蘇教版 (2019)必修 第二冊(cè)第三單元 化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化獲獎(jiǎng)ppt課件

這是一份蘇教版 (2019)必修 第二冊(cè)第三單元 化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化獲獎(jiǎng)ppt課件，文件包含專(zhuān)題6第三單元第2課時(shí)化學(xué)電源pptx、干電池構(gòu)造示意swf、簡(jiǎn)易氫氧燃料電池的制作視頻wmv、鉛蓄電池的結(jié)構(gòu)及放電原理swf等4份課件配套教學(xué)資源，其中PPT共60頁(yè)， 歡迎下載使用。
1.會(huì)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的原電池。2.知道干電池、充電電池、燃料電池等化學(xué)電源的特點(diǎn)。3.掌握構(gòu)成電池的要素，了解不同電極材料對(duì)電池性能的影響。4.能正確書(shū)寫(xiě)簡(jiǎn)單化學(xué)電源的電極反應(yīng)式。
1.依據(jù)已知一個(gè)氧化還原反應(yīng)，首先分析找出氧化劑、還原劑，一般還原劑為負(fù)極材料(或在負(fù)極上被氧化)，氧化劑(電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子)在正極上被還原。2.設(shè)計(jì)思路(1)定：確定一個(gè)能夠自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。
(2)拆：將氧化還原反應(yīng)拆分為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)，分別作為負(fù)極和正極的電極反應(yīng)。負(fù)極電極反應(yīng)：還原劑－ne－===氧化產(chǎn)物；正極電極反應(yīng)：氧化劑＋ne－===還原產(chǎn)物。(3)找：根據(jù)氧化還原反應(yīng)中的還原劑和氧化劑確定原電池的負(fù)極和電解質(zhì)溶液，正極一般選擇比負(fù)極穩(wěn)定的金屬或能導(dǎo)電的非金屬。(4)畫(huà)：連接電路形成閉合回路，畫(huà)出原電池示意圖。
3.實(shí)例(1)以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu為例
Fe－2e－===Fe2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
(2)實(shí)物原電池材料：銅片、鋅片、導(dǎo)線、橙子
(1)理論上任何氧化還原反應(yīng)都可設(shè)計(jì)成原電池(　　)(2)原電池中負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)(　　)(3)原電池中正極材料一定發(fā)生還原反應(yīng)(　　)(4)原電池中正極材料必須與電解質(zhì)溶液的某種離子反應(yīng)(　　)
1.理論上講，任何自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。選擇適宜的材料和試劑，請(qǐng)利用反應(yīng)“Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋”設(shè)計(jì)一個(gè)原電池。回答下列問(wèn)題：(1)負(fù)極材料選用_____，選擇依據(jù)是____________________________________________________。(2)正極材料可選用___________，選擇依據(jù)是____________________________________________。
固體鐵單質(zhì)能導(dǎo)電，可被電解質(zhì)溶
液中的Fe3＋氧化為Fe2＋
銅(或石墨)的還原性比鐵
(3)選用_________________溶液作電解質(zhì)溶液。(4)寫(xiě)出電極反應(yīng)式正極：____________________，負(fù)極：________________。(5)該原電池中，電子從________極流出，電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子(Fe3＋)移向______________極。
FeCl3[或Fe2(SO4)3]
2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
2.同學(xué)們?cè)凇昂?jiǎn)易電池的設(shè)計(jì)與制作”的實(shí)驗(yàn)中，對(duì)影響自制電池效果的因素進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探究。提出問(wèn)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(lèi)對(duì)自制水果電池的效果可能有影響。實(shí)驗(yàn)探究?、?按如圖連接水果電池。
解釋與結(jié)論(1)實(shí)驗(yàn)①②③的目的是______________________________。對(duì)比實(shí)驗(yàn)①②③得出的結(jié)論是________________________________________________________。(2)欲得出“水果種類(lèi)對(duì)電池效果有影響”的結(jié)論，需要對(duì)比實(shí)驗(yàn)______(填序號(hào))。對(duì)比④⑤得出結(jié)論是________________________________________________________。
