1、1,第9講 化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化,【例1】 (2010浙江)Li-Al/FeS電池是一種正在開(kāi)發(fā)的車載電池，該電池中正極的電極反應(yīng)式為： 2Li+FeS+2e- Li2S+Fe有關(guān)該電池的下列說(shuō)法中，正確的是() ALi-Al在電池中作為負(fù)極材料，該材料中Li的化合價(jià)為+1價(jià) B該電池的電池反應(yīng)式為： 2Li+FeS Li2S+Fe C負(fù)極的電極反應(yīng)式為：Al-3e- Al3+ D充電時(shí)，陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為： Li2S+Fe-2e- 2Li+FeS,2,考點(diǎn)一電極判斷與電極反應(yīng)式書(shū)寫,解析本題涵蓋電解池與原電池的主體內(nèi)容，涉及電極判斷與電極反應(yīng)式書(shū)寫等問(wèn)題。根據(jù)給出的正極得電子的反應(yīng)及原電池

2、的電極材料Li-Al/FeS可以判斷放電時(shí)(原電池)負(fù)極的電極反應(yīng)式為Al-3e- Al3+。A、Li和Al分別是兩極材料。B、應(yīng)有Al的參加。D、應(yīng)當(dāng)是陽(yáng)極失電子反應(yīng)。 答案： C 點(diǎn)評(píng)：原電池與電解池的教學(xué)一定要重視電極反應(yīng)式書(shū)寫。電極反應(yīng)式書(shū)寫是原電池和電解池內(nèi)容或原理的核心。原電池的教學(xué)可以從原電池反應(yīng)的總反應(yīng)式：可以自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，負(fù)極反應(yīng)(因負(fù)極就是參加反應(yīng)的電極)開(kāi)始。電解池的教學(xué)要從外加電源的正負(fù)極，分析陽(yáng)極(活性電極時(shí)本身參加反應(yīng))開(kāi)始，最終獲得進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。簡(jiǎn)單記?。悍?負(fù))羊(陽(yáng))羊(氧化)。,3,4,【變式練習(xí)】(2010福建)鉛蓄電池的工作原理為：Pb+

3、PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O。研讀下圖，下列判斷不正確的是( ) AK閉合時(shí)，d電極反應(yīng)式： PbSO4+2H2O-2e- PbO2+4H+ B當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2 mol 電子時(shí)， 中消耗的H2SO4為0.2 mol CK閉合時(shí)，中SO 向c電極遷移 DK閉合一段時(shí)間后，可單獨(dú)作為原電池，d電極為正極,C,解析本題考查電化學(xué)(原電池、電解池)的相關(guān)知識(shí)，K閉合時(shí)為原電池，為電解池，中發(fā)生充電反應(yīng)，d電極為陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，其反應(yīng)式為 PbSO4+2H2O-2e- PbO2+4H+SO ，所以A正確。 在上述總反應(yīng)式中，得失電子總數(shù)為2e-，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2 mol 電子時(shí)，

4、可以計(jì)算出中消耗硫酸的量為0.2 mol，所以B對(duì)。 K閉合一段時(shí)間，也就是充電一段時(shí)間后可以作為原電池，由于c表面生成Pb，放電時(shí)做電源的負(fù)極，d表面生成PbO2，做電源的正極，所以D也正確。 K閉合時(shí)d是陽(yáng)極，陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，所以C錯(cuò)。,5,6,考點(diǎn)二電化學(xué)中有關(guān)計(jì)算,【例2】(2010南昌二模).用下左圖所示裝置實(shí)驗(yàn)，U形管中a為25 mL CuSO4溶液，X、Y為電極。 (1)若X為鐵，Y為純銅，則該裝置所示意的是工業(yè)上常見(jiàn)的_池，陽(yáng)極反應(yīng)式為_(kāi)。,7,(2)若X為純銅，Y為含有Zn、Ag、C等雜質(zhì)的粗銅，則該圖所示意的是工業(yè)上常見(jiàn)的_裝置。反應(yīng)過(guò)程中，a溶液的濃度_發(fā)生變化(填“會(huì)

