专题02 化学能转化为电能——电池(考点清单)(讲+练)-2024-2025学年高二化学上学期期末考点大串讲(鲁科版2019)
2024-11-25
|
2份
|
36页
|
670人阅读
|
10人下载
精品
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 化学 |
| 教材版本 | 高中化学鲁科版选择性必修1 化学反应原理 |
| 年级 | 高二 |
| 章节 | - |
| 类型 | 学案-知识清单 |
| 知识点 | 原电池,化学电源 |
| 使用场景 | 同步教学-期末 |
| 学年 | 2024-2025 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 8.75 MB |
| 发布时间 | 2024-11-25 |
| 更新时间 | 2024-11-25 |
| 作者 | 水木清华化学工作室 |
| 品牌系列 | 上好课·考点大串讲 |
| 审核时间 | 2024-11-25 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/48914887.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
专题02 化学能转化为电能——电池
考点01 原电池的工作原理
考点02 原电池原理的应用
考点03 化学电源 一次电池
考点04 二次电池
考点05 燃料电池
考点06 新型电池
▉考点01 原电池的工作原理
1.原电池的构成条件
(1)定义:能把化学能转化为电能的装置。
(2)构成条件:
反应
能发生 的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)
电极
一般是 的两电极(金属或石墨)
闭合
回路
①电解质溶液
②两电极直接或间接接触
③两电极插入电解质溶液中
2.锌铜原电池的工作原理(含盐桥)
装置示意图
注:盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶
现象
锌片逐渐溶解,铜片上有红色物质生成,电流表指针发生偏转
能量转换
化学能转化为电能
微观探析
在硫酸锌溶液中,负极一端的Zn失去电子形成Zn2+进入溶液
在硫酸铜溶液中,正极一端的Cu2+获得电子变成Cu沉积在铜片上
电子或离子
移动方向
电子:负极流向正极
盐桥:Cl—移向ZnSO4溶液,K+移向CuSO4溶液
工作原理,
电极反应式
负极:
正极:
总反应:
【方法技巧】一般电极反应式的书写方法
(1)判断原电池的正、负极,即找出氧化剂和还原剂。
(2)结合介质的酸碱性确定还原产物和氧化产物。
(3)写出电极反应式,将两式相加得总反应式。
【特别提醒】
①盐桥的作用:形成闭合回路;平衡两侧的电荷,溶液呈电中性;避免电极与电解质溶液的直接接触,减少电流的衰减。
②原电池输出电能的能力,取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力。
3.原电池工作原理示意图
【方法技巧】原电池正、负极判断的一般方法
▉考点02 原电池原理的应用
(1)设计制作化学电源:
(2)比较金属的活动性强弱:
原电池中,负极一般是 的金属,正极一般是 的金属(或能导电的非金属)。
(3)加快化学反应速率:
氧化还原反应形成原电池时,反应速率加快。
(4)用于金属的防护:
将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。
▉考点03 化学电源 一次电池
1.化学电源概述
(1) 化学电源的分类
原电池是化学电源的雏形,常分为如下三类:
① :也叫做干电池,放电后不可再充电。
② :又称可充电电池或蓄电池,放电后可以再充电使活性物质获得再生。
③ :连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。
(2)判断电池优劣的主要标准
①比能量:单位质量或单位体积所能输出电能的多少,单位是(W·h)·kg-1或(W·h)·L-1。
②比功率:单位质量或单位体积所能输出功率的大小,单位是W·kg-1或W·L-1。
③电池可储存时间的长短。
(3)化学电池的回收利用
使用后的废弃电池中含有大量的重金属、酸和碱等有害物质,随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。废弃电池要进行回收利用。
(4)化学电源的发展方向
小型化、供电方便、工作寿命长、不需要维护的电池受到人们的青睐。如镍氢电池、锂离子电池等。
2.锌锰干电池
普通锌锰干电池
碱性锌锰干电池
示意图
构造
负极:锌
正极:石墨棒
电解质溶液:氯化铵和氯化锌
负极反应物:锌粉
正极反应物:二氧化锰
电解质溶液:氢氧化钾
工作
原理
负极:
正极:
总反应:Zn+2NH4Cl+2MnO2===Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)
负极:
正极:
总反应:Zn+2MnO2+2H2O===2MnO(OH)+Zn(OH)2
▉考点04 二次电池
1.铅蓄电池
铅蓄电池是常见的二次电池,其放电反应和充电反应表示如下:
(1)负极是Pb,正极是PbO2,电解质溶液是H2SO4溶液。
(2)放电反应原理
①负极反应式是
②正极反应式是
③放电过程中,负极质量的变化是增大,H2SO4溶液的浓度减小。
(3)充电反应原理
①阴极(还原反应)反应式是
②阳极(氧化反应)反应式是
③充电时,铅蓄电池正极与直流电源正极相连,负极与直流电源负极相连。即“负极接负极,正极接正极”。
2.锂离子电池
电极
电极反应
负极
嵌锂石墨(LixCy):
正极
钴酸锂(LiCoO2):
总反应
反应过程:放电时,Li+从石墨中脱嵌移向正极,嵌入钴酸锂晶体中,充电时,Li+从钴酸锂晶体中脱嵌,由正极回到负极,嵌入石墨中。这样在放电、充电时,锂离子往返于电池的正极、负极之间完成化学能与电能的相互转化。
【方法技巧】 电极反应式书写
方法一:直接书写
方法二:间接书写
第一步,写出电池总反应式。
第二步,写出电极的正极反应式。
第三步,负极反应式=总反应式-正极反应式。
▉考点05 燃料电池