探究電極材料對(duì)電池效果的影響
在其他條件相同時(shí)，電極材料活潑性差
在其他條件相同時(shí)，電極間距離越小，電流越大，電池效果越好
反思與探討(3)水果電池中，水果的作用是_____________。(4)對(duì)比實(shí)驗(yàn)①②③可知，構(gòu)成水果電池的電極必須具備的條件為_(kāi)___________________，構(gòu)成水果電池的其他要素還有___________________________、_____________、______________。(5)水果電池是利用水果中的化學(xué)物質(zhì)和金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電能的一種裝置，如將實(shí)驗(yàn)①中的西紅柿換成硫酸銅溶液，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，電流表示數(shù)不為零，Cu片和Al片上發(fā)生的電極反應(yīng)式分別為_(kāi)__________________、__________________，總離子方程式為_(kāi)________________________。
形成閉合回路　 有電解質(zhì)溶液
2Al－6e－===2Al3＋
2Al＋3Cu2＋===3Cu
水果電池的電流效果與電極材料、水果的種類(lèi)有關(guān)，另外還與兩電極間距離以及電極插入水果的深度等因素有關(guān)。
1.鋅錳干電池(1)結(jié)構(gòu)鋅錳干電池是以鋅筒為 極，石墨棒為 極，在石墨棒周?chē)畛浜隣畹腗nO2和NH4Cl作 。(2)原理鋅錳電池是一次電池，放電之后不能充電，內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)是不可逆的。
負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為 ，正極發(fā)生的電極反應(yīng)為2MnO2＋ ＋2e－===Mn2O3＋2NH3↑＋H2O。(4)缺陷與改進(jìn)措施鋅錳干電池電量小，而且在放電過(guò)程中容易發(fā)生氣脹或漏液，會(huì)導(dǎo)致電器設(shè)備的腐蝕。
Zn－2e－===Zn2＋
改進(jìn)措施：①在外殼套上防腐金屬筒或塑料筒制成防漏電池；②將電池內(nèi)的電解質(zhì)NH4Cl換成濕的KOH，并在構(gòu)造上進(jìn)行改進(jìn)，制成堿性鋅錳電池。
2.充電電池(1)充電電池又稱二次電池。其能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系是化學(xué)能 電能。(2)常見(jiàn)的充電電池
①鉛蓄電池常作汽車(chē)電瓶，電壓穩(wěn)定，使用方便安全。負(fù)極材料是 ，正極材料是 ，電解質(zhì)溶液是 。②鎳鎘電池以Cd為負(fù)極，NiO(OH)為正極，以KOH為電解質(zhì)，壽命比鉛蓄電池長(zhǎng)，但鎘是致癌物質(zhì)，廢棄的鎳鎘電池如不回收，會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境。
③鋰離子電池堿金屬中的Li是最輕的金屬，活動(dòng)性極強(qiáng)，是制造電池的理想物質(zhì)。鋰離子電池是新一代可充電的綠色電池。
3.燃料電池(1)燃料電池是利用燃料和氧化劑之間發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電源。(2)燃料電池與火力發(fā)電相比，其燃料的利用率高、能量轉(zhuǎn)化率高。與干電池或者蓄電池的主要差別在于反應(yīng)物不是儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，而是由外設(shè)裝備提供燃料和氧化劑等。
(1)鋅錳干電池工作一段時(shí)間后碳棒變細(xì)(　　)(2)氫氧燃料電池是將熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?　　)(3)充電電池可以無(wú)限制地反復(fù)充、放電(　　)(4)氫氧燃料電池比氫氣直接燃燒發(fā)電能量利用率高(　　)
1.如圖為原電池裝置示意圖。(1)將鋁片和銅片用導(dǎo)線相連，一組插入濃硝酸中，一組插入燒堿溶液中，分別形成了原電池，在這兩個(gè)原電池中，作負(fù)極的分別是_____(填字母)。A.鋁片、銅片 B.銅片、鋁片C.鋁片、鋁片 D.銅片、銅片寫(xiě)出插入燒堿溶液中形成的原電池的負(fù)極反應(yīng)式：______________________________。
解析　鋁遇濃硝酸鈍化，銅能與濃硝酸反應(yīng)，故此時(shí)作負(fù)極的是銅片；鋁能與燒堿溶液反應(yīng)，銅不能，此時(shí)作負(fù)極的是鋁片；鋁在燒堿溶液中失去電子后結(jié)合OH－生成 。
______(填“增加”“減小”或“不變”)。若該電池反應(yīng)消耗了0.1 ml H2SO4，則轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目為_(kāi)_______。
(2)若A為Pb，B為PbO2，電解質(zhì)溶液為H2SO4溶液，工作時(shí)的總反應(yīng)為Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。寫(xiě)出B的電極反應(yīng)式：____________________________________________；該電池在工作時(shí)，A電極的質(zhì)量將
