专题08 原电池和化学电源(考点清单)(讲+练)-2024-2025学年高二化学上学期期末考点大串讲(沪科版2020)
2024-12-19
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2份
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精品
资源信息
| 学段 | 高中 |
| 学科 | 化学 |
| 教材版本 | 高中化学沪科版选择性必修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) | 上海市 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 3.15 MB |
| 发布时间 | 2024-12-19 |
| 更新时间 | 2024-12-19 |
| 作者 | 微光 |
| 品牌系列 | 上好课·考点大串讲 |
| 审核时间 | 2024-12-19 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/49439958.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
专题08 原电池 化学电源
考点01 原电池的工作原理
考点02 原电池的应用
考点03 常见化学电源及工作原理
▉考点01 原电池的工作原理
1.原电池的概念和实质:
(1)概念:将化学能转化为电能的装置。
(2)实质:利用能自发进行的氧化还原反应把化学能转化为电能。
2.原电池的工作原理
能量变化
化学能转化为电能
形成条件
两个电极
组合情况
①
②
③
④
负 极
较活泼金属
金属
金属
石墨或Pt
正 极
较不活泼金属
金属氧化物
石墨或Pt
石墨或Pt
电解质溶液/熔液、固体
可与负极(正、负)反应,也可不参与反应
形成闭合回路
电极上有自发的氧化还原反应发生
类型
微粒
流向
①外电路
电子从负极流向正极
②内电路
溶液中阳离子移向正极,阴离子移向负极
电子与电流流向
①电子:负极正极 ②电流:正极负极
溶液中无电子通过
温馨
提醒
双液电池
①两个半电池:用盐桥连通,半电池由电极材料、电解质溶液两部分构成
②盐桥组成:含有饱和的KCl或KNO3溶液与琼脂制成的冻胶
③盐桥作用:连接内电路,形成闭合回路;平衡电荷,使原电池产生持续电流
④盐桥中离子移向:阴离子移向负极,阳离子移向正极
离子迁移
①单液电池:只有一极上有离子迁移;②双液电池:两极均有离子迁移
原电池工作原理示意图:
3.原电池形成的条件:
(1)闭合回路。
(2)两极有电势差——两个活性不同的电极,相对较活泼的金属作负极。
(3)电解质溶液或熔融电解质。
(4)自发的氧化还原反应。
4.正负极的判断方法
(1)电极反应:负极— 氧化 反应,正极— 还原 反应
(2)电子或电流的流向:电子:负极 →正极 ;电流: 正极 → 负极
(3)离子流向:阳离子→ 正 极,阴离子→ 负 极;
5.电极反应式的书写
正极:找出氧化剂及还原产物,写出“氧化剂+n e-=还原产物”
负极:找出还原剂及氧化产物,写出“还原剂-n e-=氧化产物”
注意开始生成的氧化产物、还原产物在溶液中能否存在,如碱性溶液中H+要结合OH-生成H2O。由电荷守恒确定要添加的离子,再据质量守恒,配平其他微粒个数。
将正、负析电极反应式相加,与总反应式对照验证。
复杂电极反应式的书写
①首先写出较简单的电极反应式。
②复杂电极反应式=总反应式-简单电极反应式。
③注意电子守恒。
书写三个原则
①共存原则:因为物质得失电子后在不同介质中的存在形式不同,所以电极反应式的书写必须考虑介质环境。碱性溶液中不可能存在CO2,也不可能有H+参加反应;当电解质溶液呈酸性时,不可能有OH-参加反应。
②得氧失氧原则:得氧时,在反应物中加H2O(电解质为酸性时)或OH-(电解质为碱性或中性时);失氧时,在反应物中加H2O(电解质为碱性或中性时)或H+(电解质为酸性时)。
③中性吸氧反应成碱原则:在中性电解质溶液中,通过金属吸氧所建立起来的原电池反应,其反应的最后产物是碱。
6.常见原电池电极反应式、总反应式的书写
①Fe|稀HCl|C
正极:2H++2e-=H2↑
负极:Fe—2e—= Fe2+
总反应:Fe+2H+=H2↑+Fe2+
②Mg︱稀硫酸︱Cu
正极:2H++2e-=H2↑ 负极:Mg—2e—= Mg2+
总反应:Mg+2H+=H2↑+ Mg2+
③Zn|AgNO3溶液|Pt
正极:Ag++e—= Ag 负极:Zn—2e—=Zn2+
总反应:Zn+2Ag+= 2Ag+ Zn2+
④Cu︱FeCl3溶液︱Pt
正极:Fe3++e—= Fe2+ 负极:Cu—2e—= Cu2+
总反应:Cu+ 2Fe3+= 2Fe2++ Cu2+
⑤Mg︱NaOH溶液︱Cu
正极:O2+4e-+2H2O=4OH- 负极:Mg—2e—+2OH—= Mg(OH)2
总反应:2Mg+ O2+2H2O=2Mg(OH)2
⑥Fe︱KCl溶液︱Cu
正极:O2+4e-+2H2O=4OH— 负极:Fe—2e—= Fe2+
总反应:2Fe+ O2+2H2O=2Fe(OH)2
⑦Al|NaOH溶液|Mg
正极:2e—+2H2O= H2↑+ 2OH― 负极:Al —3e—+4OH—=AlO2—+2H2O
总反应:2Al+2OH―+2H2O=2AlO2—+3H2↑
⑧Cu|浓HNO3|Fe
正极:2H++NO3—+e—= H2O+NO2↑ 负极: Cu —2e—=Cu2+
总反应:Cu+4H++2NO3—=Cu2++2H2O+2NO2↑
▉考点02 原电池的应用
加快化学反应速率
实验室制取H2时,稀H2SO4中滴入几滴CuSO4溶液,从而加快了H2的逸出
比较金属的活泼性
通常溶解(或质量减轻)的为负极,质量增加(或产生气泡)的为正极,据负极活泼性>正极活泼性,可得出结论
用于金属的防护
将需要保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如,要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等,可用导线将其与一块锌块相连,使锌作原电池的负极
