選擇性必修1第二單元 化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化獲獎(jiǎng)ppt課件

這是一份選擇性必修1第二單元 化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化獲獎(jiǎng)ppt課件，共43頁(yè)。PPT課件主要包含了Cu或C，Al2SO43，K2SO4等內(nèi)容，歡迎下載使用。
1.簡(jiǎn)單原電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)書(shū)寫(xiě)簡(jiǎn)單原電池電極反應(yīng)式時(shí)，可按照負(fù)極活潑金屬失去電子生成陽(yáng)離子，發(fā)生氧化反應(yīng)，正極陽(yáng)離子得到電子生成單質(zhì)，發(fā)生還原反應(yīng)的規(guī)律進(jìn)行書(shū)寫(xiě)。首先判斷出電極反應(yīng)產(chǎn)物，然后結(jié)合電極反應(yīng)物及轉(zhuǎn)移電子數(shù)量寫(xiě)出電極反應(yīng)式，最后結(jié)合質(zhì)量守恒、電荷守恒配平各電極反應(yīng)式。兩電極反應(yīng)式相加則得到電池總反應(yīng)。
研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚(yú)雷和潛艇的儲(chǔ)備電源，該電池以金屬鋰為負(fù)極材料，以碳素鋼為正極材料，LiOH為電解質(zhì)，使用時(shí)加入水即可放電。(1)該電池負(fù)極的電極反應(yīng)式：__________________。(2)正極的電極反應(yīng)式：___________________________，電池總反應(yīng)：__________________________。(3)放電時(shí)OH－向_____極移動(dòng)，Li＋向____極移動(dòng)(填“正”或“負(fù)”)。
2Li－2e－===2Li＋
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑
可用于電動(dòng)汽車(chē)的鋁—空氣燃料電池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解質(zhì)溶液，鋁合金為負(fù)極，空氣為正極。下列說(shuō)法正確的是A.以NaCl溶液或NaOH溶液為電解質(zhì)溶液時(shí)，正極電極反應(yīng)式均為O2＋　2H2O＋4e－===4OH－B.以NaOH溶液為電解質(zhì)溶液時(shí)，負(fù)極電極反應(yīng)式為Al＋3OH－－3e－　===Al(OH)3C.以NaOH溶液為電解質(zhì)溶液時(shí)，電池在工作過(guò)程中電解質(zhì)溶液的pH?！〕植蛔僁.電池工作時(shí)，電子通過(guò)外電路從正極流向負(fù)極
(2)計(jì)算該條件下50 g H2燃燒放出的熱量。
電池工作時(shí)，正極上O2得到電子被還原，電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，A項(xiàng)正確；電解質(zhì)溶液為NaOH溶液時(shí)，在負(fù)極上產(chǎn)生的是NaAlO2，而不是Al(OH)3，B項(xiàng)錯(cuò)誤；電池總反應(yīng)為4Al＋3O2＋4NaOH===4NaAlO2＋2H2O，電池工作過(guò)程中消耗NaOH，電解質(zhì)溶液的pH減小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電池工作時(shí)，電子通過(guò)外電路由負(fù)極流向正極，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.根據(jù)總反應(yīng)寫(xiě)電極反應(yīng)式若題中給出總反應(yīng)，可根據(jù)化合價(jià)的變化，分析此反應(yīng)中的氧化反應(yīng)(負(fù)極反應(yīng))和還原反應(yīng)(正極反應(yīng))，然后寫(xiě)出其中較簡(jiǎn)單的電極反應(yīng)式，另一電極反應(yīng)式可用總反應(yīng)減去已寫(xiě)出的電極反應(yīng)式得到。
根據(jù)下列原電池的總反應(yīng)，寫(xiě)出其電極反應(yīng)式。(1)利用反應(yīng)2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制備硫酸銅，若將該反應(yīng)設(shè)計(jì)為原電池，其負(fù)極的電極反應(yīng)式是____________________，正極的電極反應(yīng)式是_______________________。
