2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)22 原電池及其應(yīng)用考點(diǎn)過(guò)關(guān).docx

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2019-2020年高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 課時(shí)22 原電池及其應(yīng)用考點(diǎn)過(guò)關(guān) 原電池的工作原理 【基礎(chǔ)梳理】 原電池原理 電極反應(yīng) 負(fù)極(鋅片):Zn-2e-Zn2+ 正極(銅片):2H++2e-H2↑ 總反應(yīng)式:Zn+2H+Zn2++H2↑ 離子遷移方向 陽(yáng)離子向　　極移動(dòng)，陰離子向　　極移動(dòng) 電子流向與電流流向 電子由　　極流出經(jīng)導(dǎo)線流向　　極 電流由　　極流出經(jīng)導(dǎo)線流向　　極 導(dǎo)線中是電子導(dǎo)電，溶液中是離子導(dǎo)電 微課1　鹽橋的作用 1. 鹽橋及其作用 (1)鹽橋:鹽橋中裝有飽和的KCl、KNO3等溶液和瓊膠制成的膠凍。 (2)鹽橋的作用:①連接內(nèi)電路，形成閉合回路;②平衡電荷，使原電池不斷產(chǎn)生電流;③使能量利用轉(zhuǎn)化更高效。 2. 單池原電池和鹽橋原電池的對(duì)比 比較圖1和圖2兩裝置:電極、電極反應(yīng)、總反應(yīng)、反應(yīng)現(xiàn)象都相同。 不同點(diǎn):圖1中Zn在CuSO4溶液中直接接觸Cu2+，會(huì)有一部分Zn與Cu2+直接反應(yīng)，該裝置中既有化學(xué)能和電能的轉(zhuǎn)化，又有一部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了熱能，裝置的溫度會(huì)升高。 圖2中Zn和CuSO4溶液在兩個(gè)池子中，Zn與Cu2+不直接接觸，不存在Zn與Cu2+直接反應(yīng)的過(guò)程，所以僅是化學(xué)能轉(zhuǎn)化成了電能，電流穩(wěn)定，且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。 【典型例題】 一、 原電池的工作原理 某小組為研究電化學(xué)原理，設(shè)計(jì)如右圖裝置。下列敘述不正確的是 (　　) A. a、b不連接時(shí)，只有鋅片上有氣泡逸出 B. a和b用導(dǎo)線連接時(shí)，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為2H++2e-H2↑ C. a和b是否用導(dǎo)線連接，裝置中所涉及的化學(xué)反應(yīng)都相同 D. a和b用導(dǎo)線連接或接直流電源，鋅片都能溶解 [答案]　D [解析]　a、b不連接時(shí)，鋅置換出氫氣，所以鋅片上有氣泡逸出;a和b用導(dǎo)線連接時(shí)，構(gòu)成原電池，負(fù)極鋅失去電子溶解，正極銅片上發(fā)生還原反應(yīng):2H++2e–H2↑;a和b是否用導(dǎo)線連接，裝置中所涉及的化學(xué)反應(yīng)都是鋅置換出H2;若a直接與外電源的負(fù)極相連時(shí)，鋅片被保護(hù)。 某小組為研究原電池原理，設(shè)計(jì)如下圖裝置，下列敘述正確的是 (　　) A. 裝置Ⅰ，銅片上有O2逸出 B. 裝置Ⅰ，鋅片溶解，發(fā)生還原反應(yīng) C. 裝置Ⅱ，電池反應(yīng)為Zn+Cu2+Zn2++Cu D. 裝置Ⅱ，外電路中，電子從銅電極流向鋅電極 [答案]　C [解析]　裝置Ⅰ是原電池，Zn為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，銅為正極，銅片上有氫氣逸出，無(wú)氧氣逸出，所以A、B項(xiàng)錯(cuò)誤;裝置Ⅱ也是原電池，Zn為負(fù)極，鋅片溶解，生成鋅離子發(fā)生氧化反應(yīng)，銅為正極，Cu2++2e-Cu，裝置Ⅱ外電路中，電子從鋅電極流向銅電極。 二、 原電池的設(shè)計(jì) 化學(xué)實(shí)驗(yàn)有助于理解化學(xué)知識(shí)，形成化學(xué)觀念，提高探究與創(chuàng)新能力，提升科學(xué)素養(yǎng)。 (1)能量之間可以相互轉(zhuǎn)化:電解食鹽水制備Cl2是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，而原電池可將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。設(shè)計(jì)兩種類型的原電池，探究其能量轉(zhuǎn)化效率。 限選材料:ZnSO4(aq)，F(xiàn)eSO4(aq)，CuSO4(aq);銅片，鐵片，鋅片和導(dǎo)線。 ①完成原電池的甲裝置示意圖(見(jiàn)右圖)，并作相應(yīng)標(biāo)注。 要求:在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素。 ②以銅片為電極之一，CuSO4(aq)為電解質(zhì)溶液，只在一個(gè)燒杯中組裝原電池乙，工作一段時(shí)間后，可觀察到負(fù)極　 　　　。 ③甲乙兩種原電池中可更有效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是　　　　，其原因是　 　。 (2)根據(jù)犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法原理，為減緩電解質(zhì)溶液中鐵片的腐蝕，在(1)的材料中應(yīng)選　　　　作陽(yáng)極。 [答案]　(1)① 　②電極逐漸溶解 ③甲　甲可以避免Zn與Cu2+的接觸，提高電池效率，提供穩(wěn)定電流。而乙中的活潑金屬還可以與CuSO4溶液發(fā)生置換反應(yīng)，部分能量轉(zhuǎn)化為熱能 (2)Zn [解析]?、賻}橋的原電池甲可以設(shè)計(jì)鋅銅原電池(或鐵銅原電池、鋅鐵原電池)，由于外電路中電子從左移向右，說(shuō)明左邊燒杯中電極的金屬性較強(qiáng)，則左、右兩邊燒杯中電極材料及電解質(zhì)溶液可以為鋅片和硫酸鋅溶液、銅片和硫酸銅溶液(或者鐵片和硫酸亞鐵溶液、銅片和硫酸銅溶液，鋅片和硫酸鋅溶液、鐵片和硫酸亞鐵溶液);②金屬活動(dòng)性:Zn>Fe>Cu，則原電池乙中銅片作正極，鋅片或鐵片作負(fù)極，工作一段時(shí)間后，負(fù)極金屬逐漸溶解;③甲、乙兩種原電池都能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，其中帶有鹽橋的原電池甲中的負(fù)極金屬鋅(或鐵)和硫酸銅沒(méi)有直接接觸，二者不會(huì)直接發(fā)生置換反應(yīng)，化學(xué)能不會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能，幾乎全部轉(zhuǎn)化為電能;而原電池乙中的負(fù)極金屬鋅(或鐵)和硫酸銅直接接觸發(fā)生置換反應(yīng)，部分化學(xué)能會(huì)轉(zhuǎn)化為熱能，化學(xué)能不能全部轉(zhuǎn)化為電能。 控制適合的條件，將反應(yīng)2Fe3++2I-2Fe2++I2設(shè)計(jì)成如下圖所示的原電池。下列判斷不正確的是 (　　) A. 反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B. 反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，甲中石墨電極上Fe3+被還原 C. 電流表讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài) D. 電流表讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中的石墨電極為負(fù)極 [答案]　D [解析]　由圖示結(jié)合原電池原理分析可知，F(xiàn)e3+得電子變成Fe2+被還原，I-失去電子變成I2被氧化，所以A、B正確;電流表讀數(shù)為零時(shí)Fe3+得電子速率等于Fe2+失電子速率，反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài);D項(xiàng)在甲中溶入FeCl2固體，平衡2Fe3++2I-2Fe2++I2向左移動(dòng)，I2被還原為I-，乙中石墨為正極，D不正確。 三、 比較金屬的活潑性大小 有A、B、C、D、E五塊金屬片，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):①A、B用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀硫酸溶液中，A極為負(fù)極;②C、D用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀硫酸溶液中，電流由D→導(dǎo)線→C;③A、C相連后，同時(shí)浸入稀硫酸溶液中，C極產(chǎn)生大量氣泡;④B、D相連后，同時(shí)浸入稀硫酸溶液中，D極發(fā)生氧化反應(yīng);⑤用惰性電極電解含B離子和E離子的溶液，E先析出。