设计制作化学电源
①首先将氧化还原反应分成两个半反应。
②根据原电池反应的特点,结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。
电极材料的选择
在原电池中,选择还原性较强的物质作为负极;氧化性较强的物质作为正极。并且,原电池的电极必须导电,电池中的负极不一定能够与电解质溶液反应。
电解质溶液的选择
电解质溶液一般要能够与负极发生反应,或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如空气中的氧气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥),则左右两个容器中的电解质溶液应选择含有与电极材料相同的阳离子。如在铜—锌—硫酸构成的原电池中,负极金属锌浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中,而正极铜浸泡在含有Cu2+的溶液中。
▉考点03 常见化学电源及工作原理
1.分类
分类
主要特点
实例
一次电池
不能再充电再生
普通锌锰电池、碱性锌锰电池、银锌电池
二次电池
可充电再生,多次循环使用
铅蓄电池、锂电池
燃料电池
氧化剂和还原剂从外界输入,连续不断的提供电能,能量利用率高
氢氧燃料电池等
2.常见的一次电池
一次电池的电解质溶液制成胶状,不流动,也叫做干电池。一次电池不能充电,不能反复使用。
碱性锌锰电池与银锌电池比较
碱性锌锰电池
构造
正极材料
负极材料
电解质
MnO2
Zn
主要是KOH溶液
总反应方程式
Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH
电极反应式
正极:2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-
负极:Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2
银锌钮扣电池
构造
正极
负极
电解质
Ag2O
Zn
KOH溶液
总反应方程式
Ag2O+Zn=ZnO+2Ag
电极反应式
正极:Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-
负极:Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O
3.二次电池(可充电电池)
(1)可充电电池原理示意图
充电时,原电池负极与外接电源负极相连,原电池正极与外接电源正极相连,记作:“正接正,负接负”。
(2)可充电电池有充电和放电两个过程,放电时是原电池反应,充电时是电解池反应。充电、放电不是可逆反应。
(3)放电时的负极反应和充电时的阴极反应相反,放电时的正极反应和充电时的阳极反应相反。将负(正)极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴(阳)极反应式。
举例:铅酸蓄电池
铅蓄电池可放电亦可充电,它是用硬橡胶和透明塑料制成长方形外壳,在正极板上有一层棕褐色的PbO2,负极是海棉状的金属铅,两极均浸入硫酸溶液中,且两极间用橡胶或微孔塑料隔开。放电时起原电池的作用。
铅蓄电池
放电(原电池)
充电(电解池)
电极
负极材料
正极材料
蓄电池负极接电源负极,作电解池的阴极
Pb
PbO2
蓄电池正极接电源正极,作电解池的阳极
电解质
H2SO4
H2SO4
电极
反应式
负极
Pb+SO42--2e-=PbSO4
阴极
PbSO4+2e-=Pb+SO42-
正极
PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O
阳极
PbSO4+H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-
总反应式
Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O
温馨提醒
二次电池放电的总反应式和充电总反应式互为相反过程;放电的电极反应式与充电的电极反应式也是互为相反的两个过程
4.燃料电池
(1)
特点
连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能。电能转化率超过80%
反应原理
燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧
正极
是O2
负极
为可燃物,如H2、、CO、NH3、N2N4、水煤气(CO和H2)、烃类(如CH4)及其衍生物如醇类(如CH3OH)、醚类(如CH3OCH3)等
电解质
常有四种类型:酸性条件、碱性条件、固体电解质(可传导O2-)、熔融碳酸盐,不同电解质会对总反应式、电极反应式有影响
书写
电极反应式
应先写出正极反应式,再将总反应式减去正极反应式就得负极反应式
整个过程须考虑一个重要的细节——电池工件的环境(如酸性电池、碱性电池、熔融氧化物电池、熔融碳酸盐电池、熔融硝酸盐电池等)
解题模板
解答燃料电池题目的几个关键点
①要注意介质是什么,是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。
②通入负极的物质为燃料,通入正极的物质为氧化剂。
③通过介质中离子的移动方向,可判断电池的正、负极,同时分析该离子参与靠近一极的电极反应。
(2)种类
①氢氧燃料电池
电解质
酸性
中性
碱性
负极反应
H2-2e-=2H+
H2-2e-=2H+
H2-2e-+2OH-=2H2O
正极反应
O2+4e-+4H+=2H2O
O2+4e-+2H2O=4OH-
O2+4e+2H2O=4OH-
总反应
2H2+O2=2H2O
②甲烷燃料电池
电解质
H2SO4
KOH
负极反应
CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+
CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O