(3)若A、B均為鉑片，電解質(zhì)溶液為30%KOH溶液，分別從A、B兩極通入H2和O2，該電池即為氫氧燃料電池，其電極反應(yīng)式為：負(fù)極：__________________________(氧化反應(yīng))；正極：_______________________(還原反應(yīng))；總反應(yīng)：_________________。
2H2＋4OH－－4e－===4H2O
2H2＋O2===2H2O
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
解析　堿性條件下電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)H＋，只能出現(xiàn)OH－；因?yàn)殡姵胤磻?yīng)最終生成了水，對(duì)KOH溶液有稀釋作用，故溶液的堿性將減弱。
原電池中的注意事項(xiàng)(1)通常能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)才能組成原電池。(2)形成閉合回路的方式有多種，可以用導(dǎo)線連接兩個(gè)電極構(gòu)成閉合回路，也可以讓兩個(gè)電極相接觸構(gòu)成閉合回路。(3)在原電池中，電子在導(dǎo)線中定向移動(dòng)(由負(fù)極流出，流入正極)，離子在溶液中定向移動(dòng)(陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極)，即“電子不下水，離子不上岸”或“電子走陸路，離子走水路”，它們共同組成了一個(gè)完整的閉合回路。
1.自制簡(jiǎn)易燃料電池(1)材料：0.5 ml·L－1的Na2SO4溶液。3～6 V直流電源、發(fā)光二極管(起輝電壓1.7 V，電流0.6 mA)(2)多孔碳棒電極制作：將碳電極放在高溫火焰上灼燒至紅熱，迅速浸入冷水中。
(3)操作①按下開(kāi)關(guān)S1，接通電源，電解溶液約半分鐘，碳棒上分別產(chǎn)生明顯的氣泡。②斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1，按下開(kāi)關(guān)S2，可以觀察到______ 。
(4)結(jié)論和解釋?zhuān)簶?gòu)成了 ，先電解水生成了H2和O2，H2為負(fù)極上的反應(yīng)物，發(fā)生：2H2－4e－===4H＋，O2在正極上發(fā)生：O2＋2H2O＋4e－===4OH－。
實(shí)際上為一個(gè)Li＋濃差電池，通過(guò)Li＋的電池兩極間的相互傳輸，完成電子的傳遞過(guò)程。主要包括鋰－銅電池、鋰－空氣電池、鋰－硫電池等。(1)優(yōu)點(diǎn)：清潔；工作電壓高；能量密度大；質(zhì)量輕。
(2)缺點(diǎn)：作為電動(dòng)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)電源，安全性有待改善；能量密度不足。(3)用途：廣泛用于手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等便攜式電子設(shè)備。
3.與原電池相反，電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。如二次電池的充電，冶煉活潑金屬鈉、鎂、鋁等都是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。
(1)氫氧燃料電池的總反應(yīng)式為2H2＋O2 2H2O (　　)(2)在制備簡(jiǎn)易氫氧燃料電池時(shí)，將碳電極做成多孔碳棒電極的目的是吸附氣體(　　)(3)鋰離子電池中在負(fù)極上反應(yīng)的是Li＋ (　　)(4)鋰離子電池放電時(shí)，失去電子的物質(zhì)其實(shí)是金屬鋰(　　)(5)電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可電解MgO和AlCl3 (　　)
氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型電池。如圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定。請(qǐng)回答：(1)氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是___________________，在導(dǎo)線中電子流動(dòng)方向?yàn)開(kāi)_____(用a、b表示)。
解析　該裝置把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，所以是原電池；發(fā)生反應(yīng)時(shí)，氫氣失電子，氧氣得電子，所以電子的流動(dòng)方向?yàn)閍→b。
(2)負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)________________________。
解析　負(fù)極上氫氣失電子生成氫離子，和氫氧根離子反應(yīng)生成水，所以電極反應(yīng)式為2H2＋4OH－－4e－===4H2O。
