原电池和电解池知识点总结&&人教版
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原电池和电解池1．原电池和电解池的比较：装置原电池电解池实例原理使氧化还原反应中电子作定向移动，从而形成电流。这种把化学能转变为电能的装置叫做原电池。使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。这种把电能转变为化学能的装置叫做电解池。形成条件①电极：两种不同的导体相连；②电解质溶液：能与电极反应。③能自发的发生氧化还原反应④形成闭合回路①电源；②电极（惰性或非惰性）；③电解质（水溶液或熔化态）。反应类型自发的氧化还原反应非自发的氧化还原反应电极名称由电极本身性质决定：正极：材料性质较不活泼的电极；负极：材料性质较活泼的电极。由外电源决定：阳极：连电源的正极；阴极：连电源的负极；电极反应负极：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）正极：2H++2e-=H2↑（还原反应）阴极：Cu2++2e-=Cu（还原反应）阳极：2Cl--2e-=Cl2↑（氧化反应）电子流向负极→正极电源负极→阴极；阳极→电源正极电流方向正极→负极电源正极→阳极；阴极→电源负极能量转化化学能→电能电能→化学能应用①①抗金属的电化腐蚀；②实用电池。①电解食盐水（氯碱工业）；②电镀（镀铜）；③电冶（冶炼Na、Mg、Al）；④精炼（精铜）。2原电池正负极的判断：⑴根据电极材料判断：活泼性较强的金属为负极，活泼性较弱的或者非金属为正极。⑵根据电子或者电流的流动方向：电子流向：负极→正极。电流方向：正极→负极。⑶根据电极变化判断：氧化反应→负极；还原反应→正极。⑷根据现象判断：电极溶解→负极；电极重量增加或者有气泡生成→正极。⑸根据电解液内离子移动的方向判断：阴离子→移向负极；氧离子→移向正极。3电极反应式的书写：负极：⑴负极材料本身被氧化：①如果负极金属生成的阳离子与电解液成分不反应，则为最简单的：M-ne-=Mn+如：Zn-2e-=Zn2+②如果阳离子与电解液成分反应，则参与反应的部分要写入电极反应式中：如铅蓄电池，Pb+SO42--2e-=PbSO4⑵负极材料本身不反应：要将失电子的部分和电解液都写入电极反应式，如燃料电池CH4-O2(C作电极)电解液为KOH：负极：CH4+10OH-8e-=C032-+7H2O正极：⑴当负极材料能自发的与电解液反应时，正极则是电解质溶液中的微粒的反应，H2SO4电解质，如2H++2e=H2CuSO4电解质：Cu2++2e=Cu⑵当负极材料不与电解质溶液自发反应时，正极则是电解质中的O2反正还原反应当电解液为中性或者碱性时，H2O比参加反应，且产物必为OH-,如氢氧燃料电池（KOH电解质）O2+2H2O+4e=4OH-②当电解液为酸性时，H+比参加反应，产物为H2OO2+4O2+4e=2H2O4．化学腐蚀和电化腐蚀的区别化学腐蚀电化腐蚀一般条件金属直接和强氧化剂接触不纯金属，表面潮湿反应过程氧化还原反应，不形成原电池。因原电池反应而腐蚀有无电流无电流产生有电流产生反应速率电化腐蚀＞化学腐蚀结果使金属腐蚀使较活泼的金属腐蚀5．吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别电化腐蚀类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性较强正极反应O2+4e-+2H2O==4OH-2H++2e-==H2↑负极反应Fe－2e-==Fe2+Fe－2e-==Fe2+腐蚀作用是主要的腐蚀类型，具有广泛性发生在某些局部区域内考点解说6．金属的防护⑴改变金属的内部组织结构。合金钢中含有合金元素，使组织结构发生变化，耐腐蚀。如：不锈钢。⑵在金属表面覆盖保护层。常见方式有：涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面镀一层有自我保护作用的另一种金属。⑶电化学保护法①外加电源的阴极保护法:接上外加直流电源构成电解池，被保护的金属作阴极。②牺牲阳极的阴极保护法：外加负极材料，构成原电池，被保护的金属作正极7。常见实用电池的种类和特点⑴干电池（属于一次电池）①结构：锌筒、填满MnO2的石墨、溶有NH4Cl的糊状物。