6.1.2化学反应与电能(第2课时）讲义-2024-2025学年高一化学同步讲义+练习 （人教版2024必修第二册）

第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 知识思维导图 第2课时 化学反应与电能 课程学习目标 1．通过实验探究，认识化学能可以转化为电能，从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。 2．会判断原电池的正极、负极，会正确书写电极反应式，熟知原电池的应用。 3．能举出化学能转化为电能的实例，能辨识简单原电池的构成要素，并能分析简单原电池的工作原理。 【新知学习】 知识点01能源分类 1.一次能源： 直接从自然界取得的能源 例如： 流水、风力、原油、原煤、太阳能、天然气、天然铀矿等 2.二次能源： 一次能源经过加工转换得到的能源 例如： 电力、蒸汽等 知识点02火力发电的能量转化关系 1、我国目前电能主要来自 发电，其次来自 发电 2、火力发电的原理：火力发电(火电)是通过化石燃料(如：煤、石油、天然气)燃烧时发生的氧化还原反应，使化学能转变为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，然后带动发电机发电。火力发电过程中，化学能经过一系列能量转化过程，间接转化为电能。其中，燃烧(氧化还原反应)是使化学能转换为电能的关键 3、能量转换过程：化学能(氧化还原反应) 机械能 4、火力发电的优缺点 (1)优点：①我国煤炭资源丰富； ②电能清洁、安全，又快捷方便 (2)缺点：①排出大量的温室气体CO2； ②有些废气可能导致酸雨，如：SO2； ③消耗大量的不可再生能源； ④能量转化率低； ⑤产生大量的废渣、废水 知识点03原电池 1、实验探究 实验步骤 装置图 实验现象 原因解释 (1)将锌片和铜片插入盛有 稀硫酸的烧杯中，观察现象 Zn片： Cu片： 反应的离子方程式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑；Cu片表面无明显变化的原因： (2)用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象 Zn片： Cu片： (3)用导线连接锌片和铜片，并在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表指针是否偏转 Zn片： Cu片： 电流表A指针 电流表指针偏转说明： ；Cu片上有气泡说明： 2、原电池的概念：将 能转化为 的装置；原电池的反应本质是 反应 3、原电池的工作原理 当用导线连接铜片和锌片一同进入稀硫酸时，由于锌比铜活泼，容易失去电子，锌被氧化成Zn2+而进入溶液，电子则有锌片经导线流向铜片，溶液中的H+从铜片中获得电子被还原成氢原子，氢原子结合成氢分子从铜片上析出。由于导线上有电子通过，因此产生了电流，电流表的指针会发生偏转 电极名称 电极名称 电极反应类型 电极反应类型 电极反应式 电极反应式 原电池总反应式： 4、组成原电池的条件 (1)两个活泼性不同的电极，其中一个相对较活泼，另一个相对较不活泼，如：金属与金属、金属与非金属 (2)电解质溶液 (溶液或者熔融) (3)电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路 (4)有自发进行的氧化还原反应 5、原电池中电子流向、电流的流向及离子的迁移方向 (1)外电路中电子的流向：负极——经导线——正极 (2)外电路中电流的流向：正极——经导线——负极 (3)内电路中离子的迁移：阴离子移向负极，阳离子移向正极 6、原电池中正负极的判断方法沿导线 (1)根据电极反应或总反应方程式来判断 作还原剂、失电子、化合价升高、发生氧化反应的电极是负极 作氧化剂、得电子、化合价降低、发生还原反应的电极是正极 (2)根据外电路中电子流向或电流方向来判断 电子流出或电流流入的一极负极；电子流入或电流流出的一极正极 (3)根据内电路(电解质溶液中)中离子的迁移方向来判断 阳离子向正极移动；阴离子向负极移动 (4)根据原电池的两电极材料来判断 两种金属(或金属与非金属)组成的电极，若它们都与(或都不与)电解质溶液单独能反应，则较活泼的金属作负极；若只有一种电极与电解质溶液能反应，则能反应的电极作负极 知识点04原电池原理的主要应用 1、加快氧化还原反应的速率：原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率 2、比较金属活动性的强弱 (1)方法：一般情况下，负极的金属活动性比正极的金属活动性强。 (2)常见规律：电极质量较少，作负极较活泼，有气体生成、电极质量不断增加或不变作正极，较不活泼 3、设计原电池 (1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原 (2)选择合适的材料 ①电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料 ②电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应 4、制造化学电源：如各种干电池、蓄电池、燃料电池等 知识点05原电池电极反应式的书写 (1)一般电极反应式的书写，以离子方程式形式表示。 ①书写步骤 A.列物质，标得失：按照负极氧化反应，正极还原反应，判断电极反应物、生成物，标出电子得失。 B.看环境，配守恒：电极产物在电解质溶液的环境中应能稳定存在，如酸性介质中，OH－不能存在，应生成水；碱性介质中，H＋不能存在，应生成水；电极反应式同样要遵循电荷守恒、原子守恒、得失电子守恒。 C.两式加，验总式：正负极反应式相加，与总反应离子方程式验证。 ②常见介质 常见介质 注意事项 中性溶液 反应物若是H＋得电子或OH－失电子，则H＋或OH－均来自于水的电离 酸性溶液 反应物或生成物中均没有OH－ 碱性溶液 反应物或生成物中均没有H＋ 水溶液 不能出现O2－ (2)利用总反应式书写电极反应式 ①根据总反应式，找出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物。 ②确定介质的酸碱性或者其它特性。 ③按照负极反应：还原剂-ne-=氧化产物 正极反应：氧化剂+ne-=还原产物，书写电极反应式。 ④书写技巧：若某电极反应式较难写出时，可先写出较易写的电极反应式，然后根据得失电子守恒，用总反应式减去较易写的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。 