1.燃料电池
燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。电极本身不包含活性物质,只是一个催化转化元件。燃料电池工作时,燃料和氧化剂连续地由外部供给,在电极上不断地进行反应,生成物不断地被排出,于是电池就连续不断地提供电能。
2.氢氧燃料电池
(1)基本构造
(2)工作原理
酸性电解质(H2SO4)
碱性电解质(KOH)
负极反应
正极反应
总反应
3.能量转换
所有的燃烧均为放热反应,若能量以电的形式向外释放,则形成燃料电池,所以燃料电池的总方程式类似燃烧的总方程式,只不过条件不同而已。理论上来说,所有的燃烧反应均可设计成燃料电池,所以燃料电池的燃料除氢气外,还有烃、肼、甲醇、氨、煤气等气体或液体,且能量转化率超过80%,由燃料电池组合成的发电站被誉为“绿色发电站”。
4.燃料电池电极的书写方法
电极的负极反应物一定是燃料,正极反应物为O2或空气。
据氧化还原反应规律,负极燃料失电子发生氧化反应,正极氧气得电子发生还原反应。
特别注意电解质溶液酸碱性不同的区别。可根据电荷守恒来配平电极反应式。
如CH4碱性(KOH溶液)燃料电池负极反应式书写方法:
第一步 确定生成物
CH4
故CH4的最终产物为CO和H2O;
第二步 确定价态变化及电子转移
H4-8e-―→O+H2O;
第三步 依据电解质性质,用OH-使电荷守恒
CH4-8e-+10OH-―→CO+H2O;
第四步 最后据氢原子守恒配平H2O的化学计量数
CH4-8e-+10OH-===CO+7H2O。
【方法技巧】燃料电池电极反应式书写的注意事项
(1)燃料电池的总反应相当于燃料的燃烧,书写总反应方程式时,要注意产物与电解质溶液是否发生反应,若能反应,电解质溶液要写在总反应方程式中。
(2)燃料电池正极反应的本质是氧气得电子发生还原反应,即O2+4e-===2O2-,产生的O2-存在形式与电解质溶液的酸碱性和电解质的状态有着密切的关系。
(3)书写燃料电池的电极反应式,一定要注意电解质的酸碱性。碱性溶液电极反应式不能出现H+;酸性溶液电极反应式不能出现OH-。
▉考点06 新型电池
一、微生物燃料电池
微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是在负极室厌氧环境下,有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子,电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和负极之间进行有效传递,并通过外电路传递到正极形成电流,而质子通过质子交换膜传递到正极,氧化剂(如氧气)在正极得到电子被还原。
二、物质循环转化型电池
根据物质转化中,元素化合价的变化或离子的移动(阳离子移向正极区域,阴离子移向负极区域)判断电池的正、负极,是分析该电池的关键。
三、浓差电池
1.在浓差电池中,为了限定某些离子的移动,常涉及到“离子交换膜”。
(1)常见的离子交换膜
阳离子交换膜
只允许 通过
阴离子交换膜
只允许 通过
质子交换膜
只允许 通过
(2)离子交换膜的作用
①能将两极区隔离,阻止两极物质发生化学反应。
②能选择性地允许离子通过,起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
(3)离子交换膜的选择依据
离子的定向移动。
2.“浓差电池”的分析方法
浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质有浓度差,离子均是由“高浓度”移向“低浓度”,依据阴离子移向负极区域,阳离子移向正极区域判断电池的正、负极,这是解题的关键。
1.化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是
A.甲:溶液中向Cu电极方向移动,电子由锌经电解质溶液流向铜电极
B.乙:正极的电极反应式为
C.丙:锌筒作负极,发生还原反应,锌筒会变薄
D.丁:使用一段时间后,电解质溶液的酸性增强,导电能力上升
2.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。以下有关该原电池的叙述正确的是
①在外电路中,电流由铜电极流向银电极
②正极反应为:
③实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作
④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
⑤流经盐桥进入负极溶液中
⑥内电路中电流由正极流向负极
A.①②⑤ B.②③ C.②④ D.③④⑥
3.用如图装置进行实验,电流计指针偏转。下列说法错误的是
A.该装置的总反应为 B.从a极经阳离子交换膜移向b极
C.该装置将化学能转化为电能 D.工作一段时间,a极附近溶液碱性会减小
4.近年来电池研发领域涌现出纸电池,电极和电解液均嵌在纸中,如图是以NaCl溶液为电解液的纸电池工作原理。下列说法正确的是
A.Zn片电势比Cu片高 B.O2在正极上得电子
C.Na+向负极移动 D.电子由Cu片流向Zn片
5.高效率新型光催化钠离子电池是一种二次电池,放电时工作原理如图所示。电池中填充固体电解质,用太阳光照射光催化电极可以对该电池进行充电。下列说法错误的是
A.放电时,光催化电极为正极
B.放电时,通过离子交换膜移向石墨电极
C.放电时,电池中总反应式为
D.光照时,石墨电极发生的电极方程式为
6.锌铜原电池装置如图所示,下列有关说法不正确的是
A.电极为该原电池的正极
B.电极是还原剂,又是电子导体
C.氯化钾盐桥中将移向溶液
D.一段时间后有红色固体沉积在电极表面
7.下图四种电池装置是依据原电池原理设计的,下列有关叙述错误的是
A.图①中锌发生氧化反应
B.图②中a电极的反应式为:
C.图③中外电路中电流由B电极流向A电极
D.用图④电池做电源为铅酸蓄电池充电,当消耗0.7g锂时,铅酸蓄电池消耗3.6g水
8.我国科研团队研究出一种MB(亚甲基蓝)/MnO2固态无扩散氢离子电池,该电池模型如图所示,充电时,Mn2+沉积在石墨毡上生成MnO2,下列说法错误的是
A.放电时,石墨毡作正极
B.放电时,H+从右侧区移到左侧区