2Cu－4e－===2Cu2＋
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
將總反應(yīng)方程式拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)，還原劑在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)：2Cu－4e－===2Cu2＋；氧化劑在正極上發(fā)生還原反應(yīng)：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
(2)某原電池總反應(yīng)為 ＋3H2===Fe2O3＋4OH－＋H2O，在該原電池中：負(fù)極的電極反應(yīng)式是________________________；正極的電極反應(yīng)式是____________________________________。
3H2－6e－＋6OH－===6H2O
＋5H2O＋6e－===Fe2O3＋10OH－
將總反應(yīng)方程式拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)，還原劑在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)：3H2－6e－＋6OH－===6H2O；氧化劑在正極上發(fā)生還原反應(yīng)： ＋5H2O＋6e－===Fe2O3＋10OH－。
　　 一種高性能的直接硼氫燃料電池如圖所示，其總反應(yīng)為 ＋2O2=== ＋2H2O。該電池工作時(shí)，下列說(shuō)法正確的是(已知陰離子交換膜只允許陰離子通過(guò))A.電子由Pt電極通過(guò)NaOH溶液流向石墨電極B.負(fù)極的電極反應(yīng)為 －8e－＋8OH－=== ＋6H2OC.OH－透過(guò)陰離子交換膜向石墨電極遷移D.外電路通過(guò)0.4 ml電子時(shí)，有2.24 L O2在石墨電極上參與反應(yīng)
由電池總反應(yīng)及題圖可知Pt為負(fù)極，石墨為正極。原電池工作時(shí)，電子由Pt電極(負(fù)極)經(jīng)過(guò)導(dǎo)線流向石墨電極(正極)，電子不能進(jìn)入NaOH溶液，A項(xiàng)錯(cuò)誤；
Pt電極為原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)為 ＋8OH－－8e－=== ＋6H2O，B項(xiàng)正確；原電池工作時(shí)，Pt電極為負(fù)極，石墨電極為正極，電解質(zhì)溶液中的陰離子移向負(fù)極，即OH－透過(guò)陰離子交換膜向Pt電極遷移，C項(xiàng)錯(cuò)誤；
正極上氧氣發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，外電路通過(guò)0.4 ml電子時(shí)，有0.1 ml O2在石墨電極上參與反應(yīng)，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為2.24 L，但題中未說(shuō)明O2所處的狀況，所以O(shè)2的體積不一定為2.24 L，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
3.可充電電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)在書(shū)寫(xiě)可充電電池電極反應(yīng)時(shí)，要明確可充電電池放電時(shí)為原電池，充電時(shí)為放電的逆過(guò)程。(1)原電池的負(fù)極與充電反應(yīng)的陽(yáng)極均發(fā)生氧化反應(yīng)，對(duì)應(yīng)元素化合價(jià)升高。(2)原電池反應(yīng)的正極與充電反應(yīng)的陰極均發(fā)生還原反應(yīng)，對(duì)應(yīng)元素化合價(jià)降低。
　　某課題組以納米Fe2O3作為電極材料制備鋰離子電池(另一極為金屬鋰和石墨的復(fù)合材料)，通過(guò)在室溫條件下對(duì)鋰離子電池進(jìn)行循環(huán)充放電，成功地實(shí)現(xiàn)了對(duì)磁性的可逆調(diào)控(如圖所示)。下列說(shuō)法正確的是A.放電時(shí)，正極的電極反應(yīng)式為Fe2O3＋6Li＋＋6e－===2Fe＋3Li2OB.該電池可以用水溶液作電解質(zhì)溶液C.放電時(shí)，F(xiàn)e在負(fù)極失電子，F(xiàn)e2O3 在正極得電子D.充電時(shí)，電池被磁鐵吸引
電池放電的總反應(yīng)為Fe2O3＋6Li===2Fe＋3Li2O，單質(zhì)鋰在負(fù)極放電，電極反應(yīng)式為L(zhǎng)i－e－===Li＋，由總反應(yīng)
