;原电池中电子从负极经外电路流向正极,锌作负极,铜作正极,电流的方向就是从铜棒流向锌棒,故B错误;原电池就是将化学能转化成电能,但不就是全部,有一部分转化成热能,故C错误;正极发生还原反应,化合价降低,Ag2O中Ag的化合价降低,故D正确。
11.C [解析]M为活动性顺序位于氢之前的金属,则M为负极,N为正极,故选项B说法正确;根据原电池的工作原理,正极电极反应式为2H++2e-===H2↑,故选项A说法正确;原电池的电流从正极经外电路流向负极,故C说法错误;该装置为原电池,就是化学能转化成电能的装置,故D说法正确。
12.D [解析]得电子发生还原反应就是正极,失去电子发生氧化反应就是负极。
O2+2H2O+4e-===4OH-应为正极反应式。
CH4氧化生成的二氧化碳不可能从强碱溶液中逸出,它将进一步反应转化成碳酸根离子。
所以负极反应式为CH4+10OH--8e-===CO
+7H2O。
由于总反应消耗了OH-,所以溶液的pH将减小。
放电时溶液中的阴离子OH-向负极移动。
13.D [解析]a与b不连接时,Fe与硫酸铜溶液发生置换反应,则在铁片上有金属铜析出,故A正确;a与b用导线连接时,电解质溶液为硫酸铜溶液,形成原电池,Cu作正极,发生还原反应,电极反应为Cu2++2e-===Cu,故B正确;无论a与b就是否连接,都发生Fe+Cu2+===Fe2++Cu,则溶液从蓝色逐渐变成浅绿色,故C正确;a与b用导线连接时,易失电子的金属铁作负极,则铜作正极,电流由正极经导线流到负极,即由铜片流向铁片,故D错误。
14.C [解析]根据图示中电子的流向可知左边A电极通入的就是燃料甲醇;右边B电极通入的就是氧气,A错误;电极A就是负极,失去电子,发生氧化反应,由于电解质溶液为碱性,所以电极反应式为CH3OH-6e-+8OH-===CO
+6H2O,B错误;B电极上发生的电极反应就是O2+4e-+2H2O===4OH-,由于反应产生OH-,所以B电极附近溶液碱性增强,溶液的pH增大,C正确;电子只能通过导线传递,不能在溶液中传递,D错误。
15.B [解析]该电池中还原性较强的Mg为负极,失去2个电子发生氧化反应,A项正确;氧化性较强的AgCl为正极,发生还原反应,AgCl就是难溶盐,则正极反应式为AgCl+e-===Ag+Cl-,B项错误;由于Mg失去电子成为Mg2+,使负极区域带正电,AgCl得到电子生成Ag与Cl-,使正极区域带负电,因此Cl-由正极向负极迁移,使电解质溶液保持电中性,C项正确;氧化还原反应为放热反应,镁与热水能发生置换反应生成Mg(OH)2与H2,D项正确。
16.C [解析]原电池中阳离子移向正极,A项错误;正极发生的反应为O2+4H++4e-===2H2O,即若有0、4mol电子转移,则在标准状况下消耗2、24L氧气,B、D错误。
17.D [解析]A项,放电时,CH3OH被氧化变为CO
因此其反应的电极为负极,A错误;B项,放电时,每通入标况下11、2LO2转移电子的物质的量就是(11、2L÷22、4L/mol)×4=2mol,B错误;C项,放电时,由于消耗OH-,溶液中c(OH-)减小,因此电解质溶液的pH逐渐减小,C错误;D项,放电时,通入CH3OH的电极就是负极,发生氧化反应,负极反应为CH3OH-6e-+8OH-===CO
+6H2O,D正确。
18.C [解析]根据电池总反应,镁发生氧化反应,所以Mg电极的电极反应式为Mg-2e-===Mg2+,故A正确;这种电池金属镁被氧化,氧气在正极得电子被还原,所以可以认为就是镁的吸氧腐蚀,故B正确;活性炭就是正极,电极上发生还原反应,故C错误;电池工作时实现了化学能向电能的转化,故D正确。
19.
(1)没有 有
(2)两个活动性不同的电极要插入电解质溶液 用导线连接形成回路 Zn-2e-===Zn2+ 2H++2e-===H2↑
(3)化学 电
20.
(1)①Zn+2H+===Zn2++H2↑ ②正 2H++2e-===H2↑ Cu ③6、5
(2)①a CH4+10OH--8e-===CO
+7H2O ②减小
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 化学反应 电能