5、”或“不會(huì)”)。 .現(xiàn)代氯堿工業(yè)常用陽(yáng)離子交換膜將電解槽隔成兩部分，以避免電解產(chǎn)物之間發(fā)生二次反應(yīng)。上右圖為電解槽示意圖。 (1)陽(yáng)離子交換膜，只允許溶液中的_通過(guò)(填下列微粒的編號(hào))。 H2Cl2H+Cl-Na+OH- (2)寫出陽(yáng)極的電極反應(yīng)式：_,8,(3)已知電解槽每小時(shí)加入10%的氫氧化鈉溶液10 kg，每小時(shí)能收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下氫氣896 L，而且兩邊的水不能自由流通。則理論上： 電解后流出的氫氧化鈉溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)。 通過(guò)導(dǎo)線的電量為_(kāi)。(已知NA=6.02 1023/mol，電子電量為1.60 10-19 C,9,解析：.(1)陽(yáng)離子交換膜，就是只允許陽(yáng)離子通過(guò)，所以H+、Na

6、+可以通過(guò)。 (3)m(NaOH)原=10kg10%=1kg 在陰極區(qū)，H+放出，但又有Na+移來(lái)，引起陰極區(qū)增重，所以有： 2H2OH22NaOH增重2(Na-H)轉(zhuǎn)移2e- = = = 解得：m(NaOH)生成=3200 g=3.2kg m(溶液)增=1760 g=1.76kg Q=7.71106C 故w(NaOH)= = =0.357,10,答案： .(1)電鍍，Cu-2e- Cu2+。 (2)銅的電解精煉，會(huì)。 .(1) (2)2Cl-2e- Cl2 (3)35.7%7.71106C 點(diǎn)評(píng)： 本題主要考查電化學(xué)中有關(guān)計(jì)算問(wèn)題，此類問(wèn)題主要抓住得失電子守恒即可。,11,【變式練習(xí)】 (2

7、010安徽)某固體酸燃料電池以CsHSO4固體為電解質(zhì)傳遞H+，其基本結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖，電池總反應(yīng)可表示為：2H2+O2 2H2O，下列有關(guān)說(shuō)法正確的是( ) A電子通過(guò)外電路從b極 流向a極 Bb極上的電極反應(yīng)式為 ：O2+2H2O+4e- 4OH- C每轉(zhuǎn)移0.1 mol 電子， 消耗1.12 L的H2 DH+由a極通過(guò)固體酸電解質(zhì)傳遞到b極,解析：首先明確a為負(fù)極，這樣電子應(yīng)該是通過(guò)外電路由a極流向b極，A錯(cuò)；B選項(xiàng)反應(yīng)應(yīng)為O2+4e-+4H+ 2H2O；C沒(méi)有告知標(biāo)準(zhǔn)狀況。,D,12,1.(2010長(zhǎng)春市調(diào)研)用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋(裝有瓊脂-KNO3

8、的U形管)構(gòu)成一個(gè)原電池(如下圖)。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是( ) 在外電路中，電流由銅電 極流向銀電極 正極反應(yīng)為Ag+e- Ag 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取出鹽橋， 原電池仍繼續(xù)工作 將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同 A B C D,C,限時(shí)訓(xùn)練,解析：Cu作負(fù)極，Ag作正極。 負(fù)極：Cu-2e- Cu2+； 正極：Ag+e- Ag。在外電路中，電子由Cu電極流向Ag電極，而電流方向與電子流向相反，所以錯(cuò)。沒(méi)有鹽橋，原電池不能繼續(xù)工作，錯(cuò)。無(wú)論是否為原電池，反應(yīng)實(shí)質(zhì)相同，均為氧化還原反應(yīng)，對(duì)。,13,14,2.固體氧化物燃料電池(SOFC)以固體氧化物作為電解質(zhì)，這種固體