(3)電極表面鍍鉑粉的原因是_____________________________________________________。
增大電極單位面積吸附H2、
O2的分子數(shù)，加快電極反應(yīng)速率
解析　該電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，增大了電極單位面積吸附H2、O2的分子數(shù)，相當(dāng)于增大反應(yīng)物的濃度，所以加快電極反應(yīng)速率。
①反應(yīng)Ⅰ中的還原劑是____，反應(yīng)Ⅱ中的氧化劑是______。
(4)該電池工作時(shí)，H2和O2連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷提供電能。因此，大量安全儲(chǔ)氫是關(guān)鍵技術(shù)之一，金屬鋰是一種重要的儲(chǔ)氫材料，吸氫和放氫原理如下：
Li H2O
解析　反應(yīng)Ⅰ中鋰失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，所以鋰是還原劑；反應(yīng)Ⅱ中H2O得電子生成氫氣，發(fā)生還原反應(yīng)，所以H2O是氧化劑。
Ⅱ.LiH＋H2O===LiOH＋H2↑
②已知LiH固體密度為0.82 g·cm－3，用鋰吸收224 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H2，生成的LiH固體體積與被吸收的H2體積比為_(kāi)_______。
解析　設(shè)LiH固體體積為V，
③由②生成的LiH與H2O作用，放出的H2用作電池燃料，若能量轉(zhuǎn)化率為80%，則導(dǎo)線中通過(guò)電子的物質(zhì)的量為_(kāi)___ ml。
解析　20 ml LiH可生成20 ml H2，實(shí)際參加反應(yīng)的H2為20 ml×80%＝16 ml，1 ml H2轉(zhuǎn)化成1 ml H2O，轉(zhuǎn)移2 ml電子，所以16 ml H2可轉(zhuǎn)移32 ml電子。
1.利用離子反應(yīng)“Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋”設(shè)計(jì)原電池，下列設(shè)計(jì)不合理的是①銅片、鐵片、FeCl3溶液組成的原電池②石墨、鐵片、Fe(NO3)3溶液組成的原電池③鐵片、鋅片、Fe2(SO4)3溶液組成的原電池④銀片、鐵片、Fe(NO3)2溶液組成的原電池A.①② B.②③ C.③④ D.②④
解析　Cu不如鐵活潑，則Fe作負(fù)極、Cu作正極，故①正確；活潑金屬鐵作負(fù)極，電解質(zhì)溶液是含有Fe3＋的溶液，故②正確；Fe不如Zn活潑，則Fe作正極、Zn作負(fù)極，故③錯(cuò)誤；電解質(zhì)溶液應(yīng)是鐵鹽溶液，而不是亞鐵鹽溶液，故④錯(cuò)誤。
2.下列電池工作時(shí)，O2在正極得電子的是
解析　氫氧燃料電池的總反應(yīng)是2H2＋O2===2H2O，因而正極是O2得電子發(fā)生還原反應(yīng)。
3.下列有關(guān)鋅錳干電池的說(shuō)法中正確的是A.鋅外殼是負(fù)極，石墨棒是正極材料B.在外電路中電子從石墨棒流向鋅外殼C.電流從鋅外殼流到石墨棒上D.在電池內(nèi)部陽(yáng)離子從石墨棒向鋅外殼移動(dòng)
解析　A項(xiàng)，在鋅錳干電池中，鋅外殼是負(fù)極，石墨棒是正極，故正確；B項(xiàng)，在外電路中電子從鋅外殼流向石墨棒，故錯(cuò)誤；C項(xiàng)，電流的方向與電子的流向相反，應(yīng)從石墨棒流向鋅外殼，故錯(cuò)誤；D項(xiàng)，電池內(nèi)部，陽(yáng)離子向正極石墨棒移動(dòng)，故錯(cuò)誤。
4.選擇適宜的材料和試劑，請(qǐng)利用反應(yīng)“Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋”設(shè)計(jì)一個(gè)化學(xué)電池。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)負(fù)極材料：____；正極材料：_________；電解質(zhì)溶液：___________。(2)寫(xiě)出電極反應(yīng)式：正極：__________________；負(fù)極：_________________。(3)原電池中電子從___________極流出，電解質(zhì)溶液中陰離子流向_____極(填“正”或“負(fù)”)。
銅 銀(或碳棒) AgNO3溶液
2Ag＋＋2e－===2Ag
Cu－2e－===Cu2＋
5.有一種微型電池，其電極分別為Zn和Ag2O，電解質(zhì)溶液是KOH溶液，試回答下列問(wèn)題：(1)原電池是把______能轉(zhuǎn)化成______能的裝置。(2)該電池中Zn極為_(kāi)____極。(3)當(dāng)金屬Zn消耗了16.25 g時(shí)，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為_(kāi)_______。
化學(xué)　 電
題組一　原電池的設(shè)計(jì)及應(yīng)用1.(2020·湖北四地七校期中聯(lián)考)如圖是某化學(xué)課外活動(dòng)小組設(shè)計(jì)的用化學(xué)電源使LED燈發(fā)光的裝置。下列有關(guān)該裝置的說(shuō)法正確的是A.銅為負(fù)極，其附近的溶液變藍(lán)，溶液中有Cu2＋產(chǎn)生B.其能量轉(zhuǎn)化的形式主要是化學(xué)能→電能→光能C.如果將鋅片換成鐵片，電路中的電流方向?qū)l(fā)生改變D.如果將稀硫酸換成檸檬汁，LED燈將不會(huì)發(fā)光