據(jù)此，判斷五種金屬的活動(dòng)性順序是 (　　) A. A>B>C>D>E　　　B. A>C>D>B>E C. C>A>B>D>E D. B>D>C>A>E [答案]　B [解析]　金屬與稀硫酸溶液組成原電池，活潑金屬為負(fù)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，較不活潑的金屬為正極，H+在正極表面得到電子生成H2，電子運(yùn)動(dòng)方向由負(fù)極→正極，電流方向則由正極→負(fù)極。在題述原電池中，①A>B，②C>D，③A>C，④D>B，⑤B>E。綜上可知，金屬活動(dòng)性:A>C>D>B>E。 有A、B、C、D四種金屬，做如下實(shí)驗(yàn):①將A與B用導(dǎo)線連接起來(lái)，浸入電解質(zhì)溶液中，B不易腐蝕;②將A、D分別投入等物質(zhì)的量濃度的鹽酸中，D比A反應(yīng)劇烈;③將銅浸入B的鹽溶液里，無(wú)明顯變化，如果把銅浸入C的鹽溶液里，有金屬C析出。據(jù)此判斷它們的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序是 (　　) A. A>B>C>D　　　　B. C>D>A>B C. D>A>B>C D. A>B>D>C [答案]　C [解析]　①A與B用導(dǎo)線連接后浸入電解質(zhì)溶液中會(huì)構(gòu)成原電池，B不易腐蝕，說(shuō)明B為原電池的正極，金屬活動(dòng)性:A>B;②A、D與等物質(zhì)的量濃度的鹽酸反應(yīng)，D比A反應(yīng)劇烈，金屬活動(dòng)性:D>A;③根據(jù)置換反應(yīng)規(guī)律，Cu不能置換出B，說(shuō)明金屬活動(dòng)性:B>Cu;Cu能置換出C，說(shuō)明金屬活動(dòng)性:Cu>C。則四種金屬活動(dòng)性的排列順序是D>A>B>C。 　 原電池正、負(fù)極的判斷方法 (1)由組成原電池兩極的電極材料判斷:如果兩極是由活潑性不同的金屬作電極時(shí)，一般情況下相對(duì)活潑的金屬是負(fù)極，活潑性較弱的金屬是正極(要注意特殊條件，如Mg-Al-NaOH，Al才是負(fù)極;Al-Cu-濃硝酸，Cu才是負(fù)極);如果是由金屬和非金屬導(dǎo)體(或金屬氧化物導(dǎo)體)作電極，金屬是負(fù)極，非金屬導(dǎo)體(或金屬氧化物導(dǎo)體)是正極。 (2)根據(jù)氧化還原反應(yīng)判定:發(fā)生氧化反應(yīng)(或在該電極處失電子)的電極為負(fù)極;發(fā)生還原反應(yīng)(或在該電極處得電子)的電極為正極。 (3)根據(jù)電子或電流的流向判定:電子流出或電流流入的電極為負(fù)極，反之為正極。 　　(4)根據(jù)原電池里電解質(zhì)溶液中離子的流動(dòng)方向判斷:陽(yáng)離子移向的電極為正極，陰離子移向的電極為負(fù)極。 (5)根據(jù)原電池的兩極發(fā)生的現(xiàn)象判斷:溶解或質(zhì)量減輕的電極為負(fù)極，有氣體或金屬析出的電極為正極(此規(guī)則具有相當(dāng)?shù)木窒扌?，它只適用于一些非常常規(guī)的原電池的電極判定，如Al-Cu-稀硫酸)。 【小結(jié)】 常見(jiàn)的化學(xué)電源 【基礎(chǔ)梳理】 1. 一次電池——干電池 (1)NH4Cl、ZnCl2和淀粉作電解質(zhì)溶液 負(fù)極:Zn-2e-Zn2+ 正極:2N+2e-2NH3↑+H2，2MnO2+H2Mn2O3+H2O 電池總反應(yīng):Zn+2MnO2+2NH4ClZnCl2+Mn2O3+2NH3↑+H2O (2)堿性鋅錳干電池(電解質(zhì):KOH) 負(fù)極(Zn):Zn+2OH--2e-Zn(OH)2 正極(MnO2):2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH- 電池總反應(yīng):Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn(OH)2 2. 