第6章第1節(jié)第2課時化學反應與電能

第6章第1節(jié)化學反應與能量變化第2課時化學反應與電能知識梳理知識梳理一、火力發(fā)電——化學能間接轉化為電能1.我國目前電能主要來自火力發(fā)電，其次來自水力發(fā)電。2.火力發(fā)電的原理首先通過化石燃料燃燒，使化學能轉變?yōu)闊崮?，加熱水使之汽化為蒸汽以推動蒸汽輪機，然后帶動發(fā)電機發(fā)電。3.能量轉換過程化學能eq\o(→,\s\up7(燃料燃燒))熱能eq\o(→,\s\up7(蒸汽輪機))機械能eq\o(→,\s\up7(發(fā)電機))電能二、原電池——化學能直接轉化為電能1.實驗探究實驗操作實驗現(xiàn)象原因解釋(1)Zn片：鋅片溶解，表面產(chǎn)生無色氣泡Cu片：無變化反應的離子方程式：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑Cu片表面無明顯變化的原因：銅排在金屬活動性順序表氫的后面，不能從酸溶液中置換出氫氣(2)Zn片是否溶解：溶解Cu片上是否有氣泡：有氣泡電流表A指針偏轉電流表指針偏轉說明：導線中有電流Cu片上有氣泡說明：溶液中的氫離子在銅片表面獲得電子發(fā)生還原反應產(chǎn)生氫氣，從銅片上放出2.原電池的概念原電池是把化學能轉化為電能的裝置；原電池的反應本質是氧化還原反應。3.原電池的工作原理(1)分析下圖并填空原電池總反應式：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑。(2)能量轉化：化學能轉變?yōu)殡娔堋?.原電池的構成條件理論上，放熱的氧化還原反應均可構成原電池。裝置條件：(1)具有活動性不同的兩個電極(金屬與金屬或金屬與能導電的非金屬)。(2)溶液：兩電極均插入電解質溶液中。(3)導線：兩電極用導線相連，形成閉合回路。三、設計原電池1.依據(jù)：已知一個氧化還原反應，首先分析找出氧化劑、還原劑，一般還原劑為負極材料(或在負極上被氧化)，氧化劑(電解質溶液中的陽離子)在正極上被還原。2.水果簡易電池的制作(1)探究制作水果電池對電極材料的要求(按如圖連接)(已知電流表的指針偏向電子流入的電極)電極材料水果電流表偏轉方向電極名稱鐵片、銅片蘋果偏向銅片鐵：負極銅：正極鐵片、鎂條蘋果偏向鐵片鐵：正極鎂：負極鐵片、碳棒檸檬偏向碳棒鐵：負極碳棒：正極鐵片、鐵片檸檬不偏轉銅片、碳棒檸檬幾乎不偏轉實驗結論：構成原電池的要素有：①自發(fā)的氧化還原反應。②兩個活潑性不同的電極，電解質溶液，形成閉合回路。③根據(jù)電極材料判斷電極：較活潑金屬作負極，不活潑的金屬或惰性電極作正極。(2)探究影響電流效果的因素【實驗1】探究電極材料對電流效果的影響電極材料電極間距/cm水果電流表/μA，偏轉角度鐵、銅1蘋果小鎂、銅1蘋果大實驗結論：在其他條件相同時，電極材料活潑性差別越大，電流效果越好?！緦嶒?】探究不同水果對電流效果的影響電極材料電極間距/cm水果電流表/μA，偏轉角度鋅、銅1蘋果小鋅、銅1檸檬大實驗結論：在其他條件相同時，不同的電解質溶液，電流效果不同?！緦嶒?】探究電極間距對電流效果的影響電極材料電極間距/cm水果電流表/μA，偏轉角度鋅、銅1檸檬大鋅、銅2檸檬小實驗結論：在其他條件相同時，兩電極間距越小，電流效果越好。四、化學電源1.一次電池(1)特點：電池放電后不能充電(內部的氧化還原反應無法逆向進行)，如鋅錳干電池屬于一次電池。(2)鋅錳干電池的構造如圖所示：①鋅筒為負極，電極反應是Zn－2e－=Zn2＋。②石墨棒為正極，最終被還原的物質是二氧化錳。③NH4Cl糊的作用電解質溶液。2.二次電池(充電電池)(1)特點：二次電池在放電時所進行的氧化還原反應，在充電時可以逆向進行，使電池恢復到放電前的狀態(tài)。(2)能量轉化：化學能eq\o(,\s\up11(放電),\s\do4(充電))電能(3)常見的充電電池：鉛酸電池、鎳氫電池、鋰離子電池。3.燃料電池(1)特點：①反應物儲存在電池外部；②能量轉換效率高、清潔、安全；③供電量易于調節(jié)。(2)燃料電池常用的燃料有：氫氣、甲烷、乙醇等。常用氧化劑：氧氣?！局R拓展】電極反應式的書寫1.