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1、1,第9讲 化学能与电能的转化,【例1】 (2010浙江)Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为： 2Li+FeS+2e- Li2S+Fe有关该电池的下列说法中，正确的是() ALi-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为+1价 B该电池的电池反应式为： 2Li+FeS Li2S+Fe C负极的电极反应式为：Al-3e- Al3+ D充电时，阴极发生的电极反应式为： Li2S+Fe-2e- 2Li+FeS,2,考点一电极判断与电极反应式书写,解析本题涵盖电解池与原电池的主体内容，涉及电极判断与电极反应式书写等问题。根据给出的正极得电子的反应及原电池
2、的电极材料Li-Al/FeS可以判断放电时(原电池)负极的电极反应式为Al-3e- Al3+。A、Li和Al分别是两极材料。B、应有Al的参加。D、应当是阳极失电子反应。 答案： C 点评：原电池与电解池的教学一定要重视电极反应式书写。电极反应式书写是原电池和电解池内容或原理的核心。原电池的教学可以从原电池反应的总反应式：可以自发进行的氧化还原反应，负极反应(因负极就是参加反应的电极)开始。电解池的教学要从外加电源的正负极，分析阳极(活性电极时本身参加反应)开始，最终获得进行的氧化还原反应。简单记住：沸(负)羊(阳)羊(氧化)。,3,解析本题考查电化学(原电池、电解池)的相关知识，K闭合时为原
3、电池，为电解池，中发生充电反应，d电极为阳极发生氧化反应，其反应式为 PbSO4+2H2O-2e- PbO2+4H+SO ，所以A正确。 在上述总反应式中，得失电子总数为2e-，当电路中转移0.2 mol 电子时，可以计算出中消耗硫酸的量为0.2 mol，所以B对。 K闭合一段时间，也就是充电一段时间后可以作为原电池，由于c表面生成Pb，放电时做电源的负极，d表面生成PbO2，做电源的正极，所以D也正确。 K闭合时d是阳极，阴离子向阳极移动，所以C错。,5,6,考点二电化学中有关计算,【例2】(2010南昌二模).用下左图所示装置实验，U形管中a为25 mL CuSO4溶液，X、Y为电极。 (
4、1)若X为铁，Y为纯铜，则该装置所示意的是工业上常见的_池，阳极反应式为_。,7,(2)若X为纯铜，Y为含有Zn、Ag、C等杂质的粗铜，则该图所示意的是工业上常见的_装置。反应过程中，a溶液的浓度_发生变化(填“会”或“不会”)。 .现代氯碱工业常用阳离子交换膜将电解槽隔成两部分，以避免电解产物之间发生二次反应。上右图为电解槽示意图。 (1)阳离子交换膜，只允许溶液中的_通过(填下列微粒的编号)。 H2Cl2H+Cl-Na+OH- (2)写出阳极的电极反应式：_,8,(3)已知电解槽每小时加入10%的氢氧化钠溶液10 kg，每小时能收集到标准状况下氢气896 L，而且两边的水不能自由流通。则理
5、论上： 电解后流出的氢氧化钠溶液的质量分数为_。 通过导线的电量为_。(已知NA=6.02 1023/mol，电子电量为1.60 10-19 C,9,解析：.(1)阳离子交换膜，就是只允许阳离子通过，所以H+、Na+可以通过。 (3)m(NaOH)原=10kg10%=1kg 在阴极区，H+放出，但又有Na+移来，引起阴极区增重，所以有： 2H2OH22NaOH增重2(Na-H)转移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)电镀，Cu-2e-
6、Cu2+。 (2)铜的电解精炼，会。 .(1) (2)2Cl-2e- Cl2 (3)35.7%7.71106C 点评： 本题主要考查电化学中有关计算问题，此类问题主要抓住得失电子守恒即可。,11,【变式练习】 (2010安徽)某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+，其基本结构见下图，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 Bb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H2 DH+由a极通过固体酸电解质传递到b极,解析：首先明确a为负极，这样电子应该是通过
7、外电路由a极流向b极，A错；B选项反应应为O2+4e-+4H+ 2H2O；C没有告知标准状况。,D,12,1.(2010长春市调研)用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KNO3的U形管)构成一个原电池(如下图)。以下有关该原电池的叙述正确的是( ) 在外电路中，电流由铜电 极流向银电极 正极反应为Ag+e- Ag 实验过程中取出盐桥， 原电池仍继续工作 将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 A B C D,C,限时训练,解析：Cu作负极，Ag作正极。 负极：Cu-2e- Cu2+； 正极：Ag+e- Ag。在外电路中，电子由Cu电极流
8、向Ag电极，而电流方向与电子流向相反，所以错。没有盐桥，原电池不能继续工作，错。无论是否为原电池，反应实质相同，均为氧化还原反应，对。,13,14,2.固体氧化物燃料电池(SOFC)以固体氧化物作为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过，其工作原理如图所示。下列关于固体燃料电池的有关说法正确的是( ) A电极b为电池负极， 电极反应式为O2+4e- 2O2- B固体氧化物的作用是让电子在电池内部通过 C若H2作燃料气，接触面上发生的反应为 H2+2OH-2e- 2H2O D若C2H4作燃料气，接触面上发生的反应为 C2H4+6O2-12e- 2CO2+2H2O,D,解析：