常見(jiàn)的燃料電池 (1)燃料電池是利用氫氣、天然氣、甲醇等燃料與氧氣或空氣進(jìn)行　　　　反應(yīng)時(shí)釋放出來(lái)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的一類　　　　。 (2)一般的燃料電池大多是可燃性物質(zhì)(主要是可燃性氣體或蒸氣)與氧氣及電解質(zhì)溶液共同組成的原電池，雖然可燃性物質(zhì)與氧氣在不同的電極反應(yīng)，但其總反應(yīng)式應(yīng)該是可燃物在氧氣中燃燒。以氫氧燃料電池為例: 氫氧燃料電池 電池總反應(yīng)式:2H2+O22H2O 酸性 負(fù)極反應(yīng)式 　　　　　　　　　　　 正極反應(yīng)式 　　　　　　　　　　　 堿性 負(fù)極反應(yīng)式 　　　　　　　　　　　 正極反應(yīng)式 　　　　　　　　　　　 乙醇-氧氣燃料電池(正極反應(yīng)式與氫氧燃料電池正極反應(yīng)式相同，下面只需寫出負(fù)極反應(yīng)式即可) ①　 (堿性介質(zhì)) ②　 (酸性介質(zhì)) 3. 二次電池(可充電電池) 鉛蓄電池(負(fù)極:　　　;正極:　　　　;電解質(zhì):H2SO4溶液)的充放電過(guò)程: Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l) ①放電過(guò)程 負(fù)極:　 (　　　反應(yīng)) 正極:　 (　　　反應(yīng)) 總反應(yīng):　　　　　　　　　　　　　　 ②充電過(guò)程(是放電反應(yīng)的逆過(guò)程) 陰極:　　　　　　　　　　　　　　(接電源的　　極，　　　反應(yīng)) 陽(yáng)極:　　　　　　　　　　　　　　(接電源的　　極，　　　反應(yīng)) 電池總反應(yīng):　　　　　　　　　　　　　　 微課2　有機(jī)物燃料電池的電極反應(yīng)式的書寫方法 以乙醇(堿性)燃料電池為例: (1)首先寫出C2H5OH的燃燒化學(xué)方程式，以確定轉(zhuǎn)移的電子數(shù)。 C2H5OH+3O2 2CO2+3H2O 由O2可推出轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為12e- (2)在負(fù)極C2H5OH為失電子的還原性物質(zhì)，故負(fù)極電極反應(yīng)書寫的步驟如下: (3)正極反應(yīng):在堿性條件下，O2為正極反應(yīng)的得電子物質(zhì)，故正極電極反應(yīng)書寫的步驟如下: 【鞏固訓(xùn)練】 1. 甲烷燃料電池(鉑為兩極，正極通入O2和CO2，負(fù)極通入甲烷) (1)酸性電解質(zhì)(電解液為H2SO4溶液) 正極:　　　　　　　　　　　　　　　;負(fù)極:　　　　　　　　　　　　　　　; 總反應(yīng)方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)堿性電解質(zhì)(電解液為KOH溶液) 正極:　　　　　　　　　　　　　　　;負(fù)極:　　　　　　　　　　　　　　　; 總反應(yīng)方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 2. 甲醇燃料電池 (1)酸性電解質(zhì)(電解液為H2SO4溶液) 正極:　　　　　　　　　　　　　　　;負(fù)極:　　　　　　　　　　　　　　　; 總反應(yīng)方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (2)堿性電解質(zhì)(鉑為兩極、電解液為KOH溶液) 正極:　　　　　　　　　　　　　　　;負(fù)極:　　　　　　　　　　　　　　　; 總反應(yīng)方程式:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 [答案] 1. (1)2O2+8e-+8H+4H2O　CH4-8e-+2H2OCO2+8H+　CH4+2O2CO2+2H2O (2)2O2+8e-+4H2O8OH-　CH4-8e-+10OH-C+7H2O　CH4+2O2+2OH-C+3H2O 2. (1)3O2+12e-+12H+6H2O　2CH3OH-12e-+2H2O12H++2CO2↑　2CH3OH+3O22CO2+4H2O (2)3O2+12e-+6H2O12OH-　2CH3OH-12e-+16OH-2C+12H2O　2CH3OH+3O2+4KOH2K2CO3+6H2O 【典型例題】 一、 常見(jiàn)的化學(xué)電源 (xx北京卷)下列電池工作時(shí)，O2在正極放電的是 (　　) A. 