.g.微考點(diǎn)。8化學(xué)反應(yīng)與電能

〃易混易錯(cuò)聚焦

一、聚焦化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的誤區(qū)

1.易混易錯(cuò)點(diǎn)

(1)只有自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計(jì)成原電池。

(2)在原電池中活潑性強(qiáng)的金屬不一定作負(fù)極，但負(fù)極一定發(fā)生氧化反應(yīng)。

(3)電子不能通過(guò)電解質(zhì)溶液，溶液中的離子不能通過(guò)鹽橋。

(4)負(fù)極失去的電子總數(shù)一定等于正極得到的電子總數(shù)。

(5)同一氧化還原反應(yīng)，設(shè)計(jì)成原電池反應(yīng)的速率一定比直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)的速率快。

(6)電極產(chǎn)物在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中，應(yīng)能穩(wěn)定存在，如堿性介質(zhì)中生成的H+應(yīng)結(jié)合0K生成水。電極反

應(yīng)式要遵守電荷守恒、質(zhì)量守恒及電子得失守恒。

(7)活潑性強(qiáng)的不一定是負(fù)極，如鐵和鋁放入氫氧化鈉溶液中形成原電池，鋁是負(fù)極；銅和鋁放入濃硝酸中

形成原電池，由于鋁的鈍化，銅是負(fù)極。

(8)燃料電池中電極不參與反應(yīng)，通入燃料的一極為負(fù)極，通入助燃劑(一般為氧氣)的一極為正極。

(9)如果給了電池反應(yīng)，正負(fù)極還可以根據(jù)化合價(jià)的改變來(lái)判斷，化合價(jià)升高的物質(zhì)失電子，為負(fù)極；化合

價(jià)降低的物質(zhì)得電子，為正極。

(10)構(gòu)成原電池的兩電極材料不一定都是金屬，兩極材料可以為導(dǎo)電的非金屬，例如石墨。兩極材料可能

參與反應(yīng)，也可能不參與反應(yīng)。

(11)兩個(gè)活潑性不同的金屬電極用導(dǎo)線連接，共同插入電解質(zhì)溶液中不一定構(gòu)成原電池，必須有一個(gè)能自

發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。

(12)原電池電極反應(yīng)書(shū)寫(xiě)時(shí)的注意事項(xiàng)

①負(fù)失氧、正得還。

②注意溶液的酸堿性，視情況在電極反應(yīng)方程式兩邊添加田、OH、FhO等，使其符合電荷守恒和質(zhì)量守恒。

③注意電極反應(yīng)產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液反應(yīng)。

④活潑金屬不一定為負(fù)極,如鎂、鋁和氫氧化鈉溶液組成的電池中，鋁為負(fù)極。

2.正誤判斷

(1)HC1+NaOH=NaCl+H2O是放熱反應(yīng)，可以設(shè)計(jì)成原電池,(X)

(2第銅片和鋅片用導(dǎo)線連接插入酒精中，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。(X)

(3)在銅、鋅及稀硫酸構(gòu)成的原電池中，電了?由鋅通過(guò)導(dǎo)線流向銅，再由銅通過(guò)電解質(zhì)溶液到達(dá)鋅。

(X)

(4)原電池中的負(fù)極反應(yīng)一定是電極材料失電子。(X)

(5)火力發(fā)電是將化學(xué)能間接轉(zhuǎn)化為電能的過(guò)程。(V)

(6)原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)。(J)

(7)理論上，任何自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可設(shè)計(jì)成原電池。(J)

(8府原電池中，發(fā)生氧化反應(yīng)的一?極一定是負(fù)極。(J)

(9)兩種活潑性不同的金屬組成原電池的兩極，活潑金屬一定為負(fù)極。(X)

(10)原電池工作時(shí)，溶液中的陽(yáng)離子向負(fù)極移動(dòng)，鹽橋中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)。(X)

(11)在原電池中，負(fù)極材料的活潑性一定比正極材料強(qiáng)。(X)

(12)在原電池中，正極本身一定不參與電極反應(yīng)，負(fù)極本身一定要發(fā)生氧化反應(yīng)。(X)

(13)Mg—Al—稀H2s組成的原電池中，Mg作負(fù)極，Mg—Al-NaOH溶液組成的原電池中，Mg作正極。

(V)

(U)氧化還原反應(yīng)2H2。迪里2H21+O2t可以設(shè)計(jì)成原電池。iX)