C.充电时,阴极发生反应MB+2H++2e-=H2MB
D.充电时,若转移0.2NA个电子石墨毡质量增加8.7g
9.化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用,如图所示为两种常见的化学电源示意图,下列有关说法不正确的是
A.锌锰干电池属于一次电池,铅酸蓄电池属于二次电池
B.锌锰干电池中的带铜帽的石墨棒为负极,锌筒为正极
C.铅酸蓄电池供电时Pb电极上的反应为
D.铅酸蓄电池供电时电子由Pb电极经外电路流向电极
10.浓差电池是利用两极半电池中的特定物质的浓度差产生电势的一种电化学装置。天津大学科研团队用(phen为邻菲罗啉,结构如图1,为配体)为活性物质制作的浓差电池装置如图2所示(电极a、b均为惰性电极),下列说法不正确的是
A.电极b为正极
B.放电时,将化学能转化为电能
C.离子交换膜为阴离子交换膜
D.负极反应为
11.微生物脱盐池是一种高效、经济的能源装置,利用微生物处理有机废水获得电能,同时可实现海水淡化。现以氯化钠溶液模拟海水,采用惰性电极,用下图的装置处理有机废水(以含的溶液为例),下列说法正确的是
A.该电池可在高温环境下工作
B.Y为阴离子选择性交换膜
C.负极反应式为:
D.每消耗2.24L的空气,有0.4mol电子转移
12.锌——空气电池可用作电动车的动力电源。该电池的电解质溶液为溶液,总反应为。下列说法中,错误的是
A.充电时,电解质溶液中向阴极移动
B.充电时,电解质溶液的逐渐增大
C.放电时,负极反应为
D.放电时,电路中通过电子,消耗氧气(标准状况)
13.一种新型镁硫二次电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是
A.b电极添加石墨烯可以提高电极的导电能力
B.充电时间越长b极中MgS的含量越高
C.隔膜是阳离子交换膜,充电时Mg2+移向a极
D.放电时,正极反应包括:3Mg2++MgS8+6e−=4MgS2
14.某课题小组将和生物质放在一个由滤纸制成的通道内形成了电池,该电池可将可乐(pH=2.5)中的葡萄糖作为燃料获得能量。下列说法正确的是
A.a极为负极,发生还原反应
B.b极的电极反应式为
C.反应进行时,会从b极向a极移动,使负极区减小
D.若该电池消耗葡萄糖,则b极质量增加8.7g
15.锂电池是一类由锂或锂合金为负极材料的电池。最早出现的锂电池的总反应是,其结构如下图所示。下列说法正确的是
A.电子流向为负极电解液正极
B.该锂电池电解液可使用水电解质溶液
C.每转移电子,负极增重
D.电池正极反应
16.酒驾行为危害社会安全,交警部门常用酸性燃料电池酒精检测仪对此进行检测。该检测仪的工作原理如图所示,下列说法错误的是
A.负极的电极反应式为
B.该电池工作一段时间后,正极区溶液的pH增大
C.若外电路中转移4mol电子,理论上右侧电极附近溶液增重32g(假设不挥发)
D.液晶显示器上数字与电流强弱有关,显示器的数字越大,说明酒精含量越高
17.研究发现,在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸,可使电池持续大电流放电,其工作原理如下图所示。下列说法不正确的是
A.电池工作时正极区溶液的pH升高
B.加入HNO3降低了正极反应的活化能
C.负极反应为CH3CH2OH+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+
D.通过质子交换膜H+从正极转移到负极
18.甲醇燃料电池工作原理如图所示,下列说法错误的是
A.电子从沿外电路流向
B.在电极上发生还原反应
C.负极的电极反应:
D.每反应同时有通过质子交换膜流向
19.电能是现代社会应用最广泛的能源之一。
(1)关于图1所示装置的说法中,正确的是 。
a.负极反应是 b.电子由Zn片通过导线流向Cu片
c.一段时间后,溶液的pH减小 d.溶液中的向Cu片移动
(2)图Ⅰ所示原电池中,当Cu表面析出4.48L氢气(标准状况)时,导线中通过的电子的物质的量为 mol。
(3)图Ⅱ所示装置为电化学气敏传感器,通过电压表示数可测量环境中的含量。电极b是 (填“正”或“负”)极;溶液中向电极 (填“a”或“b”)移动。
(4)图Ⅱ所示原电池中b极的电极反应式为 。
20.回答下列问题:
(1)如图为氢氧燃料电池的构造示意图,根据电子运动方向,可知氧气从 口通入(填“a”或“b”),X极为电池的 (填“正”或“负”)极,Y极的电极方程式为 。
(2)某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质,两极上发生的电极反应分别为
A极:2H2+2O2--4e-=2H2O
B极:O2+4e-=2O2-
则A极是电池的 极;电子从该极 (填“流入”或“流出”)。
(3)微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用,有一种银锌电池,其电极分别是Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液,电极反应为:
Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-
总反应为Ag2O+Zn=ZnO+2Ag
①Zn是 极,Ag2O发生 反应。
②电子由 极流向 极(填“Zn”或“Ag2O”),当电路通过1 mol电子时,负极消耗物质的质量是 g。
③在使用过程中,电解质溶液中KOH的物质的量 (填“增大”“减小”或“不变”)。
(
17
)原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有
学科网(北京)股份有限公司
$$
专题02 化学能转化为电能——电池
考点01 原电池的工作原理
考点02 原电池原理的应用
考点03 化学电源 一次电池
考点04 二次电池
考点05 燃料电池
考点06 新型电池
▉考点01 原电池的工作原理
1.原电池的构成条件
(1)定义:能把化学能转化为电能的装置。
(2)构成条件:
反应
能发生自发进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)
电极
一般是活泼性不同的两电极(金属或石墨)
闭合
回路