書寫電極反應式的原則電極反應式遵循質量守恒、得失電子守恒及電荷守恒，遵循離子方程式的書寫規(guī)則，兩電極反應式相加得電池總化學(或離子)方程式。2.書寫電極反應式的基本類型(1)類型一題目給定原電池的裝置圖，未給總反應式①首先找出原電池的正、負極，即分別找出氧化劑和還原劑。②結合電解質判斷出還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。③遵循氧化還原反應離子方程式配平原則，寫出電極反應式。(注意：電極產(chǎn)物能否與電解質溶液共存，如鉛蓄電池的負極鉛失電子變?yōu)镻b2＋，但Pb2＋與硫酸溶液中的SOeq\o\al(2－,4)不共存，因而負極電極反應式為Pb－2e－＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4)④將兩電極反應式相加(注意兩極得失電子數(shù)相等)可得電池總反應式。(2)類型二題目中給出原電池的總反應式①分析原電池總反應式中各元素的化合價變化情況，找出氧化劑及其對應的還原產(chǎn)物，氧化劑發(fā)生的反應即為正極反應；找出還原劑及其對應的氧化產(chǎn)物，還原劑發(fā)生的反應即為負極反應。②當氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物由多種元素組成時，還應考慮電解質是否參與了反應。③若有一個電極反應式較難寫出，可先寫出較易寫出的電極反應式，然后再用總反應式減去該電極反應式即得到另一電極反應式。典例分析典例分析題型一：原電池的概念及組成【典例1】圖中裝置能形成原電池的是（）A． B． C． D．【答案】B【詳解】A．該圖中兩個電極都是金屬鋅，活潑性相同，構不成原電池，故A錯誤；B．該圖中金屬銅可以與硝酸銀發(fā)生氧化還原反應，兩個電極材料活潑性不同，可以構成原電池，故B正確；C．該圖中燒杯中的液體為酒精，酒精是非電解質不導電，所以構不成原電池，故C錯誤；D．該裝置沒有形成閉合回路，構不成原電池，故D錯誤；故答案為B?！咀兪骄殹?．下列裝置中可以構成原電池的是（）A． B． C． D．【答案】B【詳解】A．酒精不導電，無法形成閉合回路，A項不選；B．該裝置有活潑性不同的兩個電極，能形成閉合回路，且有自發(fā)的氧化還原反應：Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑，能構成原電池，B項選；C．玻璃不具有導電性，不能做電極，C項不選；D．該裝置兩個電極相同，不能形成原電池，D項不選；答案選B。2．下列裝置屬于原電池的是（）A． B．C． D．【答案】C【詳解】A．蔗糖溶液不導電，不能形成原電池，選項A錯誤；B．沒有自發(fā)的氧化還原反應發(fā)生，不能形成原電池，選項B錯誤；C．兩電極材料不同，鐵較活潑，能與硫酸銅溶液反應，形成閉合回路，所以能形成原電池，選項C正確；D．不能形成閉合回路，不能形成原電池，選項D錯誤；答案選C。題型二：原電池原理的理解【典例2】堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應用。鋅錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應式為Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)=Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)，下列說法錯誤的是（）A．電池工作時，鋅失去電子B．電池正極上發(fā)生還原反應C．電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極D．外電路中每通過0.2mol電子，鋅的質量理論上減小6.5g【答案】C【詳解】A．由電池總反應可知，Zn失去電子生成Zn(OH)2，故A正確；B．由分析可知，MnO2為原電池的正極，發(fā)生還原反應，故B正確；C．原電池中，電子由負極通過外電路流向正極，故C錯誤；D．負極反應為Zn2e＋2OH=Zn(OH)2，消耗1molZn轉移2mol電子，若轉移0.2mol電子，消耗0.1molZn，質量為6.5g，故D正確；答案選C?！