(15)同種條件下，帶有“鹽橋”的原電池比不帶“鹽橋”的原電池電流持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。(V)

(16)反應(yīng)CaO+H2O=Ca(OH)2可以放出大量的熱，故利用該反應(yīng)可以設(shè)計(jì)成原電池，把其中的化學(xué)能轉(zhuǎn)

化為電能。(X)

(17)由卜e、Cu、卜eCb溶液組成的原電池中，正極反應(yīng)為Cu-2e=Cu2^o(X)

二、聚焦常見(jiàn)化學(xué)電源的誤區(qū)

1.易混易錯(cuò)點(diǎn)

I.原電池原理的三個(gè)應(yīng)用

I.加快反應(yīng)速率：如實(shí)驗(yàn)室制取用粗鋅與酸反應(yīng)。

2.比較金屬的活潑性：原電池中一般負(fù)極金屬比正極金屬活潑。但注意：“Mg-NaOH溶液-Al”，原電

池的負(fù)極為Al："Cu-濃硝酸?Fe(Al)”，原電池的負(fù)極為Cu。

3.設(shè)計(jì)原電池

(1)依據(jù)：已知一個(gè)氧化還原反應(yīng)，首先分析找出氧化劑、還原劑，一般還原劑為負(fù)極材料(或在負(fù)極上被

氧化)，氧化劑(電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子)在正極上被還原。

(2)選擇合適的材料

①電極材料：電極材料必須導(dǎo)電，負(fù)極材料一般選擇較活潑的金屬材料，或者在該氧化還原反應(yīng)中，本身

失去電子的材料；正極材料一般活潑性比負(fù)極的弱，也可以是能導(dǎo)電的非金屬。

②電解質(zhì)溶液：電解質(zhì)溶液一般能與負(fù)極材料反應(yīng)。

n.化學(xué)電源中電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)方法

(1斯分法：

①寫(xiě)出原電池的總反應(yīng)，如2Fe3++Cu-2Fe2++Cu2+。

②把總反應(yīng)按氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)拆分為兩個(gè)半反應(yīng)，注明正、負(fù)極，并依據(jù)質(zhì)量守恒、電荷守恒及電子得

失守恒配平兩個(gè)半反應(yīng)：(正極)2Fe3++2e--2Fe?+,(負(fù)極)Cu2e---Cu2+o

(2)加減法：

①寫(xiě)出總反應(yīng)。如Li?LiMn2O4-Li2Mn2O4o

②寫(xiě)出其中容易寫(xiě)出的一個(gè)電極反應(yīng)（正極反應(yīng)或負(fù)極反應(yīng)）。如Lie^-Li+（負(fù)極反應(yīng)）。

+

③利用總反應(yīng)減去容易寫(xiě)出的一個(gè)電極反應(yīng),得到另一個(gè)電極反應(yīng)，如LiMn2O4+Li+e-LizMi^OM正極反

應(yīng)）。

m.書(shū)寫(xiě)燃料電池電極反應(yīng)的技巧

（1）首先寫(xiě)出正極反應(yīng)（一般參加反應(yīng)的是。2）

①酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)為O2+4H04e—2H20。

②堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)為O?+2H2O+4e-4OHo

③固體氧化物電解質(zhì)（高溫下能傳導(dǎo)CP）環(huán)境下電極反應(yīng)為。2+g一20?。

④熔融碳酸鹽（如熔融K2co3）環(huán)境下電極反應(yīng)為O2+2CO2+4e-2c0〉

（2）根據(jù)電池總反應(yīng)減去正極反應(yīng)確定負(fù)極反應(yīng)。注意要消去總反應(yīng)和正極反應(yīng)中的02。

IV.

（1）可充電電池的充、放電不能理解為可逆反應(yīng)。

（2）燃料電池的電極不參與反應(yīng)，有很強(qiáng)的催化活性，起導(dǎo)電作用。

（3）可充電電池在充電時(shí)，其負(fù)極連接外接電源的負(fù)極，正極連接外接電源的正極。

2.正誤判斷

（1曦性鋅鐳干電池是一次電池，其中MnO?是催化劑，可使鋅錦干電池的比能量高、可儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)。（X）