酸性电解质：②电极反应负极：Zn-2e-=Zn2+正极：2NH4++2e-=2NH3+H2NH3和H2被Zn2＋、MnO2吸收：MnO2+H2=MnO+H2O,Zn2＋＋4NH3=Zn(NH3)42＋碱性电解质：（KOH电解质）电极反应负极：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+Zn(OH)2Zn+MnO2+2H2O-=2MnOOH+Zn(OH)2⑵铅蓄电池（属于二次电池、可充电电池）①结构：铅板、填满PbO2的铅板、稀H2SO4。②A.放电反应负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4原电池正极：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2OB.充电反应阴极：PbSO4+2e-=Pb+SO42-电解池阳极：PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+4H++SO42-总式：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O注意：放电和充电是完全相反的过程，放电作原电池，充电作电解池。电极名称看电子得失，电极反应式的书写要求与离子方程式一样，且加起来应与总反应式相同。⑶锂电池①结构：锂、石墨、固态碘作电解质。②A电极反应负极：2Li-2e-=2Li+正极：I2+2e-=2I-总式：2Li+I2=2LiIBMnO2做正极时：负极：2Li-2e-=2Li+正极：MnO2+e-=MnO2-总Li+MnO2=LiMnO2锂电池优点：体积小，无电解液渗漏，电压随放电时间缓慢下降，应用:心脏起搏器，手机电池，电脑电池。⑷A.氢氧燃料电池结构：石墨、石墨、KOH溶液。②电极反应负极：H2-2e-+2OH-=2H2O正极：O2+4e-+2H2O=4OH-总式：2H2+O2=2H2O（反应过程中没有火焰，不是放出光和热，而是产生电流）注意：还原剂在负极上反应，氧化剂在正极上反应。书写电极反应式时必须考虑介质参加反应（先常规后深入）。若相互反应的物质是溶液，则需要盐桥（内装KCl的琼脂，形成闭合回路）。B．铝、空气燃料电池以铝―空气―海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功。这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而源源不断产生电流。只要把灯放入海水中，数分钟后就会发出耀眼的闪光，其能量比干电池高20～50倍。电极反应：铝是负极4Al-12e-==4Al3+；石墨是正极3O2+6H2O+12e-==12OH-8．电解池的阴阳极判断：⑴由外电源决定：阳极：连电源的正极；阴极：连电源的负极；⑵根据电极反应:氧化反应→阳极；还原反应→阴极⑶根据阴阳离子移动方向：阴离子移向→阳极；阳离子移向→阴极，⑷根据电子几点流方向：电子流向:电源负极→阴极；阳极→电源正极电流方向:电源正极→阳极；阴极→电源负极9.电解时电极产物判断：⑴阳极：如果电极为活泼电极，Ag以前的，则电极失电子，被氧化被溶解，Zn-2e-=Zn2+如果电极为惰性电极，C、Pt、Au、Ti等，则溶液中阴离子失电子，4OH--4e-=2H2O+O2阴离子放电顺序S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-⑵阴极：（.阴极材料(金属或石墨)总是受到保护）根据电解质中阳离子活动顺序判断，阳离子得电子顺序―金属活动顺序表的反表金属活泼性越强，则对应阳离子的放电能力越弱，既得电子能力越弱。K+<Ca2+<Na+<Mg2+<Al3+<(H+)<Zn2+<Fe2+<Sn2+<Pb2+<Cu2+<Hg2+<Ag+10．电解、电离和电镀的区别电解电离电镀条件受直流电作用受热或水分子作用受直流电作用实质阴阳离子定向移动，在两极发生氧化还原反应阴阳离子自由移动，无明显的化学变化用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金实例CuCl2Cu＋Cl2CuCl2==Cu2++2Clˉ阳极Cu－2e-=Cu2+阴极Cu2++2e-=Cu关系先电离后电解，电镀是电解的应用11．