①电解质溶液
②两电极直接或间接接触
③两电极插入电解质溶液中
2.锌铜原电池的工作原理(含盐桥)
装置示意图
注:盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶
现象
锌片逐渐溶解,铜片上有红色物质生成,电流表指针发生偏转
能量转换
化学能转化为电能
微观探析
在硫酸锌溶液中,负极一端的Zn失去电子形成Zn2+进入溶液
在硫酸铜溶液中,正极一端的Cu2+获得电子变成Cu沉积在铜片上
电子或离子
移动方向
电子:负极流向正极
盐桥:Cl—移向ZnSO4溶液,K+移向CuSO4溶液
工作原理,
电极反应式
负极:Zn-2e-===Zn2+(氧化反应)
正极:Cu2++2e-===Cu(还原反应)
总反应:Zn+Cu2+===Zn2++Cu
【方法技巧】一般电极反应式的书写方法
(1)判断原电池的正、负极,即找出氧化剂和还原剂。
(2)结合介质的酸碱性确定还原产物和氧化产物。
(3)写出电极反应式,将两式相加得总反应式。
【特别提醒】
①盐桥的作用:形成闭合回路;平衡两侧的电荷,溶液呈电中性;避免电极与电解质溶液的直接接触,减少电流的衰减。
②原电池输出电能的能力,取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力。
3.原电池工作原理示意图
【方法技巧】原电池正、负极判断的一般方法
▉考点02 原电池原理的应用
(1)设计制作化学电源:
(2)比较金属的活动性强弱:
原电池中,负极一般是活动性较强的金属,正极一般是活动性较弱的金属(或能导电的非金属)。
(3)加快化学反应速率:
氧化还原反应形成原电池时,反应速率加快。
(4)用于金属的防护:
将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。
▉考点03 化学电源 一次电池
1.化学电源概述
(1) 化学电源的分类
原电池是化学电源的雏形,常分为如下三类:
①一次电池:也叫做干电池,放电后不可再充电。
②二次电池:又称可充电电池或蓄电池,放电后可以再充电使活性物质获得再生。
③燃料电池:连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。
(2)判断电池优劣的主要标准
①比能量:单位质量或单位体积所能输出电能的多少,单位是(W·h)·kg-1或(W·h)·L-1。
②比功率:单位质量或单位体积所能输出功率的大小,单位是W·kg-1或W·L-1。
③电池可储存时间的长短。
(3)化学电池的回收利用
使用后的废弃电池中含有大量的重金属、酸和碱等有害物质,随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。废弃电池要进行回收利用。
(4)化学电源的发展方向
小型化、供电方便、工作寿命长、不需要维护的电池受到人们的青睐。如镍氢电池、锂离子电池等。
2.锌锰干电池
普通锌锰干电池
碱性锌锰干电池
示意图
构造
负极:锌
正极:石墨棒
电解质溶液:氯化铵和氯化锌
负极反应物:锌粉
正极反应物:二氧化锰
电解质溶液:氢氧化钾
工作
原理
负极:Zn-2e-+2NH===Zn(NH3)+2H+
正极:2MnO2+2H++2e-===2MnO(OH)
总反应:Zn+2NH4Cl+2MnO2===Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)
负极:Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2
正极:2MnO2+2H2O+2e-===2MnO(OH)+2OH-
总反应:Zn+2MnO2+2H2O===2MnO(OH)+Zn(OH)2
▉考点04 二次电池
1.铅蓄电池
铅蓄电池是常见的二次电池,其放电反应和充电反应表示如下:
Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O
(1)负极是Pb,正极是PbO2,电解质溶液是H2SO4溶液。
(2)放电反应原理
①负极反应式是Pb+SO-2e-===PbSO4
②正极反应式是PbO2+4H++SO+2e-===PbSO4+2H2O
③放电过程中,负极质量的变化是增大,H2SO4溶液的浓度减小。
(3)充电反应原理
①阴极(还原反应)反应式是 PbSO4+2e-===Pb+SO
②阳极(氧化反应)反应式是PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++SO
③充电时,铅蓄电池正极与直流电源正极相连,负极与直流电源负极相连。即“负极接负极,正极接正极”。
2.锂离子电池
电极
电极反应
负极
嵌锂石墨(LixCy):LixCy-xe-===xLi++Cy
正极
钴酸锂(LiCoO2):Li1-xCoO2+xLi++xe-===LiCoO2
总反应
LixCy+Li1-xCoO2LiCoO2+Cy
反应过程:放电时,Li+从石墨中脱嵌移向正极,嵌入钴酸锂晶体中,充电时,Li+从钴酸锂晶体中脱嵌,由正极回到负极,嵌入石墨中。这样在放电、充电时,锂离子往返于电池的正极、负极之间完成化学能与电能的相互转化。
【方法技巧】 电极反应式书写
方法一:直接书写
方法二:间接书写
第一步,写出电池总反应式。
第二步,写出电极的正极反应式。
第三步,负极反应式=总反应式-正极反应式。
▉考点05 燃料电池
1.燃料电池
燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。电极本身不包含活性物质,只是一个催化转化元件。燃料电池工作时,燃料和氧化剂连续地由外部供给,在电极上不断地进行反应,生成物不断地被排出,于是电池就连续不断地提供电能。
2.氢氧燃料电池
(1)基本构造
(2)工作原理
酸性电解质(H2SO4)
碱性电解质(KOH)
负极反应
2H2-4e-===4H+
2H2-4e-+4OH-===4H2O
正极反应
O2+4e-+4H+===2H2O
O2+4e-+2H2O===4OH-
总反应
2H2+O2===2H2O
3.能量转换