解析　鋅片作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，銅片作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；該裝置的能量轉(zhuǎn)化形式是“化學(xué)能→電能→光能”，B正確；如把鋅片換為鐵片，銅片依然為正極，電路中的電流方向不會(huì)發(fā)生改變，C錯(cuò)誤；如將稀H2SO4換為檸檬汁，由于檸檬汁中含有檸檬酸，溶液呈酸性，LED燈也會(huì)發(fā)光，D錯(cuò)誤。
2.(2020·河北保定一中高一期中)某興趣小組設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易原電池裝置如圖所示。該電池工作時(shí)，下列說(shuō)法正確的是A.鋅片作正極B.碳棒上有氣泡產(chǎn)生C.可將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能D.電子由碳棒經(jīng)導(dǎo)線流向鋅片
解析　電池工作時(shí)，Zn失去電子，作負(fù)極，故A錯(cuò)誤；碳棒為正極，氫離子在正極上得到電子生成氫氣，有氣泡產(chǎn)生，故B正確；原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，故C錯(cuò)誤；Zn為負(fù)極，電子由鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向碳棒，故D錯(cuò)誤。
3.(2019·吉林第三中學(xué)階段測(cè)試)原電池總反應(yīng)離子方程式為Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑，能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是A.正極為銅，負(fù)極為鎂，電解質(zhì)溶液為稀鹽酸B.正極為銅，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為稀硫酸C.正極為石墨，負(fù)極為鎂，電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液D.正極為銀，負(fù)極為鎂，電解質(zhì)溶液為NaCl溶液
解析　由原電池總反應(yīng)式Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑可知，鎂發(fā)生氧化反應(yīng)作負(fù)極，不如鎂活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僮髡龢O，電解質(zhì)溶液是酸溶液。鎂的活潑性大于銅，鎂作負(fù)極，銅作正極，電解質(zhì)溶液是稀鹽酸，符合條件，A正確；原電池負(fù)極應(yīng)是鎂，不是鐵，B錯(cuò)誤；電解質(zhì)溶液應(yīng)是酸溶液，但硫酸銅溶液是鹽溶液，C錯(cuò)誤；電解質(zhì)溶液應(yīng)是酸溶液，但氯化鈉溶液是鹽溶液，D錯(cuò)誤。
題組二　化學(xué)電源4.(2019·商丘高一檢測(cè))有關(guān)下列四個(gè)常用電化學(xué)裝置的敘述中，正確的是
A.圖Ⅰ所示電池中，MnO2的作用是作催化劑B.圖Ⅱ所示電池放電過(guò)程中，硫酸濃度不斷增大C.圖Ⅲ所示裝置工作過(guò)程中，電解質(zhì)溶液中Cu2＋濃度始終不變D.圖Ⅳ所示電池中，Ag2O是氧化劑，電池工作過(guò)程中被還原為Ag
解析　MnO2的作用是作氧化劑，A錯(cuò)誤；Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，H2SO4被消耗，濃度減小，B錯(cuò)誤；正極析出銅，Cu2＋濃度減小，C錯(cuò)誤；負(fù)極Zn→Zn2＋，發(fā)生氧化反應(yīng)，Zn作還原劑；正極：Ag2O→Ag，發(fā)生還原反應(yīng)，Ag2O是氧化劑，D正確。
5.(2019·山東鄒平一中高一第一次階段考試)某普通鋅錳干電池的結(jié)構(gòu)如圖所示。下列說(shuō)法正確的是A.鋅筒是原電池的正極B.石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)C.銨根離子流向石墨電極D.電子經(jīng)石墨電極沿電解質(zhì)溶液流向鋅筒
解析　鋅錳干電池中，鋅筒作負(fù)極，石墨電極作正極，A錯(cuò)誤；鋅錳干電池中，鋅筒作負(fù)極，石墨電極作正極，正極上二氧化錳得電子發(fā)生還原反應(yīng)，B錯(cuò)誤；
原電池中陽(yáng)離子定向移動(dòng)到正極，故銨根離子流向石墨電極，C正確；電子經(jīng)導(dǎo)線由負(fù)極鋅筒流向石墨電極，D錯(cuò)誤。
6.(2020·成都外國(guó)語(yǔ)學(xué)校高一期中)銀鋅紐扣電池，其電池反應(yīng)式為Zn＋Ag2O＋H2O Zn(OH)2＋2Ag。下列說(shuō)法不正確的是A.鋅作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)B.正極為Ag2O，發(fā)生還原反應(yīng)C.電池工作時(shí)，電流從Ag2O經(jīng)導(dǎo)線流向ZnD.負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2＋