电镀铜、精炼铜比较电镀铜精炼铜形成条件镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液必须含有镀层金属的离子粗铜金属作阳极，精铜作阴极，CuSO4溶液作电解液电极反应阳极Cu－2e-=Cu2+阴极Cu2++2e-=Cu阳极：Zn-2e-=Zn2+Cu-2e-=Cu2+等阴极：Cu2++2e-=Cu溶液变化电镀液的浓度不变溶液中溶质浓度减小12．电解方程式的实例（用惰性电极电解）：电解质溶液阳极反应式阴极反应式总反应方程式（条件：电解）溶液酸碱性变化CuCl22Cl--2e-=Cl2↑Cu2++2e-=CuCuCl2=Cu+Cl2↑――HCl2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑2HCl=H2↑+Cl2↑酸性减弱Na2SO44OH--4e-=2H2O+O2↑2H++2e-=H2↑2H2O=2H2↑+O2↑不变H2SO44OH--4e-=2H2O+O2↑2H++2e-=H2↑2H2O=2H2↑+O2↑消耗水，酸性增强NaOH4OH--4e-=2H2O+O2↑2H++2e-=H2↑2H2O=2H2↑+O2↑消耗水，碱性增强NaCl2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOHH+放电，碱性增强CuSO44OH--4e-=2H2O+O2↑Cu2++2e-=Cu2CuSO4+2H2O=2Cu+O2↑+2H2SO4OHˉ放电,酸性增强13，以惰性电极电解电解质溶液的规律：⑴电解水型：电解含氧酸，强碱，活泼金属的含氧酸盐，如稀H2SO4、NaOH溶液、Na2SO4溶液：阳极：4OH--4e-=2H2O+O2↑阴极：2H++2e-=H2↑总反应：2H2O2H2↑+O2↑，溶质不变，PH分别减小、增大、不变。酸、碱、盐的加入增加了溶液导电性,从而加快电解速率（不是起催化作用）。⑵电解电解质：无氧酸（HF除外）、不活泼金属的无氧酸盐，如CuCl2阳极：2Cl--2e-=Cl2↑阴极：Cu2++2e-=Cu总反应：CuCl2=Cu+Cl2↑⑶放氢生成碱型：活泼金属的无氧酸盐（F化物除外）如NaCl阳极：2Cl--2e-=Cl2↑阴极：2H++2e-=H2↑总反应：2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH公式：电解质+H2O→碱+H2↑+非金属⑷放氧省酸型：不活泼金属的含氧酸盐，如CuSO4阳极：4OH--4e-=2H2O+O2↑阴极：Cu2++2e-=Cu总反应：2CuSO4+2H2O=2Cu+O2↑+2H2SO4公式：电解质+H2O→酸+O2↑+金属解NaCl溶液：2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH，溶质、溶剂均发生电解反应，PH增大8．电解原理的应用A、电解饱和食盐水（氯碱工业）⑴反应原理阳极：2Cl--2e-==Cl2↑阴极：2H++2e-==H2↑总反应：2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH⑵设备（阳离子交换膜电解槽）①组成：阳极―Ti、阴极―Fe②阳离子交换膜的作用：它只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过。⑶制烧碱生产过程（离子交换膜法）①食盐水的精制：粗盐（含泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等）→加入NaOH溶液→加入BaCl2溶液→加入Na2CO3溶液→过滤→加入盐酸→加入离子交换剂(NaR)②电解生产主要过程（见图20-1）：NaCl从阳极区加入，H2O从阴极区加入。阴极H+放电，破坏了水的电离平衡，使OH-浓度增大，OH-和Na+形成NaOH溶液。B、电解冶炼铝⑴原料：（A）、冰晶石：Na3AlF6=3Na++AlF63-（B）、氧化铝：铝土矿NaAlO2Al(OH)3Al2O3⑵原理阳极2O2－－4e-=O2↑阴极Al3＋+3e-=Al总反应：4Al3++6O2ˉ4Al+3O2↑⑶设备：电解槽（阳极C、阴极Fe）因为阳极材料不断地与生成的氧气反应：C+O2→CO+CO2，故需定时补充。C、电镀：用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金的过程。⑴镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液必须含有镀层金属的离子。电镀锌原理：阳极Zn－2eˉ=Zn2+阴极Zn2++2eˉ=Zn⑵电镀液的浓度在电镀过程中不发生变化。⑶在电镀控制的条件下，水电离出来的H+和OHˉ一般不起反应。⑷电镀液中加氨水或NaCN的原因：使Zn2+离子浓度很小，镀速慢，镀层才能致密、光亮。D、电解冶炼活泼金属Na、Mg、Al等。E、电解精炼铜：粗铜作阳极，精铜作阴极，电解液含有Cu2+。铜前金属先反应但不析出，铜后金属不反应，形成“阳极泥”。