鋅錳電池 B. 氫燃料電池 C. 鉛蓄電池 D. 鎳鎘電池 [答案]　B [解析]　鋅錳干電池的正極為二氧化錳得電子，A錯(cuò)誤;燃料電池正極為氧氣得電子，B正確;鉛蓄電池正極為二氧化鉛得電子，C錯(cuò)誤;鎳鎘電池的正極為氫氧化鎳得電子，D錯(cuò)誤。 某簡(jiǎn)易電池如右下圖所示，離子可在瓊脂中移動(dòng)。放電時(shí)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 (　　) A. 鋅極上電極反應(yīng)式為 Zn-2e-Zn2+ B. MnO2得電子被還原 C. N通過(guò)瓊脂向鋅極移動(dòng) D. 外電路中電流的方向從碳棒到鋅片 [答案]　C [解析]　鋅為負(fù)極，石墨碳為正極。所以陽(yáng)離子N向正極移動(dòng)。 二、 燃料電池 近幾年開(kāi)發(fā)的甲醇燃料電池是采用鉑作電極，電池中的質(zhì)子交換膜只允許質(zhì)子和水分子通過(guò)。其工作原理的示意圖如下: 請(qǐng)回答下列問(wèn)題: (1)Pt(a)電極是電池的　　　　極，電極反應(yīng)為　　　　　　　　　　;Pt(b)電極發(fā)生　　　　(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)，電極反應(yīng)為　　　　　　　　　　　　。 (2)電池的總反應(yīng)方程式為　 。 (3)如果該電池工作時(shí)電路中通過(guò)2 mol電子，則消耗的CH3OH有　　　　mol。 [答案]　(1)負(fù)　CH3OH+H2O-6e-CO2↑+6H+　還原　O2+4H++4e-2H2O (2)2CH3OH+3O22CO2+4H2O　(3) [解析]　從示意圖中可以看出電極Pt(a)原料是CH3OH和水，反應(yīng)后產(chǎn)物為CO2和H+，CH3OH中碳元素化合價(jià)為-2價(jià)，升高到CO2中+4價(jià)，說(shuō)明Pt(a)電極上CH3OH失去電子，電極Pt(a)是負(fù)極，則電極Pt(b)是正極，Pt(b)電極原料是O2和H+，反應(yīng)后的產(chǎn)物為H2O，氧元素化合價(jià)由0→-2價(jià)，發(fā)生還原反應(yīng)，因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液是稀硫酸，可以寫出電池總反應(yīng)式為2CH3OH+3O22CO2+4H2O，再寫出較為簡(jiǎn)單的正極反應(yīng):3O2+12e-+12H+6H2O，用總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)即可得到負(fù)極電極反應(yīng)為2CH3OH+2H2O-12e-2CO2↑+12H+。 題組訓(xùn)練： 1. (xx韶關(guān)翁源中學(xué))以甲醇、空氣、氫氧化鉀溶液為原料、石墨為電極可構(gòu)成燃料電池。已知該燃料電池的總反應(yīng)式為2CH3OH+3O2+4OH-2C+6H2O，該電池中負(fù)極上的電極反應(yīng)式是2CH3OH-12e-+16OH-2C+12H2O，則正極上發(fā)生的電極反應(yīng)為　　　　　　　　　　。 [答案]　3O2+6H2O+12e-12OH-(或O2+2H2O+4e-4OH-) 2. 下圖為綠色電源“二甲醚燃料電池”的工作原理示意圖。(a、b均為多孔性Pt電極) 請(qǐng)?zhí)羁? (1)b電極是　　　　(填“正”或“負(fù)”)極。 (2)a電極上的電極反應(yīng)式為　 。 [答案]　(1)正 (2)CH3OCH3-12e-+3H2O2CO2↑+12H+ [解析]　二甲醚是燃料，所以a極是負(fù)極，b極是正極。a電極上發(fā)生氧化反應(yīng)，由圖可知是酸性電池。由二甲醚的燃燒方程式可知反應(yīng)轉(zhuǎn)移12個(gè)電子，產(chǎn)物為二氧化碳。由電荷守恒得出電極反應(yīng)式。 3. (xx鹽城三模)利用人工光合作用合成甲酸的原理為2CO2+2H2O2HCOOH+O2，裝置如右圖所示，下列說(shuō)法不正確的是 (　　) A. 該裝置將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能和電能 B. 電極1周圍pH增大 C. 