和負(fù)極的電極反應(yīng)式可得到正極的電極反應(yīng)式為Fe2O3＋6Li＋＋6e－===2Fe＋3Li2O，A項(xiàng)正確；因?yàn)閱钨|(zhì)鋰可以與水反應(yīng)，所以電解質(zhì)溶液不能是水溶液，B項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)，Li在負(fù)極失電子，F(xiàn)e2O3在正極得電子，C項(xiàng)錯(cuò)誤；從圖中可以看到，充電時(shí)(向左反應(yīng))，電池會(huì)遠(yuǎn)離磁鐵，即充電時(shí)電池中的單質(zhì)鐵轉(zhuǎn)化為氧化鐵，不能被磁鐵吸引，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
　　 某蓄電池放電、充電時(shí)反應(yīng)為Fe＋Ni2O3＋3H2O Fe(OH)2＋2Ni(OH)2，下列推斷不正確的是A.放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式是Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2B.放電時(shí)，每轉(zhuǎn)移2 ml電子，正極上有1 ml Ni2O3被氧化C.正極周?chē)娊赓|(zhì)溶液pH增大D.該蓄電池的電極可浸在某種堿性電解質(zhì)溶液中
放電時(shí)，F(xiàn)e為負(fù)極，失電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成Fe(OH)2，電極反應(yīng)式為Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2，故A正確；放電時(shí)，Ni2O3為正極，得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成Ni(OH)2，電極反應(yīng)式是Ni2O3＋2e－＋3H2O===2Ni(OH)2＋2OH－，故B錯(cuò)誤、C正確；由總反應(yīng)式可知電極可浸在堿性電解質(zhì)溶液中，故D正確。
4.燃料電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)(1)燃料電池的正、負(fù)極均為惰性電極，均不參與反應(yīng)。(2)正極電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)正極發(fā)生還原反應(yīng)，通入的氣體一般是氧氣，氧氣得到電子首先變?yōu)檠蹼x子即O2＋4e－===2O2－，根據(jù)電解質(zhì)的不同，正極電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)分以下幾種情況：①在酸性溶液中，生成的氧離子與氫離子結(jié)合生成水，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋4H＋===2H2O。
②在堿性溶液中，氧離子與氫氧根離子不能結(jié)合，只能與水結(jié)合生成氫氧根離子，電極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－。③在熔融碳酸鹽中，氧離子能與二氧化碳結(jié)合生成碳酸根離子，電極反應(yīng)式為O2＋2CO2＋4e－===
以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。
(1)A為微生物燃料電池的____(填“正”或“負(fù)”)極。
O2→H2O發(fā)生還原反應(yīng)，故A為燃料電池的正極，B為燃料電池的負(fù)極。
(2)正極反應(yīng)式為_(kāi)__________________________。負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)_____________________________________。
6O2＋24H＋＋24e－===12H2O
C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2＋
由于電解質(zhì)含有H＋，故正極電極反應(yīng)為6O2＋24H＋＋24e－===12H2O，負(fù)極電極反應(yīng)為C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2＋24H＋。
(3)放電過(guò)程中，H＋由___(填“正”或“負(fù)”，下同)極區(qū)向___極區(qū)遷移。
(4)在電池反應(yīng)中，每消耗1 ml氧氣，理論上能生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體______L。