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原电池的电极名称不仅与电极的性质有关，也与电解质溶液有关，下列说法中不正确的是（　　）A．有Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，其负极反应式为：Al-3e-═Al3+B．Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负极反应式为：Al-3e-═Al3+C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极反应式为：Fe-2e-═Fe2+D．由Al、Cu、浓硝酸组成原电池，其负极反应式为：Cu-2e-═Cu2+
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A．由Al、Cu、稀H2SO4组成原电池，铝和稀硫酸反应而失电子，铜和稀硫酸不反应，所以铝作负极，铜作正极，其负极反应式为：Al-3e-=Al3+，故A正确；B．Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，铝和氢氧化钠溶液反应而失去电子发生氧化反应，镁和氢氧化钠溶液不反应，所以铝是负极，镁是正极，其负极反应式为：Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O，故B错误；C．由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，铁和铜都与氯化铁反应，但铁的金属性比铜强，所以铁作负极，铜作正极，其负极反应式为：Fe-2e-=Fe2+，故C正确；D．Al、Cu、浓硝酸组成原电池，铝和浓硝酸发生钝化现象，铜和浓硝酸能自发的进行反应，所以铜作负极，铝作正极，其负极反应式为：Cu-2e-=Cu2+，故D正确；故选B．
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原电池中，得电子发生还原反应的电极是正极，失电子发生氧化反应的电极是正极，根据得失电子判断电极名称．
本题考点：
原电池和电解池的工作原理．
考点点评：
本题考查原电池的正负极的判断及电极反应式，注意不能根据金属的活泼性判断原电池的正负极，要根据得失电子判断正负极，为易错点，题目难度不大．
扫描下载二维码高考化学一轮总复习化学能转化为电能――电池课时训练（带答案）
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高考化学一轮总复习化学能转化为电能――电池课时训练（带答案）
作者：佚名 资料来源：网络 点击数： &&&
高考化学一轮总复习化学能转化为电能――电池课时训练（带答案）
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文章来源 莲山课件 w w w.5 Y Kj.Co M 第五章　化学反应中的能量的转化第二节　化学能转化为电能――电池题号&1&1－1&1－2&1－3&2&3&3－1&3－2&4&5&6&7&8答案&&&&&&&&&&&&&
一、单项1．(;新课标高考)铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2。下列有关该电池的说法不正确的是(　　)A．电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为FeB．电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2C．电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低D．