解析　Zn失電子發(fā)生氧化反應(yīng)而作負(fù)極，故A正確；正極上Ag2O得電子發(fā)生還原反應(yīng)，故B正確；原電池中電流從正極沿導(dǎo)線流向負(fù)極，該電池中Zn是負(fù)極、Ag2O是正極，所以放電時(shí)電流從Ag2O經(jīng)導(dǎo)線流向Zn，故C正確；堿性條件下，鋅離子生成Zn(OH)2，所以負(fù)極反應(yīng)式為Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，故D錯(cuò)誤。
7.(2020·金牛區(qū)校級(jí)期中)某華人科學(xué)家和他的團(tuán)隊(duì)研發(fā)出“紙電池”(如圖)。這種一面鍍鋅、一面鍍二氧化錳的超薄電池在使用印刷與壓層技術(shù)后，變成一張可任意裁剪大小的“電紙”，厚度僅為0.5毫米，可以任意彎曲和裁剪。紙內(nèi)的離子“流過(guò)”水和氧化鋅組成電解液，電池總反應(yīng)式為Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnO(OH)。下列說(shuō)法正確的是A.該電池的正極材料為鋅B.該電池反應(yīng)中二氧化錳發(fā)生氧化反應(yīng)C.電池的正極反應(yīng)式為MnO2＋H2O＋e－===MnO(OH)＋OH－D.當(dāng)有0.1 ml鋅溶解時(shí)，流經(jīng)電解液的電子數(shù)為1.204×1023
解析　該原電池中，鋅元素化合價(jià)由0變?yōu)椋?，鋅失電子作負(fù)極，故A錯(cuò)誤；該原電池中，錳元素化合價(jià)由＋4變?yōu)椋?，所以二氧化錳作正極，發(fā)生還原反應(yīng)，故B錯(cuò)誤；正極上二氧化錳得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為MnO2＋e－＋H2O===MnO(OH)＋OH－，故C正確；電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極，不經(jīng)過(guò)電解質(zhì)溶液，故D錯(cuò)誤。
題組三　電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)及判斷8.燃料電池是目前電池研究的熱點(diǎn)之一?，F(xiàn)有某課外小組自制的氫氧燃料電池，如圖所示，a、b均為惰性電極。下列敘述不正確的是A.外電路中電子由a流向bB.b極反應(yīng)式是O2＋4OH－－4e－===4H2OC.總反應(yīng)式為2H2＋O2===2H2OD.使用過(guò)程中電解質(zhì)溶液的濃度逐漸減小
解析　通入氫氣的電極作負(fù)極，a為負(fù)極，b為正極，電子由a經(jīng)外電路流向b，A正確；b極為正極，氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－，B錯(cuò)誤；總反應(yīng)為氫氣和氧氣反應(yīng)生成水，總反應(yīng)式為2H2＋O2===2H2O，C正確；使用過(guò)程中不斷生成水，電解質(zhì)溶液堿性減弱，所以電解質(zhì)溶液的濃度逐漸減小，D正確。
9.(2020·江西南昌中學(xué)高一期中)燃料電池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧氣(或空氣)起反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，若電解質(zhì)溶液是強(qiáng)堿溶液，下面關(guān)于甲烷燃料電池的說(shuō)法正確的是A.負(fù)極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－B.負(fù)極反應(yīng)式：CH4＋8OH－－8e－===CO2＋6H2OC.隨著放電的進(jìn)行，溶液的氫氧根離子濃度不變D.放電時(shí)溶液中的陰離子向負(fù)極移動(dòng)
解析　O2＋2H2O＋4e－===4OH－應(yīng)為正極反應(yīng)式。燃料氧化生成的二氧化碳不可能從強(qiáng)堿溶液中逸出，它將進(jìn)一步反應(yīng)轉(zhuǎn)化成碳酸根離子，所以負(fù)極反應(yīng)式為CH4＋10OH－－8e－=== ＋7H2O。由于部分堿液和二氧化碳反應(yīng)，所以溶液的c(OH－)將減小。
10.(2019·湖北孝感期中)航天技術(shù)中使用的氫氧燃料電池具有高能、輕便和無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種，它們放電時(shí)的電池總反應(yīng)式都為2H2＋O2===2H2O。(1)工作時(shí)，電解質(zhì)溶液中的陰離子移向_____(填“正”或“負(fù)”)極。
解析　原電池放電時(shí)，電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極；負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電解質(zhì)溶液中，陰離子移向負(fù)極，陽(yáng)離子移向正極。原電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液中陰離子移向負(fù)極。
(2)酸式氫氧燃料電池的電解質(zhì)溶液是稀硫酸，其負(fù)極反應(yīng)式為2H2－4e－===4H＋，則其正極反應(yīng)式為_(kāi)______________________。