正极反应
O2+4e-+4H+=2H2O
O2+4e-+2H2O=4OH-
总反应
CH4+2O2=CO2+2H2O
CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O
③甲醇燃料电池
电解质
H2SO4
KOH
负极反应
CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+
CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
正极反应
O2+4e-+4H+=2H2O
O2+4e-+2H2O=4OH-
总反应
2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O
2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O
④辛烷燃料电池
电解质
H2SO4
KOH
负极反应
C8H18-50e—+16H2O=8CO2+50H+
C8H18-50e—+66OH—=8CO32-+42H2O
正极反应
O2+4e-+4H+=2H2O
O2+4e-+2H2O=4OH-
总反应
2C8H18+25O2=16CO2+18H2O
2C8H18+25O2+32OH—=16CO32-+34H2O
⑤乙醇燃料电池
电解质
H2SO4
KOH
负极反应
C2H6O-12e—+3H2O=2CO2+12H+
C2H6O-12e—+16OH—=2CO32-+11H2O
正极反应
O2+4e-+4H+=2H2O
O2+4e-+2H2O=4OH-
总反应
C2H6O+3O2=2CO2+3H2O
C2H6O+3O2+4OH—=2CO32-+5H2O
⑥熔融盐电池
例如:用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质的燃料电池,CO为燃料,空气与CO2的混合气为助燃气,制得在650℃下工作的燃料电池,在工作过程中,电解质熔融盐的组成、浓度不变
电极反应式:负极:2CO+2CO32--4e-=4CO2 正极:O2+2CO2+4e-=2CO32- 总反应:2CO+O2=2CO2
(3)燃料电池中常见正极反应式的书写
①在酸性溶液中: O2+4e-+4H+=2H2O
②在碱性或中性溶液中: O2+4e-+2H2O=4OH-
③在熔融碳酸盐中: O2+2CO2+4e-=2CO32-
④在可传导O2-的晶体电解质中(例如:掺杂(Y2O3)氧化钇的(ZrO2)氧化锆晶体):O2+4e-=2O2-
5.锂电池的类型
锂电池
装置图
说明
Li-CO2电池
4Li+3CO22Li2CO3+C
(隔膜只允许Li+通过,向正极移动)
放电时:
锂极为负极,负极反应式:
Li-e-=Li+
铱基电极为正极,正极反应式:
3CO2+4Li++4e-=2Li2CO3+C
LiFePO4-C电池
Li1-xFePO4+LixC6LiFePO4+6C
(隔膜只允许Li+通过,向正极移动,LixC6中C元素为0价)
放电时:
M为负极,负极反应式:
LixC6-xe-=6C+xLi+
N为正极,正极反应式:
Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4
全固态锂-硫电池
16Li+xS88Li2Sx(2≤x≤8)
(Li+移向电极a),电极a掺有石墨烯,可增强电极导电性
放电时:
电极b是负极,负极反应式:
Li-e-=Li+
电极a是正极,正极反应式(第一步):
S8+2e-+2Li+=Li2S8
LiCoO2-C电池
Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+6C
(放电过程中,Li+从负极脱出,嵌入正极)
放电时:
N为负极,负极反应式:
LixC6-xe-=6C+xLi+
M为正极,正极反应式:
Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2
锂-空气电池
4Li+O2+2H2O4LiOH
(Li+移向B极)
放电时:
A为负极,负极反应式:Li-e-=Li+
B为正极,正极反应式:
O2+4e-+2H2O=4OH-
(电解液a不能是水溶液,因为金属锂可与水反应)
1.下列关于能量转化说法错误的是
A.燃料电池是将热能转化为电能 B.植物通过光合作用将光能转化为化学能
C.风力发电将风能转化为机械能 D.太阳能电池可将太阳能直接转化为电能
2.下列有关电极方程式或离子方程式错误的是
A.碱性锌锰电池的正极反应:
B.铅酸蓄电池充电时的阳极反应:
C.溶液滴入溶液中:
D.溶液和溶液混合:
3.如图为水果电池的示意图,下列说法正确的是
A.电子由锌片沿导线流向铜片 B.铜电极逐渐溶解
C.该装置能将电能转化为化学能 D.锌片作正极,质量逐渐减小
4.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
5.金属—空气电池是以金属(锌、铝、锂等)和氧气作为活性物质的一种电池,也被称为金属燃料电池。下列说法正确的是
A.可选用石墨作电池负极 B.金属电极上发生氧化反应
C.电流由金属电极经外电路流向另一电极 D.该电池可以将化学能转化为电能
6.杭州亚运会主火炬创新使用绿色“零碳甲醇”燃料。关于甲醇、空气和溶液组成的燃料电池,下列说法错误的是
A.向负极移动
B.可选用石墨、作电极
C.负极发生的电极反应为:
D.相比直接燃烧甲醇发电,甲醇燃料电池能量利用率高
7.贮备电池是日常将电池的一种组成部分(如电解质溶液)与其它部分隔离备用,使用时可迅速被激活并提供足量电能。电池是一种可被海水激活的贮备电池,电池放电时,下列说法不正确的是
A.海水作电解质溶液
B.正极反应为
C.若电路中转移了,则有参与反应
D.放电时电子从负极经电解质溶液移动到正极
8.二氧化硫空气质子交换膜燃料电池可以利用大气所含的快速启动,装置示意图如下。以下说法正确的是
A.正极发生氧化反应
B.电子由沿导线流向
C.负极电极反应式为