9、電解質(zhì)在高溫下允許氧離子(O2-)在其間通過(guò)，其工作原理如圖所示。下列關(guān)于固體燃料電池的有關(guān)說(shuō)法正確的是( ) A電極b為電池負(fù)極， 電極反應(yīng)式為O2+4e- 2O2- B固體氧化物的作用是讓電子在電池內(nèi)部通過(guò) C若H2作燃料氣，接觸面上發(fā)生的反應(yīng)為 H2+2OH-2e- 2H2O D若C2H4作燃料氣，接觸面上發(fā)生的反應(yīng)為 C2H4+6O2-12e- 2CO2+2H2O,D,解析：據(jù)判斷電極的方法可知，充入燃料氣的a極為負(fù)極，A項(xiàng)錯(cuò)。電子不會(huì)在內(nèi)電路移動(dòng)，B項(xiàng)錯(cuò)。若燃料氣為H2，其負(fù)極反應(yīng)中不會(huì)有OH-參與反應(yīng)，因電解質(zhì)是氧化物，應(yīng)是O2-參與反應(yīng)： H2+O2-2e- H2O，C項(xiàng)錯(cuò)。D項(xiàng)

10、中以O(shè)2-參與反應(yīng)，正確。,15,16,3.(2010青島聯(lián)考)工業(yè)上利用氫氣在氯氣中燃燒，所得產(chǎn)物再溶于水的方法制得鹽酸，流程復(fù)雜且造成能量浪費(fèi)。有人設(shè)想利用原電池原理直接制備鹽酸的同時(shí)，獲取電能，假設(shè)這種想法可行，下列說(shuō)法肯定錯(cuò)誤的是( ) A兩極材料都用石墨，用稀鹽酸做電解質(zhì)溶液 B通入氫氣的電極為原電池的陰極 C電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子向通氯氣的電極移動(dòng) D通氯氣的電極反應(yīng)為Cl2+2e- 2Cl-,B,解析：利用原電池原理制備鹽酸，通氫氣一極作負(fù)極，通氯氣一極作正極，B錯(cuò)；D對(duì)原電池中的電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，即向通氯氣的電極移動(dòng)，C對(duì)；由于氫氣和氯氣是兩種氣體，電極材料必須借助

11、于石墨電極，可用稀鹽酸做電解質(zhì)溶液，A對(duì)；因此，選B。,18,4.(2010安慶市高三聯(lián)考)鎂及其化合物一般無(wú)毒(或低毒)、無(wú)污染，鎂電池放電時(shí)電壓高而平穩(wěn)，因而越來(lái)越成為人們研制綠色原電池所關(guān)注的重點(diǎn)。有一種鎂原電池的反應(yīng)為： xMg+Mo3S4 MgxMo3S4。在鎂原電池放電時(shí)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( ) AMg2+向正極遷移 B正極反應(yīng)為：Mo3S4+2xe- Mo3S CMo3S4發(fā)生氧化反應(yīng) D負(fù)極反應(yīng)為：xMg-2xe- xMg2+,C,19,解析： 本題主要考查的是電化學(xué)及電極反應(yīng)。在原電池中，放電時(shí)陽(yáng)離子向正極遷移，陰離子向負(fù)極遷移。電極反應(yīng)為：負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)， xMg-2x

12、e- xMg2+；正極，發(fā)生還原反應(yīng)， Mo3S4+2xe- Mo3S 。綜上分析可知，本題選C項(xiàng)。,20,5.(2010常州二模)三氧化二鎳(Ni2O3)可用于制造高能電池，其電解法制備過(guò)程如下：用NaOH調(diào)NiCl2溶液pH至7.5，加放適量硫酸鈉后進(jìn)行電解。電解過(guò)程中產(chǎn)生的Cl2在弱堿性條件下生成ClO-，把二價(jià)鎳氧化為三價(jià)鎳。以下說(shuō)法正確的是( ) A可用鐵作陽(yáng)極材料 B電解過(guò)程中陽(yáng)極附近溶液的pH升高 C陽(yáng)極反應(yīng)方程式為：2Cl-2e- Cl2 D1 mol 二價(jià)鎳全部轉(zhuǎn)化為三價(jià)鎳時(shí)，外電路中通過(guò)了2 mol 電子,C,解析：依題意可知，電解時(shí)陽(yáng)極產(chǎn)生Cl2，電極反應(yīng)為2Cl-2e-