【拓展培优】 【问题探究】 一．原电池的工作原理 1．原电池内部阴、阳离子如何移动？移动的原因是什么？ 2．两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同通入电解质溶液中就能构成原电池吗？ 【知识归纳总结1】 1．原电池的构成条件——“两极一液一线一反应” (1)两极——两种活泼性不同的金属(或一种为能导电的非金属)。 (2)一液——电解质溶液。 (3)一线——形成闭合回路。 (4)一反应——能自发进行的氧化还原反应。 2．原电池工作原理： (1)装置示意图： (2)工作原理(以铜、锌、稀硫酸原电池为例) 知识要点 实例 电极 构成 负极：还原性相对较强的金属 正极：还原性相对较弱的金属或导电非金属 锌板——负极 铜板——正极 电极 反应 负极：失去电子，氧化反应 正极：得到电子，还原反应 负极：Zn－2e－===Zn2＋ 正极：2H＋＋2e－===H2 电子流 向、电 流方向 外电路：电子由负极流向正极，电流方向相反； 内电路：阴离子移向负极，阳离子移向正极，电流由负极流向正极 外电路：电子由锌板经导线流向铜板 内电路：SO移向锌板(负极)；Zn2＋移向铜板(正极) 电极反应式与 总反应式的关系　　 两个电极反应式相加，即得总反应式 负极：Zn－2e－===Zn2＋ 正极：2H＋＋2e－===H2 总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2 3．原电池正负极的判断方法： 【易错提醒】 (1)构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石墨。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。 (2)两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能自发进行的氧化还原反应。 (3)在判断原电池正负极时，既要考虑金属活泼性的强弱也要考虑电解质溶液性质。如Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。 【典例1】（23-24高一下·陕西西安·期末）下图所示各种装置中能构成原电池的是 A．①② B．②④ C．①③ D．①⑤ （变式训练1）（23-24高一下·山西临汾·期末）如图装置中，电流表指针发生偏转且作原电池负极的是 A． B． C． D． 二、原电池原理的应用 1．在原电池中，负极材料的金属性一定大于正极材料吗？ 2．如何利用Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag设计原电池？ 【知识归纳总结2】 1．加快化学反应速率 一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池可以加快反应速率。 — | — 2．比较金属活泼性强弱： 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。 — | — 3．用于金属保护 将被保护的金属与比其活泼的金属连接。 4．设计原电池 (1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂为电解质溶液中的阳离子(或在正极上被还原)。 (2)步骤：以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例。 步骤 实例 将反应拆分 为电极反应 负极反应 Fe－2e－===Fe2＋ 正极反应 Cu2＋＋2e－===Cu 选择电极 材料 负极：较活泼金属，一般为发生氧化反应的金属 Fe 正极：活泼性弱于负极材料的金属或石墨 Cu或C 选择电解质 一般为与负极反应的电解质 CuSO4溶液 画出装置图 【典例2】 （23-24高一下·海南·期中）利用下列反应：选择适当的材料和试剂设计一个原电池。 (1)请写出你选用的正极材料、负极材料、电解质溶液(填化学式)：负极为 ，正极为 ，电解质溶液： 。 (2)负极的电极反应式： ，正极的电极反应式： 。 (3)溶液中向 极移动。 （变式训练2）（23-24高一下·湖北·期中）．现有两个反应： a．    b． (1)根据两反应本质，判断它们能否设计成原电池： 。如果不能，说明其原因 。 (2)如果可以，则按要求写出电极材料，电极反应式。负极材料： ，正极反应式 。 ．利用双氧水氧化吸收可消除其对环境的污染，设计装置如图所示(已知石墨只起导电作用，质子交换膜只允许通过)。 (3)石墨2为 (填“正极”或“负极”)，负极的电极反应式为 。正极的电极反应式为 。 (4)上述实验中如果将改为则正极的电极反应式为 。 (5)该电池工作时移向 (填“正极”或“负极”)。 三、原电池电极反应式的书写方法 1、遵循三个守恒 (1)得失电子守恒：元素的化合价每升高一价，则元素的原子就会失去一个电子 元素的化合价每降低一价，则元素的原子就会得到一个电子 (2)电荷守恒：电极反应左、右两边的正电荷和负电荷数相等 (3)原子守恒(质量守恒)：电极反应两边同种原子的原子个数相等 2、书写方法 (1)直观法：针对比较简单的原电池可以采取直观法，先确定原电池的正、负极，列出正、负极上反应的物质，并标出相同数目电子的得失 【易错提醒】 注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式中。 【典例3】 装置图 Zn——Cu (稀硫酸) 总反应 负极反应 正极反应 Al——Mg (稀盐酸) 总反应 负极反应 正极反应 Cu——Ag (硝酸银溶液) 总反应 负极反应 正极反应 Fe——Cu (FeCl3溶液) 总反应 负极反应 正极反应 （变式训练2） (2)用差值法写电极反应方程式：正、负极反应相加得到电池反应的离子方程式。反之，若能写出已知电池的总反应的离子方程式，可以减去较易写出的电极反应式，从而得到较难写出的电极反应式 复杂电极反应式===总反应式—简单的电极反应式 Al——Cu (稀硝酸) 总反应 负极反应 正极反应 Al——Cu (浓硝酸) 总反应 负极反应 正极反应 Al——Mg (NaOH溶液) 总反应 负极反应 正极反应 【课堂检测】 一、单选题 1．（23-24高一下·河南驻马店·期中）电能是国民生产、生活中的重要能源，下图是2015年我国电力生产量的构成图。下列有关火力发电的描述，正确的是 A．火力发电的能量转换形式为化学能直接转化为电能 B．