咀兪骄殹?．某小組以Zn和Cu為電極材料，制作如圖水果電池(水果中含游離H+)，電池放電時，下列正確的是（）A．水果中的H+移動向鋅極B．銅片上發(fā)生氧化反應C．電子由銅片通過導線流向鋅D．一段時間后，鋅片質量會變小【答案】D【詳解】A．原電池中陽離子移向正極，故A錯誤；B．銅片作正極，發(fā)生還原反應，故B錯誤；C．Zn為負極，電子從負極流向正極，故電子由鋅片通過導線流向銅，故C錯誤；D．鋅電極是該電池的負極，負極逐漸溶解，鋅質量減小，故D正確；答案為D；2．某電池的工作原理如圖所示，總反應為：Zn+H2O2+2H+=Zn2++2H2O，下列說法正確的是（）A．石墨為電池的負極B．電池工作時，H2O2被氧化C．Zn極發(fā)生還原反應D．電子由Zn電極經(jīng)外電路流向石墨電極【答案】D【詳解】A．根據(jù)上述分析可知，石墨電極過氧化氫得電子生成水，所以石墨為電池的正極，A錯誤；B．電池工作時，H2O2被還原生成水，B錯誤；C．Zn作負極，發(fā)生失電子的氧化反應，C錯誤；D．電子從電池的負極經(jīng)導線流向正極，所以上述裝置中，電子由Zn電極經(jīng)外電路流向石墨電極，D正確；故選D。題型三：原電池正負極的判斷【典例3】關于下圖所示的原電池，下列說法正確的是（）A．Zn作負極B．鋅片上發(fā)生的反應：C．電子由銅片通過導線流向鋅片D．該裝置是將電能轉化為化學能【答案】A【詳解】A．鋅比銅活潑，鋅片做負極，A正確；B．鋅片做負極，發(fā)生的是失電子的氧化反應，B錯誤；C．電子從負極鋅片流出，經(jīng)由導線，流向正極銅片，C錯誤；D．該裝置為原電池，將化學能轉化為電能，D錯誤；故選A?！咀兪骄殹?．在如圖所示的裝置中，a的金屬活動性比氫要強，b為碳棒，關于此裝置的各種敘述不正確的是（）A．氫離子在碳棒表面被還原，碳棒上有氣體放出，溶液中c(H＋)變小B．a(chǎn)是負極，b是正極C．電子從a極經(jīng)導線到b極，再經(jīng)過稀硫酸回到a極，從而形成閉合回路D．a(chǎn)極上發(fā)生了氧化反應【答案】C【詳解】A．氫離子在碳棒表面被還原，碳棒上有氣體放出，溶液中c(H＋)變小，A正確；B．a(chǎn)是活潑金屬作負極，b是正極，B正確；C．電子只能通過導線，不能通過溶液，C錯誤；D．a(chǎn)是負極，失電子發(fā)生氧化反應，D正確；故選C。2．如圖，在盛有稀H2SO4的燒杯中放入用導線連接的電極X、Y，外電路中電子流向如圖所示，關于該裝置的下列說法正確的是A．外電路的電流方向為：X→外電路→YB．若兩電極都是金屬，則它們的活動性順序為X>YC．X極上發(fā)生的是還原反應，Y極上發(fā)生的是氧化反應D．若兩電極分別為Fe和碳棒，則X為碳棒，Y為Fe【答案】B【詳解】A．電子從X經(jīng)外電路流向Y，則電流方向為：Y→外電路→X，A錯誤；B．電解質溶液為稀硫酸，根據(jù)原電池工作原理可知，活潑金屬作負極，所以上述裝置中，活動性順序：X>Y，B正確；C．X為原電池的負極，發(fā)生失電子的氧化反應，Y發(fā)生還原反應，C錯誤；D．若兩電極分別為Fe和碳棒，則X為Fe，Y為碳棒，D錯誤；故選B。題型四：原電池電極反應式的書寫【典例4】記錄學習筆記是學習過程中的良好習慣，可以幫助我們歸納概括、整理提升學習的內容。下面是一位同學學習ZnCu原電池后整理的學習筆記，呈現(xiàn)了原電池知識的思維導圖。學習筆記中記錄錯誤的是（）A．①表示電流方向B．②表示移動方向C．③表示電池負極的物質轉化及反應類型D．該裝置把化學能轉化為電能【答案】A【詳解】A．原電池中，電子從負極經(jīng)導線流向正極，①表示電子移動的方向，故A錯誤；B．原電池中，陽離子移動向正極，②表示移動方向，故B正確；C．鋅為負極，失去電子發(fā)生氧化反應，故③表示電池負極的物質轉化及反應類型，故C正確；D．該裝置為原電池，把化學能轉化為電能，故D正確；故選A?！咀兪骄殹?．氫氣、甲烷、乙醇等物質均可作為燃料電池的原料。燃料電池的基本組成為電極、電解質、燃料和氧化劑。電池的能量利用率高，產(chǎn)物污染少。下列有關燃料電池的說法不正確的是（）A．上述燃料電池所用的電極材料不參加電極反應B．