D.反应,有质子通过交换膜
9.锂碘电池可用于心脏起搏器,电池反应可简化为:。下列说法正确的是
A.锂电极是电池的正极
B.碘电极发生氧化反应
C.负极反应式为
D.电流从碘电极经外电路流向锂电极
10.我国火星探测器“天问一号”探测到火星大气中含有大量,一种有参加反应的新型全固态电池,可以作为火星探测器供电系统。该电池以金属钠为负极,碳纳米管为正极,则放电时下列说法正确的是
A.电子流向钠电极 B.阳离子由正极移向负极
C.在正极上发生还原反应 D.该电池可以采用盐酸作为电解质溶液
11.锂-空气电池工作原理如图所示。下列说法正确的是
A.固体电解质膜可防止锂电极与水反应,也可防止氧气与锂电极接触,更安全
B.正极反应式为
C.当有在纳米碳片上参加反应,Li电极会损失1.4g
D.若用铅蓄电池给锂-空气电池充电,电极应与锂电极相接
12.已二腈[]是制造尼龙的原料。采用电有机合成法,用丙烯腈电合成己二腈,总反应式为:,工作原理如图。下列说法错误的是
A.离子交换膜为阳离子交换膜
B.石墨电极的电势比石墨电极的电势高
C.阳极发生电极反应:
D.一段时间后,与工作前相比,阴极室的增大
13.我国科学家最近发明了一种Zn-PbO2二次电池,电解质为K2SO4、H2SO4和KOH,由a和b两种离子交换膜隔开,形成A、B、C三个电解质溶液区域。如图是其放电过程工作示意图,下列说法不正确的是
A.放电时,PbO2为原电池的正极
B.每消耗6.5gZn就有0.2molK+通过交换膜a进入B区域
C.电池反应的离子方程式为
D.b为阳离子交换膜
14.如图为Zn-Cu原电池的示意图,请回答:
(1)锌片为原电池的 极,铜片为原电池的 极 (填“正”或“负”) 。
(2)锌电极反应式是 ,属于 反应(填“氧化”或“还原”);铜电极反应式是 ,属于 反应(同上)。
(3)若锌片减轻0.1mol,则另一极放出气体的物质的量为 mol。
15.由铜片,铁片和200mL稀硫酸组成的原电池中,当铜片上放出2.24L(标准状况)气体时(铁片上无气体产生),硫酸恰好反应完,请回答下列问题。
(1)该原电池的正极是 ,电极反应式为 。
(2)产生的气体消耗的金属是 ,消耗的质量是 (要求要有计算过程)。
(3)有 电子通过了导线。
(4)硫酸溶液的物质的量浓度是 。
16.燃料电池是一种将燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置。
(1)以多孔铂为电极,如图甲装置中A、B口分别通入和构成乙醇燃料电池,则b电极是 (填“正极”或“负极”),该电池的负极的电极反应式为 。
(2)科学家研究了转化温室气体的方法,利用图乙所示装置可以将转化为气体燃料,该电池负极反应式为 ,工作时的总反应式为 。
(3)绿色电源“二甲醚-氧气燃料电池”的工作原理如图丙所示。
①氧气应从c处通入,发生的电极反应式为 ;
②二甲醚()应从b处加入,电极X上发生的电极反应式为 ;
③电池在放电过程中,电极X周围溶液的 (填“增大”“减小”或“不变”)。
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专题08 原电池 化学电源
考点01 原电池的工作原理
考点02 原电池的应用
考点03 常见化学电源及工作原理
▉考点01 原电池的工作原理
1.原电池的概念和实质:
(1)概念:将__化学能__转化为__电能__的装置。
(2)实质:利用能自发进行的__氧化还原__反应把化学能转化为电能。
2.原电池的工作原理
能量变化
化学能转化为电能
形成条件
两个电极
组合情况
①
②
③
④
负 极
较活泼金属
金属
金属
石墨或Pt
正 极
较不活泼金属
金属氧化物
石墨或Pt
石墨或Pt
电解质溶液/熔液、固体
可与负极(正、负)反应,也可不参与反应
形成闭合回路
电极上有自发的氧化还原反应发生
类型
微粒
流向
①外电路
电子从负极流向正极
②内电路
溶液中阳离子移向正极,阴离子移向负极
电子与电流流向
①电子:负极正极 ②电流:正极负极
溶液中无电子通过
温馨
提醒
双液电池
①两个半电池:用盐桥连通,半电池由电极材料、电解质溶液两部分构成
②盐桥组成:含有饱和的KCl或KNO3溶液与琼脂制成的冻胶
③盐桥作用:连接内电路,形成闭合回路;平衡电荷,使原电池产生持续电流
④盐桥中离子移向:阴离子移向负极,阳离子移向正极
离子迁移
①单液电池:只有一极上有离子迁移;②双液电池:两极均有离子迁移
原电池工作原理示意图:
3.原电池形成的条件:
(1)闭合回路。
(2)两极有电势差——两个活性不同的电极,相对较活泼的金属作__负极__。
(3)__电解质__溶液或__熔融__电解质。
(4)自发的__氧化还原__反应。
4.正负极的判断方法
(1)电极反应:负极— 氧化 反应,正极— 还原 反应
(2)电子或电流的流向:电子:负极 →正极 ;电流: 正极 → 负极
(3)离子流向:阳离子→ 正 极,阴离子→ 负 极;
5.电极反应式的书写
正极:找出氧化剂及还原产物,写出“氧化剂+n e-=还原产物”
负极:找出还原剂及氧化产物,写出“还原剂-n e-=氧化产物”
注意开始生成的氧化产物、还原产物在溶液中能否存在,如碱性溶液中H+要结合OH-生成H2O。由电荷守恒确定要添加的离子,再据质量守恒,配平其他微粒个数。
将正、负析电极反应式相加,与总反应式对照验证。
复杂电极反应式的书写
①首先写出较简单的电极反应式。
②复杂电极反应式=总反应式-简单电极反应式。
③注意电子守恒。
书写三个原则
①共存原则:因为物质得失电子后在不同介质中的存在形式不同,所以电极反应式的书写必须考虑介质环境。碱性溶液中不可能存在CO2,也不可能有H+参加反应;当电解质溶液呈酸性时,不可能有OH-参加反应。
②得氧失氧原则:得氧时,在反应物中加H2O(电解质为酸性时)或OH-(电解质为碱性或中性时);失氧时,在反应物中加H2O(电解质为碱性或中性时)或H+(电解质为酸性时)。
③中性吸氧反应成碱原则:在中性电解质溶液中,通过金属吸氧所建立起来的原电池反应,其反应的最后产物是碱。
6.常见原电池电极反应式、总反应式的书写
①Fe|稀HCl|C
正极:2H++2e-=H2↑