火力发电不但排放出大量温室气体，还可能导致酸雨 C．火力发电中的能量转化，热能转化为机械能是关键 D．火力发电的主要燃料为煤，煤炭是可再生能源 2．（23-24高一下·青海·期末）理论上，下列反应不能设计成原电池的是 A． B． C． D． 3．（23-24高一下·山东临沂·期中）下列反应能设计成原电池的是 A．灼热的炭与反应 B．氢氧化钠溶液和盐酸的反应 C．氢气在氯气中燃烧 D．晶体与晶体的反应 4．（23-24高一下·广东·期中）下列装置中，能将化学能转化为电能的是 A B C D A．A B．B C．C D．D 5．（23-24高一下·吉林四平·期中）如图所示，电流计指针发生偏转，发现A极上有气泡产生，同时B极质量减少，C为电解质溶液，下列说法错误的是 A．A极为原电池的正极 B．C中阳离子向A极移动 C．B极发生氧化反应，电子从B极经外电路流向A极 D．A、B、C可能分别为石墨、铜、稀盐酸 6．（23-24高一下·福建龙岩·阶段练习）X、Y、Z、W四种金属，当X、Y组成原电池时，Y为负极；当Z、W组成原电池时，W为正极；W能将Y从其盐溶液中置换出来，则几种金属的活动性顺序为 A．Z>W>X>Y B．Y>X>W>Z C．Z>W>Y>X D．X>Y>Z>W 7．（23-24高一下·内蒙古·期末）液体锌电池具有成本低、安全性强等特点，其工作原理如图所示(凝胶中允许离子存在、生成或迁移)。下列说法正确的是 A．电子由极流出，经用电器流向极 B．负极反应式为 C．13.0g参与反应，理论上电路中转移0.2电子 D．电池工作一段时间后，极区溶液酸性减弱 8．（23-24高一下·江苏无锡·期中）普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一特点，科学家们发明了电动势法测水泥的初凝时间。此法的原理如图所示，反应的化学方程式为，下列有关说法正确的是 A．该装置中的能量转化关系为电能转化为化学能 B．电极为正极 C．原理示意图中，电流从流向 D．电池工作时，向极移动 9．（23-24高一下·四川雅安·期中）为将反应的化学能转化为电能，下列装置能达到目的的是(铝条均已除去了氧化膜) A B C D A．溶液 B．稀硫酸 C．稀硝酸 D．稀盐酸 10．（23-24高一下·四川成都·期中）如图是课外活动小组设计用化学电源使灯发光的装置。下列说法正确的是 A．该装置将化学能转化为电能，电能全部转化为光能 B．电子流动方向：镁极→稀硫酸→铝极→灯→镁极 C．利用该装置可以验证金属性： D．若将稀硫酸换成溶液，溶液中的向铝极迁移得电子产生氢气 11．（23-24高一下·河南驻马店·期中）原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是 A．①②中Mg作负极，③中Fe作负极 B．①中Al电极反应式为 C．②中Mg电极反应式为 D．③中Fe电极反应式为 12．（23-24高一下·安徽宿州·期中）下表中给出了四个实验装置和对应的部分实验现象，其中a、b、c、d为金属电极，由此可判断四种金属的活动性顺序是 ①a表面出现气泡，b无变化 ②溶液中的向c极移动 ③d极溶解，c极有气体产生 ④电流从a极流向d极 A．b>c>d>a B．d>a>b>c C．a>b>c>d D．a>b>d>c 13．（23-24高一下·河北保定·期中）锂—铜空气燃料电池容量高、成本低。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电能，放电时发生反应：，下列说法不正确的是 A．放电时，正极的电极反应式为 B．放电时，每转移1mol电子，负极质量减小7g C．通空气时，铜被腐蚀，表面产生 D．电流从电极Cu经导线流向电极Li，再经电解质回到电极 14．（23-24高一下·湖北武汉·期中）“纸电池”工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．若电解液为食盐水，则该电池中电子从铁电极流出 B．该装置内铁电极发生氧化反应 C．若电解液为稀盐酸，则铜片上有气泡产生 D．若电解液为稀盐酸，电池工作时H+向铁电极定向移动 二、解答题 15．（23-24高一下·江苏南京·期中）Ⅰ.氮元素形成的化合物种类十分丰富。请根据以下工业制硝酸的原理示意图回答含氮化合物相关的问题： (1)在氨合成塔中发生的氧化还原反应中，是 (填“氧化剂”或“还原剂”)。 (2)写出氧化炉中反应的化学方程式 。 (3)用溶液吸收硝酸尾气，可提高尾气中的去除率。其它条件相同，转化为的转化率随溶液初始(用稀盐酸调节)的变化如图所示。 ①在酸性溶液中，氧化生成和，其离子方程式为 。 ②溶液的初始越小，转化率越高，其原因是 。 Ⅱ.氨氧燃料电池具有很大的发展潜力，其工作原理如图所示。 (4)a电极的电极反应式是 ； (5)一段时间后，需向装置中补充，请依据反应原理解释原因是 。 16．（23-24高一下·海南·期中）某实验小组想探究原电池电极类型的影响因素，用镁片和铝片作电极进行实验，装置如图所示： (1)①在烧杯A中加入稀硫酸溶液，镁电极出现的现象为： ，写出镁电极的电极反应式： ，镁片作 （填“正”、“负”）极。 ②为了保护镁电极使其不再被腐蚀，实验小组更换了装置中的电解质溶液如图B，装置B烧杯中可用的电解质溶液为 （写物质名称），写出装置B中铝电极的电极反应式： ，溶液中阳离子向 （填“镁电极”、“铝电极”）移动。 (2)实验小组将镁电极和铝电极插入浓硝酸中如图C，装置C中正极电极反应式为： ，当负极质量减少4.8 g时，转移电子的物质的量为 mol。 (3)根据上述分析，电极类型除了与电极材料的性质有关外，还与 有关。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 知识思维导图 第2课时 化学反应与电能 课程学习目标 1．通过实验探究，认识化学能可以转化为电能，从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。 2．会判断原电池的正极、负极，会正确书写电极反应式，熟知原电池的应用。 3．能举出化学能转化为电能的实例，能辨识简单原电池的构成要素，并能分析简单原电池的工作原理。 【新知学习】 知识点01能源分类 1.一次能源： 直接从自然界取得的能源 例如： 流水、风力、原油、原煤、太阳能、天然气、天然铀矿等 2.二次能源： 一次能源经过加工转换得到的能源 例如： 电力、蒸汽等 知识点02火力发电的能量转化关系 1、我国目前电能主要来自火力发电，其次来自水力发电 2、火力发电的原理：火力发电(火电)是通过化石燃料(如：煤、石油、天然气)燃烧时发生的氧化还原反应，使化学能转变为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，然后带动发电机发电。