所有的燃烧均为放热反应,若能量以电的形式向外释放,则形成燃料电池,所以燃料电池的总方程式类似燃烧的总方程式,只不过条件不同而已。理论上来说,所有的燃烧反应均可设计成燃料电池,所以燃料电池的燃料除氢气外,还有烃、肼、甲醇、氨、煤气等气体或液体,且能量转化率超过80%,由燃料电池组合成的发电站被誉为“绿色发电站”。
4.燃料电池电极的书写方法
电极的负极反应物一定是燃料,正极反应物为O2或空气。
据氧化还原反应规律,负极燃料失电子发生氧化反应,正极氧气得电子发生还原反应。
特别注意电解质溶液酸碱性不同的区别。可根据电荷守恒来配平电极反应式。
如CH4碱性(KOH溶液)燃料电池负极反应式书写方法:
第一步 确定生成物
CH4
故CH4的最终产物为CO和H2O;
第二步 确定价态变化及电子转移
H4-8e-―→O+H2O;
第三步 依据电解质性质,用OH-使电荷守恒
CH4-8e-+10OH-―→CO+H2O;
第四步 最后据氢原子守恒配平H2O的化学计量数
CH4-8e-+10OH-===CO+7H2O。
【方法技巧】燃料电池电极反应式书写的注意事项
(1)燃料电池的总反应相当于燃料的燃烧,书写总反应方程式时,要注意产物与电解质溶液是否发生反应,若能反应,电解质溶液要写在总反应方程式中。
(2)燃料电池正极反应的本质是氧气得电子发生还原反应,即O2+4e-===2O2-,产生的O2-存在形式与电解质溶液的酸碱性和电解质的状态有着密切的关系。
(3)书写燃料电池的电极反应式,一定要注意电解质的酸碱性。碱性溶液电极反应式不能出现H+;酸性溶液电极反应式不能出现OH-。
▉考点06 新型电池
一、微生物燃料电池
微生物燃料电池是一种利用微生物将有机物中的化学能直接转化成电能的装置。其基本工作原理是在负极室厌氧环境下,有机物在微生物作用下分解并释放出电子和质子,电子依靠合适的电子传递介体在生物组分和负极之间进行有效传递,并通过外电路传递到正极形成电流,而质子通过质子交换膜传递到正极,氧化剂(如氧气)在正极得到电子被还原。
二、物质循环转化型电池
根据物质转化中,元素化合价的变化或离子的移动(阳离子移向正极区域,阴离子移向负极区域)判断电池的正、负极,是分析该电池的关键。
三、浓差电池
1.在浓差电池中,为了限定某些离子的移动,常涉及到“离子交换膜”。
(1)常见的离子交换膜
阳离子交换膜
只允许阳离子(包括H+)通过
阴离子交换膜
只允许阴离子通过
质子交换膜
只允许H+通过
(2)离子交换膜的作用
①能将两极区隔离,阻止两极物质发生化学反应。
②能选择性地允许离子通过,起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。
(3)离子交换膜的选择依据
离子的定向移动。
2.“浓差电池”的分析方法
浓差电池是利用物质的浓度差产生电势的一种装置。两侧半电池中的特定物质有浓度差,离子均是由“高浓度”移向“低浓度”,依据阴离子移向负极区域,阳离子移向正极区域判断电池的正、负极,这是解题的关键。
1.化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是
A.甲:溶液中向Cu电极方向移动,电子由锌经电解质溶液流向铜电极
B.乙:正极的电极反应式为
C.丙:锌筒作负极,发生还原反应,锌筒会变薄
D.丁:使用一段时间后,电解质溶液的酸性增强,导电能力上升
【答案】B
【解析】A.Zn较Cu活泼,做负极,Zn失电子变Zn2+,电子经导线转移到铜电极,电子不经过电解质溶液,铜电极负电荷变多,吸引了溶液中的阳离子,因而Zn2+和H+迁移至铜电极,故A错误;
B.Ag2O作正极,得到来自Zn失去的电子,被还原成Ag,结合KOH作电解液,故电极反应式为Ag2O+2e−+H2O=2Ag+2OH−,故B正确;
C.Zn为较活泼电极,做负极,发生氧化反应,电极反应式为Zn-2e-=Zn2+,锌溶解,因而锌筒会变薄,故C错误;
D.铅蓄电池总反应式为:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,可知放电一段时间后,H2SO4不断被消耗,因而电解质溶液的酸性减弱,导电能力下降,故D错误;
故选B。
2.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。以下有关该原电池的叙述正确的是
①在外电路中,电流由铜电极流向银电极
②正极反应为:
③实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作
④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
⑤流经盐桥进入负极溶液中
⑥内电路中电流由正极流向负极
A.①②⑤ B.②③ C.②④ D.③④⑥
【答案】C
【分析】原电池中,较活泼的金属铜作负极,负极上金属铜失去电子发生氧化反应,较不活泼的金属银作正极,正极上银离子得电子发生还原反应,外电路上,电子从负极沿导线流向正极。
【解析】①在外电路中,电流由银电极流向铜电极,故错误;
②正极上得电子发生还原反应,所以反应为:,故正确;
③实验过程中取出盐桥,不能构成闭合回路,所以原电池不能继续工作,故错误;
④该原电池的电极反应式为:负极:Cu-2e-=Cu2+,正极:,故总反应为Cu+2Ag+= Cu2++2Ag,铜片与硝酸银反应的离子方程式为Cu+2Ag+= Cu2++2Ag,与原电池的总反应相同,故正确;
⑤该电池工作过程中,盐桥中K+流向溶液中,故错误;
⑥铜为负极,银为正极,因此内电路中电流由负极流向正极,故错误;
综上所述,正确的是②④,故选C。
3.用如图装置进行实验,电流计指针偏转。下列说法错误的是
A.该装置的总反应为 B.从a极经阳离子交换膜移向b极
C.该装置将化学能转化为电能 D.工作一段时间,a极附近溶液碱性会减小
【答案】A
【分析】该装置为原电池装置,氢气为负极,氯气为正极,据此分析;
【解析】A.电解质溶液为碱性溶液,最终生成氯化钾,而不是氯化氢,该装置的总反应为,A错误;
B.a为原电池的负极,b为原电池的正极,故从a极经阳离子交换膜移向b极,B正确;
C.该装置为原电池装置,故该装置将化学能转化为电能,C正确;
D.工作一段时间,a极H2-2e-+2OH-=2H2O,所以附近溶液碱性会减小,D正确;
故选A。
4.近年来电池研发领域涌现出纸电池,电极和电解液均嵌在纸中,如图是以NaCl溶液为电解液的纸电池工作原理。下列说法正确的是