氫氧燃料電池中，氫氣應從電池的負極通入C．甲烷燃料電池的電解質常用KOH，電池工作時，負極周圍pH增大D．堿性環(huán)境下，乙醇燃料電池的正極反應為：【答案】C【詳解】A．上述燃料電池所用的電極材料一般是石墨電極，電極材料不參加電極反應，故A正確；B．氫氧燃料電池中，燃料作還原劑，都是在負極發(fā)生反應即氫氣應從電池的負極通入，故B正確；C．甲烷燃料電池的電解質常用KOH，電池工作時，負極是甲烷失去電子和氫氧根反應生成碳酸根和水，因此負極周圍pH減小，故C錯誤；D．堿性環(huán)境下，乙醇燃料電池的正極反應是氧氣得到電子變?yōu)闅溲醺潆姌O反應式為：，故D正確。綜上所述，答案為C。2．電池在通訊、交通及日常生活中有著廣泛的應用。被稱之為“軟電池”的紙質電池，采用一個薄層紙片(在其一邊鍍鋅，而在其另一邊鍍二氧化錳)作為傳導體。在紙內的離子“流過”水和氧化鋅組成的堿性電解液。電池總反應為。下列說法正確的是（）A．Zn電極反應為B．為正板，發(fā)生氧化反應C．當6.5g負極材料完全溶解時，轉移0.2mol電子D．電池工作時，電能轉化為化學能【答案】C【詳解】A．根據(jù)總反應和在紙內的離子“流過”水和氧化鋅組成的堿性電解液，得到Zn電極反應為，故A錯誤；B．為正板，發(fā)生還原反應，故B錯誤；C．Zn變?yōu)閆nO失去2mol電子，當6.5g負極材料(物質的量為0.1mol)完全溶解時，轉移0.2mol電子，故C正確；D．電池工作時，化學能轉化為電能，故D錯誤。綜上所述，答案為C。題型五：化學電源【典例5】化學電源在日常生活和高科技領域中都有廣泛應用，下列說法正確的是（）A．圖甲：向電極方向移動，電極附近溶液中濃度增大B．圖乙：正極的電極反應式為C．圖丙：鋅筒作負極，發(fā)生還原反應，鋅筒會變薄D．圖丁：電池放電過程中，硫酸濃度增大，電極質量增加【答案】B【詳解】A．圖甲中鋅是負極，銅是正極，陰離子向負極移動，陽離子向正極移動，因此向Zn電極方向移動，Cu電極附近溶液中濃度增大，故A錯誤；B．該裝置中Zn易失電子作負極、Ag2O作正極，正極上Ag2O得電子發(fā)生還原反應，正極反應式為，故B正確；C．Zn易失電子發(fā)生氧化反應而作負極，生成的鋅離子進入電解質中導致鋅筒變薄，故C錯誤；D．放電時，電池反應式為Pb（s）+PbO2（s）+2H2SO4（aq）=2PbSO4（s）+2H2O（l），消耗硫酸且生成水，導致反應后硫酸濃度減小，故D錯誤；故選B?！咀兪骄殹?．下列有關四個常用電化學裝置的敘述中正確的是（）A．圖①所示電池中，MnO2的作用是催化劑B．圖②所示電池放電過程中，負極板的質量減輕C．圖③所示電池工作過程中，電子從鋅負極流出，經(jīng)KOH溶液，流入氧化銀正極D．圖④所示裝置工作一段時間后，乙池溶液的總質量增加【答案】D【詳解】A．圖①堿性鋅錳電池，MnO2是氧化劑，在正極上被還原，A錯誤；B．負極的電極反應式為：Pb(s)+SO(aq)2e=PbSO4(s)，負極板的質量增加，B錯誤；C．原電池中電子由負極沿導線流向正極，電子不能經(jīng)過電解質溶液，C錯誤；D．原電池工作時，甲池中的Zn2+通過陽離子交換膜進入乙池，進入乙池的Zn2+與放電的Cu2+的物質的量相等，所以乙池溶液總質量增加，D正確；故選D。2．下列說法中正確的是（）A．常溫下不需要加熱就能進行的反應一定是放熱反應B．“神舟六號”飛船返回艙的表層采用高溫時自動燒蝕的耐高溫、抗氧化的新型無機非金屬材料帶走熱量從而保證內部溫度不致過高C．鋅錳干電池中，鋅外殼是正極，石墨棒是負極材料D．常見的充電電池有鋰離子電池、鉛酸蓄電池、鋅錳干電池等【答案】B【詳解】A．反應中能量變化與反應條件無關，則需要加熱的反應可能為吸熱或放熱反應，不需要加熱的反應可能為吸熱或放熱反應，如鋁熱反應應在高溫下進行，但為放熱反應，氫氧化鋇晶體與氯化銨在常溫下就可進行，但為吸熱反應，A錯誤；B．飛船返回艙表層采用的新型無機非金屬材料，具有耐高溫、抗氧化的特點，為保證內部溫度的相對穩(wěn)定，高溫時能自動燒蝕，以帶走熱量，B正確；C．鋅錳干電池中，鋅外殼作負極，石墨棒作正極，C錯誤；D．鋅錳干電池是一次電池，只能放電，不能充電，D錯誤；故選B。