火力发电过程中，化学能经过一系列能量转化过程，间接转化为电能。其中，燃烧(氧化还原反应)是使化学能转换为电能的关键 3、能量转换过程：化学能(氧化还原反应)热能机械能电能 4、火力发电的优缺点 (1)优点：①我国煤炭资源丰富； ②电能清洁、安全，又快捷方便 (2)缺点：①排出大量的温室气体CO2； ②有些废气可能导致酸雨，如：SO2； ③消耗大量的不可再生能源； ④能量转化率低； ⑤产生大量的废渣、废水 知识点03原电池 1、实验探究 实验步骤 装置图 实验现象 原因解释 (1)将锌片和铜片插入盛有 稀硫酸的烧杯中，观察现象 Zn片：锌片溶解，表面产生无色气泡 Cu片：无变化 反应的离子方程式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑；Cu片表面无明显变化的原因：铜排在金属活动性顺序表氢的后面，不能从酸溶液中置换出氢气 (2)用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象 Zn片：锌片溶解 Cu片：铜片表面有气泡 锌与稀硫酸反应，但氢气在铜片上产生 (3)用导线连接锌片和铜片，并在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表指针是否偏转 Zn片：锌片溶解 Cu片：铜片表面有气泡 电流表A指针偏转 电流表指针偏转说明：导线中有电流；Cu片上有气泡说明：溶液中的氢离子在铜片表面获得电子发生还原反应产生氢气，从铜片上放出 2、原电池的概念：将化学能转化为电能的装置；原电池的反应本质是氧化还原反应 3、原电池的工作原理 当用导线连接铜片和锌片一同进入稀硫酸时，由于锌比铜活泼，容易失去电子，锌被氧化成Zn2+而进入溶液，电子则有锌片经导线流向铜片，溶液中的H+从铜片中获得电子被还原成氢原子，氢原子结合成氢分子从铜片上析出。由于导线上有电子通过，因此产生了电流，电流表的指针会发生偏转 电极名称 电极名称 电极反应类型 电极反应类型 电极反应式 电极反应式 原电池总反应式： 4、组成原电池的条件 (1)两个活泼性不同的电极，其中一个相对较活泼，另一个相对较不活泼，如：金属与金属、金属与非金属 (2)电解质溶液 (溶液或者熔融) (3)电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路 (4)有自发进行的氧化还原反应 5、原电池中电子流向、电流的流向及离子的迁移方向 (1)外电路中电子的流向：负极——经导线——正极 (2)外电路中电流的流向：正极——经导线——负极 (3)内电路中离子的迁移：阴离子移向负极，阳离子移向正极 6、原电池中正负极的判断方法沿导线 (1)根据电极反应或总反应方程式来判断 作还原剂、失电子、化合价升高、发生氧化反应的电极是负极 作氧化剂、得电子、化合价降低、发生还原反应的电极是正极 (2)根据外电路中电子流向或电流方向来判断 电子流出或电流流入的一极负极；电子流入或电流流出的一极正极 (3)根据内电路(电解质溶液中)中离子的迁移方向来判断 阳离子向正极移动；阴离子向负极移动 (4)根据原电池的两电极材料来判断 两种金属(或金属与非金属)组成的电极，若它们都与(或都不与)电解质溶液单独能反应，则较活泼的金属作负极；若只有一种电极与电解质溶液能反应，则能反应的电极作负极 知识点04原电池原理的主要应用 1、加快氧化还原反应的速率：原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率 2、比较金属活动性的强弱 (1)方法：一般情况下，负极的金属活动性比正极的金属活动性强。 (2)常见规律：电极质量较少，作负极较活泼，有气体生成、电极质量不断增加或不变作正极，较不活泼 3、设计原电池 (1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原 (2)选择合适的材料 ①电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料 ②电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应 4、制造化学电源：如各种干电池、蓄电池、燃料电池等 知识点05原电池电极反应式的书写 (1)一般电极反应式的书写，以离子方程式形式表示。 ①书写步骤 A.列物质，标得失：按照负极氧化反应，正极还原反应，判断电极反应物、生成物，标出电子得失。 B.看环境，配守恒：电极产物在电解质溶液的环境中应能稳定存在，如酸性介质中，OH－不能存在，应生成水；碱性介质中，H＋不能存在，应生成水；电极反应式同样要遵循电荷守恒、原子守恒、得失电子守恒。 C.两式加，验总式：正负极反应式相加，与总反应离子方程式验证。 ②常见介质 常见介质 注意事项 中性溶液 反应物若是H＋得电子或OH－失电子，则H＋或OH－均来自于水的电离 酸性溶液 反应物或生成物中均没有OH－ 碱性溶液 反应物或生成物中均没有H＋ 水溶液 不能出现O2－ (2)利用总反应式书写电极反应式 ①根据总反应式，找出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物。 ②确定介质的酸碱性或者其它特性。 ③按照负极反应：还原剂-ne-=氧化产物 正极反应：氧化剂+ne-=还原产物，书写电极反应式。 ④书写技巧：若某电极反应式较难写出时，可先写出较易写的电极反应式，然后根据得失电子守恒，用总反应式减去较易写的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。 【拓展培优】 【问题探究】 一．原电池的工作原理 1．原电池内部阴、阳离子如何移动？移动的原因是什么？ 阴离子要移向负极，阳离子要移向正极。这是因为负极失电子，生成大量阳离子积聚在负极附近，致使该极附近有大量正电荷，所以溶液中的阴离子要移向负极；正极得电子，该极附近的阳离子因得电子生成电中性的物质而使该极附近带负电荷，所以溶液中的阳离子要移向正极。 2．两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同通入电解质溶液中就能构成原电池吗？ 不一定。构成原电池除具备①两种活泼性不同的金属②电解质溶液③形成闭合回路外，还必须有一个能自发进行的氧化还原反应，如图由于Cu、Ag都不能与稀硫酸反应，故不能构成原电池。 