化学能与电能的转化

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一、化学能转化为电能 1.原电池的工作原理

原电池是将 能转化为 能的一种装置,电子流出的一极称为 极,该

极发生 反应,电子流入的一极叫 极,该极发生 反应。原电池中电子流动的方向为:从 极经外电路流向 极。 2.构成原电池的条件

(1)具有活泼性不同的两个电极,较活泼金属作 极,发生 反应。较不活泼金属或能导电的非金属单质(如石墨等)作 极,发生 反应。

(2)具有电解质溶液(一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应) (3)形成闭合回路(或在溶液中接触) (4)原电池反应是自发的氧化还原反应。 3、原电池正负极的判断方法

4、原电池电极反应的书写方法——设计原电池

原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应,书写电极反应的方法归纳如下: (1)写出总化学反应方程式(即氧化还原反应方程式);

(2)根据总反应方程式从电子得失(或元素化合价升降)的角度,将总反应分成氧化反应和还原反应; (3)氧化反应在负极发生,还原反应在正极发生,注意介质可能参与反应; (4)验证;两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同,则书写正确。 例:铁与硫酸铜溶液反应,设计成原电池的两极反应式: 负极: 正极: 练:Ag2O + Zn + H2O = 2Ag + Zn(OH)2的两极反应式 负极: 正极: 【课堂练习】

1.下列关于原电池的叙述,错误的是 ( )

A.构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属 B.原电池是将化学能转变为电能的装置 C.在原电池中,电子流出的一极是负极,发生氧化反应 D.原电池放电时,电流的方向是从正极到负极 2. 下列关于实验现象的描述不正确的是 ( ) A.铜锌组成的原电池中电子是从锌经过导线流向铜

B.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡 C.把铜片插入FeCl3溶液中,在铜片表面出现一层铁

D.把锌片放入盛有盐酸的试管中,加入几滴CuCl2溶液,气泡放出速率加快

3. 下列变化中属于原电池的是 ( ) A.在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层 B.白铁(镀锌)表面有划损时,也能阻止铁被氧化

C.红热的铁丝与水接触表面形成蓝黑色保护层 D.铁与稀硫酸反应时,加入少量硫酸铜溶液时,可使反应加速 4. 实验室中欲制氢气,最好的方法是 ( ) A.纯锌与稀硫酸反应 B.纯锌与浓硫酸反应

C.纯锌与稀盐酸反应 D.粗锌(含铅、铜杂质)与稀硫酸反应

5. 铁制品上的铆钉应该选用下列哪些材料制成 ( ) A.铝铆钉 B.铜铆钉 C.铅铆钉 D.锡铆钉

6. 由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时,电解质溶液的pH怎样变化 ( ) A.不变 B.先变小后变大 C.逐渐变大 D.逐渐变小 7. 对铜-锌-稀硫酸构成的原电池中,当导线中有1mol电子通过时,理论上的两极变化是 ①锌片溶解了32.5g②锌片增重了32.5g③铜片上析出1g H2④铜片上析出1molH2

A. ①③ B. ①④ C. ②③ D. ②④ ( )

8. X、Y、Z都是金属,把X浸入Z的硝酸盐溶液中,X的表面有Z析出,X与Y组成的原电池时,Y为电池的负极,则X、Y、Z三种金属的活动顺序为 ( ) A.X > Y > Z B. X > Z > Y C. Y > X > Z D. Y > Z > X

9. 将铜棒和铝棒用导线连接后插入浓硝酸溶液中,下列叙述正确的是 ( ) A.该装置能形成原电池,其中铝是负极 B.该装置能形成原电池,其中铜是负极 C.该装置不能形成原电池 D.以上说法均不正确

10. 碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛使用,锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应为:Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)﹦Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)

下列说法错误的是 ( ) A.电池工作时,锌失去电子w.w.w.k.s.5.u.c.o.m

B.电池正极的电极反应式为:2MnO2(s)+H2O(l)+2e-﹦Mn2O3(s)+2OH-(aq) C.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极

D.外电路中每通过0.2mol电子,锌的质量理论上减小6.5g

11. 微型锂电池可作植入某些心脏病人体内的心脏起博器所用的电源,这种电池中的电解质是固体电解质LiI,其中的导电离子是I-.下列有关说法正确的是 ( ) A.正极反应:2Li - 2e- = 2Li+ B.负极反应:I2 + 2e- = 2I- C.总反应是:2Li + I2 = 2LiI D.金属锂作正极

12. 某原电池总反应离子方程式为2Fe3+ + Fe = 3Fe2+能实现该反应的原电池是 ( )