電極2上發(fā)生的反應(yīng)為CO2+2H++2e-HCOOH D. H+由電極1室經(jīng)過(guò)質(zhì)子膜流向電極2室 [答案]　B [解析]　該過(guò)程將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能儲(chǔ)存在HCOOH和O2中，同時(shí)提供了電能，A正確;電極1為電子流出的一極，作負(fù)極，電極反應(yīng)式為2H2O-4e-O2↑+4H+，故該電極周圍溶液的pH減小，B錯(cuò);電極2上CO2得電子生成HCOOH，電極反應(yīng)式為CO2+2H++2e-HCOOH，C正確;原電池在工作時(shí)，陽(yáng)離子從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)，D正確。 4. 科學(xué)家制造出一種使用固體電解質(zhì)的高效燃料電池。一個(gè)電極通入空氣，另一個(gè)電極通入燃料蒸氣。其中固體電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2固體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2-(其中氧化反應(yīng)發(fā)生完全)。以丙烷(C3H8)代表燃料。 (1)電池的負(fù)極反應(yīng)式為　 。 (2)放電時(shí)固體電解質(zhì)里的O2-向　　　　(填“正”或“負(fù)”)極移動(dòng)。 [答案]　(1)C3H8+10O2--20e-3CO2+4H2O (2)負(fù) 解析　首先確定1個(gè)C3H8燃燒變?yōu)镃O2共失去20個(gè)電子，由題意固體電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2固體，它在高溫下能傳導(dǎo)O2-(其中氧化反應(yīng)發(fā)生完全)。電池的負(fù)極反應(yīng)式為C3H8+10O2--20e-3CO2+4H2O。原電池中，電解質(zhì)溶液中的陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)。 三、 其他新型電源 (xx全國(guó)卷)如圖所示是在航天用高壓氫鎳電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種金屬氫化物鎳電池(MH-Ni電池)。下列有關(guān)說(shuō)法不正確的是 (　　) A. 放電時(shí)正極反應(yīng)為NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH- B. 電池的電解液可為KOH溶液 C. 充電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為 MH+OH-H2O+M+e- D. MH是一類儲(chǔ)氫材料，其氫密度越大，電池的能量密度越高 [答案]　C　 [解析]　電池放電時(shí)正極發(fā)生還原反應(yīng)，A項(xiàng)正確;電池正極反應(yīng)物為NiOOH，所以電解質(zhì)溶液須為堿性電解質(zhì)溶液，可為KOH溶液，B項(xiàng)正確;充電時(shí)，該電池負(fù)極作陰極，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤;MH中氫密度越大，其化學(xué)能密度越高，電池的能量密度越高，D項(xiàng)正確。 題組訓(xùn)練： 5. (xx福建卷)某原電池裝置如下圖所示，電池總反應(yīng)為2Ag+Cl22AgCl。下列說(shuō)法正確的是 (　　) A. 正極反應(yīng)為AgCl+e-Ag+Cl- B. 放電時(shí)，交換膜右側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成 C. 若用NaCl溶液代替鹽酸，則電池總反應(yīng)隨之改變 D. 