（2）手機(jī)、電腦中使用的鋰電池屬于一次電池。（X）

（3溜酸蓄電池放電時(shí)，正極與負(fù)極質(zhì)量均增加。（J）

（4）若使反應(yīng)Fe+2F。/—3Fe?+以原電池方式進(jìn)行，可用鋅、鐵為電極材料。（X）

（5）燃料電池工作時(shí)燃料在電池中燃燒，然后熱能轉(zhuǎn)化為電能。（X）

2

（6）固體電解質(zhì)（高溫下能傳導(dǎo)。2）甲醇燃料電池負(fù)極反應(yīng)為2CH3OHI2e+6O-2c。2廿4H2。。（J）

（7泗或性氫氧燃料電池中負(fù)極反應(yīng)為2H24e-4H\（X）

（8痛融碳酸鹽（如熔融K2co3）環(huán)境下，甲烷燃料電池正極電極反應(yīng)為O2+4e+2CO2-2C0；。（V）

（9）鉛蓄電池是常見(jiàn)的一次電池。（X）

“易錯(cuò)典例分析

芯-------------------、

,翁易錯(cuò)典例1

A.上述電池分別屬于二次電池、一次電池和燃料電池

B.干電池工作時(shí)，H+向鋅筒移動(dòng)

C.鉛蓄電池工作過(guò)程中，每通過(guò)2moi電子，負(fù)極質(zhì)量減輕207g

D.酸性氫氧燃料電池的正極反應(yīng)式為O2+4H++4C=2H2O

,易混易錯(cuò)剖析

1----------------------------八

I.下圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置

［合作探究］

(1)甲、乙兩個(gè)裝置是原電池嗎？

【細(xì)剖精析】

是，因?yàn)镕eCb與Fe、Cu均反應(yīng)。

(2)若是原電池，指明正、負(fù)極。

【細(xì)剖精析】

甲中鐵片為負(fù)極，銅片為正極；乙中銅片為負(fù)極，石墨棒為正極。

2.在Zn-H2sOvCu形成的原電池中,H+>SO/如何移動(dòng)？

【細(xì)剖精析】

H+向正極移動(dòng)，SOM向負(fù)極移動(dòng)。

3.生活中電動(dòng)車、手機(jī)的電池屬于一次電池還是二次電池？

【細(xì)剖精析】

電動(dòng)車、手機(jī)的電池都可以反復(fù)充電使用，都屬于一次電池.

4.鋅與H2sCh反應(yīng)制Hz時(shí)向溶液中加少量CuSCU后為什么反應(yīng)速率加快？

【細(xì)剖精析】

鋅置換出銅構(gòu)成原電池。

5.“A-稀硫酸-B”形成的原電池中，B為正極，則金屬A、B的活潑性誰(shuí)較強(qiáng)？

【細(xì)剖精析】

A較強(qiáng)。

6.“Mg-NaOH溶液-A1”形成的原電池中，負(fù)極是什么物質(zhì)？負(fù)極電極反應(yīng)式如何書(shū)寫(xiě)？

【細(xì)剖精析】

負(fù)極是A1,負(fù)極電極反應(yīng)式為AI—3e+4OH=AI02+2H2Oo

7.根據(jù)反應(yīng)：Zn+CuSO4=Cu-FZnSO4,設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單原電池裝置圖(注明電極材料和電解質(zhì)溶液)

【細(xì)剖精析】

“核心知識(shí)梳理

$

知識(shí)點(diǎn)一化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

1.火力發(fā)電

(1)火力發(fā)電原理：通過(guò)化石燃料燃燒時(shí)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)，使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，加熱水使之汽化為蒸

汽以推動(dòng)蒸汽輪機(jī)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。間接實(shí)現(xiàn)了化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。

燃料燃燒蒸汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)

(2)能量轉(zhuǎn)換過(guò)程：化學(xué)能--------^熱能---------機(jī)械能一電能。其中能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是燃燒

(氧化還原反應(yīng))。

2.化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能——原電池

(1)定義：把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。

⑵工作原理(以銅-鋅-稀硫酸原電池為例)：

原電池原理示意圖

電極材料電極名稱電子流向電極反應(yīng)式反應(yīng)類型

氧化

鋅負(fù)極流出Zn_2e=Zn2

反應(yīng)

還原

銅正極流入+-

2H+2e=H2t

反應(yīng)

+2+

總反應(yīng)Zn+2H=Zn+H2t

現(xiàn)象：鋅片溶解，銅片上有氣泡產(chǎn)生，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