【知识归纳总结1】 1．原电池的构成条件——“两极一液一线一反应” (1)两极——两种活泼性不同的金属(或一种为能导电的非金属)。 (2)一液——电解质溶液。 (3)一线——形成闭合回路。 (4)一反应——能自发进行的氧化还原反应。 2．原电池工作原理： (1)装置示意图： (2)工作原理(以铜、锌、稀硫酸原电池为例) 知识要点 实例 电极 构成 负极：还原性相对较强的金属 正极：还原性相对较弱的金属或导电非金属 锌板——负极 铜板——正极 电极 反应 负极：失去电子，氧化反应 正极：得到电子，还原反应 负极：Zn－2e－===Zn2＋ 正极：2H＋＋2e－===H2 电子流 向、电 流方向 外电路：电子由负极流向正极，电流方向相反； 内电路：阴离子移向负极，阳离子移向正极，电流由负极流向正极 外电路：电子由锌板经导线流向铜板 内电路：SO移向锌板(负极)；Zn2＋移向铜板(正极) 电极反应式与 总反应式的关系　　 两个电极反应式相加，即得总反应式 负极：Zn－2e－===Zn2＋ 正极：2H＋＋2e－===H2 总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2 3．原电池正负极的判断方法： 【易错提醒】 (1)构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石墨。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。 (2)两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能自发进行的氧化还原反应。 (3)在判断原电池正负极时，既要考虑金属活泼性的强弱也要考虑电解质溶液性质。如Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。 【典例1】（23-24高一下·陕西西安·期末）下图所示各种装置中能构成原电池的是 A．①② B．②④ C．①③ D．①⑤ 【答案】C 【详解】原电池的构成条件是：有两个活泼性不同的电极；将电极插入电解质溶液中；两电极间构成闭合回路；能自发的进行氧化还原反应； ①该装置具备这四个条件，为原电池，故①符合题意； ②中电极相同，不能构成原电池，故②不符合题意； ③该装置具备这四个条件，为原电池，故③符合题意； ④中酒精是非电解质，不能构成原电池，故④不符合题意； ⑤中没有形成闭合回路，不能构成原电池，故⑤不符合题意； 综合可知①③符合题意；故答案选C。 （变式训练1）（23-24高一下·山西临汾·期末）如图装置中，电流表指针发生偏转且作原电池负极的是 A． B． C． D． 【答案】B 【分析】原电池的构成条件，（1）反应：自发进行的氧化还原反应(符合“强弱规律”)；（2）电极：两个活泼性不同的电极(两种活泼性不同的金属或金属与碳棒)；（3）溶液：电解质溶液；（4）回路：形成闭合回路，①内电路：电解质溶液作离子导体；②外电路：导线作电子导体。 【详解】A．酒精溶液不是电解质溶液，电流表指针不偏转，A错误； B．该装置中铁作负极，石墨作正极，电解质溶液为稀硝酸，B正确； C．锌比铁活泼，锌作负极，C错误； D．电极材料相同，无电流产生，电流表指针不偏转，D错误； 故选B。 二、原电池原理的应用 1．在原电池中，负极材料的金属性一定大于正极材料吗？ 一般原电池中负极材料的金属性大于正极材料，在特殊情况下也有特例，如Al－Mg－NaOH原电池中，Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作负极，Mg作正极。 2．如何利用Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag设计原电池？ 该氧化还原反应可拆分为如下两个半反应：氧化反应(负极反应)：Cu－2e－===Cu2＋。还原反应(正极反应)：2Ag＋＋2e－===2Ag。故Cu作负极，活泼性比Cu差的材料作正极，如Ag、C等，AgNO3溶液作电解质溶液。如图。 【知识归纳总结2】 1．加快化学反应速率 一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池可以加快反应速率。 — | — 2．比较金属活泼性强弱： 两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。 — | — 3．用于金属保护 将被保护的金属与比其活泼的金属连接。 4．设计原电池 (1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂为电解质溶液中的阳离子(或在正极上被还原)。 (2)步骤：以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例。 步骤 实例 将反应拆分 为电极反应 负极反应 Fe－2e－===Fe2＋ 正极反应 Cu2＋＋2e－===Cu 选择电极 材料 负极：较活泼金属，一般为发生氧化反应的金属 Fe 正极：活泼性弱于负极材料的金属或石墨 Cu或C 选择电解质 一般为与负极反应的电解质 CuSO4溶液 画出装置图 【典例2】 （23-24高一下·海南·期中）利用下列反应：选择适当的材料和试剂设计一个原电池。 (1)请写出你选用的正极材料、负极材料、电解质溶液(填化学式)：负极为 ，正极为 ，电解质溶液： 。 (2)负极的电极反应式： ，正极的电极反应式： 。 (3)溶液中向 极移动。 【答案】(1) Fe 碳棒 FeCl3 (2) Fe-2e-=Fe2+ Fe3++e-=Fe2+ (3)正 【分析】在Fe+2Fe3+=3Fe2+反应中，Fe被氧化，应为原电池的负极，电解反应为：Fe-2e-=Fe2+，Fe3+得电子被还原，应为原电池正极反应，正极材料为活泼性比Fe弱的金属或非金属材料，电解质溶液为含Fe3+离子的溶液，如FeCl3，原电池工作时，电子从负极经外电路流向正极，溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，以形成闭合回路； 【详解】（1）在Fe+2Fe3+=3Fe2+反应中，Fe被氧化，应为原电池的负极，电解反应为：Fe-2e-=Fe2+，Fe3+得电子被还原，应为原电池正极反应，正极材料为活泼性比Fe弱的金属或非金属材料如碳棒，电解质溶液为含Fe3+离子的溶液，如FeCl3，故答案为：Fe；碳棒；FeCl3； （2）由分析可知，负极反应为Fe-2e-=Fe2+，正极反应为Fe3++e-=Fe2+，故答案为：Fe-2e-=Fe2+；Fe3++e-=Fe2+； （3）原电池工作时，溶液中阳离子向正极移动，则向正极移动，故答案为：正。 （变式训练2）（23-24高一下·湖北·期中）．现有两个反应： a．    b． (1)根据两反应本质，判断它们能否设计成原电池： 。如果不能，说明其原因 。 (2)如果可以，则按要求写出电极材料，电极反应式。负极材料： ，正极反应式 。 ．利用双氧水氧化吸收可消除其对环境的污染，设计装置如图所示(已知石墨只起导电作用，质子交换膜只允许通过)。 (3)石墨2为 (填“正极”或“负极”)，负极的电极反应式为 。正极的电极反应式为 。 (4)上述实验中如果将改为则正极的电极反应式为 。 (5)该电池工作时移向 (填“正极”或“负极”)。 【答案】(1) a不能，b可以 a是非氧化还原反应，没有电子转移 (2) Fe (3) 正极 (4) (5)正极 【分析】Ⅰ．自发的氧化还原反应才可以设计成原电池； ⅠⅠ．H2O2氧化SO2从而消除SO2对环境的污染，左侧通入SO2，失电子被氧化为硫酸根，故石墨1为负极，右侧加入H2O2是氧化剂，得电子，故石墨2为正极； 【详解】（1）反应a是非氧化还原反应，没有电子转移，不能设计成原电池，反应b是自发的氧化还原反应，可以设计成原电池，故a不能，b可以； （2）将反应b设计成原电池，负极为Fe，失电子，Fe3+在正极得电子，故电解质溶液为Fe3+的溶液，正极为石墨等惰性电极，正极的反应式为Fe3++e−=Fe2+； （3）由分析，石墨2为正极，H2O2得电子生成水，故正极的电极反应式为H2O2+2H++2e−=2H2O，石墨1为负极，SO2失电子被氧化为硫酸根，负极的电极反应式为SO2+2H2O−2e−=4H++； （4）上述实验中如果将H2O2改为Cl2，则Cl2在正极得电子生成氯离子，正极的电极反应式为Cl2+2e−=2Cl−； （5）根据电极反应式，负极生成氢离子，正极消耗氢离子，故该电池工作时H+移向正极。 三、原电池电极反应式的书写方法 1、遵循三个守恒 (1)得失电子守恒：元素的化合价每升高一价，则元素的原子就会失去一个电子 元素的化合价每降低一价，则元素的原子就会得到一个电子 (2)电荷守恒：电极反应左、右两边的正电荷和负电荷数相等 (3)原子守恒(质量守恒)：电极反应两边同种原子的原子个数相等 2、书写方法 (1)直观法：针对比较简单的原电池可以采取直观法，先确定原电池的正、负极，列出正、负极上反应的物质，并标出相同数目电子的得失 【易错提醒】 注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式中。 【典例3】 装置图 Zn——Cu (稀硫酸) 总反应 Zn+2H+==Zn2++H2 负极反应 Zn-2e-==Zn2+ 正极反应 2H++2e-==H2 Al——Mg (稀盐酸) 总反应 Mg+2H+==Mg2++H2 负极反应 Mg-2e-==Mg2+ 正极反应 2H++2e-==H2 Cu——Ag (硝酸银溶液) 总反应 Cu+2Ag++2e-==2Ag+Cu2+ 负极反应 Cu-2e-==Cu2+ 正极反应 2Ag++2e-==2Ag Fe——Cu (FeCl3溶液) 总反应 2Fe3++Fe== 3Fe2+ 负极反应 Fe-2e-==Fe2+ 正极反应 2Fe3++2e-== 2Fe2+ （变式训练2） (2)用差值法写电极反应方程式：正、负极反应相加得到电池反应的离子方程式。反之，若能写出已知电池的总反应的离子方程式，可以减去较易写出的电极反应式，从而得到较难写出的电极反应式 复杂电极反应式===总反应式—简单的电极反应式 Al——Cu (稀硝酸) 总反应 Al+4H++NO3--==Al3++NO+2H2O 负极反应 Al-3e-==Al3+ 正极反应 NO3-+3e-+4H+==NO+2H2O Al——Cu (浓硝酸) 总反应 Cu+4H++2NO3--==Cu2++NO2+2H2O 负极反应 Cu-2e-==Cu2+ 正极反应 NO3-+e-+2H+==NO2+H2O Al——Mg (NaOH溶液) 总反应 2Al+62H2O+2OH-==3H2+2AlO2- 负极反应 Al-3e-+4OH-==AlO2-+2H2O 正极反应 2H2O-2e-==H2+2OH- 【课堂检测】 一、单选题 1．（23-24高一下·河南驻马店·期中）电能是国民生产、生活中的重要能源，下图是2015年我国电力生产量的构成图。下列有关火力发电的描述，正确的是 A．火力发电的能量转换形式为化学能直接转化为电能 B．火力发电不但排放出大量温室气体，还可能导致酸雨 C．火力发电中的能量转化，热能转化为机械能是关键 D．火力发电的主要燃料为煤，煤炭是可再生能源 【答案】B 【详解】A．火力发电能量转化主线为：化学能→热能→机械能→电能，是化学能间接转化为电能，A错误； B．火力发电的主要燃料是煤，在烧煤过程中，会产生大量CO2和SO2，可导致温室效应及酸雨，B正确； C．火力发电的关键是燃烧，C错误； D．火力发电的主要燃料为煤，煤炭是不可再生能源，D错误； 答案选B。 2．（23-24高一下·青海·期末）理论上，下列反应不能设计成原电池的是 A． B． C． D． 【答案】C 【分析】原电池的构成条件为：1、活泼性不同的两个电极；2、电解质溶液；3、形成闭合回路；4、能自发进行氧化还原反应； 【详解】A、B、D反应方程式中都有化合价的变化，所以都是氧化还原反应；C的反应中没有化合价的变化，所以不是氧化还原反应，不能设计成原电池； 故选C。 3．（23-24高一下·山东临沂·期中）下列反应能设计成原电池的是 A．灼热的炭与反应 B．氢氧化钠溶液和盐酸的反应 C．氢气在氯气中燃烧 D．晶体与晶体的反应 【答案】C 【详解】A．灼热的炭与反应需要在高温下进行，不能设计成原电池，A不符合题意； B．氢氧化钠溶液和盐酸的反应虽然放热，但不是氧化还原反应，不能设计成原电池，B不符合题意； C．氢气在氯气中燃烧，反应放热，且属于氧化还原反应，可以设计成原电池，C符合题意； D．晶体与晶体反应，是一个吸热的非氧化还原反应，不能设计成原电池，D不符合题意； 故选C。 4．（23-24高一下·广东·期中）下列装置中，能将化学能转化为电能的是 A B C D A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【详解】A．两个电极相同，均为锌电极，不能构成原电池装置，A错误； B．酒精是非电解质，不导电，不能构成原电池装置，B错误； C．两个活泼性不同的电极插在氯化铁溶液中，且铁单质和发生氧化还原反应，因此可以构成原电池装置，将化学能转化为电能，C正确； D．