當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e-時(shí)，交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02 mol離子 [答案]　D [解析]　正極反應(yīng)為Cl2+2e-2Cl-，A項(xiàng)錯(cuò)誤;放電時(shí)，交換膜右側(cè)的電極為正極，交換膜左側(cè)的電極為負(fù)極，負(fù)極放電產(chǎn)生的Ag+與電解質(zhì)HCl中的Cl-結(jié)合生成AgCl白色沉淀，則負(fù)極電極反應(yīng)式:2Ag-2e-+2Cl-2AgCl，B項(xiàng)錯(cuò)誤;負(fù)極放電產(chǎn)生的Ag+與電解質(zhì)中的Cl-結(jié)合，若用NaCl代替鹽酸不會(huì)改變電池總反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤;當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e-時(shí)，交換膜左側(cè)的電極放電產(chǎn)生0.01 mol Ag+，與電解質(zhì)中的0.01 mol Cl-結(jié)合生成AgCl沉淀，同時(shí)約有0.01 mol H+通過(guò)陽(yáng)離子交換膜轉(zhuǎn)移到右側(cè)溶液中，則交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02 mol離子，D項(xiàng)正確。 6. (xx安徽卷)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)如下圖所示，其中作為電解質(zhì)的無(wú)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+CaCaCl2+Li2SO4+Pb。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是 (　　) A. 正極反應(yīng)式: Ca+2Cl--2e-CaCl2 B. 放電過(guò)程中，Li+向負(fù)極移動(dòng) C. 每轉(zhuǎn)移0.1 mol電子，理論上生成20.7 g Pb D. 常溫時(shí)，在正負(fù)極間接上電流表或檢流計(jì)，指針不偏轉(zhuǎn) [答案]　D [解析]　正極上應(yīng)是得電子發(fā)生還原反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)誤;電池工作時(shí)，電解質(zhì)中的陽(yáng)離子移向電池正極，B項(xiàng)錯(cuò)誤;利用總反應(yīng)方程式知每轉(zhuǎn)移2 mol電子生成1 mol Pb，故轉(zhuǎn)移0.1 mol電子時(shí)，生成m(Pb)=0.05 mol207 gmol-1=10.35 g，C項(xiàng)錯(cuò)誤;常溫下，電解質(zhì)LiCl-KCl為固態(tài)，該電池不能形成閉合回路，因此常溫下該電池不能工作，D項(xiàng)正確。 7. (xx浙江卷)鎳氫電池(NiMH)目前已經(jīng)成為混合動(dòng)力汽車的一種主要電池類型，NiMH中的M表示儲(chǔ)氫金屬或合金，該電池在充電過(guò)程中的總反應(yīng)方程式是Ni(OH)2+MNiOOH+MH。 已知:6NiOOH+NH3+H2O+OH-6Ni(OH)2+N 下列說(shuō)法正確的是 (　　) A. NiMH電池放電過(guò)程中，正極的電極反應(yīng)式為 NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH- B. 充電過(guò)程中OH-從陽(yáng)極向陰極遷移 C. 充電過(guò)程中陰極的電極反應(yīng)式:H2O+M+e-MH+OH-，H2O中的H被M還原 D. NiMH電池中可以用KOH溶液、氨水等作為電解質(zhì)溶液 [答案]　A [解析]　放電時(shí)正極發(fā)生的是得電子的還原反應(yīng)，A項(xiàng)正確;充電時(shí)陰離子移向陽(yáng)極，B錯(cuò)項(xiàng)誤;充電時(shí)，被還原的是氫元素，生成的H2被儲(chǔ)氫合金M吸收起來(lái)，M不參與反應(yīng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤;因?yàn)?NiOOH+NH3+H2O+OH-6Ni(OH)2+N，故NiMH電池中不可以同時(shí)使用KOH溶液、氨水，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 8. 鎂-次氯酸鹽燃料電池具有比能量高、安全方便等優(yōu)點(diǎn)，該電池主要工作原理如右圖所示，其正極反應(yīng)為ClO-+H2O+2e-Cl-+2OH-，關(guān)于該電池的敘述正確的是 (　　) A. 該電池中鎂為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng) B. 