知識(shí)點(diǎn)二常見(jiàn)化學(xué)電源

I.鋅鎰干電池

(1)結(jié)構(gòu)：鋅鎰干電池是以鋅筒作負(fù)極，石墨棒作正極，氯化鉉糊作電解質(zhì)溶液。

(2)原理：鋅鎰干電池屬于一次電池，放電之后不能充電(內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)無(wú)法逆向進(jìn)行)。負(fù)極發(fā)生的

-2

電極反應(yīng)為Zn-2e=Zn*,正極發(fā)生的電極反應(yīng)為2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3f+H2OO

2.充電電池

(1)充電電池屬于二次電池。有些充電電池在放電時(shí)所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，在充電時(shí)可以逆向進(jìn)行，生成

物重新轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，使充電、放電可在一定時(shí)間內(nèi)循環(huán)進(jìn)行。充電電池中能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系是化學(xué)能

⑵常見(jiàn)的充電電池：鉛酸蓄電池、銀氫電池、鋰離子電池等。

3.燃料電池(了解)

(1)燃料電池

一種將燃料(如氫氣、甲烷、乙醇)和氧化劑(如氧氣)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)反應(yīng)裝置。

清潔、安全、高效等

能量轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到80%以上

(2)特點(diǎn)

反應(yīng)物不是儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，而是從外部提供

供電量易于調(diào)節(jié)

〃易錯(cuò)通關(guān)對(duì)點(diǎn)練

$---------------------八

1.如圖所示的原電池裝置，X、Y為兩電極，電解質(zhì)溶液為稀硫酸，外電路中的電子流向如圖所示，對(duì)此

裝置.的下列說(shuō)法正確的是

C

A.電流流動(dòng)方向?yàn)椋篨-外電路溶液-X

B.若兩電極分別為Zn和石墨棒，則X為石墨棒，Y為Zn

C.SO；'■移向X電極，Y電極上有氫氣產(chǎn)生

D.X極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)

2.如圖為一原電池裝置.，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是

電桿航溶液

B.若電解質(zhì)溶液為濃硝酸，溶液由無(wú)色逐漸變?yōu)樗{(lán)色

C.若電解質(zhì)溶液為飽和食鹽水，Cu電極上有氣體逸出

D.若電解質(zhì)溶液更換為酒精，電流表指針不偏轉(zhuǎn)

3.將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接置于同一稀硫酸中，下列敘述正確的是

A.鋅片是正極B.電流從鋅片流向銅片

C.氫氣在銅片上析出D.鋅片、銅片同時(shí)有氣泡冒出

4.把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時(shí)，a為負(fù)極；c、

d相連時(shí)，電流由d到c；a、c相連時(shí)，c上有大量氣泡；b、c相連時(shí)，c上有大量氣泡產(chǎn)生，則這四種

金屬的活動(dòng)順序由強(qiáng)到弱為

A.b>d>c>aB.a>c>b>dC.c>a>b>dD.a>b>c>d

C.加入適量鎂粉D.加熱反應(yīng)混合物

6.依據(jù)原電池的構(gòu)成原理，下列化學(xué)反應(yīng)在理論上可以設(shè)計(jì)成原電池的是

A.C(s)+CO2(g)=2CO(g)B.NaOH(aq)+HCl(aq)=NaCl(aq)+H2O(l)

C.2H2O(i)=2H2(g)+O2(g)D.CH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2。⑴

7.下列有關(guān)四個(gè)常用電化學(xué)裝置的敘述中正確的是

A.圖①所示電池中，MnCh的作用是催化劑

B.圖②所示電池放電過(guò)程中，負(fù)極板的質(zhì)量減輕

C.圖③所示電池工作過(guò)程中，電子從鋅負(fù)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(shí)間后，乙池溶液的總質(zhì)量增加