葡萄糖燃料電池的總反應(yīng)為C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，即O2～CO2，每消耗1 ml O2，理論上生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體22.4 L。
(5)該電池_____(填“能”或“不能”)在高溫下工作。
高溫下由于微生物蛋白質(zhì)發(fā)生變性，故該電池不能在高溫下工作。
某固體酸燃料電池以CsHSO4固體為電解質(zhì)傳遞H＋，其基本結(jié)構(gòu)如圖所示，電池總反應(yīng)可表示為2H2＋O2===2H2O。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是A.電子通過(guò)外電路從b極流向a極B.b極上的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－　===4OH－C.每轉(zhuǎn)移0.1 ml電子，消耗1.12 L的H2D.H＋由a極通過(guò)固體電解質(zhì)移向b極
由電池總反應(yīng)及原電池原理可知，充入H2的一極(a極)是負(fù)極，充入O2的一極(b極)是正極；電子由負(fù)極經(jīng)外電路流向正極；電池內(nèi)部陽(yáng)離子即H＋移向正極，b極的電極
反應(yīng)式為O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故A、B項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；C項(xiàng)沒(méi)有指明是否為標(biāo)準(zhǔn)狀況，錯(cuò)誤。
1.鋅－空氣電池(原理如圖)適宜用作城市電動(dòng)車(chē)的動(dòng)力電源。該電池放電時(shí)Zn轉(zhuǎn)化為ZnO。該電池工作時(shí)的下列說(shuō)法正確的是A.氧氣在石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B.該電池的負(fù)極反應(yīng)為Zn＋H2O－2e－===ZnO?。?H＋C.該電池放電時(shí)OH－向石墨電極移動(dòng)D.該電池充電時(shí)應(yīng)將Zn電極與電源負(fù)極相連
氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，A錯(cuò)誤；鋅作負(fù)極，堿性條件下，負(fù)極反應(yīng)為Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，B錯(cuò)誤；原電池工作時(shí)，溶液中的陰離子向負(fù)極移動(dòng)，
即OH－向Zn電極移動(dòng)，C錯(cuò)誤；充電時(shí)，電池的負(fù)極與外接電源的負(fù)極相連，D正確。
2.我國(guó)科學(xué)家研發(fā)了一種室溫下“可呼吸”的Na－CO2二次電池。將NaClO4溶于有機(jī)溶劑作為電解液，鈉和負(fù)載碳納米管的鎳網(wǎng)分別作為電極材料，電池的總反應(yīng)為3CO2＋4Na 2Na2CO3＋C。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A.放電時(shí)， 向負(fù)極移動(dòng)B.充電時(shí)釋放CO2，放電時(shí)吸收CO2C.放電時(shí)，正極反應(yīng)為3CO2＋4e－=== ＋CD.充電時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)為Na＋＋e－===Na
根據(jù)電池的總反應(yīng)知，放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)：4Na－4e－===4Na＋
充電時(shí)，陰極：4Na＋＋4e－===4Na
放電時(shí)， 向負(fù)極移動(dòng)；根據(jù)充電和放電時(shí)的電極反應(yīng)式知，充電時(shí)釋放CO2，放電時(shí)吸收CO2。
3.Li－Al/FeS電池是一種正在開(kāi)發(fā)的車(chē)載電池，該電池中正極反應(yīng)為2Li＋＋FeS＋2e－===Li2S＋Fe。下列有關(guān)該電池的說(shuō)法正確的是A.Li－Al在電池中作為負(fù)極材料，該材料中Li的化合價(jià)為＋1B.該電池的電池反應(yīng)為2Li＋FeS===Li2S＋FeC.負(fù)極的電極反應(yīng)為Al－3e－===Al3＋D.充電時(shí)，陰極發(fā)生的電極反應(yīng)為L(zhǎng)i2S＋Fe－2e－===2Li＋＋FeS