A.Zn片电势比Cu片高 B.O2在正极上得电子
C.Na+向负极移动 D.电子由Cu片流向Zn片
【答案】B
【分析】以NaCl溶液为电解液,Zn比Cu活泼,锌做负极,失电子生成Zn2+,Cu做正极,空气中氧气在正极上得电子生成氢氧根离子;
【解析】A.锌做负极,Cu做正极,正极的电势比负极的高,则Cu片电势比Zn片高,A错误;
B .Cu做正极,空气中O2在正极上得电子生成氢氧根离子,B正确;
C.原电池中电解液中阳离子向正极移动,则Na+向正极移动,C错误;
D.电子由负极经外电路流向正极,则电子由Zn片流向Cu片,D错误;
故选B。
5.高效率新型光催化钠离子电池是一种二次电池,放电时工作原理如图所示。电池中填充固体电解质,用太阳光照射光催化电极可以对该电池进行充电。下列说法错误的是
A.放电时,光催化电极为正极
B.放电时,通过离子交换膜移向石墨电极
C.放电时,电池中总反应式为
D.光照时,石墨电极发生的电极方程式为
【答案】B
【分析】从工作原理图中可看出放电时,失去电子转化为,石墨电极为负极,光催化电极为正极,据此分析解答;
【解析】A. 由上述分析可知,放电时,光催化电极为正极,A项正确;
B.放电时,阳离子通过离子交换膜移向正极,B项错误;
C.放电时,电池中总反应式为,C项正确;
D.光照时是充电过程,石墨电极为阴极,发生的电极方程式为,D项正确;
故选B。
6.锌铜原电池装置如图所示,下列有关说法不正确的是
A.电极为该原电池的正极
B.电极是还原剂,又是电子导体
C.氯化钾盐桥中将移向溶液
D.一段时间后有红色固体沉积在电极表面
【答案】C
【分析】由图可知,锌的活泼性比铜强,则锌电极为铜锌原电池的负极,铜电极为正极。
【解析】A.由分析可知,铜电极为原电池的正极,故A正确;
B.由分析可知,能导电的锌电极为铜锌原电池的负极,故B正确;
C.由分析可知,能导电的锌电极为铜锌原电池的负极,铜电极为原电池的正极,氯化钾盐桥中氯离子将移向硫酸锌溶液,故C错误;
D.由分析可知,铜电极为原电池的正极,铜离子在正极得到电子发生还原反应生成铜,故D正确;
故选C。
7.下图四种电池装置是依据原电池原理设计的,下列有关叙述错误的是
A.图①中锌发生氧化反应
B.图②中a电极的反应式为:
C.图③中外电路中电流由B电极流向A电极
D.用图④电池做电源为铅酸蓄电池充电,当消耗0.7g锂时,铅酸蓄电池消耗3.6g水
【答案】D
【解析】A.由图①可以看出,通入O2的一极为正极,则Zn为负极,负极发生氧化反应,A正确;
B.装置②是NH3燃料电池,NH3发生氧化反应变成N2,且OH-向a极移动参与反应,a电极的反应式为,B正确;
C.由图③可以看出阴离子向A极移动,原电池中阴离子移向负极,所以A是负极,B是正极,原电池中电流由正极流向负极,即由B电极流向A电极,C正确;
D.装置④电池的负极反应为Li-e-=Li+,铅酸蓄电池充电时的总反应为2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4,0.7g锂的物质的量为0.1mol,根据电子守恒,当消耗0.7g锂时,铅酸蓄电池消耗0.1mol水,质量为1.8g,D错误;故选D。
8.我国科研团队研究出一种MB(亚甲基蓝)/MnO2固态无扩散氢离子电池,该电池模型如图所示,充电时,Mn2+沉积在石墨毡上生成MnO2,下列说法错误的是
A.放电时,石墨毡作正极
B.放电时,H+从右侧区移到左侧区
C.充电时,阴极发生反应MB+2H++2e-=H2MB
D.充电时,若转移0.2NA个电子石墨毡质量增加8.7g
【答案】B
【分析】由充电时,锰离子沉积在石墨毡上生成二氧化锰可知,放电时,活性炭是原电池的负极,H2MB在负极失去电子发生氧化反应生成MB和氢离子,石墨毡作正极,酸性条件下二氧化锰在正极得到电子发生还原反应生成锰离子和水;充电时,与直流电源负极相连的活性炭作阴极,酸性条件下MB在阴极得到电子发生还原反应生成H2MB,石墨毡作阳极,水分子作用下锰离子在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化锰和氢离子。
【解析】A.由分析可知,石墨毡作正极,酸性条件下二氧化锰在正极得到电子发生还原反应生成锰离子和水,故A正确;
B.由分析可知,放电时,活性炭是原电池的负极,石墨毡作正极,则氢离子通过质子交换膜从左侧区移到右侧区,故B错误;
C.由分析可知,充电时,与直流电源负极相连的活性炭作阴极,酸性条件下MB在阴极得到电子发生还原反应生成H2MB,电极反应式为MB+2H++2e-=H2MB,故C正确;
D.由分析可知,充电时,石墨毡作阳极,水分子作用下锰离子在阳极失去电子发生氧化反应生成二氧化锰和氢离子,电极反应式为Mn2+—2e-+2H2O=MnO2+4H+,则转移0.2NA个电子时,石墨毡增加质量为××87g/mol=8.7g,故D正确;故选B。
9.化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用,如图所示为两种常见的化学电源示意图,下列有关说法不正确的是
A.锌锰干电池属于一次电池,铅酸蓄电池属于二次电池
B.锌锰干电池中的带铜帽的石墨棒为负极,锌筒为正极
C.铅酸蓄电池供电时Pb电极上的反应为
D.铅酸蓄电池供电时电子由Pb电极经外电路流向电极
【答案】B
【分析】锌锰电池属于一次电池,锌筒为负极。铅酸电池属于二次电池,电池的总反应PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4 +2H2O,其中Pb为负极,反应式为:Pb-2e-+=PbSO4,PbO2为正极,反应式为PbO2+4H++2e-+=PbSO4+2H2O,据此分析。
【解析】A.锌锰电池是不可充电电池属于一次电池,铅酸电池属于可充电电池是二次电池,A正确;
B.锌是活泼金属失电子发生氧化反应,锌筒为负极,带铜帽的石墨棒为正极,B错误;
C.铅酸蓄电池供电时Pb电极是负极,发生氧化反应,失去电子,电极反应式为:,C正确;
D.原电池中电子由负极经过外电路流向正极,Pb是负极,PbO2为正极,电子由Pb电极经外电路流向电极,D正确;
答案选B。