8.下列說(shuō)法正確的是

A.石墨烯是只有一個(gè)碳原子直徑厚度的單層石墨，其結(jié)構(gòu)使其電阻率高，熱導(dǎo)率高

B.二氧化硫能漂白某些物質(zhì)，能使紫色石蕊試液先變紅后褪色

C.北斗系統(tǒng)組網(wǎng)成功，北斗芯片中的半導(dǎo)體材料為二氧化硅

D.Zn具有還原性和導(dǎo)電性，可用作鋅銃干電池的負(fù)極材料

9.用于驅(qū)動(dòng)檢驗(yàn)管道焊縫設(shè)備爬行器的甲醇一燃料電池的工作原理如圖所示，下列有關(guān)該電池說(shuō)法正確

的是

A.電池工作時(shí)，0H向電極A移動(dòng)，所以電極B附近的溶液堿性減弱

B.電子由電極A經(jīng)負(fù)載流向電極B,再經(jīng)過(guò)氫氧化鈉溶液返回電極A,形成閉合回路

C.電極B為電池的正極，發(fā)生的電極反應(yīng)為：O2+2H2O+4C=4OH

D.該電池工作時(shí)，當(dāng)A極消耗ImolCH30H的同時(shí)B極消耗33.6LO2

1(),金屬一空氣電池因具有較高的能量密度而被廣泛應(yīng)用，一種新型鋅一空氣電池的工作原理如圖所示。

該電池工作時(shí)，Zn電極的電極反應(yīng)式為Zn—2e+4OH=ZnO；+2H2O。下列說(shuō)法正確的是

+

A.復(fù)合電極的電極反應(yīng)式為02+4e+4H=2H2O

B.電子流向：Zn電極t溶液-復(fù)合電極

C.電池工作一段時(shí)間后，溶液堿性增強(qiáng)

D.金屬一空氣電池具有較高能量密度的主要原因是空氣不需要儲(chǔ)存在電池內(nèi)部

“易錯(cuò)通關(guān)能力練

1--------------------------八

I.某同學(xué)以相同大小的銅片和鋅片為電極研究水果電池，具體情況如下表所示：

實(shí)驗(yàn)編號(hào)水果種類電極間距離/cm電流41A

1番茄198.7

2番茄272.5

3蘋(píng)果227.2

下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是A.水果的作用是提供電解質(zhì)溶液

B.該電池的電流從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片

C.實(shí)驗(yàn)2和3的目的是探究水果種類對(duì)電流大小的影響

D.其他條件相同時(shí).，電極間距離越小，水果電池的電流越大

2.銅鋅原電池是人類最早研究的化學(xué)電源之一，其簡(jiǎn)易裝置如圖所示，可觀察到的現(xiàn)象是鋅片溶解，銅

根據(jù)上述原理，以下各種原電池的分析正確的是

稀硫酸

A.AB.BC.CD.D

3.如圖，在盛有稀硫酸的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的電極X、Y,外電路中電子流向如下圖所示，關(guān)于該裝

置為下列說(shuō)法正確的是

幡硫酸

A.外電路的電流方向?yàn)閄-外電路-Y

B.若兩電極分別為Fe和碳棒，則X為碳棒，Y為Fe

C.電解質(zhì)溶液中H+移向Y極

D.X極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)

4.把a(bǔ)、b、c、d四種金屬浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連可以組成各種原電池。a、b相連時(shí)，a為正

極；c、d相連時(shí)，導(dǎo)線上電流由c到d；a、c相連時(shí)，a質(zhì)量減輕；b、d相連時(shí)，b上有大量氣泡產(chǎn)

生，四種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)?/p>

A.d>b>a>cB.b>d>a>c

C.d>b>c>aD.c>d>b>a

5.常溫下，用鐵片與稀硫酸反應(yīng)制取氫氣時(shí)，下列措施小熊使氫氣生成速率加快的是

C.對(duì)該反應(yīng)體系加熱D.不用鐵片，改用鐵粉

6.根據(jù)構(gòu)成原電池的本質(zhì)判斷，下列化學(xué)（或離子）方程式正確且能設(shè)計(jì)成原電池的是

3+2+2+

A.KOH+HC1=KC1+H2OB.Cu+Fe=Fe-Cu

C.Na2O+H2O=2NaOHD.Fe+H2so產(chǎn)FeSCh+H2T

7.有關(guān)如圖所示四個(gè)常用電化學(xué)裝置的敘述中，正確的是

B.圖II所示電池放電過(guò)程中，負(fù)極質(zhì)量不斷增加

C.圖用所示裝置工作過(guò)程中，電解質(zhì)溶液質(zhì)量將增加

D.電池放電時(shí)，兩電極質(zhì)量均增加，且每轉(zhuǎn)移2moi電子時(shí)正極質(zhì)量增加64g

9.如圖是一種航天器能晶儲(chǔ)存系統(tǒng)原理示意圖。下列說(shuō)法中正確的是

A.該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉(zhuǎn)化

B.裝置Y中在負(fù)極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是02

C.裝置X能實(shí)現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生

D