电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O1题变式1－1.(;唐山期末测试)碱性锌锰电池的总反应为：Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnO(OH)，下列说法不正确的是(　　)A．该电池Zn为负极，MnO2为正极，是KOHB．放电时外电路电流由Zn流向MnO2C．电池工作时OH－向锌电极移动D．该电池的正极反应为：MnO2＋e－＋H2O===MnO(OH)＋OH－1－2.2011年1月丰田汽车表示正从事镁离子电池技术开发工作，该种电池蓄能水平达到锂电池的两倍，可为电动车提供更优越的动力源。其中一种镁电池的反应原理为：MgxMo3S4 xMg＋Mo3S4，下列说法不正确的是(　　)A．放电时，Mo3S4发生氧化反应B．放电时，正极反应式：Mo3S4＋2xe－===Mo3S2x－4C．充电时，Mg2＋向阴极迁移D．充电时，阴极反应式：xMg2＋＋2xe－===xMg1－3.(;山东莱芜期末测试)锂钒氧化物电池的能量密度远远超过其他材料电池，电池总反应式为：V2O5＋xLiD→LixV2O5，下列说法不正确的是(　　)A．向外供电时，锂离子向负极移动B．负极上反应的物质是锂，正极上反应的物质是V2O5C．正极的电极反应为：V2O5＋xe－＋xLi＋D→LixV2O5D．负极的电极反应为：xLi－xe－D→xLi＋2．(;广州执信中学三模)“固体离子导体”是因为离子能在固体中迁移传递电荷。如下图，空气中的O2与AlI3在聚四氟乙烯膜中反应生成I2，I2与Ag形成原电池，在RbAg4I5晶体中迁移的离子全是Ag＋。下列说法中错误的是(　　)&A．电子从银电极迁移流向石墨电极B．Ag＋从下往上移动C．石墨电极为正极，银电极为负极D．银电极的电极反应式是：Ag－e－===Ag＋3．(;揭阳一模)将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，构成甲烷燃料电池。已知，通入CH4&#O；通入O2的一极，其电极反应式是：2O2＋8e－＋4H2O===8OH－。下列叙述不正确的是(　　)A．通入CH4的电极为负极B．正极发生氧化反应C．燃料电池工作时，溶液中的OH－向负极移动D．该电池使用一段时间后应补充KOH3题变式3－1.某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为传递H＋，其基本结构如图，电池总反应可表示为：2H2＋O2===2H2O，下列有关说法正确的是(　　)&A．电子通过外电路从b极流向a极B．b极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极3－2.(;山东郓城一中检测)据报道，以硼氢化合物NaBH4(B元素的化合价为＋3价)和H2O2作原料的燃料电池，负极材料采用Pt/C，正极材料采用MnO2，用作空军通信卫星电源，其工作原理如下图所示。下列说法错误的是(　　)&A．电池放电时Na＋从a极区移向b极区B．电极b采用MnO2，MnO2既作电极材料又有催化作用C．该电池的负极反应为：BH－4＋8OH－－8e－===BO－2＋6H2OD．每消耗3 mol H2O2，转移的电子为3 mol4．原电池电极的“正”与“负”不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中正确的是(　　)A．由Fe、Cu和FeCl3溶液组成的原电池中，负极反应式为：Cu－2e－===Cu2＋B．由Al、Cu和稀硫酸组成的原电池中，负极反应式为：Cu－2e－===Cu2＋C．由Al、Mg和NaOH溶液组成的原电池中，负极反应式为：Al＋4OH－－3e－===AlO－2＋2H2OD．由Al、Cu和浓HNO3溶液组成的原电池中，负极反应式为：Al－3e－===Al3＋5．用X、Y、Z、W四种金属进行如下实验：1&将X与Y用导线连接，浸入电解质溶液中，Y极上有气泡产生2&将片状的X、W分别投入等浓度盐酸中都有气体产生，W比X反应剧烈3&用惰性电极电解等物质的量浓度的Y和Z的硝酸盐混合溶液，在阴极上首先析出单质Z根据以上事实，下列判断或推测错误的是(　　)A．Z的阳离子氧化性最强B．W的还原性强于Y的还原性C．Z放入CuSO4溶液中一定有Cu析出D．用X、Z和稀硫酸可构成原电池，X作负极6．(;济南外国语学校质检)如下图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相同的空心铜球和空心铁球，调节杠杆使其在水中保持平衡，然后小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中，不考虑铁丝反应及两边浮力的变化)(　　)&A．无论杠杆为导体还是绝缘体，均为A端高B端低B．无论杠杆为导体还是绝缘体，均为A端低B端高C．当杠杆为绝缘体时，A端低B端高；为导体时，A端高B端低D．当杠杆为绝缘体时，A端高B端低；为导体时，A端低B端高