10.浓差电池是利用两极半电池中的特定物质的浓度差产生电势的一种电化学装置。天津大学科研团队用(phen为邻菲罗啉,结构如图1,为配体)为活性物质制作的浓差电池装置如图2所示(电极a、b均为惰性电极),下列说法不正确的是
A.电极b为正极
B.放电时,将化学能转化为电能
C.离子交换膜为阴离子交换膜
D.负极反应为
【答案】D
【分析】浓差电池:高浓度一侧为负极,低浓度一侧为正极,则a是负极,b是正极,据此分析;
【解析】A.根据分析,a是负极,b是正极,A正确;
B.该装置为原电池,将化学能转化为电能,B正确;
C.为保证两极区域阳离子浓度不同,应使用阴离子交换膜,C正确;
D.该装置为原电池,负极的电极反应为,D错误;
故选D。
11.微生物脱盐池是一种高效、经济的能源装置,利用微生物处理有机废水获得电能,同时可实现海水淡化。现以氯化钠溶液模拟海水,采用惰性电极,用下图的装置处理有机废水(以含的溶液为例),下列说法正确的是
A.该电池可在高温环境下工作
B.Y为阴离子选择性交换膜
C.负极反应式为:
D.每消耗2.24L的空气,有0.4mol电子转移
【答案】C
【分析】该装置为原电池,有机废水中的发生失电子的氧化反应生成,负极反应式为,正极反应式为,原电池工作时,阴离子移向负极、阳离子移向正极,即模拟海水溶液中的通过阳离子交换膜移向正极、通过阴离子交换膜移向负极,可实现海水淡化,则隔膜Y为阳离子交换膜,据此分析解答。
【解析】A.该装置为微生物脱盐电池,温度过高会导致微生物死亡,海水淡化效果变差,故A错误;
B.负极区生成氢离子,需要氯离子,正极区消耗氢离子,需要钠离子,所以Y是阳离子交换膜,故B错误;
C.负极上失电子发生氧化反应生成二氧化碳,同时生成氢离子,电极反应式为,故C正确;
D.未讲明标况,且标况下2.24L空气中含有,每消耗1mol氧气转移4mol电子,据此计算消耗0.02mol氧气转移电子物质的量=0.02mol×4=0.08mol,D错误;
答案选C。
12.锌——空气电池可用作电动车的动力电源。该电池的电解质溶液为溶液,总反应为。下列说法中,错误的是
A.充电时,电解质溶液中向阴极移动
B.充电时,电解质溶液的逐渐增大
C.放电时,负极反应为
D.放电时,电路中通过电子,消耗氧气(标准状况)
【答案】D
【解析】A.充电时,为电解池,电解质溶液中向阴极移动,故A正确;
B.充电时,发生反应,电解质溶液的逐渐增大,故B正确;
C.放电时,负极锌失电子发生氧化反应,负极反应为,故C正确;
D.放电时,电路中通过电子,消耗0.5mol氧气 ,标准状况下的体积为11.2L,故D错误;
故选D。
13.一种新型镁硫二次电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是
A.b电极添加石墨烯可以提高电极的导电能力
B.充电时间越长b极中MgS的含量越高
C.隔膜是阳离子交换膜,充电时Mg2+移向a极
D.放电时,正极反应包括:3Mg2++MgS8+6e−=4MgS2
【答案】B
【分析】a电极Mg失电子被氧化生成的Mg2+,a为负极,则b电极为正极,据此分析解答;
【解析】A.石墨可以导电,b电极添加石墨烯可以提高电池正极材料导电性,故A正确;
B.充电时阳极发生失去电子的氧化反应,电极反应式为8MgS-14e-=MgS8+7Mg2+,则充电时间越长,MgS的含量越低,故B错误;
C.根据图可知,溶液中的阳离子Mg2+通过隔膜移向正极,所以使用的隔膜是阳离子交换膜,充电时Mg2+从b极移向a极,故C正确;
D.放电时正极上发生还原反应,得电子,根据装置图可判断正极反应包括:Mg2++MgS2+2e−=2MgS、3Mg2++MgS8+6e−=4MgS2,故D正确;
故选B。
14.某课题小组将和生物质放在一个由滤纸制成的通道内形成了电池,该电池可将可乐(pH=2.5)中的葡萄糖作为燃料获得能量。下列说法正确的是
A.a极为负极,发生还原反应
B.b极的电极反应式为
C.反应进行时,会从b极向a极移动,使负极区减小
D.若该电池消耗葡萄糖,则b极质量增加8.7g
【答案】B
【分析】该装置为电池,葡萄糖转化成葡萄糖内酯,少了2个H,化合价升高,该电极为负极,则b电极为正极,据此分析;
【解析】A.根据上述分析,a电极为负极,化合价升高,发生氧化反应,故A错误;
B.b电极为正极,MnO2得电子,发生还原反应,电解质溶液显酸性,因此电极反应式为MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O,故B正确;
C.根据原电池工作原理,阳离子移向正极,即H+从a极向b极移动,故C错误;
D.消耗1mol葡萄糖转移0.2mol电子,同时会消耗0.1molMnO2,b极质量减少0.1mol×87g/mol=8.7g,故D错误;答案为B。
15.锂电池是一类由锂或锂合金为负极材料的电池。最早出现的锂电池的总反应是,其结构如下图所示。下列说法正确的是
A.电子流向为负极电解液正极
B.该锂电池电解液可使用水电解质溶液
C.每转移电子,负极增重
D.电池正极反应
【答案】D
【分析】从图中可以看出,a电极为负极,b电极为正极。
【解析】A.电子流动时,不能经过电解质溶液,则电子流向为负极(a)电流表A正极(b),A不正确;
B.Li是活泼金属,能与水发生反应,所以该锂电池电解液不能使用水电解质溶液,B不正确;
C.每转移电子,负极有1molLi失电子生成Li+,Li+迁移至LiClO4混合有机溶剂中,则负极减轻,C不正确;
D.电池正极材料为MnO2,得电子的产物与Li+结合为LiMnO2,电极反应式为,D正确;故选D。
16.酒驾行为危害社会安全,交警部门常用酸性燃料电池酒精检测仪对此进行检测。该检测仪的工作原理如图所示,下列说法错误的是
A.负极的电极反应式为
B.该电池工作一段时间后,正极区溶液的pH增大
C.若外电路中转移4mol电子,理论上右侧电极附近溶液增重32g(假设不挥发)
D.液晶显示器上数字与电流强弱有关,显示器的数字越大,说明酒精含量越高
【答案】C
【分析】O2有氧化性反应中得电子,故通入O2的右侧为正极,原电池正极发生还原反应,负极发生氧化反应,燃料电池负极通入的为乙醇。
【解析】A.负极的电极反应式为,A正确;
B.氧气在正极上发生反应,正极上消耗氢离子且产生的水对溶液稀释,氢离子浓度减小,一段时间后,正极区溶液的pH增大,故B正确;