13、 Cl2，故C對(duì)。陽(yáng)極如果是鐵，則溶解，不可能產(chǎn)生氯氣，因此陽(yáng)極不可能是活潑性電極鐵，故A錯(cuò)。陽(yáng)極產(chǎn)生Cl2與堿反應(yīng)，消耗了堿，pH降低，B錯(cuò)。一個(gè)二價(jià)鎳轉(zhuǎn)化為一個(gè)三價(jià)鎳失e-，D錯(cuò)誤。,22,6.右圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴石蕊試液，下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中正確的是( ) A逸出氣體的體積a電極的小于b電極的 B一電極逸出無(wú)味氣體，另一電極逸出 刺激性氣味氣體 Ca電極附近呈紅色，b電極附近出現(xiàn)藍(lán)色 Da電極附近呈藍(lán)色，b電極附近出現(xiàn)紅色,D,解析：Na2SO4 2Na+SO ，H2O H+OH-，SO 和OH-移向b電極，Na+和H+移向a電極

14、，在b電極上：4OH-4e- 2H2O+O2，在a電極上： 2H+2e- H2，所以產(chǎn)生的氣體體積a電極的大于b電極的；兩種氣體均為無(wú)色無(wú)味的氣體；由于a電極上H+放電，所以a電極附近的c(OH-)c(H+)，滴加石蕊試液a電極附近變藍(lán)色，同理，b電極附近變紅色。,23,24,7.(2010太原二模)鋰離子電池已經(jīng)成為新一代實(shí)用化的蓄電池，該電池具有能量密度大、電壓高的特性。鋰離子電池放電時(shí)的電極反應(yīng)式為 負(fù)極反應(yīng)：C6Li-xe- C6Li1-x+xLi+(C6Li表示鋰原子嵌入石墨形成復(fù)合材料) 正極反應(yīng)：Li1-xMO2+xLi+xe- LiMO2(LiMO2表示含鋰的過(guò)渡金屬氧化物)下

15、列有關(guān)說(shuō)法中不正確的是( ) A鋰離子電池充電時(shí)電池反應(yīng)為 C6Li+Li1-xMO2 LiMO2+C6Li1-x B電池反應(yīng)中，鋰、鋅、銀、鉛各失去1mol電子，金屬鋰所消耗的質(zhì)量最小 C鋰離子電池放電時(shí)電池內(nèi)部Li+向正極移動(dòng) D鋰離子電池充電時(shí)陰極反應(yīng)為C6Li1-x+xLi+xe- C6Li,A,25,解析：B項(xiàng)，Li放電1 mol 才需7 g，最小，正確。C項(xiàng)，Li+應(yīng)向陰極(正極)移動(dòng)，正確。電池總反應(yīng)為：C6Li+Li1-xMO2 LiMO2+C6 Li1-x，充電反應(yīng)為放電反應(yīng)的逆反應(yīng)，A項(xiàng)錯(cuò)。充電時(shí)陰極發(fā)生還原反應(yīng)生成鋰單質(zhì)，D正確。,8.電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。右圖

16、表示一個(gè)電解池，裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通過(guò)導(dǎo)線與直流電源相連。請(qǐng)回答以下問(wèn)題： (1)若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，同時(shí)在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則 電解池中X極上的電極反應(yīng)式是 2H+2e- H2。在X極附近觀察到的現(xiàn)象是 _ Y電極上的電極反應(yīng)式是2Cl-2e- Cl2，檢驗(yàn)該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是 _,放出氣體，溶液變紅。,把濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙放在Y電極附近，試紙變藍(lán)色。,27,(2)如要用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO4溶液，則 X電極的材料是_，電極反應(yīng)式是 _。 Y電極的材料是粗銅，電極反應(yīng)式是 _。,純銅,Cu2+2e- Cu,Cu-