跟蹤訓練跟蹤訓練一、單選題1．關于如圖所示裝置的敘述中正確的是（）A．銅是正極B．溶液中的Fe3+向銅棒移動C．電子從銅片經(jīng)導線流向碳棒D．碳棒上有紅色銅生成【答案】C【詳解】A．由分析可知，銅是負極，A不正確；B．由分析可知，銅棒為負極，碳棒為正極，電池工作時，溶液中的Fe3+向碳棒移動，B不正確；C．電池工作時，電子由負極沿導線流向正極，即從銅片經(jīng)導線流向碳棒，C正確；D．碳棒為正極，發(fā)生反應Fe3++e=Fe2+，則沒有紅色銅生成，D不正確；故選C。2．我國空間站天宮號所采用的光伏系統(tǒng)，光電效率達到30%。利用再生生保技術，能將空間站內的水蒸氣收集、處理成可飲用水，并轉化為再生氧，實現(xiàn)水的循環(huán)使用?？臻g站以水為介質將不同形式的能量相互轉換，原理如圖所示。裝置X為電解水裝置，裝置Y為燃料電池電池。下列有關說法不正確的是（）A．X工作時，將電能轉變?yōu)榛瘜W能B．太陽能電池工作時，將光能轉變?yōu)殡娔蹸．馬達工作時，將電能轉變?yōu)闄C械能D．Y工作時，氫氣通入該裝置的正極【答案】D【詳解】A．裝置X為電解水裝置，將電能轉變?yōu)榛瘜W能，A正確；B．太陽能電池工作時，將光能轉變?yōu)殡娔?，B正確；C．馬達工作時，耗費電能用來轉動，將電能轉變?yōu)闄C械能，C正確；D．Y為氫氧燃料電池，O元素化合價降低，通入氧氣做正極，D錯誤；故選：D。3．下列裝置中，能構成原電池的是（）A．只有甲 B．只有乙C．只有丙 D．除乙均可以【答案】C【詳解】甲．沒有用導線連接形成閉合回路，所以不能構成原電池，錯誤；乙．兩電極材料相同，所以不能構成原電池，錯誤；丙．有兩個活潑性不同的電極，且兩電極插入電解質溶液中，兩電極間構成閉合回路，能自發(fā)的進行氧化還原反應，所以該裝置能構成原電池，正確；?。掖际欠请娊赓|，且電極和乙醇不能自發(fā)的發(fā)生氧化還原反應，所以不能構成原電池，錯誤；故選C。4．鋅—空氣電池(原理如下圖)適宜用作城市電動車的動力電源，放電時Zn轉化為ZnO。則該電池放電時下列說法正確的是（）A．將電能轉化為化學能 B．氧氣在石墨電極上發(fā)生還原反應C．電流由Zn電極經(jīng)導線流向石墨電極 D．該電池放電時OH—向石墨電極移動【答案】B【詳解】A．由分析可知，該裝置為化學能轉化為電能的原電池，故A錯誤；B．由分析可知，石墨電極為電池的正極，水分子作用下氧氣在正極上得到電子發(fā)生還原反應生成氫氧根離子，故B正確；C．由分析可知，鋅電極為電池的負極，石墨電極為電池的正極，則電流由正極石墨電極經(jīng)導線流向負極鋅電極，故C錯誤；D．由分析可知，鋅電極為電池的負極，石墨電極為電池的正極，則電池放電時陰離子氫氧根離子向鋅電極移動，故D錯誤；故選B。5．如圖所示，電流表的指針發(fā)生偏轉，同時A極的質量減小，B極上有氣泡產(chǎn)生，C為電解質溶液，下列說法錯誤的是（）A．B極為原電池的正極 B．A、B、C分別可以為Zn、Cu和稀鹽酸C．C中陽離子向A極移動 D．A極發(fā)生氧化反應【答案】C【詳解】A．B極上有氣泡產(chǎn)生，則B電極為原電池正極，A正確；B．A、B、C可能分別為Zn、Cu、稀鹽酸，鋅作負極，銅作正極，符合題干的反應現(xiàn)象，B正確；C．原電池中陽離子移向負電荷較多的正極，故陽離子應移向正極B電極，C錯誤；D．A電極是原電池的負極，電極失電子發(fā)生氧化反應，D正確；故合理選項是C。6．日常所用鋅—錳干電池的電極分別為鋅筒和石墨棒，以糊狀作電解質，電極反應：，。下列說法不正確的是（）A．鋅筒為負極反應物 B．糊狀起到離子導體的作用C．為正極材料 D．干電池可實現(xiàn)化學能向電能的轉化【答案】C【詳解】A．干電池中較活潑的金屬鋅作負極，故A正確；B．糊狀NH4Cl起到離子導體的作用，陰陽離子定向移動形成電流，故B正確；C．干電池工作時，正極材料是石墨棒，故C錯誤；D．干電池是一次電池，可實現(xiàn)化學能向電能的轉化，故D正確；故選：C。7．《Science》雜志報道了王浩天教授團隊發(fā)明的制取H2O2的綠色方法，原理如圖所示。下列說法正確的是（）A．a(chǎn)極為正極，發(fā)生還原反應 B．