根據(jù)題給正極的電極反應(yīng)可知，F(xiàn)eS在電池中作為正極材料，Li—Al在電池中作為負(fù)極材料，但該材料中的Li是單質(zhì)，化合價(jià)為0，A項(xiàng)錯(cuò)誤；該電池的負(fù)極反應(yīng)為L(zhǎng)i－e－===Li＋，電池反應(yīng)為2Li＋FeS===Li2S＋Fe，B項(xiàng)正確、C項(xiàng)錯(cuò)誤；充電時(shí)，陰極得電子，電極反應(yīng)為L(zhǎng)i＋＋e－===Li，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
4.某種鋰電池用金屬鋰和石墨作電極材料，電解質(zhì)溶液是由四氯鋁酸鋰(LiAlCl4)溶解在亞硫酰氯( )中形成的，電池總反應(yīng)為4Li＋2SOCl2===4LiCl＋SO2↑＋S，下列敘述正確的是(已知：亞硫酰氯遇水會(huì)分解)A.電解質(zhì)溶液中混入水，對(duì)電池反應(yīng)無(wú)影響B(tài).金屬鋰被還原作電池的正極C.電池工作過(guò)程中，Cl－向金屬鋰電極移動(dòng)D.電池工作過(guò)程中，金屬鋰提供的電子與正極區(qū)析出硫的物質(zhì)的量之比 為2∶1
Li可與水反應(yīng)，且SOCl2遇水分解，A項(xiàng)錯(cuò)誤；金屬鋰為原電池的負(fù)極，被氧化，B項(xiàng)錯(cuò)誤；金屬鋰為負(fù)極，石墨為正極，陰離子向負(fù)極區(qū)移動(dòng)，C項(xiàng)正確；由反應(yīng)方程式4Li＋2SOCl2===4LiCl＋SO2↑＋S可知，金屬鋰失去4 ml電子，反應(yīng)生成1 ml S，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
5.鋁作為一種應(yīng)用廣泛的金屬，在電化學(xué)領(lǐng)域也發(fā)揮著舉足輕重的作用?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)某同學(xué)根據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Al(s)＋3Cu2＋(aq)===2Al3＋(aq)＋3Cu(s)設(shè)計(jì)如圖所示的原電池。①電極X的化學(xué)式為_(kāi)__________，電極Y的化學(xué)式為_(kāi)____。
根據(jù)已知離子方程式可知Cu或石墨作正極，Al作負(fù)極。
②鹽橋中的陰離子向___________(填化學(xué)式)溶液中移動(dòng)。
原電池中陰離子向負(fù)極移動(dòng)，即向Al2(SO4)3溶液中移動(dòng)。
(2)新型電池中的鋁電池類型較多。①Al－空氣燃料電池可用作電動(dòng)汽車(chē)的電源，該電池多使用NaOH溶液為電解液。電池工作過(guò)程中電解液的pH_______(填“增大”“減小”或“不變”)。
Al－空氣燃料電池的總反應(yīng)為4Al＋3O2＋4NaOH===4NaAlO2＋2H2O，故溶液堿性減弱，pH減小。
②如圖為Al－AgO電池的原理結(jié)構(gòu)示意圖，這種電池可用作水下動(dòng)力電源。該電池反應(yīng)方程式為2Al＋3AgO＋2NaOH===2NaAlO2＋3Ag＋H2O，當(dāng)電極上析出1.08 g Ag時(shí)，電路中轉(zhuǎn)移的電子為_(kāi)_____ml。
該電池的正極反應(yīng)為AgO＋2e－＋H2O===Ag＋2OH－。AgO中Ag的化合價(jià)為＋2，當(dāng)電極上析出1.08 g Ag(即0.01 ml)時(shí)，電路中轉(zhuǎn)移的電子為0.02 ml。
6.[2021·河北1月選考模擬，18(1)(2)(3)]我國(guó)科學(xué)家最近發(fā)明了一種Zn－PbO2電池，電解質(zhì)為K2SO4、H2SO4和KOH，由a和b兩種離子交換膜隔開(kāi)，形成A、B、C三個(gè)電解質(zhì)溶液區(qū)域，結(jié)構(gòu)示意圖如右：
回答下列問(wèn)題：(1)電池中，Zn為_(kāi)____極，B區(qū)域的電解質(zhì)為_(kāi)______(填“K2SO4”“H2SO4”或“KOH”)。
鋅是活潑金屬，Zn電極為負(fù)極；由圖示可知A區(qū)域電解質(zhì)為KOH，C區(qū)域電解質(zhì)為H2SO4，則在B區(qū)域電解質(zhì)為K2SO4。
(2)電池反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)__________________________________________。
(3)陽(yáng)離子交換膜為圖中的____膜(填“a”或“b”)。