二、双项7．(;海南高考)根据下图，下列判断中正确的是(　　)&A．烧杯a中的溶液pH升高B．烧杯b中发生氧化反应C．烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl28．镍镉(NiCd)可充电电池在充、放电时按下式进行：Cd＋2NiOOH＋2H2O Cd(OH)2＋2Ni(OH)2。有关该电池的说法正确的是(　　)A．电解质溶液可以选用稀硫酸溶液B．充电过程是电能转化为化学能的过程C．放电时负极附近溶液的碱性不变D．充电时阳极反应：Ni(OH)2－e―＋OH―===NiOOH＋H2O三、非选择题9．(;山师附中模拟)铅酸蓄电池应用广泛，其电解液是一定浓度的硫酸溶液，总反应是：Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。(1)该蓄电池放电工作时的负极材料是________，充电时，该极接直流电源的________(填“正极”或“负极”)。(2)远洋轮船的钢铁船体在海水中易发生电化学腐蚀中的__________腐蚀。为防止发生这种腐蚀，通常把船体与浸在海水里的Zn块相连，或与像铅酸蓄电池这样的直流电源的________极(填“正”或“负”)相连。钢铁在呈中性的潮湿环境下的腐蚀比呈酸性时缓慢，在碱性潮湿环境下的腐蚀更缓慢，试从化学平衡角度解释碱性时比中性时更缓慢的原因：____________________ (写出电极反应式及必要的文字叙述)。(3)Cu2O是一种半导体材料，可通过下图的电解装置制取，电解总反应为2Cu＋H2O=====通电Cu2O＋H2↑，阴极的电极反应式是____________________。若用铅酸蓄电池作为电源进行电解，当蓄电池中有0.2 mol H＋被消耗时，Cu2O的理论产量为________。&10．(;海南高考)氮元素的氢化物和氧化物在工业生产和国防建设中都有广泛应用，回答下列问题：(1)氮元素原子的L层电子数为________________。(2)NH3与NaClO反应可得到肼(N2H4)，该反应的化学方程式为________________________。(3)肼可作为火箭发动机的燃料，与氧化剂N2O4反应生成N2和水蒸气。已知：①N2(g)＋2O2(g)===N2O4(l)ΔH1＝－19.5 kJ&#8226;mol－1②(1)N2H4(l)＋O2(g)===N2(g)＋2H2O(g)ΔH2＝－534.2 kJ&#8226;mol－1写出肼和N2O4反应的热化学方程式_________。(4)肼空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为____________________________________。11．(;石景山模拟)金属铜不溶于稀硫酸，可溶于铁盐溶液生成铜盐与亚铁盐。现将一定量的铜片加入到100 mL稀硫酸和硫酸铁的混合溶液中，铜片完全溶解(不考虑盐的水解及溶液体积的变化)。(1)写出铜溶解于上述混合溶液的离子方程式____________。(2)若铜完全溶解时，溶液中的Fe3＋、Cu2＋、H＋三种离子的物质的量浓度相等，且测得溶液的pH＝1，则溶解铜的质量是________g，溶液中的c(SO2－4)＝________ mol/L。&(3)若欲在上图所示的装置中发生(1)中的反应，则X极是______(填“正极”或“负极”)，电极反应式_______________。Y极的材料名称是________，电极反应式______________。12．如图是一种航天器能量储存系统原理示意图。&(1)该系统中能量转化形式主要是_____________________。(2)装置Y中，电解质溶液为稀硫酸，氢气在________极发生________反应，氧气参与的电极反应式为_________。