负极:Fe—2e—= Fe2+
总反应:Fe+2H+=H2↑+Fe2+
②Mg︱稀硫酸︱Cu
正极:2H++2e-=H2↑ 负极:Mg—2e—= Mg2+
总反应:Mg+2H+=H2↑+ Mg2+
③Zn|AgNO3溶液|Pt
正极:Ag++e—= Ag 负极:Zn—2e—=Zn2+
总反应:Zn+2Ag+= 2Ag+ Zn2+
④Cu︱FeCl3溶液︱Pt
正极:Fe3++e—= Fe2+ 负极:Cu—2e—= Cu2+
总反应:Cu+ 2Fe3+= 2Fe2++ Cu2+
⑤Mg︱NaOH溶液︱Cu
正极:O2+4e-+2H2O=4OH- 负极:Mg—2e—+2OH—= Mg(OH)2
总反应:2Mg+ O2+2H2O=2Mg(OH)2
⑥Fe︱KCl溶液︱Cu
正极:O2+4e-+2H2O=4OH— 负极:Fe—2e—= Fe2+
总反应:2Fe+ O2+2H2O=2Fe(OH)2
⑦Al|NaOH溶液|Mg
正极:2e—+2H2O= H2↑+ 2OH― 负极:Al —3e—+4OH—=AlO2—+2H2O
总反应:2Al+2OH―+2H2O=2AlO2—+3H2↑
⑧Cu|浓HNO3|Fe
正极:2H++NO3—+e—= H2O+NO2↑ 负极: Cu —2e—=Cu2+
总反应:Cu+4H++2NO3—=Cu2++2H2O+2NO2↑
▉考点02 原电池的应用
加快化学反应速率
实验室制取H2时,稀H2SO4中滴入几滴CuSO4溶液,从而加快了H2的逸出
比较金属的活泼性
通常溶解(或质量减轻)的为负极,质量增加(或产生气泡)的为正极,据负极活泼性>正极活泼性,可得出结论
用于金属的防护
将需要保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如,要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等,可用导线将其与一块锌块相连,使锌作原电池的负极
设计制作化学电源
①首先将氧化还原反应分成两个半反应。
②根据原电池反应的特点,结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。
电极材料的选择
在原电池中,选择还原性较强的物质作为负极;氧化性较强的物质作为正极。并且,原电池的电极必须导电,电池中的负极不一定能够与电解质溶液反应。
电解质溶液的选择
电解质溶液一般要能够与负极发生反应,或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如空气中的氧气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥),则左右两个容器中的电解质溶液应选择含有与电极材料相同的阳离子。如在铜—锌—硫酸构成的原电池中,负极金属锌浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中,而正极铜浸泡在含有Cu2+的溶液中。
▉考点03 常见化学电源及工作原理
1.分类
分类
主要特点
实例
一次电池
不能再充电再生
普通锌锰电池、碱性锌锰电池、银锌电池
二次电池
可充电再生,多次循环使用
铅蓄电池、锂电池
燃料电池
氧化剂和还原剂从外界输入,连续不断的提供电能,能量利用率高
氢氧燃料电池等
2.常见的一次电池
一次电池的电解质溶液制成胶状,不流动,也叫做干电池。一次电池不能充电,不能反复使用。
碱性锌锰电池与银锌电池比较
碱性锌锰电池
构造
正极材料
负极材料
电解质
MnO2
Zn
主要是KOH溶液
总反应方程式
Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH
电极反应式
正极:2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-
负极:Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2
银锌钮扣电池
构造
正极
负极
电解质
Ag2O
Zn
KOH溶液
总反应方程式
Ag2O+Zn=ZnO+2Ag
电极反应式
正极:Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-
负极:Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O
3.二次电池(可充电电池)
(1)可充电电池原理示意图
充电时,原电池负极与外接电源负极相连,原电池正极与外接电源正极相连,记作:“正接正,负接负”。
(2)可充电电池有充电和放电两个过程,放电时是原电池反应,充电时是电解池反应。充电、放电不是可逆反应。
(3)放电时的负极反应和充电时的阴极反应相反,放电时的正极反应和充电时的阳极反应相反。将负(正)极反应式变换方向并将电子移项即可得出阴(阳)极反应式。
举例:铅酸蓄电池
铅蓄电池可放电亦可充电,它是用硬橡胶和透明塑料制成长方形外壳,在正极板上有一层棕褐色的PbO2,负极是海棉状的金属铅,两极均浸入硫酸溶液中,且两极间用橡胶或微孔塑料隔开。放电时起原电池的作用。
铅蓄电池
放电(原电池)
充电(电解池)
电极
负极材料
正极材料
蓄电池负极接电源负极,作电解池的阴极
Pb
PbO2
蓄电池正极接电源正极,作电解池的阳极
电解质
H2SO4
H2SO4
电极
反应式
负极
Pb+SO42--2e-=PbSO4
阴极
PbSO4+2e-=Pb+SO42-
正极
PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O
阳极
PbSO4+H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-
总反应式
Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O
温馨提醒
二次电池放电的总反应式和充电总反应式互为相反过程;放电的电极反应式与充电的电极反应式也是互为相反的两个过程
4.燃料电池
(1)
特点
