化學選擇性必修1第一節(jié) 反應(yīng)熱導(dǎo)學案-學案下載-教習網(wǎng)

[微點突破]

原電池是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置?？梢詮囊韵聨讉€角度來認識原電池：

1．反應(yīng)角度

(1)當原電池工作時，負極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；正極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)。從這個角度我們可以知道，只有氧化還原反應(yīng)才能被設(shè)計成原電池。但需要注意：與正常的氧化還原反應(yīng)不同，原電池中存在的氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)是分開進行的。

(2)原電池中的氧化還原反應(yīng)必須是自發(fā)的。若不能自發(fā)發(fā)生反應(yīng)，則不能形成原電池。必須注意，這里所說的自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)不一定是電極與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，也可能是電極與溶液中溶解的氧氣等發(fā)生反應(yīng)，如將鐵與石墨相連插入食鹽水中。

2．能量角度

氧化還原反應(yīng)有放熱反應(yīng)也有吸熱反應(yīng)，一般放熱反應(yīng)才能將化學能轉(zhuǎn)化為電能，產(chǎn)生電流。

3．組成角度

(1)要有兩個電極。這兩個電極的活潑性一般是不同的。一般情況下，負極是活潑性較強的金屬，正極是活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的材料(包括非金屬或某些氧化物，如石墨、PbO2)，但要求負極能與電解質(zhì)溶液自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

(2)兩電極必須插入電解質(zhì)溶液中。非電解質(zhì)由于不導(dǎo)電，不能參與形成原電池。

(3)必須形成閉合回路。閉合回路的形式是多種多樣的，最常見的就是通過導(dǎo)線將正、負極相連，也可以將兩種金屬材料相接觸再插入電解質(zhì)溶液中，日常生活中的合金則是兩種材料相互熔合在一起形成正、負極的，因此在判斷是否形成閉合回路時，不能只看是否有導(dǎo)線。常見閉合回路的形式如下圖所示：

4．轉(zhuǎn)移角度

原電池工作時，能夠發(fā)生電子、離子的定向移動，能夠形成外電路與內(nèi)電路。在原電池中，外電路通過電子的定向移動形成電流，電子從負極流出，從正極流入，電流的方向與此相反；內(nèi)電路中的電流通過離子的定向移動來形成(陽離子移向正極，而陰離子移向負極)。因此，電子的流向僅限于外電路，電解質(zhì)溶液中沒有電子流過，而電流則在內(nèi)、外電路同時形成。

5．形式角度

任何原電池從本質(zhì)上都屬于如下兩種形式中的一種：

[專題對練]

1．一種光化學電池的結(jié)構(gòu)如圖所示，電池總反應(yīng)式為AgCl＋Cu＋===Ag＋Cu2＋＋Cl－，下列關(guān)于該電池在工作時的說法中不正確的是( )

A．電子的運動方向：Pt→外電路→Ag→內(nèi)電路→Pt

B．生成108 g銀，轉(zhuǎn)移的電子為1 ml

C．Cu＋在負極發(fā)生氧化反應(yīng)

D．Cl－由正極遷移到負極

A [原電池工作時，電子從負極Pt經(jīng)過導(dǎo)線流向正極Ag，不能進入溶液中， A錯誤；原電池中銀作正極，電極反應(yīng)式為AgCl(s)＋e－===Ag(s)＋Cl－(aq)，則生成1 ml Ag即108 g時，轉(zhuǎn)移的電子為1 ml, B正確；鉑作負極，負極上Cu＋失電子生成Cu2＋，則Cu＋在負極發(fā)生氧化反應(yīng)， C正確；原電池工作時，電解質(zhì)溶液中陰離子向負極移動，即Cl－由正極遷移到負極， D正確。]

2．水泥在固化過程中自由水分子減少并形成堿性溶液。根據(jù)這一物理化學特點，科學家發(fā)明了電動勢法測水泥的初凝時間。此法的原理如圖所示，反應(yīng)的總反應(yīng)方程式為2Cu＋Ag2O===Cu2O＋2Ag。下列說法正確的是( )