A.正极为铜,负极为铁,电解质溶液为FeCl3溶液 B.正极为铜,负极为铁,电解质溶液为Fe(NO3)2溶液 C.正极为铁,负极为锌,电解质溶液为Fe2(SO4)3 D.正极为银,负极为铁,电解质溶液为CuSO4 13. 锌锰干电池在放电时,电池总反应方程式可以表示为:Zn + 2MnO2 + 2NH4+ = Zn2+ + Mn2O3 + 2NH3 + H2O 在此电池放电时,正极(碳棒)上发生反应的物质是 ( ) A. Zn B. 碳棒 C. MnO2 和NH4+ D. Zn2+ 和NH4+

14. 将锌片和铜片插入某种电解质溶液,锌片和铜片用导线相连,形成原电池装置。

(1)若电解质溶液是稀硫酸,则发生氧化反应的是 极(“锌”、“铜”),铜极发生的反应是 ,该电池的总反应方程式是 。

(2)若电解质溶液是硫酸铜溶液,在导线中电子是由 极流向 极,铜极上反应的电极反应方程式是 ,该电池总反应方程式是 。

15. 某同学想测定A、B、C三种金属活动顺序,他把这三种金属放到相同物质的量浓度的盐酸中,反应速率都较慢,不易分辨出三者差异,现只有盐酸一种化学试剂,应该用什么方法迅速测出三种金属的活动性顺序? 二、常见化学电源

1.常见化学电池类型有 电池、 电池、 电池。 银锌钮扣电池:Zn+Ag2O+H2O===2Ag+Zn(OH)2

负极( ): 正极( ): 碱性锌锰电池:Zn+2MnO2+2H2O===2MnOOH+Zn(OH)2 负极( ): 正极( ): 铅蓄电池:Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O

负极( ): 正极( ):

2. 在氢氧燃料电池中(KOH溶液做电解质溶液),氢气在 极发生 反应,电极反应式为 ;氧气在 极发生 反应,电极反应式为 。

【课堂练习】

1. 随着人们生活质量的不断提高,废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程,其首要原因是 ( ) A.利用电池外壳的金属材料 B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染 C.不使电池中渗泄的电解液腐蚀其它物品 D.回收其中石墨电极 2. Li-Cd池在现代生活中有广泛应用,它的充放电反应按下式进行: 充电

Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2 Cd + 2NiO(OH) + 2H2O

放电

由此可知,该电池放电时的负极材料是 ( ) A.Cd(OH)2 B.Ni(OH)2 C.Cd D.NiO(OH)

3. 电子表和电子计算器的电源通常用微型银-锌电池,其电极分别为Ag2O和Zn,电解质为KOH溶液,电极总反应为:Ag2O + H2O + Zn = Zn(OH)2 + 2Ag.下列叙述正确的是( )

A.Zn是正极, Ag2O是负极 B.Zn是负极, Ag2O是正极

C.工作时负极区溶液的pH增大 D.工作时电子由Ag2O极经外电路流向Zn极

4.据报道,美国在研究用锌电池取代目前广泛使用的蓄电池,它具有容量大、污染小的特点其电池反应为:2Zn + O2 = 2ZnO,其原料为锌、空气和电解质溶液,则下列叙述正确是( )

A. 锌为正极,空气为负极反应 B、负极还原反应,正极氧化反应 C、负极的电极反应为:Zn - 2 e- + 2OH- = ZnO + H2O D、电池工作时溶液的pH降低

5.微型纽扣电池在现代生活中有广泛使用,有一种银锌电池其电极分别为Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH,电极反应为:Zn + 2OH- - 2e- = ZnO + H2O;Ag2O + H2O + 2e- = 2Ag + 2OH-根据上述反应式,判断下列叙述正确的是 A.在使用过程中,电极负极区溶液的pH减小 B.使用过程中,电子由Ag2O极经外电路流向Zn极 C.Zn是负极,Ag2O是正极 D.Zn电极发生还原反应,Ag2O电极发生氧化反应 6. 将两个铂电极插入氢氧化钾溶液中,向两极分别通入甲烷和氧气,即构成甲烷燃料电池,已知通入甲烷的一极,其电极反应为:CH4 + 10OH- - 8e- = CO32- + 7H2O;通入氧气的另一极,其电极反应式是2O2 + 4H2O + 8e- = 8OH-,下列叙述正确的是 ( )

A.通入甲烷的电极为正极 B.正极发生氧化反应

C.该电池使用一段时间后应补充氢氧化钾 D.燃料电池工作时,溶液中的阴离子向正极移动 7.铅蓄电池其电极分别是Pb、PbO2,电解质是一定浓度的硫酸,工作时的反应方程式为:

充电

PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O试分别写出其电极反应式。请写出放电时的电极反应。

放电

三、电能转化为化学能 1. 电解氯化铜溶液 (1)电极名称

与电源正极相连的电极称为 极; 与电源负极相连的电极称为 极。 (2)电极反应、电解反应

阳极发生的电极反应为 ; 阴极发生的电极反应为 ; 电解反应的化学方程式为 ; 电解反应的离子方程式为 。 (3)电子流动方向

从电源负极流出、流向电解槽的阴极,从电解槽的阳极流向电源的正极。 (4)能量转化

反应中 能转化为 能 2. 电解原理的应用 (1)铜的电解精炼

电解精炼粗铜时,阳极材料是 铜,

阴极材料是 铜,电解质溶液是 溶液。 (2)电解饱和食盐水制取氯气和烧碱(氯碱工业) 电解前应除去食盐溶液中的Ca2+、Mg2+、SO42- 等杂质离子 电极反应:

阳极反应 , 阴极反应 ,

电解反应为 。 (3)电镀

电镀是一种特殊的电解,要求镀件必须作阴极,阳极、电解质溶液中的阳离子、镀层金属都必须是同一种金属元素。电镀时,电解质溶液的浓度保持不变。

(4)冶炼活泼金属(铝、钠、镁等)如:2Al2O3=== 4Al + 3O2↑ 3、阴阳极的判断w.w.w.k.s.5.u.c.o.m

通电

4.电极产物的判断 (1)阳极产物的判断

-------

要依据阴离子放电顺序加以判断,阴离子放电顺序:金属>S2>I>Br>Cl>OH>高价含氧酸根(SO42、NO3

-----

等)>F-。若S2、I、Br、Cl放电,产物是S、I2、Br2、Cl2;若OH放电,则得H2O和O2。 (2)阴极产物的判断

直接根据阳离子放电顺序进行判断 阳离子放电顺序与金属活动性顺序相反: 【课堂练习】

1. 原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应分别是 ( ) A.氧化、还原 B.还原、氧化 C.氧化、氧化 D.还原、还原 2. 可以将反应Zn+Br2==ZnBr2设计成蓄电池,下列四个电极反应 ①Br2+2e=2Br ②2Br-2e= Br2 ③Zn-2e=Zn2

④Zn2+2e=Zn

其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的分别是 ( ) A.②③ B.②① C.③① D.④①

3. 在铁制品上镀一定厚度的锌层,以下方案设计正确的是 ( ) A.锌做阳极,镀件做阴极,溶液中含有锌离子 B.铂做阴极,镀件做阳极,溶液中含有锌离子 C.铁做阳极,镀件做阴极,溶液中含有亚铁离子 D.锌做阴极,镀件做阳极,溶液中含有锌离子 4. 在电解水制取H2和O2时,为了增强导电性,常常要加入一些电解质,最好选用下列物质中( ) A.NaOH B.HCl C.NaCl D.CuSO4

5. 用铂电极电解CuSO4溶液,当c(Cu2+)降至原来的一半时停止通电,则加入下面物质能使溶液恢复成原来浓度的是 ( )

A.无水CuSO4 B.CuO C.Cu(OH)2 D.CuSO4·5H2O

6. 右图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的是 ( )

放电 充电

7. 已知铅蓄电池在放电时起原电池的作用,充电时起电解池的作用,铅蓄电池在放电和充电时发生的化学反应可用下式表示Pb + PbO2 + 2H2SO4

2PbSO4 + 2H2O ,据此判断下列叙述中正确的是( )

A.放电时的正极反应式:Pb + SO42-2e==PbSO4 B.充电时的阳极反应式:PbSO4 +2H2O -2e==PbO2 + 4H++SO42

C.用铅蓄电池做电源电解AgNO3溶液,阳极放出1.6g气体时电池内部消耗H2SO4 0.1mol D.充电时,要使0.606 Kg PbSO4变为Pb和PbO2需要通过4mol电子

8、采用惰性电极从NO3、SO42、H+、Cu2+、Ba2+、Ag+、Cl等离子中,选出适当的离子

组成电解质,对其溶液进行电解:

(1)两极分别放出H2和O2时,电解质的化学式可能为 ; (2)若阴极析出金属,阳极放出O2,电解质的化学式可能是 ; (3)两极分别放出气体,且体积比为1:1,电解质的化学式可能是 。

9. 由于Fe(OH)2极易被氧化,所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀,应用下图电解实验可以制得白色的纯净的Fe(OH)2沉淀,两电极材料分别为石墨和铁。 (1)a电极材料应为 ,电极反应式为 (2)电解液C可以是 (填编号)