解析　酸式氫氧燃料電池的電解質(zhì)溶液是稀硫酸，其負(fù)極反應(yīng)式為2H2－4e－===4H＋，總反應(yīng)式－負(fù)極反應(yīng)式＝正極反應(yīng)式，正極反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－===2H2O。
O2＋4H＋＋4e－===2H2O
(3)堿式氫氧燃料電池的電解質(zhì)溶液是KOH溶液，如右圖，則其負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)__________________________。若該電池工作時(shí)溶液中增加1 ml H2O，則理論上電路中通過(guò)電子的物質(zhì)的量為_(kāi)____ ml。
解析　堿式氫氧燃料電池的電解質(zhì)溶液是KOH溶液，負(fù)極是氫氣失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)式為2H2＋4OH－－4e－===4H2O。若該電池工作時(shí)增加了1 ml H2O電路中轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量是2 ml。
2H2＋4OH－－4e－
1.(2020·湖北期中)下列有關(guān)敘述正確的是A.“中華有為”華為Mate系列手機(jī)采用的超大容量高密度電池是一種一 次電池B.根據(jù)能量守恒定律，化學(xué)反應(yīng)中反應(yīng)物的總能量等于生成物的總能量C.等質(zhì)量的硫蒸氣和硫粉分別與氧氣反應(yīng)生成SO2氣體，硫蒸氣放出的熱 量多D.原電池中的電極一定要由兩種不同的金屬組成
解析　華為Mate系列手機(jī)采用的超大容量高密度電池是可充電可放電的電池，是二次電池，故A錯(cuò)誤；根據(jù)能量守恒定律知，反應(yīng)物總能量和生成物總能量不相等，反應(yīng)過(guò)程中有能量變化，如果正反應(yīng)為放熱反應(yīng)，則反應(yīng)物總能量大于生成物總能量，如果正反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，則反應(yīng)物總能量小于生成物總能量，故B錯(cuò)誤；生成物相同，反應(yīng)物中氣態(tài)S比固態(tài)S能量高，且為放熱反應(yīng)，則硫蒸氣反應(yīng)放出的熱量多，故C正確；原電池中的電極可能由可導(dǎo)電的非金屬和金屬組成，如Zn、石墨和稀硫酸構(gòu)成的原電池，故D錯(cuò)誤。
2.(2019·湖北襄陽(yáng)高一質(zhì)檢)Mg－AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述不正確的是A.負(fù)極反應(yīng)式為Mg－2e－===Mg2＋B.負(fù)極會(huì)發(fā)生副反應(yīng)Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑C.正極反應(yīng)式為AgCl＋e－===Ag＋Cl－D.電池放電時(shí)Cl－由負(fù)極向正極遷移
解析　根據(jù)題意，電池總反應(yīng)式為Mg＋2AgCl===MgCl2＋2Ag。Mg－AgCl電池中Mg為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Mg－2e－===Mg2＋，A項(xiàng)正確；Mg為負(fù)極，Mg是活潑金屬，Mg會(huì)與水發(fā)生副反應(yīng)；Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑，B項(xiàng)正確；正極反應(yīng)式為AgCl＋e－===Ag＋Cl－，C項(xiàng)正確；電池放電時(shí)陰離子Cl－由正極向負(fù)極遷移，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
3.(2020·湖南省武岡市第一中學(xué)高一期中)下面是幾種常見(jiàn)的化學(xué)電源示意圖，有關(guān)說(shuō)法不正確的是A.右述電池分別屬于一次電 池、二次電池和燃料電池B.干電池在長(zhǎng)時(shí)間使用后， 鋅筒被破壞C.鉛蓄電池在工作中，負(fù)極每消耗1 ml鉛，則硫酸溶液中就轉(zhuǎn)移2 ml 電子D.氫氧燃料電池是一種具有廣闊應(yīng)用前景的綠色電源
解析　干電池是一次電池，鉛蓄電池是可充電電池，屬于二次電池，氫氧燃料電池屬于燃料電池，故A正確；在干電池中，Zn作負(fù)極，被氧化，故B正確；鉛蓄電池工作過(guò)程中負(fù)極每消耗1 ml鉛，則線路中會(huì)轉(zhuǎn)移2 ml電子，硫酸溶液中無(wú)電子轉(zhuǎn)移，故C錯(cuò)誤；氫氧燃料電池是一種具有廣闊應(yīng)用前景的綠色電源，故D正確。
4.(2019·柯橋區(qū)期末)最近，科學(xué)家研發(fā)了“全氫電池”，其工作原理如圖所示。下列說(shuō)法正確的是A.右邊吸附層中發(fā)生了氧化反應(yīng)B.負(fù)極的電極反應(yīng)是H2－2e－＋2OH－ ===2H2OC.當(dāng)右邊吸附層中產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下氫氣2.24 L時(shí)，電子在溶液中通過(guò)了 0.2 mlD.電解質(zhì)溶液中Na＋向左移動(dòng)， 向右移動(dòng)