電流由a極流向b極C．電池總反應為：H2+O2=H2O2 D．當外電路通過2mole，消耗0.5molO2【答案】C【詳解】A．由分析可知，a極為負極，發(fā)生氧化反應，A錯誤；B．電流由正極流向負極，電流由b極流向a極，B錯誤；C．由分析可知，正負電極反應式相加得到電池總反應為：H2+O2=H2O2，C正確；D．由分析可知，正極電極反應為，當外電路通過2mole，消耗1molO2，D錯誤；故選C。8．某固體酸燃料電池以固體為電解質傳遞，其基本結構見圖，下列有關說法正確的是（）A．電路中每轉移0.1mol電子，便消耗1.12LH2B．b極上的電極反應式為：C．在固體酸膜中由b極流向a極D．電池總反應可表示為：【答案】D【詳解】A．沒有指明為標準狀況，不能計算H2的體積，故A錯誤；B．b極為正極，已知固體酸燃料電池以固體為電解質傳遞，則正極的電極反應式為：，故B錯誤；C．原電池中，陽離子從負極移動向正極，故在固體酸膜中由a極流向b極，故C錯誤；D．燃料電池的總反應式相當于燃料燃燒的反應，電池總反應可表示為：，故D正確；故選D。9．如圖所示，電流計G發(fā)生偏轉，同時A極逐漸變細，B極逐漸變粗，C為電解質溶液，則A、B、C應是下列各組中的（）A．A是Cu、B是Al、C為溶液B．A是Fe、B是Cu、C為濃硝酸C．A是Zn、B是石墨、C為溶液D．A是石墨、B是Fe、C為溶液【答案】C【詳解】A．若A是Cu、B是Al，C為溶液，Al的活潑性大于Cu，A是正極、B是負極，故不選A；B．若A是Fe、B是Cu、C為濃硝酸，F(xiàn)e在濃硝酸中鈍化，則B是負極，故不選B；C．若A是Zn、B是石墨、C為溶液，鋅是負極，B是正極，正極反應為，B電極增粗，故選C；D．A是石墨、B是Fe、C為溶液，F(xiàn)e失電子生成Fe2+，B是負極，故不選D；選C。10．某燃料電池以乙醇為?料，空氣為氧化劑，強堿溶液為電解質組成，有關該電池的說法正確的是（）A．放電時正極發(fā)生氧化反應B．放電一段時間后，正極附近溶液的pH減小C．放電時負極電極反應為：D．消耗0.2mol乙醇，有1.2mol轉移【答案】C【詳解】A．由分析可知，放電時，通入氧氣的一極為正極，氧氣在正極上得到電子發(fā)生還原反應生成氫氧根離子，A錯誤；B．由分析可知，通入氧氣的一極為正極，氧氣在正極上得到電子發(fā)生還原反應生成氫氧根離子，正極附近溶液的氫氧根離子濃度增大，溶液堿性增強，B錯誤；C．由分析可知，放電時，通入乙醇的一極為負極，堿性條件下，乙醇在負極失去電子發(fā)生還原反應生成碳酸根離子和水，電極反應式為C2H5OH＋16OH－－12e－=2CO＋11H2O，C正確；D．由分析可知，放電時，通入乙醇的一極為負極，堿性條件下，乙醇在負極失去電子發(fā)生還原反應生成碳酸根離子和水，電極反應式為C2H5OH＋16OH－－12e－=2CO＋11H2O，由電極反應式可知，消耗0.2mol乙醇，轉移電子的物質的量為2.4mol，D錯誤；故選C。11．某種鋰電池的總反應為Li＋MnO2=LiMnO2，下列說法不正確的是（）A．Li是負極，電極反應為Lie=Li＋B．Li是正極，電極反應為Li＋e=LiC．MnO2是正極，電極反應為MnO2＋e=MnOD．鋰電池是一種環(huán)保型電池【答案】B【詳解】A．Li發(fā)生失電子的氧化反應，Li為負極，電極反應為Lie=Li+，A項正確；B．根據(jù)分析，Li為負極，電極反應為Lie=Li+，B項錯誤；C．MnO2發(fā)生得電子的還原反應，MnO2是正極，電極反應為MnO2+e=，C項正確；D．鋰電池不含鎘、汞等對環(huán)境有污染的元素，鋰電池是一種環(huán)保型電池，D項正確；答案選B。12．鉛蓄電池是一種典型的可充電電池，其放電時的電池總反應Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，則下列說法不正確的是（）A．電池工作時，負極反應：Pb2e=Pb2+B．鉛蓄電池是二次電池，放電時是化學能轉化為電能C．電池工作時，電子由Pb板通過導線流向PbO2板D．電池工作時，溶液中H+移向PbO2板【答案】A【詳解】A．