C.若外电路中转移4mol电子,理论上右侧吸收1mol氧气,内电路移入4mol ,电极附近溶液增重32g+4g=36g,故C错误;
D.液晶显示器上数字与电流强弱有关,显示器上的数字越大,说明的电流越大,则负极放电的乙醇就越多,说明酒精含量越高,故D正确;
本题选C。
17.研究发现,在酸性乙醇燃料电池中加入硝酸,可使电池持续大电流放电,其工作原理如下图所示。下列说法不正确的是
A.电池工作时正极区溶液的pH升高
B.加入HNO3降低了正极反应的活化能
C.负极反应为CH3CH2OH+3H2O-12e-=2CO2↑+12H+
D.通过质子交换膜H+从正极转移到负极
【答案】D
【分析】该原电池中加入乙醇一侧为负极区,Pt为负极,加入氧气的一侧为正极区,C为正极。该燃料电池负极区电极反应为:,正极区O2+4H++4e-=2H2O,正极区HNO3为催化剂,NO和H2O为中间产物。
【解析】A.根据正极的电极反应,电池工作时正极区溶液的pH升高,A正确;
B.根据分析,正极区HNO3为催化剂,加入降低了正极反应的活化能,B正确;
C.根据分析,负极反应为,C正确;
D.电池工作时阳离子移向正极,则通过质子交换膜H+从负极转移到正极,D错误;
故选D。
18.甲醇燃料电池工作原理如图所示,下列说法错误的是
A.电子从沿外电路流向
B.在电极上发生还原反应
C.负极的电极反应:
D.每反应同时有通过质子交换膜流向
【答案】C
【分析】该装置为燃料电池,通入CH3OH和H2O的一极为负极,负极的电极反应:,通空气或氧气一极为正极,电极式,电解质溶液为稀硫酸,根据原电池工作原理进行分析。
【解析】A.电子从负极沿外电路流向正极,故A正确;
B.在电极上得电子,发生还原反应,故B正确;
C.负极的电极反应:,故C错误;
D.根据电极式,可知每反应同时有通过质子交换膜流向,故D正确;答案选C。
19.电能是现代社会应用最广泛的能源之一。
(1)关于图1所示装置的说法中,正确的是 。
a.负极反应是 b.电子由Zn片通过导线流向Cu片
c.一段时间后,溶液的pH减小 d.溶液中的向Cu片移动
(2)图Ⅰ所示原电池中,当Cu表面析出4.48L氢气(标准状况)时,导线中通过的电子的物质的量为 mol。
(3)图Ⅱ所示装置为电化学气敏传感器,通过电压表示数可测量环境中的含量。电极b是 (填“正”或“负”)极;溶液中向电极 (填“a”或“b”)移动。
(4)图Ⅱ所示原电池中b极的电极反应式为 。
【答案】(1)abd
(2)0.4
(3) 正 a
(4)O2+4e-+2H2O=4OH-
【解析】(1)a.锌比铜活泼,故锌为负极,而铜为正极,负极锌失电子发生氧化反应生成锌离子,电极反应式为Zn-2e-=Zn2+,a正确;
b.电子为负极流向正极,即为从锌经过导线到铜,b正确;
c.总反应为Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑,反应消耗硫酸,因此酸性减弱,pH增大,c错误;
d.原电池中阳离子向正极移动,则氢离子向铜电极移动,d正确;
故选abd。
(2)铜电极上发生的电极反应式为2H++2e-=H2↑,析出4.48 L氢气物质的量为0.2mol,则转移电子数目为0.4mol。
(3)由图可知NH3转变为氮气,氨气失电子,故a为负极,b为正极,阴离子往负极移动,故OH-向负极即a电极移动。
(4)a极氨气失电子变为氮气,电极反应式为2NH3-6e-+6OH-=N2+6H2O,b极氧气得电子生成氢氧根离子,故b极的电极反应式为O2+4e-+2H2O=4OH-。
20.回答下列问题:
(1)如图为氢氧燃料电池的构造示意图,根据电子运动方向,可知氧气从 口通入(填“a”或“b”),X极为电池的 (填“正”或“负”)极,Y极的电极方程式为 。
(2)某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质,两极上发生的电极反应分别为
A极:2H2+2O2--4e-=2H2O
B极:O2+4e-=2O2-
则A极是电池的 极;电子从该极 (填“流入”或“流出”)。
(3)微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用,有一种银锌电池,其电极分别是Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液,电极反应为:
Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-
总反应为Ag2O+Zn=ZnO+2Ag
①Zn是 极,Ag2O发生 反应。
②电子由 极流向 极(填“Zn”或“Ag2O”),当电路通过1 mol电子时,负极消耗物质的质量是 g。
③在使用过程中,电解质溶液中KOH的物质的量 (填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1)b 负 O2+4e-+2H2O=4OH-
(2)负 流出
(3)负 还原 Zn Ag2O 32.5 不变
【解析】(1)氢氧燃料电池中,电子从负极向正极移动,X是负极;Y是正极,氧气得电子,氧气应通入正极,Y电池的电极方程式为O2+4e-+2H2O=4OH-,故答案为:b;负;O2+4e-+2H2O=4OH-;
(2)根据电极反应可知,A极发生氧化反应,应该是电池的负极,电子从该极流出,故答案为:负;流出;
(3)①根据电极反应可知Zn失电子被氧化而溶解,Ag2O得电子被还原发生还原反应故答案为:负;还原;
②发生原电池反应时,电子由负极经外电路到正极,即电子从Zn极经外电路到Ag2O极,当通过电路1 mol时,负极消耗Zn的质量是32.5 g,故答案为:Zn;Ag2O;32.5;
③根据电极反应式,电池中KOH只起到增强导电的作用,不参与反应,故电池使用过程中KOH的量不变,故答案为:不变。
(
17
)原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!学科网(北京)股份有限公司
学科网(北京)股份有
学科网(北京)股份有限公司
$$
相关资源
由于学科网是一个信息分享及获取的平台,不确保部分用户上传资料的 来源及知识产权归属。如您发现相关资料侵犯您的合法权益,请联系学科网,我们核实后将及时进行处理。