解析　由電子流向可知，右邊吸附層為正極，發(fā)生了還原反應(yīng)，故A錯(cuò)誤；由電子流向可知，左邊吸附層為負(fù)極，發(fā)生了氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式是H2－2e－＋2OH－===2H2O，故B正確；電子不能通過(guò)電解質(zhì)溶液，故C錯(cuò)誤；
原電池中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，所以電解質(zhì)溶液中Na＋向右移動(dòng)， 向左移動(dòng)，故D錯(cuò)誤。
A.①② B.②④ C.②③ D.③④
5.(2020·天水一中期末)固體氧化物燃料電池是以固體氧化鋯－氧化釔為電解質(zhì)，這種固體電解質(zhì)在高溫下允許O2－在其間通過(guò)。該電池的工作原理如圖所示，其中多孔電極a、b均不參與電極反應(yīng)。下列判斷正確的是①多孔電極a為負(fù)極②a極的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－③b極的電極反應(yīng)式為H2－2e－＋O2－===H2O
b極的電極反應(yīng)式為H2－2e－＋O2－===H2O，③正確；根據(jù)正負(fù)極得失電子數(shù)相等，將正負(fù)極電極反應(yīng)式相加得，該電池的總反應(yīng)式為2H2＋O2 2H2O，④正確。
解析　圖中電子由多孔電極b通過(guò)導(dǎo)線流向多孔電極a，多孔電極b為負(fù)極，多孔電極a為正極，①錯(cuò)誤；a極對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)式為O2＋4e－===2O2－，②錯(cuò)誤；
6.鋰離子電池是新型高能電池，它以質(zhì)量輕、能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰離子電池，某種鋰離子電池的總反應(yīng)式為L(zhǎng)i＋MnO2===LiMnO2，下列說(shuō)法中正確的是A.Li是正極，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i－e－===Li＋B.Li是負(fù)極，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i－e－===Li＋C.MnO2是負(fù)極，電極反應(yīng)式為MnO2＋e－===D.Li是負(fù)極，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i－2e－===Li2＋
解析　根據(jù)總反應(yīng)可判斷出Li被氧化，應(yīng)為負(fù)極材料，其失電子成Li＋，正極放電的為MnO2。
7.(2020·河北雞澤一中高一期中)(1)如圖為氫氧燃料電池的構(gòu)造示意圖，根據(jù)電子運(yùn)動(dòng)方向可知，氧氣從____口通入(填“a”或“b”)，X極為電池的_____(填“正”或“負(fù)”)極。
解析　氫氧燃料電池中，電子從負(fù)極向正極移動(dòng)， X是負(fù)極，Y是正極，氧氣應(yīng)通入正極。
(2)某種氫氧燃料電池是用固體金屬氧化物陶瓷作電解質(zhì)，兩極上發(fā)生的電極反應(yīng)分別為A極：2H2＋2O2－－4e－===2H2OB極：O2＋4e－===2O2－則A極是電池的____極；電子從該極______(填“流入”或“流出”)。
解析　根據(jù)電極反應(yīng)可知，A極發(fā)生氧化反應(yīng)，應(yīng)該是電池的負(fù)極，電子從該極流出。
(3)若將(1)中燃料電池改為甲烷—空氣燃料電池，該電池工作時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________，電池總反應(yīng)式為_(kāi)________________________________。
解析　甲烷—空氣燃料電池，通甲烷的一極(X)為負(fù)極，通空氣的一極(Y)為正極，電池總反應(yīng)式為CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3＋3H2O，負(fù)極反應(yīng)式為CH4－8e－＋10OH－=== ＋7H2O。
CH4＋2O2＋2KOH===K2CO3
8.有甲、乙兩位同學(xué)，他們一起做了水果電池的實(shí)驗(yàn)，測(cè)得數(shù)據(jù)如下：
試根據(jù)上表中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)回答下列問(wèn)題：(1)實(shí)驗(yàn)2中負(fù)極是______，電極反應(yīng)式為_(kāi)________________。(2)實(shí)驗(yàn)1和5電流方向相反的原因是_____________________________________________________________________________________________________。(3)由實(shí)驗(yàn)1～實(shí)驗(yàn)4可知影響水果電池的電壓的因素有________________________。(4)根據(jù)實(shí)驗(yàn)2、6和實(shí)驗(yàn)1、5的比較可發(fā)現(xiàn)水果電池的電壓還與_____________有關(guān)。
水果品種(電解質(zhì)溶液)相同時(shí)，實(shí)驗(yàn)1中鋅的還原性大于銅，鋅是負(fù)極，實(shí)驗(yàn)5中鋅的還原性小于鋁，鋅是正極