放電時，Pb為電池負被氧化，電極反應式為Pb2e+SO42=PbSO4，故A錯誤；B．鉛蓄電池是二次電池，放電時化學能轉化為電能，充電時電能轉化為化學能，故B正確；C．電池工作時，電子由負極通過導線流向正極，Pb為電池負極，PbO2為電池正極，則電子由Pb板通過導線流向PbO2板，故C正確；D．電池工作時，溶液中陽離子移向電池正極，Pb為電池負極，PbO2為電池正極，則溶液中H+移向PbO2板，故D正確。故選A。二、綜合題13．化學電源在生產(chǎn)生活中有著廣泛的應用，請回答下列問題：(1)根據(jù)構成原電池的本質判斷，下列化學(或離子)方程式正確且能設計成原電池的是_______(填字母)。A．NaOH+HCl=NaCl+H2O B．Cu+Fe3+=Fe2++Cu2+C．K2O+H2O=2KOH D．Fe+H2SO4=FeSO4+H2↑(2)為了探究化學反應中的能量變化，某同學設計了如下兩個實驗(如圖)。有關反應一段時間后的實驗現(xiàn)象，下列說法正確的是_______。(填字母)。A．圖I和圖II的氣泡均產(chǎn)生于鋅棒表面B．圖II中產(chǎn)生氣體的速率比I慢C．圖I中溫度計的示數(shù)高于圖II的示數(shù)D．圖I和圖II中溫度計的示數(shù)相等，且均高于室溫(3)銀鋅電池是一種常見化學電源，其反應原理：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag。其工作示意圖如下圖所示，負極材料為_______，電極反應式為_______，放電時電子從圖中_______電極經(jīng)導線流向_______電極，正極質量將_______(填“增大”“減小”或“不變”)，反應中每消耗6.5gZn轉移_______mol電子。【答案】(1)BD(2)C(3)

Zn

Zn—2e—+2OH—=Zn(OH)2

Zn

Ag2O

減小

0.2【解析】（1）由原電池的工作原理可知，能設計成原電池的反應必須是自發(fā)的氧化還原反應；A．氫氧化鈉溶液和鹽酸的中和反應是非氧化還原反應，不是氧化還原反應，不能設計成原電池，故錯誤；B．銅與溶液中鐵離子的反應是氧化還原反應，能設計成原電池，故正確；C．氧化鉀與水的反應是非氧化還原反應，不是氧化還原反應，不能設計成原電池，故錯誤；D．鐵與稀硫酸的反應是氧化還原反應，能設計成原電池，故正確；故選BD；（2）圖Ⅰ中發(fā)生的反應是鋅與稀硫酸反應生成硫酸鋅和氫氣，圖Ⅱ中鋅、銅在稀硫酸溶液中形成銅、鋅原電池，原電池反應的反應速率快于化學反應；A．由分析可知，圖II銅、鋅原電池，不活潑金屬銅為原電池的正極，溶液中氫離子在銅的表面得到電子發(fā)生還原反應生成氫氣，銅表面有氣泡產(chǎn)生，故錯誤；B．由分析可知，圖Ⅰ為化學反應，圖Ⅱ是原電池反應，原電池反應的反應速率快于化學反應，則圖II中產(chǎn)生氣體的速率比I快，故錯誤；C．由分析可知，圖Ⅰ為將化學能轉化為熱能的化學反應，圖Ⅱ為將化學能轉化為電能的原電池反應，則圖I中溫度計的示數(shù)高于圖II的示數(shù)，故正確；D．由分析可知，圖Ⅰ為將化學能轉化為熱能的化學反應，圖Ⅱ為將化學能轉化為電能的原電池反應，則圖I中溫度計的示數(shù)高于圖II的示數(shù)，故錯誤；故選C；（3）由反應原理可知，鋅為原電池的負極，堿性條件下，鋅失去電子發(fā)生氧化反應生成氫氧化鋅，電極反應式為Zn—2e—+2OH—=Zn(OH)2，氧化銀為正極，水分子作用下，氧化銀得到電子發(fā)生還原反應生成銀和氫氧根離子，電極反應式為Ag2O+H2O+2e—=2Ag+2OH—，放電時，電子從鋅從負極經(jīng)導線流向正極氧化銀，正極質量將減小，反應中每消耗6.5g鋅轉移電子的物質的量為×2=0.2mol，故答案為：Zn；Zn—2e—+2OH—=Zn(OH)2；Zn；Ag2O；減小；0.2mol。14．生產(chǎn)生活中的化學反應都伴隨著能量的變化，請根據(jù)有關知識回答下列問題：(1)等物質的量的氫氣完全燃燒生成液態(tài)水與生成氣態(tài)水相比，生成液態(tài)水時放出熱量_______(填“多”“少”或“相等”)。(2)拆開1mol共價鍵所吸收的能量或形成1mol共價鍵所釋放的能量稱為鍵能。