(3)下列说法正确的是(　　)A．装置X能实现化学能转化为电能B．电容量大的锂铝合金材料能作装置Y的电极C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能之间的完全转化&&参考答案一、单项选择题1．解析：A项，由电池反应可知，Ni2O3→Ni(OH)2，Ni的化合价由＋3价→＋2价，化合价降低，发生还原反应，故Ni2O3为正极，Fe→Fe(OH)2，Fe的化合价由0价变为＋2价，化合价升高，发生氧化反应，故Fe为负极，正确；B项，负极发生氧化反应，Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2，正确；C项，阴极发生还原反应，Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－，c(OH－)增大，溶液的pH增大，故错误；D项，阳极发生氧化反应，电极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O，D项正确。答案：C1题变式1－1.解析：放电时，Zn为负极，MnO2为正极反应物，电子从Zn流向MnO2，电流方向与电子流向相反，故B项错误。答案：B1－2.解析：放电时反应由右向左进行，Mg为负极，失去电子，发生氧化反应，Mo3S4发生还原反应，故A项错误、B项正确；充电时反应由左向右进行，故阴极反应式：xMg2＋＋2xe－===xMg，Mg2＋向阴极迁移，C、D均正确。答案：A1－3.解析：该电池的负极为锂，产生的Li＋移向正极，A项错误。答案：A2．解析：该反应电极材料本身不参加反应，电子从负极移向正极，故银电极为负极，发生反应：2I－－2e－===I2，D错误；石墨电极为正极，阳离子移向正极。答案：D3．解析：CH4失电子在负极上发生反应，A项正确；O2在正极上得电子发生还原反应，B项错误，从题干提供的两极反应式可知，负极消耗OH－，正极产生OH－，因此OH－是由正极通过内电路流向负极，C项正确；每产生8 mol e－，负极消耗OH－10 mol，而正极只生成8 mol OH－，所以工作一段时间后需补充KOH，D项正确。故选B项。答案：B3题变式3－1.解析：该原电池的化学原理是H2被氧化，在负极(a极)发生反应：H2－2e－===2H＋，H＋由a极转移到b极，D项正确；O2发生还原反应，在正极(b极)发生反应：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，则电子通过外电路从a极流向b极，A、B两项不正确；C项因未指明气体所处的温度和压强，不正确。答案：D3－2.解析：每消耗3 mol H2O2，转移的电子为6 mol。答案：D4．解析：前两项都按常规应该是活泼金属作负极；C项中Al能与NaOH溶液反应，作负极。D项中Al在浓HNO3中钝化，Cu为负极。答案：C5．解析：由实验1可知，金属活动性X＞Y，由实验2可知W＞X，由实验3可知Y＞Z，所以金属活动性顺序为W＞X＞Y＞Z。那么，A、B、D三项都是正确的，而Z的金属活动性可能比Cu弱，C项错误。答案：C6．解析：当杠杆AB为导体时，Cu、Fe两球在CuSO4溶液中构成原电池，Fe球端为负极，溶解，质量减小，而铜球端为正极，发生反应：Cu2＋＋2e－===Cu，生成的单质铜附着在铜球表面使其质量增加，从而引起A端低B端高；当杠杆AB为绝缘体时，A端铜球与CuSO4溶液不反应，因而质量不变，而B端铁球发生反应：Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu，即每56 g铁溶解的同时又有64 g铜附着在铁球表面，因而铁球质量增加，所以A端高B端低。故选D项。答案：D&二、双项选择题7．解析：由图知，烧杯b中的Zn棒失去电子，发生氧化反应，电子转移到Fe棒上，烧杯a中通入的氧气在Fe棒表面得电子生成氢氧根离子，使a中溶液的pH升高。所以正确的为A、B两项。答案：AB8．解析：充电时的反应物Cd(OH)2和Ni(OH)2均属于碱，可与酸反应，故电解质不可选用酸溶液，A错误；充电是电能转化为化学能的过程，B正确；放电时负极反应式为：Cd－2e－＋2OH－===Cd(OH)2，负极附近溶液的碱性减弱，C错误。答案：BD三、非选择题9．解析：(1)放电时充当原电池，此时Pb失电子生成PbSO4。