A.纯水 B.NaCl溶液 C.NaOH溶液 D.CuCl2 (3)d为苯,其作用是 , 在加入苯之前对C应作何简单处理

(4)为了在较短时间内看到白色沉淀,可采取的措施是(填编号) A.该用稀硫酸作电解液 B.适当增大电源电压

C.适当减小两电极间的距离 D.适当降低电解液的温度

(5)若C中用Na2SO4溶液,当电解一段时间看到白色Fe(OH)2沉淀后,再反接电源电解,除了电极上看到气泡外,混合物中另一明显现象为 。

1.A 2.C 3.BD 4.D 5.A 6.C 7.A 8.C 9.B 10.C 11.C 12.A 13.C 14.(1) 锌 2H+ + 2e- = H2↑ Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 ↑ (2)锌 铜 Cu2+ + 2e- = Cu Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu

15.将A、B、C三种金属两两连接起来,放入盐酸溶液中,观察哪种金属上产生气泡,则其活动性较差。 1.B 2.C 3.B 4.C 5.AC 6.C

-2-- +2-7.负极 Pb-2e + SO4 = PbSO4 正极 PbO2 + 2e+ 4H + SO4 = PbSO4 + 2H2O

D A A A B A B 11.(1)H2SO4 HNO3 Ba(NO3)2 (2)Cu(NO3)2 CuSO4 AgNO3 (3)HCl BaCl2 14.(1)铁 Fe – 2e- = Fe2+ (2)BC (3)液封,防止Fe(OH)2被氧化;加热煮沸 (4)BC (5)白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红色。

a b c d

A.无水CuSO4 B.CuO C.Cu(OH)2 D.CuSO4·5H2O

6. 右图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的是 ( )

放电 充电

7. 已知铅蓄电池在放电时起原电池的作用,充电时起电解池的作用,铅蓄电池在放电和充电时发生的化学反应可用下式表示Pb + PbO2 + 2H2SO4

2PbSO4 + 2H2O ,据此判断下列叙述中正确的是( )

A.放电时的正极反应式:Pb + SO42-2e==PbSO4 B.充电时的阳极反应式:PbSO4 +2H2O -2e==PbO2 + 4H++SO42

C.用铅蓄电池做电源电解AgNO3溶液,阳极放出1.6g气体时电池内部消耗H2SO4 0.1mol D.充电时,要使0.606 Kg PbSO4变为Pb和PbO2需要通过4mol电子

8、采用惰性电极从NO3、SO42、H+、Cu2+、Ba2+、Ag+、Cl等离子中,选出适当的离子

组成电解质,对其溶液进行电解:

(1)两极分别放出H2和O2时,电解质的化学式可能为 ; (2)若阴极析出金属,阳极放出O2,电解质的化学式可能是 ; (3)两极分别放出气体,且体积比为1:1,电解质的化学式可能是 。

9. 由于Fe(OH)2极易被氧化,所以实验室很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀,应用下图电解实验可以制得白色的纯净的Fe(OH)2沉淀,两电极材料分别为石墨和铁。 (1)a电极材料应为 ,电极反应式为 (2)电解液C可以是 (填编号)

A.纯水 B.NaCl溶液 C.NaOH溶液 D.CuCl2 (3)d为苯,其作用是 , 在加入苯之前对C应作何简单处理

(4)为了在较短时间内看到白色沉淀,可采取的措施是(填编号) A.该用稀硫酸作电解液 B.适当增大电源电压

C.适当减小两电极间的距离 D.适当降低电解液的温度

(5)若C中用Na2SO4溶液,当电解一段时间看到白色Fe(OH)2沉淀后,再反接电源电解,除了电极上看到气泡外,混合物中另一明显现象为 。

1.A 2.C 3.BD 4.D 5.A 6.C 7.A 8.C 9.B 10.C 11.C 12.A 13.C 14.(1) 锌 2H+ + 2e- = H2↑ Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 ↑ (2)锌 铜 Cu2+ + 2e- = Cu Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu

15.将A、B、C三种金属两两连接起来,放入盐酸溶液中,观察哪种金属上产生气泡,则其活动性较差。 1.B 2.C 3.B 4.C 5.AC 6.C

-2-- +2-7.负极 Pb-2e + SO4 = PbSO4 正极 PbO2 + 2e+ 4H + SO4 = PbSO4 + 2H2O

D A A A B A B 11.(1)H2SO4 HNO3 Ba(NO3)2 (2)Cu(NO3)2 CuSO4 AgNO3 (3)HCl BaCl2 14.(1)铁 Fe – 2e- = Fe2+ (2)BC (3)液封,防止Fe(OH)2被氧化;加热煮沸 (4)BC (5)白色沉淀迅速变成灰绿色,最后变成红色。

a b c d

本文来源:https://www.bwwdw.com/article/m2x3.html

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