连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能。电能转化率超过80%
反应原理
燃料电池反应原理类似于燃料的燃烧
正极
是O2
负极
为可燃物,如H2、、CO、NH3、N2N4、水煤气(CO和H2)、烃类(如CH4)及其衍生物如醇类(如CH3OH)、醚类(如CH3OCH3)等
电解质
常有四种类型:酸性条件、碱性条件、固体电解质(可传导O2-)、熔融碳酸盐,不同电解质会对总反应式、电极反应式有影响
书写
电极反应式
应先写出正极反应式,再将总反应式减去正极反应式就得负极反应式
整个过程须考虑一个重要的细节——电池工件的环境(如酸性电池、碱性电池、熔融氧化物电池、熔融碳酸盐电池、熔融硝酸盐电池等)
解题模板
解答燃料电池题目的几个关键点
①要注意介质是什么,是电解质溶液还是熔融盐或氧化物。
②通入负极的物质为燃料,通入正极的物质为氧化剂。
③通过介质中离子的移动方向,可判断电池的正、负极,同时分析该离子参与靠近一极的电极反应。
(2)种类
①氢氧燃料电池
电解质
酸性
中性
碱性
负极反应
H2-2e-=2H+
H2-2e-=2H+
H2-2e-+2OH-=2H2O
正极反应
O2+4e-+4H+=2H2O
O2+4e-+2H2O=4OH-
O2+4e+2H2O=4OH-
总反应
2H2+O2=2H2O
②甲烷燃料电池
电解质
H2SO4
KOH
负极反应
CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+
CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O
正极反应
O2+4e-+4H+=2H2O
O2+4e-+2H2O=4OH-
总反应
CH4+2O2=CO2+2H2O
CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O
③甲醇燃料电池
电解质
H2SO4
KOH
负极反应
CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+
CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O
正极反应
O2+4e-+4H+=2H2O
O2+4e-+2H2O=4OH-
总反应
2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O
2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O
④辛烷燃料电池
电解质
H2SO4
KOH
负极反应
C8H18-50e—+16H2O=8CO2+50H+
C8H18-50e—+66OH—=8CO32-+42H2O
正极反应
O2+4e-+4H+=2H2O
O2+4e-+2H2O=4OH-
总反应
2C8H18+25O2=16CO2+18H2O
2C8H18+25O2+32OH—=16CO32-+34H2O
⑤乙醇燃料电池
电解质
H2SO4
KOH
负极反应
C2H6O-12e—+3H2O=2CO2+12H+
C2H6O-12e—+16OH—=2CO32-+11H2O
正极反应
O2+4e-+4H+=2H2O
O2+4e-+2H2O=4OH-
总反应
C2H6O+3O2=2CO2+3H2O
C2H6O+3O2+4OH—=2CO32-+5H2O
⑥熔融盐电池
例如:用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质的燃料电池,CO为燃料,空气与CO2的混合气为助燃气,制得在650℃下工作的燃料电池,在工作过程中,电解质熔融盐的组成、浓度不变
电极反应式:负极:2CO+2CO32--4e-=4CO2 正极:O2+2CO2+4e-=2CO32- 总反应:2CO+O2=2CO2
(3)燃料电池中常见正极反应式的书写
①在酸性溶液中: O2+4e-+4H+=2H2O
②在碱性或中性溶液中: O2+4e-+2H2O=4OH-
③在熔融碳酸盐中: O2+2CO2+4e-=2CO32-
④在可传导O2-的晶体电解质中(例如:掺杂(Y2O3)氧化钇的(ZrO2)氧化锆晶体):O2+4e-=2O2-
5.锂电池的类型
锂电池
装置图
说明
Li-CO2电池
4Li+3CO22Li2CO3+C
(隔膜只允许Li+通过,向正极移动)
放电时:
锂极为负极,负极反应式:
Li-e-=Li+
铱基电极为正极,正极反应式:
3CO2+4Li++4e-=2Li2CO3+C
LiFePO4-C电池
Li1-xFePO4+LixC6LiFePO4+6C
(隔膜只允许Li+通过,向正极移动,LixC6中C元素为0价)
放电时:
M为负极,负极反应式:
LixC6-xe-=6C+xLi+
N为正极,正极反应式:
Li1-xFePO4+xLi++xe-=LiFePO4
全固态锂-硫电池
16Li+xS88Li2Sx(2≤x≤8)
(Li+移向电极a),电极a掺有石墨烯,可增强电极导电性
放电时:
电极b是负极,负极反应式:
Li-e-=Li+
电极a是正极,正极反应式(第一步):
S8+2e-+2Li+=Li2S8
LiCoO2-C电池
Li1-xCoO2+LixC6LiCoO2+6C
(放电过程中,Li+从负极脱出,嵌入正极)
放电时:
N为负极,负极反应式:
LixC6-xe-=6C+xLi+
M为正极,正极反应式:
Li1-xCoO2+xLi++xe-=LiCoO2
锂-空气电池
4Li+O2+2H2O4LiOH
(Li+移向B极)
放电时:
A为负极,负极反应式:Li-e-=Li+
B为正极,正极反应式:
O2+4e-+2H2O=4OH-
(电解液a不能是水溶液,因为金属锂可与水反应)
1.下列关于能量转化说法错误的是
A.燃料电池是将热能转化为电能 B.植物通过光合作用将光能转化为化学能
C.风力发电将风能转化为机械能 D.太阳能电池可将太阳能直接转化为电能
【答案】A
【解析】A.燃料电池是将化学能转化为电能,A错误;B.光合作用将光能转化为化学能存储,B正确;C.风力发电将风能转化为机械能,C正确;D.太阳能电池可以将太阳能直接转化为电能,D正确;故选A。