没有形成闭合回路，不能构成原电池装置，D错误； 答案选C。 5．（23-24高一下·吉林四平·期中）如图所示，电流计指针发生偏转，发现A极上有气泡产生，同时B极质量减少，C为电解质溶液，下列说法错误的是 A．A极为原电池的正极 B．C中阳离子向A极移动 C．B极发生氧化反应，电子从B极经外电路流向A极 D．A、B、C可能分别为石墨、铜、稀盐酸 【答案】D 【分析】该装置为原电池，A极上有气泡产生，B极质量减少，B为负极，A为正极。 【详解】A．原电池中，负极金属失去电子发生氧化反应，质量减小，故B极是负极，A极是正极，A正确； B．原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，B正确； C．B极是负极，发生氧化反应，电子从负极经外电路流向正极，C正确； D．与稀盐酸不能发生反应，该物质组合不能形成原电池，D错误； 故选D。 6．（23-24高一下·福建龙岩·阶段练习）X、Y、Z、W四种金属，当X、Y组成原电池时，Y为负极；当Z、W组成原电池时，W为正极；W能将Y从其盐溶液中置换出来，则几种金属的活动性顺序为 A．Z>W>X>Y B．Y>X>W>Z C．Z>W>Y>X D．X>Y>Z>W 【答案】C 【详解】X、Y、Z、W四种金属，当X、Y组成原电池时，Y为负极，则金属活动性Y>X；当Z、W组成原电池时，W为正极，则金属活动性Z>W；W能将Y从其盐溶液中置换出来，则金属活动性W>Y。从而得出金属活动性Z>W>Y>X，故选C。 7．（23-24高一下·内蒙古·期末）液体锌电池具有成本低、安全性强等特点，其工作原理如图所示(凝胶中允许离子存在、生成或迁移)。下列说法正确的是 A．电子由极流出，经用电器流向极 B．负极反应式为 C．13.0g参与反应，理论上电路中转移0.2电子 D．电池工作一段时间后，极区溶液酸性减弱 【答案】D 【分析】液体锌电池放电时Zn作负极，发生氧化反应，负极电极反应式为，MnO2所在电极作正极，发生还原反应生成Mn2+，正极反应式为MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O，放电时，阳离子由负极移向正极、阴离子由正极移向负极。 【详解】A．原电池放电时，电子由负极经用电器流向正极，即电子由Zn极经用电器流向MnO2极，故A错误； B．由分析可知，负极电极反应式为，故B错误； C．13.0gZn参与反应，理论上电路中转移×2=0.4mol电子，故C错误； D．MnO2所在电极作正极，电极反应为MnO2+4H++2e-=Mn2++2H2O，消耗氢离子，酸性减弱，故D正确； 故选D。 8．（23-24高一下·江苏无锡·期中）普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一特点，科学家们发明了电动势法测水泥的初凝时间。此法的原理如图所示，反应的化学方程式为，下列有关说法正确的是 A．该装置中的能量转化关系为电能转化为化学能 B．电极为正极 C．原理示意图中，电流从流向 D．电池工作时，向极移动 【答案】B 【分析】根据总反应2Cu+Ag2O=Cu2O+2Ag，铜失电子发生氧化反应，铜是负极、Ag2O是正极。 【详解】A．该装置为原电池，将化学能转化为电能，故A错误； B．Ag2O 得电子生成银单质，Ag2O/Ag电极为正极，故B正确； C．铜是负极、Ag2O是正极，原理示意图中，电流从Ag2O流向Cu，故C错误； D．原电池中，阴离子移向负极，电池工作时，OH-向负极移动，故D错误； 选B。 9．（23-24高一下·四川雅安·期中）为将反应的化学能转化为电能，下列装置能达到目的的是(铝条均已除去了氧化膜) A B C D A．溶液 B．稀硫酸 C．稀硝酸 D．稀盐酸 【答案】B 【详解】A．铝与氢氧化钠溶液反应生成四羟基合铝离子和氢气，与题中方程式不相符，故不选A； B．铝与稀硫酸反应生成铝离子和氢气，铝为负极，铜为正极，将化学能转化为电能，故选B； C．铝与稀硝酸反应生成一氧化氮，与题中方程式不相符，故不选C； D．两个电极均为铝，不能构成原电池，不能将化学能转化为电能，故不选D； 选B。 10．（23-24高一下·四川成都·期中）如图是课外活动小组设计用化学电源使灯发光的装置。下列说法正确的是 A．该装置将化学能转化为电能，电能全部转化为光能 B．电子流动方向：镁极→稀硫酸→铝极→灯→镁极 C．利用该装置可以验证金属性： D．若将稀硫酸换成溶液，溶液中的向铝极迁移得电子产生氢气 【答案】C 【分析】锌比铜活泼，形成原电池反应时，锌为负极，铜为正极，正极发生还原反应生成氢气； 【详解】A．该装置中存在“化学能→电能→光能”的转换，但电能不可能全部转化为光能，A错误； B．原电池中电子由负极流出，经外电路流入正极，镁做负极，铝做正极，则装置中电子流动方向：镁极→灯→铝极，B错误； C．该装置中，镁作负极，铝作正极，可以得出金属性：，C正确； D．若换成氢氧化钠溶液，铝作负极，向铝极迁移，镁极周围得电子产生氢气，D错误； 故选C。 11．（23-24高一下·河南驻马店·期中）原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是 A．①②中Mg作负极，③中Fe作负极 B．①中Al电极反应式为 C．②中Mg电极反应式为 D．③中Fe电极反应式为 【答案】A 【详解】A．①中总反应为Mg+2H++=Mg2++H2↑，Mg作负极；②中的氧化还原反应发生在金属铝和氢氧化钠之间，失电子的是金属铝，为负极；③中金属铁在常温下遇浓硝酸钝化，失电子的是金属铜，金属铜为负极，故A错误； B．①中Al为正极，电极反应式为，故B正确； C．②中的氧化还原反应发生在金属铝和氢氧化钠之间，失电子的是金属铝，为负极，镁作为正极，正极反应式为：，故C正确； D．铁在浓硝酸中会钝化，铁作正极，电极反应式为，故D正确； 答案选A。 12．（23-24高一下·安徽宿州·期中）下表中给出了四个实验装置和对应的部分实验现象，其中a、b、c、d为金属电极，由此可判断四种金属的活动性顺序是 ①a表面出现气泡，b无变化 ②溶液中的向c极移动 ③d极溶解，c极有气体产生 ④电流从a极流向d极 A．b>c>d>a B．d>a>b>c C．a>b>c>d D．a>b>d>c 【答案】B 【详解】 ①没有构成原电池，a表面出现气泡，b无变化，说明a能与稀硫酸反应、b不能反应，则活泼性：a>b； ②构成原电池，溶液中的向c极移动，c是正极，b是负极，则活泼性：b>c； ③构成原电池，d极溶解，c极有气体产生，d是负极，c是正极，活泼性：d>c； ④构成原电池，电流从a极流向d极，a是正极，d是负极，活泼性：d>a； 所以活泼性d>a>b>c，选B。 