17、2e- Cu2+,28,9.下圖所示裝置中，甲、乙、丙三個(gè)燒杯依次分別盛放100 g 5.00%的NaOH溶液、足量的CuSO4溶液和100 g 10.00%的K2SO4溶液，電極均為石墨電極。 (1)接通電源，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，測(cè)得丙中K2SO4濃度為10.47%，乙中c電極質(zhì)量增加。據(jù)此回答問(wèn)題： 電源的N端為_(kāi)極； 電極b上發(fā)生的電極反應(yīng)為 _；,正,4OH-4e- 2H2O+O2,列式計(jì)算電極b上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積： 水減少的質(zhì)量：100 g(1- )=4.5 g； 生成O2的體積： 22.4 Lmol-1=2.8 L； 電極c的質(zhì)量變化是_g；,16,30,電解前后各溶液的酸

18、、堿性大小是否發(fā)生變化，簡(jiǎn)述其原因： 甲溶液_ _； 乙溶液_ _； 丙溶液_ _。,堿性增大，因?yàn)殡娊夂螅繙p少，溶液中NaOH濃度增大,酸性增大，因?yàn)殛?yáng)極上OH-生成O2，溶液中H+濃度增加,酸堿性大小沒(méi)有變化，因?yàn)镵2SO4是強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽，濃度增加不影響溶液的酸堿性,(2)如果電解過(guò)程中銅全部析出，此時(shí)電解能否繼續(xù)進(jìn)行，為什么？ _,能繼續(xù)進(jìn)行，因?yàn)镃uSO4溶液已轉(zhuǎn)變?yōu)镠2SO4溶液，反應(yīng)也就變?yōu)樗碾娊夥磻?yīng)。,32,解析：乙中c電極質(zhì)量增加，則c處發(fā)生的反應(yīng)為 Cu2+2e- Cu，即c處為陰極，由此可推出b為陽(yáng)極，a為陰極，M為負(fù)極，N為正極。丙中為K2SO4，相當(dāng)于電解水，設(shè)電解

19、的水的質(zhì)量為x g。由電解前后溶質(zhì)質(zhì)量相等有，10010%=(100-x) 10.47%，得x=4.5 g，故為0.25 mol。由方程式2H2+O2 2H2O可知，生成2 mol H2O，轉(zhuǎn)移4 mol 電子，所以整個(gè)反應(yīng)中轉(zhuǎn)移0.5 mol 電子，而整個(gè)電路是串聯(lián)的，故每個(gè)燒杯中的電極上轉(zhuǎn)移電子數(shù)是相等的。,33,甲中為NaOH，相當(dāng)于電解H2O，陽(yáng)極b處為陰離子OH-放電，即4OH-4e- 2H2O+O2。 轉(zhuǎn)移0.5 mol 電子，則生成O2為0.5/4=0.125 mol，標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為0.12522.4=2.8 L。 Cu2+2e- Cu，轉(zhuǎn)移0.5 mol 電子，則生成的m(

20、Cu)=0.5/264=16 g。 甲中相當(dāng)于電解水，故NaOH的濃度增大，pH變大。乙中陰極為Cu2+放電，陽(yáng)極為OH-放電，所以H+增多，故pH減小。丙中為電解水，對(duì)于K2SO4而言，其pH幾乎不變。,34,10.(2010黃岡三模)常用的電池是由液體電解質(zhì)將兩個(gè)固體電極隔開(kāi)。而鈉硫電池正相反，它是由固體電解質(zhì)將兩種液體電極隔開(kāi)(如圖所示)：一個(gè)由鈉b-氧化鋁固體電解質(zhì)做成的中心管，將內(nèi)室的熔融鈉(熔點(diǎn)為98 )和外室的熔融硫(熔點(diǎn)為119 )隔開(kāi)，并允許Na+通過(guò)。在電池內(nèi)部，Na+穿過(guò)固體電解質(zhì)和硫反應(yīng)從而傳遞電流?？偟碾姵胤磻?yīng)可表示為2Na(l)+ S8(l)=Na2Sn(l)，試回答下列問(wèn)題： (1)該電池中熔鈉電極作_極。,負(fù),(2)電池內(nèi)部產(chǎn)生1 mol 多硫離子S n時(shí)，轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為_(kāi)mol。 (3)寫出熔硫電極的電極反應(yīng)式： _。 (4)熔硫電極中填充