2.下列有关电极方程式或离子方程式错误的是
A.碱性锌锰电池的正极反应:
B.铅酸蓄电池充电时的阳极反应:
C.溶液滴入溶液中:
D.溶液和溶液混合:
【答案】B
【解析】A.碱性锌锰电池的正极为二氧化锰得电子发生还原反应:,A正确;
B.铅酸蓄电池充电时的阳极反应为硫酸铅失电子发生氧化反应:,B错误;
C.溶液滴入溶液中生成蓝色沉淀:,C正确;
D.溶液和溶液混合水解相互促进,反应完全,生成氢氧化铝沉淀和硫化氢:,D正确;
故选B。
3.如图为水果电池的示意图,下列说法正确的是
A.电子由锌片沿导线流向铜片 B.铜电极逐渐溶解
C.该装置能将电能转化为化学能 D.锌片作正极,质量逐渐减小
【答案】A
【分析】锌的活泼性大于铜,锌为负极、铜为正极。
【解析】A.锌为负极、铜为正极,电子由锌片沿导线流向铜片,故A正确;
B.铜为正极,正极氢离子得电子生成氢气,铜不反应,故B错误;
C.该装置为原电池,能将化学能转化为电能,故C错误;
D.锌片作负极,锌失电子生成锌离子,质量逐渐减小,故D错误;
选A。
4.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。
5.金属—空气电池是以金属(锌、铝、锂等)和氧气作为活性物质的一种电池,也被称为金属燃料电池。下列说法正确的是
A.可选用石墨作电池负极 B.金属电极上发生氧化反应
C.电流由金属电极经外电路流向另一电极 D.该电池可以将化学能转化为电能
【答案】B
【解析】A. 电池负极应选用金属材料,A项错误;
B. 电池反应中金属失去电子,发生氧化反应,B项正确;
C. 电子的移动方向是由金属电极经外电路流向另一电极,电流方向与电子移动方向相反,C项错误;
D. 原电池装置可以将化学能大部分转化为电能,但转化率不为100%,D项错误;
故选B。
6.杭州亚运会主火炬创新使用绿色“零碳甲醇”燃料。关于甲醇、空气和溶液组成的燃料电池,下列说法错误的是
A.向负极移动
B.可选用石墨、作电极
C.负极发生的电极反应为:
D.相比直接燃烧甲醇发电,甲醇燃料电池能量利用率高
【答案】C
【解析】A.原电池中,阴离子移向负极,即OH-向负极移动,故A项正确;
B.甲醇、空气和KOH溶液组成的燃料电池可选用石墨、Pt作电极,故B项正确;
C.负极上甲醇失电子和氢氧根离子反应生成碳酸根离子和水,电极反应式为:,故C项错误;
D.甲醇燃烧先将化学能转化为热能,热能再转化为机械能,最后机械能转化为电能,转化过程中都有能量损失,燃料电池直接将化学能转化为电能,避免了能量转化过程中的损失,故D项正确;
故答案选C。
7.贮备电池是日常将电池的一种组成部分(如电解质溶液)与其它部分隔离备用,使用时可迅速被激活并提供足量电能。电池是一种可被海水激活的贮备电池,电池放电时,下列说法不正确的是
A.海水作电解质溶液
B.正极反应为
C.若电路中转移了,则有参与反应
D.放电时电子从负极经电解质溶液移动到正极
【答案】D
【分析】Mg-AgCl电池是一种可被海水激活的贮备电池,Mg活泼作负极,电极反应式为Mg-2e-=Mg2+,AgCl作正极,电极反应式为AgCl+e-=Ag+Cl-。
【解析】A.Mg-AgCl电池是一种可被海水激活的贮备电池,海水中含有电解质如NaCl等,可作电解质溶液,故A正确;
B.AgCl作正极,电极反应式为AgCl+e-=Ag+Cl-,故B正确;
C.Mg作负极,电极反应式为Mg-2e-=Mg2+,若电路中转移了,消耗0.1molMg,则有0.1mol×24g/mol=参与反应,故C正确;
D.放电时电子从负极经外电路流入正极,电子不经过电解质溶液,故D错误;
故选:D。
8.二氧化硫空气质子交换膜燃料电池可以利用大气所含的快速启动,装置示意图如下。以下说法正确的是
A.正极发生氧化反应
B.电子由沿导线流向
C.负极电极反应式为
D.反应,有质子通过交换膜
【答案】C
【分析】在原电池中,负极失去电子发生氧化反应,正极上得到电子发生还原反应,X电极通入二氧化硫和水,硫元素化合价升高,失电子,作负极;Y电极通入氧气,氧元素化合价降低,得电子,作正极,据此解答。
【解析】A.正极得电子发生还原反应,A错误;
B.电子从负极经导线流向正极,则电子由X流向Y,B错误;
C.负极X上SO2失去电子被氧化生成,故负极电极反应式为:,C正确;
D.正极电极反应:,则反应1molO2,转移4mol电子,有4mol质子通过交换膜,D错误;
故选C。
9.锂碘电池可用于心脏起搏器,电池反应可简化为:。下列说法正确的是
A.锂电极是电池的正极
B.碘电极发生氧化反应
C.负极反应式为
D.电流从碘电极经外电路流向锂电极
【答案】D
【解析】A.根据,锂失电子发生氧化反应,锂电极是电池的负极,故A错误;
B.根据,I2得电子发生还原反应,碘电极发生还原反应,故B错误;
C.锂电极是电池的负极,负极发生氧化反应,负极反应式为Li-e-=Li+,故C错误;
D.锂电极是电池的负极,碘电极是正极,电流从碘电极经外电路流向锂电极,故D正确;
选D。
10.我国火星探测器“天问一号”探测到火星大气中含有大量,一种有参加反应的新型全固态电池,可以作为火星探测器供电系统。该电池以金属钠为负极,碳纳米管为正极,则放电时下列说法正确的是
A.电子流向钠电极 B.阳离子由正极移向负极
C.在正极上发生还原反应 D.该电池可以采用盐酸作为电解质溶液
【答案】C
【分析】该电池放电时,以金属钠为负极,碳纳米管为正极,负极失去电子发生氧化反应,正极上得到电子发生还原反应。
【解析】A.金属钠在负极上失电子,电子从钠电极流出,流向碳纳米管电极,A错误;
B.阳离子带正电荷,会向负电荷较多的正极区移动,故阳离子移动方向是由负极移向正极,B错误;
C.正极上CO2得电子发生还原反应,C正确;
D.钠性质活泼,会与水和酸发生反应,因此该新型固态电池电解质不能选择盐酸,D错误;
故合理选项是C。
11.锂-空气电池工作原理如图所示。下列说法正确的是
A.固体电解质膜可防止锂电极与水反应,也可防止氧气与锂电极接触,更安全
B.正极反应式为
C.当有在纳米碳片上参加反应,Li电极会损失1.4g