因此，负极材料为Pb；充电时充当电解池，需让该极生成的PbSO4还原为Pb。因此应与电源的负极相连；(2)轮船的铁船体与海水(中性)接触，在空气中发生的应为吸氧腐蚀；吸氧腐蚀的正极反应为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－，碱性环境比中性时的OH－的浓度大，抑制了上述电极反应的发生，所以腐蚀得慢；(3)阴极发生还原反应，即：2H＋＋2e－===H2↑，当蓄电池中消耗0.2 mol H＋时，转移的是0.1 mol e－，得到Cu2O的理论物质的量可由阳极反应式：2Cu＋H2O－2e－===Cu2O＋2H＋得为0.05 mol，质量为0.05 mol×144 g&#8226;mol－1＝7.2 g。答案：(1)Pb　负极(2)吸氧　负　碱性环境时，OH－抑制了反应O2＋4e－＋2H2O===4OH－的进行，因此腐蚀缓慢(3)2H＋＋2e－===H2↑　7.2 g10．解析：(1)N原子的原子结构示意图为： ，故其L层上有5个电子；(2)NH3＋NaClOD→N2H4，根据元素守恒还应生成NaCl和H2O，观察法可配平方程式为2NH3＋NaClO===N2H4＋NaCl＋H2O；(3)肼与N2O4反应生成N2和水蒸气：2N2H4＋N2O4===3N2＋4H2O，观察已知的两个热方程式可知，②×2－①得：2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝ΔH2×2－ΔH1＝－1 048.9 kJ&#8226;mol－1；(4)“肼空气燃料电池是一种碱性电池”中O2在正极反应，故负极是肼发生反应：N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O。答案：(1)5(2)2NH3＋NaClO===N2H4＋NaCl＋H2O(3)2N2H4(l)＋N2O4(l)===3N2(g)＋4H2O(g)　ΔH＝－1 048.9 kJ&#8226;mol－1(4)N2H4－4e－＋4OH－===N2↑＋4H2O11．解析：(2)溶液的pH＝1，c(H＋)＝0.1 mol&#8226;L－1，则m(Cu)＝0.01 mol×64 g&#8226;mol－1＝0.64 g。2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，生成的FeSO4浓度为0.2 mol&#8226;L－1，根据电荷守恒：c(SO2－4)＝3＋2＋12×0.1 mol&#8226;L－1＋0.2 mol&#8226;L－1＝0.5 mol&#8226;L－1。(3)原电池中电子流向从负极流向正极，故X为负极：Cu－2e－===Cu2＋；Y为正极：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。答案：(1)Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋(2)0.64　0.5　(3)负极　Cu－2e－===Cu2＋　碳(石墨、金、铂、银)2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋12．解析：本题考查新能源在科学研究中的应用。(1)该系统中能量转化形式有太阳能转化为电能、电能转化为化学能、化学能转化为电能、电能转化为机械能(工作马达)等；(2)装置Y是原电池，负极发生氧化反应：H2－2e－===2H＋，正极发生还原反应，H＋参与电极反应：O2＋4e－＋4H＋===2H2O；(3)装置X利用太阳能电池电解水，电能转化为化学能，Y装置实现化学能转化为电能，A选项错误；装置Y有水生成，锂能与水反应，锂材料不能作Y电池的电极，B选项错误；X装置电解水：2H2O=====通电2H2↑＋O2↑，产生的氢气和氧气分别作装置X的燃料和氧化剂(循环再生)，C选项正确；电能转化为化学能或化学能转化为电能过程中，有一部分能量转化成其他形式的能量，如光能、机械能等，能量转化率小于1，D选项错误。答案：(1)太阳能转化为电能、电能转化为化学能、化学能转化为电能、电能转化为机械能(工作马达)等(2)负　氧化　O2＋4e－＋4H＋===2H2O　(3)C 文章来源 莲山课件 w w w.5 Y Kj.Co M
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