A．負極材料是銀

B．負極的電極反應(yīng)式為2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O

C．測量原理示意圖中，電流從Cu經(jīng)過導(dǎo)線流向Ag2O

D．電池工作時，溶液中OH－向正極移動

B [在該氧化還原反應(yīng)中還原劑是銅，銅作負極，A錯誤；銅為負極、Ag2O為正極，負極的電極反應(yīng)式為2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，電流從Ag2O經(jīng)過導(dǎo)線流向銅，B正確，C錯誤；電池工作時，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，D錯誤。]

3．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)說法正確的是( )

A．正極反應(yīng)式：Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2

B．放電過程中，Li＋向負極移動

C．每轉(zhuǎn)移0.1 ml電子，理論上生成20.7 g Pb

D．常溫下，在正、負極間接上電流表，指針不偏轉(zhuǎn)

D [正極發(fā)生還原反應(yīng)，故為PbSO4＋2e－===Pb＋SOeq \\al(2－,4)，A項錯誤；放電過程為原電池，故陽離子向正極移動，B項錯誤；每轉(zhuǎn)移0.1 ml電子，生成0.05 ml Pb為10.35 g，C項錯誤；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項正確。]

4．如圖為Zn-聚苯胺二次電池的示意圖，下列說法正確的是( )

A．放電時，Zn片作負極，發(fā)生的電極方程式為Zn＋2e－===Zn2＋

B．放電時，混合液中的Cl－向B移動

C．充電時，聚苯胺被氧化

D．充電時，A端接電源的正極

C [放電時，A極鋅失電子作負極，電極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2＋， A錯誤；放電時，混合液中的Cl－向負極A移動， B錯誤；充電時，B端接電源的正極作陽極，陽極上聚苯胺失電子發(fā)生氧化反應(yīng)被氧化， C正確；充電時，A端接電源的負極作陰極， D錯誤。]

5．由圖分析，下列敘述正確的是( )

A．Ⅰ和Ⅱ中正極均被保護

B．Ⅰ和Ⅱ中Cl－均向Fe電極移動

C．Ⅰ和Ⅱ中負極反應(yīng)均是Fe－2e－===Fe2＋

D．Ⅰ和Ⅱ中正極反應(yīng)均是O2＋4e－＋2H2O===4OH－

A [兩個原電池中正極金屬Fe(Ⅰ中)、Cu(Ⅱ中)不參與反應(yīng)，因此不會被腐蝕，A項正確。 Ⅰ中鋅作負極，則氯離子向鋅電極移動，Ⅱ中鐵作負極，則氯離子向鐵電極移動，B項錯誤。Ⅰ中負極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2＋，C項錯誤。Ⅱ中正極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑，D項錯誤。]

6．利用太陽能電池，將CO2 轉(zhuǎn)化成燃料氣體(CO)，用可傳導(dǎo) H＋的固體作電解質(zhì)，裝置如圖所示。下列推斷不正確的是( )

A．a(chǎn)為陽極

B．b的電極反應(yīng)式為CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O

C．產(chǎn)生11.2 L O2，導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移2 ml電子

D．H＋由質(zhì)子交換膜的左側(cè)向右側(cè)遷移

C [太陽能電池將CO2轉(zhuǎn)化成燃料氣體(CO)，發(fā)生還原反應(yīng)，通入CO2氣體的b電極為電解池的陰極，電極反應(yīng)為CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O；水生成氧氣的電極a為電解池的陽極，發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。水發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)生成氧氣，所以電極a為電解池的陽極， A正確；由裝置圖可知，b電極上b電極得電子生成CO，結(jié)合電子守恒、電荷守恒得到電極反應(yīng)式為CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O, B正確；陽極a電極反應(yīng)為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，每生成1 ml O2，導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移4 ml電子，若導(dǎo)線中轉(zhuǎn)移2 ml電子則生成0.5 ml O2，標準狀況下的體積為11.2 L，但該選項沒有指明狀態(tài)，所以0.5 ml O2的體積不一定為11.2 L, C錯誤；左側(cè)陽極電極反應(yīng)為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，生成了H＋，右側(cè)陰極電極反應(yīng)為CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O，消耗了H＋，所以電解池工作時H＋由質(zhì)子交換膜的左側(cè)向右側(cè)遷移，D正確。]