9、据判断电极的方法可知，充入燃料气的a极为负极，A项错。电子不会在内电路移动，B项错。若燃料气为H2，其负极反应中不会有OH-参与反应，因电解质是氧化物，应是O2-参与反应： H2+O2-2e- H2O，C项错。D项中以O2-参与反应，正确。,15,16,3.(2010青岛联考)工业上利用氢气在氯气中燃烧，所得产物再溶于水的方法制得盐酸，流程复杂且造成能量浪费。有人设想利用原电池原理直接制备盐酸的同时，获取电能，假设这种想法可行，下列说法肯定错误的是( ) A两极材料都用石墨，用稀盐酸做电解质溶液 B通入氢气的电极为原电池的阴极 C电解质溶液中的阳离子向通氯气的电极移动 D通氯气的电极反应为Cl
10、2+2e- 2Cl-,B,解析：利用原电池原理制备盐酸，通氢气一极作负极，通氯气一极作正极，B错；D对原电池中的电解质溶液中的阳离子向正极移动，即向通氯气的电极移动，C对；由于氢气和氯气是两种气体，电极材料必须借助于石墨电极，可用稀盐酸做电解质溶液，A对；因此，选B。,18,4.(2010安庆市高三联考)镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，镁电池放电时电压高而平稳，因而越来越成为人们研制绿色原电池所关注的重点。有一种镁原电池的反应为： xMg+Mo3S4 MgxMo3S4。在镁原电池放电时，下列说法错误的是( ) AMg2+向正极迁移 B正极反应为：Mo3S4+2xe- Mo3S CMo3
11、S4发生氧化反应 D负极反应为：xMg-2xe- xMg2+,C,19,解析： 本题主要考查的是电化学及电极反应。在原电池中，放电时阳离子向正极迁移，阴离子向负极迁移。电极反应为：负极，发生氧化反应， xMg-2xe- xMg2+；正极，发生还原反应， Mo3S4+2xe- Mo3S 。综上分析可知，本题选C项。,20,5.(2010常州二模)三氧化二镍(Ni2O3)可用于制造高能电池，其电解法制备过程如下：用NaOH调NiCl2溶液pH至7.5，加放适量硫酸钠后进行电解。电解过程中产生的Cl2在弱碱性条件下生成ClO-，把二价镍氧化为三价镍。以下说法正确的是( ) A可用铁作阳极材料 B电解
12、过程中阳极附近溶液的pH升高 C阳极反应方程式为：2Cl-2e- Cl2 D1 mol 二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过了2 mol 电子,C,解析：依题意可知，电解时阳极产生Cl2，电极反应为2Cl-2e- Cl2，故C对。阳极如果是铁，则溶解，不可能产生氯气，因此阳极不可能是活泼性电极铁，故A错。阳极产生Cl2与碱反应，消耗了碱，pH降低，B错。一个二价镍转化为一个三价镍失e-，D错误。,22,6.右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊试液，下列实验现象中正确的是( ) A逸出气体的体积a电极的小于b电极的 B一电极逸出无味气体，另一
13、电极逸出 刺激性气味气体 Ca电极附近呈红色，b电极附近出现蓝色 Da电极附近呈蓝色，b电极附近出现红色,D,解析：Na2SO4 2Na+SO ，H2O H+OH-，SO 和OH-移向b电极，Na+和H+移向a电极，在b电极上：4OH-4e- 2H2O+O2，在a电极上： 2H+2e- H2，所以产生的气体体积a电极的大于b电极的；两种气体均为无色无味的气体；由于a电极上H+放电，所以a电极附近的c(OH-)c(H+)，滴加石蕊试液a电极附近变蓝色，同理，b电极附近变红色。,23,24,7.(2010太原二模)锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池，该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电
14、池放电时的电极反应式为 负极反应：C6Li-xe- C6Li1-x+xLi+(C6Li表示锂原子嵌入石墨形成复合材料) 正极反应：Li1-xMO2+xLi+xe- LiMO2(LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物)下列有关说法中不正确的是( ) A锂离子电池充电时电池反应为 C6Li+Li1-xMO2 LiMO2+C6Li1-x B电池反应中，锂、锌、银、铅各失去1mol电子，金属锂所消耗的质量最小 C锂离子电池放电时电池内部Li+向正极移动 D锂离子电池充电时阴极反应为C6Li1-x+xLi+xe- C6Li,A,25,解析：B项，Li放电1 mol 才需7 g，最小，正确。C项，Li+应向阴
15、极(正极)移动，正确。电池总反应为：C6Li+Li1-xMO2 LiMO2+C6 Li1-x，充电反应为放电反应的逆反应，A项错。充电时阴极发生还原反应生成锂单质，D正确。,8.电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题： (1)若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则 电解池中X极上的电极反应式是 2H+2e- H2。在X极附近观察到的现象是 _ Y电极上的电极反应式是2Cl-2e- Cl2，检验该电极反应产物的方法是 _,放出气体，溶液变红。,把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色。,27,(2)如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则