已知HH鍵能為436kJ/mol，H─N鍵能為391kJ/mol，N≡N鍵能為946kJ/mol。根據(jù)鍵能計算工業(yè)合成氨時消耗1molN2能放出_______kJ熱量。(3)FeCl3溶液常用于腐蝕印刷電路銅板，發(fā)生2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2，若將此反應設計成原電池，則負極所用電極材料為_______。(4)H2和O2組合形成的燃料電池的結構如圖(電解液是稀硫酸)：電極d的電極反應式為_______。(5)氨氧燃料電池具有很大的發(fā)展?jié)摿?，其工作原理如圖3所示。a電極上的反應式為_______。(6)高鐵電池是一種新型可充電電池。高鐵電池的總反應式為：3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH。已知負極反應式為Zn2e+2OH=Zn(OH)2，則正極反應為_______?！敬鸢浮?1)多(2)92(3)Cu(4)O2+4e+4H+=2H2O(5)2NH3+6OH6e=N2+6H2O(6)FeO+3e+4H2O═Fe(OH)3+5OH【解析】（1）等量的液態(tài)水和氣態(tài)水相比，氣態(tài)水能量高，等物質的量的氫氣完全燃燒生成液態(tài)水和氣態(tài)水，生成液態(tài)水時放出熱量多。（2）在高溫高壓和催化劑作用下，合成氨的反應為N2+3H2=2NH3，斷裂化學鍵吸收的能量為1mol×946kJ/mol+3mol×436kJ/mol=2254kJ，形成化學鍵放出的能量為6mol×391kJ/mol=2346kJ，所以消耗1molN2能放出2346kJ2254kJ=92kJ熱量。（3）將反應2FeCl3+Cu=2FeCl2+CuCl2設計成原電池，則負極發(fā)生的反應為Cu2e=Cu2+，所用電極材料為Cu。（4）根據(jù)電子流向可知，電極d為正極，燃料電池的正極是氧氣得到電子，電極反應式為：O2+4e+4H+=2H2O。（5）a電極上通入的是氨氣，生成的是氮氣，則a為負極，NH3失去電子，在堿性溶液中電極反應式為：2NH3+6OH6e=N2+6H2O。（6）高鐵電池的負極是鋅失去電子，根據(jù)總反應式，正極是得到電子生成Fe(OH)3，在堿性電解質溶液中正極反應式為：+3e+4H2O═Fe(OH)3+5OH。15．根據(jù)化學能轉化電能的相關知識，回答下列問題：Ⅰ.理論上講，任何自發(fā)的氧化還原反應都可以設計成原電池。請利用反應“Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+”設計一個化學電池(正極材料用碳棒)，回答下列問題：(1)正極上出現(xiàn)的現(xiàn)象是_______。(2)若導線上轉移電子1mol，則生成銀_______g。Ⅱ.有甲、乙兩位同學均想利用原電池反應檢測金屬的活動性順序，兩人均用鎂片和鋁片作電極，但甲同學將電極放入6mol·L1的H2SO4溶液中，乙同學將電極放入6mol·L1的NaOH溶液中，如圖所示。(3)寫出甲中正極的電極反應式：_______。(4)乙中負極為_______。(5)如果甲與乙同學均認為“構成原電池的電極材料都是金屬時，則構成負極材料的金屬應比構成正極材料的金屬活潑”，由此他們會得出不同的實驗結論，依據(jù)該實驗實驗得出的下列結論中，正確的有_______。A．利用原電池反應判斷金屬活動性順序時應注意選擇合適的介質B．鎂的金屬性不一定比鋁的金屬性強C．該實驗說明金屬活動性順序表已過時，沒有實用價值了D．該實驗說明化學研究對象復雜、反應受條件影響較大，因此具體問題應具體分析【答案】(1)碳棒上出現(xiàn)銀白色物質(2)108(3)2H++2e=H2↑(4)Al(5)AD【解析】（1）由(1)小問分析可知，正極上有銀單質析出，故正極上出現(xiàn)的現(xiàn)象是碳棒上出現(xiàn)銀白色物質，故答案為：碳棒上出現(xiàn)銀白色物質；（2）根據(jù)電子守恒結合正極反應式Ag++e=Ag可知若導線上轉移電子1mol，則生成銀1mol×108g/mol=108g，故答案為：108；（3）甲中由于Mg