電池工作時(shí)，OH-向正極移動(dòng) C. 電池工作時(shí)，正極周圍溶液的pH將不斷變小 D. 該電池的總反應(yīng)式為 Mg+ClO-+H2OMg(OH)2↓+Cl- [答案]　D [解析]　該電池中鎂為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng);電池工作時(shí)，OH-向負(fù)極移動(dòng);電池工作時(shí)，正極周圍溶液生成了OH-，pH將不斷變大。 四、 金屬的腐蝕 下列敘述不正確的是 (　　) A. 金屬的電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕普遍 B. 鋼鐵在干燥空氣里不易腐蝕 C. 用鋁質(zhì)鉚釘來(lái)接鐵板，鐵板易被腐蝕 D. 金屬腐蝕的本質(zhì)是M-ne-Mn+而被損耗 [答案]　C　 [解析]　鋁比鐵活潑，用鋁質(zhì)鉚釘來(lái)接鐵板，構(gòu)成了原電池，鋁作負(fù)極，易被腐蝕，鐵板作正極，被保護(hù)。 (xx福建卷)鐵及其化合物與生產(chǎn)、生活關(guān)系密切。 (1) 右圖是實(shí)驗(yàn)室研究海水對(duì)鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。 ①該電化學(xué)腐蝕稱為　　　　。 ②圖中A、B、C、D四個(gè)區(qū)域，生成鐵銹最多的是　　　　(填字母)。 (2)用廢鐵皮制取鐵紅(Fe2O3)的部分流程示意圖如下: ①步驟Ⅰ若溫度過(guò)高，將導(dǎo)致硝酸分解。硝酸分解的化學(xué)方程式為　 。 ②步驟Ⅱ中發(fā)生反應(yīng):4Fe(NO3)2+O2+(2n+4)H2O2(Fe2O3nH2O)+8HNO3，反應(yīng)產(chǎn)生的HNO3又將廢鐵皮中的鐵轉(zhuǎn)化為Fe(NO3)2，該反應(yīng)的化學(xué)方程式為 　　　　　　　。 ③上述生產(chǎn)流程中，能體現(xiàn)“綠色化學(xué)”思想的是　　　　(任寫一項(xiàng))。 [答案]　(1)①吸氧腐蝕?、贐 (2)①4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O ②4Fe+10HNO34Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O ③氮氧化物排放少(或其他合理答案) [解析]　(1)①若為析氫腐蝕則B、C、D的腐蝕程度相同，則該電化學(xué)腐蝕為吸氧腐蝕。②氧氣的濃度越大，吸氧腐蝕越嚴(yán)重，則B區(qū)域產(chǎn)生鐵銹最多。 (2)①硝酸的受熱分解產(chǎn)生NO2、O2、H2O，則根據(jù)氧化還原的化合價(jià)升降法配平其化學(xué)方程式為4HNO34NO2↑+O2↑+2H2O。②根據(jù)圖示和信息可知:該生產(chǎn)流程中生成了NH4NO3，則硝酸與廢鐵皮反應(yīng)的化學(xué)方程式為4Fe+10HNO34Fe(NO3)2+NH4NO3+3H2O。 　 金屬的腐蝕 1. 化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的比較 類型 化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕 發(fā)生條件 金屬與反應(yīng)物直接接觸 不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸 現(xiàn)象 無(wú)電流產(chǎn)生 有電流產(chǎn)生 本質(zhì) 金屬被氧化的過(guò)程 較活潑的金屬被氧化的過(guò)程 相互關(guān)系 兩種腐蝕往往同時(shí)發(fā)生，但以電化學(xué)腐蝕更普遍 2. 析氫腐蝕與吸氧腐蝕(以Fe為例) 析氫腐蝕 吸氧腐蝕 條件:溶液成酸性 負(fù)極:Fe-2e-Fe2+ 正極:2H++2e-H2↑ 條件:中性或弱酸性 負(fù)極:2Fe-4e-+4OH-2Fe(OH)2 正極:O2+4e-+2H2O4OH- 4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 注意:a. 鋼鐵的腐蝕主要是吸氧腐蝕;b. 吸氧腐蝕和析氫腐蝕的區(qū)別在于正極反應(yīng);c. 吸氧腐蝕發(fā)生的條件是中性或弱酸性水膜;析氫腐蝕的條件是酸性較強(qiáng)的水膜