D.若用铅蓄电池给锂-空气电池充电,电极应与锂电极相接
【答案】A
【分析】负极失电子变为,电极反应为:,正极得电子生成,电极反应为:。
【解析】A.固体电解质膜的存在,可防止锂电极接触到水与水反应,也可防止氧气与锂电极接触,更安全,A项正确;B.该电池为碱性环境,B项错误;C.根据关系可知转移电子,结合负极反应,可知参与反应的的物质的量=转移电子的物质的量,即锂电极损失的质量,C项错误;D.充电时锂电极应连接电源的负极,而电极为铅蓄电池的正极,D项错误;答案选A。
12.已二腈[]是制造尼龙的原料。采用电有机合成法,用丙烯腈电合成己二腈,总反应式为:,工作原理如图。下列说法错误的是
A.离子交换膜为阳离子交换膜
B.石墨电极的电势比石墨电极的电势高
C.阳极发生电极反应:
D.一段时间后,与工作前相比,阴极室的增大
【答案】D
【分析】石墨电极a上生成,石墨电极b上产生氧气,判断石墨电极a为阴极,石墨电极b为阳极。阴极的电极方程式为2CH2=CHCN+2H++2e-=NC(CH2)4CN,阳极的电极方程式为2H2O-4e-=4H++O2↑。
【解析】A.b极生成H+,a极消耗H+,因此离子交换膜为阳离子交换膜,使H+通过,A正确;
B.石墨电极a为阴极,石墨电极b为阳极,石墨电极的电势比石墨电极的电势高,B正确;
C.阳极上发生氧化反应生成O2,阳极发生电极反应:,C正确;
D.阴极室消耗的氢离子与从阳极室通过交换膜转移的氢离子数目相同,氢离子浓度不变,阴极室的不变,D错误;
答案选D。
13.我国科学家最近发明了一种Zn-PbO2二次电池,电解质为K2SO4、H2SO4和KOH,由a和b两种离子交换膜隔开,形成A、B、C三个电解质溶液区域。如图是其放电过程工作示意图,下列说法不正确的是
A.放电时,PbO2为原电池的正极
B.每消耗6.5gZn就有0.2molK+通过交换膜a进入B区域
C.电池反应的离子方程式为
D.b为阳离子交换膜
【答案】D
【解析】A.锌是活泼金属,PbO2具有强氧化性,则放电时Zn电极为原电池的负极,PbO2为原电池的正极,A正确;B.A区域是溶液,结合变为,为了维持溶液呈电中性,应通过交换膜进入区域,每消耗就有通过交换膜a进入B区域,B正确;C.负极电极反应式为,正极电极反应式为,总反应离子方程式为,C正确;D.由C项分析可知A区域电解质为,区域电解质为,则在B区域电解质为,交换膜为阳离子交换膜,交换膜为阴离子交换膜,D错误;故选D。
14.如图为Zn-Cu原电池的示意图,请回答:
(1)锌片为原电池的 极,铜片为原电池的 极 (填“正”或“负”) 。
(2)锌电极反应式是 ,属于 反应(填“氧化”或“还原”);铜电极反应式是 ,属于 反应(同上)。
(3)若锌片减轻0.1mol,则另一极放出气体的物质的量为 mol。
【答案】(1)负 正
(2) 氧化 还原
(3)0.1
【分析】原电池总反应为,锌失去电子,为负极,发生氧化反应,铜为正极,发生还原反应。
【解析】(1)锌失去电子,为负极;氢离子在铜电极发生还原反应,铜为正极;(2)原电池总反应为,锌电极反应式是,属于氧化反应;铜电极反应式是,属于还原反应;(3)根据原电池总反应为知,若锌片减轻0.1mol,则另一极放出氢气的物质的量为0.1mol。
15.由铜片,铁片和200mL稀硫酸组成的原电池中,当铜片上放出2.24L(标准状况)气体时(铁片上无气体产生),硫酸恰好反应完,请回答下列问题。
(1)该原电池的正极是 ,电极反应式为 。
(2)产生的气体消耗的金属是 ,消耗的质量是 (要求要有计算过程)。
(3)有 电子通过了导线。
(4)硫酸溶液的物质的量浓度是 。
【答案】(1)铜 2H++2e−=H2↑
(2)铁 2.24L(标准状况)氢气2.24L÷22.4L/mol=0.1mol,根据关系式Fe~2e-~H2↑,所以消耗铁的质量为0.1mol×56g/mol=5.6g
(3)0.2mol
(4)0.5mol/L
【解析】(1)活泼的铁是负极,不活泼的铜为正极,正极发生还原反应,电极反应式为:2H++2e−=H2↑;
(2)产生的气体消耗的金属是负极铁,放出2.24L(标准状况)气体时,生成氢气2.24L÷22.4L/mol=0.1mol,根据关系式Fe~2e-~H2↑,所以消耗铁的质量为0.1mol×56g/mol=5.6g;
(3)1mol铁参加反应转移2mol的电子,所以5.6g的铁转移0.2mol的电子;
(4),硫酸恰好反应完,硫酸溶液的物质的量浓度是。
16.燃料电池是一种将燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置。
(1)以多孔铂为电极,如图甲装置中A、B口分别通入和构成乙醇燃料电池,则b电极是 (填“正极”或“负极”),该电池的负极的电极反应式为 。
(2)科学家研究了转化温室气体的方法,利用图乙所示装置可以将转化为气体燃料,该电池负极反应式为 ,工作时的总反应式为 。
(3)绿色电源“二甲醚-氧气燃料电池”的工作原理如图丙所示。
①氧气应从c处通入,发生的电极反应式为 ;
②二甲醚()应从b处加入,电极X上发生的电极反应式为 ;
③电池在放电过程中,电极X周围溶液的 (填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1)正极
(2)
(3) 减小
【解析】(1)B口处通入氧气,氧气得到电子发生还原反应,为电源正极;该电池的负极的电极反应为乙醇在碱性条件下失去电子发生氧化反应生成碳酸根离子和水,;
(2)由图可知,M极水生成氧气,发生氧化反应为电源负极,电极反应式为;该电池N极二氧化碳发生还原反应生成水和一氧化碳,为电源正极,故电池总反应为二氧化碳生成氧气和一氧化碳:;
(3)①氧气应从c处通入,氧气得到电子,发生还原反应生成水,发生的电极反应式为;
②二甲醚()应从b处加入,在X极上失去电子,发生氧化反应生成二氧化碳,电极X上发生的电极反应式为;
③由②分析可知,电池在放电过程中,电极X周围溶液中氢离子浓度变大,pH 减小。
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