13．（23-24高一下·河北保定·期中）锂—铜空气燃料电池容量高、成本低。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电能，放电时发生反应：，下列说法不正确的是 A．放电时，正极的电极反应式为 B．放电时，每转移1mol电子，负极质量减小7g C．通空气时，铜被腐蚀，表面产生 D．电流从电极Cu经导线流向电极Li，再经电解质回到电极 【答案】A 【分析】根据放电过程的反应方程式知，反应中Li元素化合价由0价变为+1价、Cu元素化合价由+1价变为0价，所以负极上电极反应式为Li－e-=Li+、正极反应式为Cu2O+H2O+2e-=2Cu+2OH-。 【详解】A．根据分析可知，放电时，正极的电极反应式为Cu2O+H2O+2e-=2Cu+2OH-，故A错误； B．负极的反应为：Li－e-=Li+，每转移1mol电子，消耗1molLi，负极质量减小7g，故B正确； C．通空气时，铜被腐蚀，表面产生Cu2O，反应方程式为，故C正确； D．电流的方向与电子移动方向相反，溶液中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，形成电流，故电流从Cu经导线流向电极Li，再经电解质回到电极，故D正确； 故选A。 14．（23-24高一下·湖北武汉·期中）“纸电池”工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．若电解液为食盐水，则该电池中电子从铁电极流出 B．该装置内铁电极发生氧化反应 C．若电解液为稀盐酸，则铜片上有气泡产生 D．若电解液为稀盐酸，电池工作时H+向铁电极定向移动 【答案】D 【分析】铁的活泼性大于铜，铁为负极、铜为正极。 【详解】A．原电池中电子由负极流出，铁为负极，铜为正极，则该电池中电子从铁电极流出，A正确； B．铁为负极，该装置内铁失电子发生氧化反应，B正确； C．铁为负极，铜为正极，若电解液为稀盐酸，则铜片上氢离子得电子生成氢气，有气泡产生，C正确； D．铁为负极，铜为正极，原电池中阳离子移向正极，若电解液为稀盐酸，则电池工作时H+向铜电极定向移动，D错误； 选选D。 二、解答题 15．（23-24高一下·江苏南京·期中）Ⅰ.氮元素形成的化合物种类十分丰富。请根据以下工业制硝酸的原理示意图回答含氮化合物相关的问题： (1)在氨合成塔中发生的氧化还原反应中，是 (填“氧化剂”或“还原剂”)。 (2)写出氧化炉中反应的化学方程式 。 (3)用溶液吸收硝酸尾气，可提高尾气中的去除率。其它条件相同，转化为的转化率随溶液初始(用稀盐酸调节)的变化如图所示。 ①在酸性溶液中，氧化生成和，其离子方程式为 。 ②溶液的初始越小，转化率越高，其原因是 。 Ⅱ.氨氧燃料电池具有很大的发展潜力，其工作原理如图所示。 (4)a电极的电极反应式是 ； (5)一段时间后，需向装置中补充，请依据反应原理解释原因是 。 【答案】(1)氧化剂 (2) (3) 溶液pH越小，溶液中HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强 (4) (5)氨气和氧气发生反应，反应有水生成，溶液变稀，为了保持碱溶液的浓度不变，所以要补充KOH 【分析】在氨合成塔中氮气和氢气生成氨气，在氧化炉中NH3被氧化转变成NO和H2O，在吸收塔中，NO、空气中的氧气和水反应得到硝酸； 【详解】（1）在氨合成塔中发生的反应是氮气和氢气生成氨气，氮元素的化合价从0价降低到-3价，所以N2是氧化剂。 （2）氧化炉中NH3与O2在加热和催化剂的作用下可以转变成NO和H2O，化学方程式为。 （3）①在酸性溶液中，氧化生成和，其离子方程式为：。 ②溶液的初始越小， 转化率越高，其原因是：NaClO溶液的初始pH越小，即H+浓度越大，，HClO的浓度越大，氧化NO的能力越强。 （4）a电极是通入氨气的电极，失去电子，发生氧化反应，所以该电极作负极，电极反应式是； （5）正极氧气得到电子被还原生成氢氧根离子，电池总反应为氨气和氧气发生反应，生成的水会稀释KOH的浓度，则一段时间后，需向装置中补充的原因是：氨气和氧气发生反应，反应有水生成，溶液变稀，为了保持碱溶液的浓度不变，所以要补充KOH。 16．（23-24高一下·海南·期中）某实验小组想探究原电池电极类型的影响因素，用镁片和铝片作电极进行实验，装置如图所示： (1)①在烧杯A中加入稀硫酸溶液，镁电极出现的现象为： ，写出镁电极的电极反应式： ，镁片作 （填“正”、“负”）极。 ②为了保护镁电极使其不再被腐蚀，实验小组更换了装置中的电解质溶液如图B，装置B烧杯中可用的电解质溶液为 （写物质名称），写出装置B中铝电极的电极反应式： ，溶液中阳离子向 （填“镁电极”、“铝电极”）移动。 (2)实验小组将镁电极和铝电极插入浓硝酸中如图C，装置C中正极电极反应式为： ，当负极质量减少4.8 g时，转移电子的物质的量为 mol。 (3)根据上述分析，电极类型除了与电极材料的性质有关外，还与 有关。 【答案】(1) 镁电极不断溶解变细 Mg-2e-=Mg2+ 负 氢氧化钠溶液 Al-3e-+4OH-=[Al(OH)4]- 镁电极 (2) 2H++NO- 3+e-=NO2↑+H2O 0.4mol (3)电解质溶液 【分析】该题探究原电池电极类型的影响因素，用镁片和铝片作电极进行实验，电解质溶液改变，电极方程式也发生变化，A实验中电解质溶液为稀硫酸，镁片做负极，铝片做正极；B实验中镁片不再被腐蚀，这应使用强碱性溶液，片做负极，镁片做正极；C实验中电解质溶液为浓硝酸，铝片会发生钝化，则镁片做负极，铝片做正极；由此解答。 【详解】（1）①在烧杯A中加入稀硫酸溶液，镁片做负极，发生反应，镁电极出现的现象为镁电极不断溶解变细；②为了保护镁电极使其不再被腐蚀，更换了装置中的电解质溶液如图B，由分析可知装置B烧杯中可用的电解质溶液为氢氧化钠溶液，装置B中铝电极的电极反应式，溶液中阳离子向镁电极移动；故答案为镁电极不断溶解变细；；负；氢氧化钠溶液；；镁电极； （2）由分析可知镁电极和铝电极插入浓硝酸中如图C，铝片会发生钝化，阻止发生进一步反应，则镁片做负极，装置C中正极电极反应式为，存在关系，当负极质量减少时，消耗镁条，转移电子的物质的量为，故答案为；； （3）该实验中，电极材料没有变化，但是反应方程式随电解质溶液的改变而改变，则电极类型除了与电极材料的性质有关外，还与电解质溶液有关，故答案为电解质溶液。 1 学科网（北京）股份有限公司 $$