第6章 第1节 第2课时 化学反应与电能-【金版教程】2024-2025学年高中化学必修第二册创新导学案word（人教版2019 不定项版）

第二课时　化学反应与电能 [学习目标]　1．了解化学能与电能的转化关系。2．初步了解原电池的工作原理及应用，能正确判断原电池的正、负极，会设计简单的原电池。3．知道干电池、充电电池、燃料电池等化学电源的特点，了解研制新型电池的重要性。4．会书写简单的电极反应式。 一、化学能间接转化为电能——火力发电 过程 化石燃料燃烧→加热水→蒸汽推动蒸汽轮机→带动发电机 能量转化过程 化学能→热能→机械能→电能 关键 化石燃料的燃烧(氧化还原反应) 二、化学能直接转化为电能——原电池 1．实验探究 实验装置 实验现象 实验结论或解释 锌片：溶解变薄，有气泡产生铜片：无气泡产生 锌与稀硫酸反应有气体生成，铜与稀硫酸不反应 锌片：溶解变薄铜片：有气泡产生电流表：指针发生偏转 锌失去电子，变为锌离子，电子经过导线流向铜片，产生电流，氢离子在铜片上得到电子生成氢气，反应过程中产生了电能 2．原电池的概念：把化学能转化为电能的装置。 3．原电池工作原理(以铜—锌—稀硫酸电池为例) 原电池总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。 三、化学电池 1．一次电池 (1)特点 放电之后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)。 (2)常见的一次电池——锌锰干电池 锌锰干电池中，锌筒为负极，石墨棒为正极，MnO2作正极反应物，NH4Cl糊作电解质溶液。 2．充电电池(二次电池) (1)特点 充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又逆向进行，使电池恢复到放电前的状态，从而实现放电(化学能转化为电能)与充电(电能转化为化学能)的循环。 (2)常见的充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。 3．燃料电池 (1)燃料电池是通过燃料与氧化剂在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置。 (2)燃料电池与火力发电相比，能量转化率高。与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供。 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)NaOH＋HCl===NaCl＋H2O是放热反应，可以设计成原电池。(　　) (2)任何氧化还原反应都能设计成原电池。(　　) (3)原电池中正极材料必须与电解质溶液的某种离子反应。(　　) (4)氢氧燃料电池是将热能直接转化为电能。(　　) (5)充电电池可以无限制地反复充电、放电。(　　) (6)将锌片、铜片插入酒精中也有电流产生。(　　) 答案　(1)×　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)× 1780年意大利著名生物学家伽伐尼做了如下实验：用一根铜钩插入死青蛙的脊髓中，再挂在铁栏杆上，当青蛙腿碰到铁栏杆时，就发生颤抖。善于质疑的意大利物理学家伏打提出了疑问：为什么只有青蛙腿与铜器和铁器接触时才发生抽搐？伏打用实验证明，两种活泼性不同的金属同时接触蛙腿，蛙腿才会抽搐，其原因是构成了原电池，有电流产生。 [问题探究] 1．分析材料可得出原电池的构成条件中除能够发生自发的氧化还原反应外还有什么？ 提示：①活泼性不同的两个电级；②电解质溶液；③闭合回路。 2．原电池的电极材料都必须是金属吗？ 提示：原电池的电极材料可以是两种活泼性不同的金属，也可以是一种金属与一种可导电的惰性材料(如石墨等)。 3．若将材料中的青蛙腿换为H2SO4溶液，构成的原电池中正、负极分别是什么？写出反应的电极反应式。 提示：正极为铜，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；负极为铁，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋。 知识点一　原电池的工作原理 [重点讲解] 1．原电池的构成条件 [特别提醒]　以上四个条件也可作为判断一个装置是否为原电池的依据，只要有一个条件不满足就不能构成原电池。 2．原电池工作原理的思维模型 [特别提醒]　电子线上走，离子水中游，电解质溶液中无电子通过。 3．原电池正、负极的判断 (1)根据电极材料判断 一般来讲，活动性较强的金属为负极，活动性较弱的金属或能导电的非金属为正极。 (2)根据电流方向或电子流动方向来判断 在外电路(导线)中，电流由正极流向负极，电子由负极流向正极。 (3)根据反应类型判断 原电池的负极总是发生失电子的氧化反应，正极总是发生得电子的还原反应。 (4)根据现象判断 一般来说，溶解的一极为负极，增重或不变或有气体放出的一极为正极。 (5)对于燃料电池而言，电极为惰性材料(Pt、C)，电极本身不反应，只起传导电子的作用，故可根据向两极通入的气体成分来判断正负极。燃料电池的负极通入的一定是可燃性气体(还原剂)，正极通入的一定是助燃性气体(氧化剂一般为O2)。 [对点练习] [练1]　下列装置中，能构成原电池的是(　　) 答案　D 解析　装置A不能构成原电池，原因是酒精为非电解质；装置B不能构成原电池，原因是没有形成闭合回路；装置C不能构成原电池，原因是两个电极的金属活泼性相同。 [练2]　根据原电池原理，结合装置图，按要求解答问题： (1)若X为Zn，Y为硫酸铜溶液，则X为________(填电极名称)，判断依据：____________；铜电极的名称是________，溶液中的Cu2＋移向____(填“Cu”或“X”)电极。 (2)若X为银，Y为硝酸银溶液，则X为________(填电极名称)，判断依据：__________；铜电极的名称是________，溶液中的Ag＋移向____(填“Cu”或“X”)电极。 (3)若X为Fe，Y为浓硝酸，则Cu为________(填电极名称)，铜电极区域可能观察到的现象是____________；X电极的名称是________。 答案　(1)负极　锌比铜活泼　正极　Cu (2)正极　铜比银活泼　负极　X (3)负极　铜电极逐渐溶解　正极 [规律方法] 判断原电池正负极的注意事项 一般是较活泼金属作负极，较不活泼金属作正极，但也要注意电解质溶液的性质。 (1)镁、铝用导线连接插入稀硫酸中，镁作负极，铝作正极；若电解质是氢氧化钠，则镁作正极，铝作负极。 (2)铜、铝(或铁)用导线连接插入稀硫酸中，铝(或铁)作负极，铜作正极；若插入浓硝酸中，铝(或铁)作正极，铜作负极。 知识点二　原电池原理的应用 [重点讲解] 1．加快氧化还原反应的速率 (1)原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中的粒子运动时相互间的干扰减小，使反应速率增大。 (2)应用：实验室用Zn和稀H2SO4(或稀盐酸)反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4(或稀盐酸)形成原电池，加快了锌的反应，使产生H2的速率加快。 2．比较金属的活动性强弱 (1)原理：原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。 (2)应用：有两种金属A和B，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，由原电池原理可知，金属活动性A>B。 3．用于保护金属 (1)原理：使被保护的金属制品与比其活泼的金属相连接，作原电池正极而得到保护。 (2)应用：在大海中航行的轮船，钢制船壳上常镶嵌一定量的锌块，锌块与钢铁外壳形成原电池，锌作负极，铁作正极被保护。 4．设计原电池 (1)思路：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)步骤 ①找：找一个能够自发进行的氧化还原反应，只有自发进行的氧化还原反应才能被设计成原电池。 ②拆：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，分别作为负极和正极的电极反应，还原剂－ne－===氧化产物(负极电极反应)；氧化剂＋ne－===还原产物(正极电极反应)。 ③定：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液，正极一般选择比负极活泼性差的金属或能导电的非金属。 ④画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。 (3)实例(以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例) 材料选择 电极反应式 装置 负极：Fe正极：Cu或C等(活泼性比Fe差的金属或导电的石墨棒均可)电解质溶液：CuSO4溶液 负极：Fe－2e－===Fe2＋正极：Cu2＋＋2e－===Cu [对点练习] [练3]　过量铁与少量稀硫酸反应，为了加快反应速率，但是又不影响生成氢气的总量，可以采取的措施是(　　) A．加入适量NaCl溶液 B．加入适量的水 C．加入几滴硫酸铜溶液 D．再加入少量稀硫酸 答案　C [练4]　理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请选择适宜的材料和试剂，利用反应“Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋”设计一个原电池。 回答下列问题： (1)选用________为负极，选择依据是________________________________________。 (2)正极材料可选用________，选择依据是____________________________。 (3)________溶液作电解质溶液。 (4)写出电极反应式 正极：____________________， 负极：____________________。 (5)该原电池中电子从________极流出，电解质溶液中的阳离子(Fe3＋)移向________极。 答案　(1)铁　固体铁单质能导电，可被电解质溶液中的Fe3＋氧化为Fe2＋ (2)铜(或石墨)　铜(或石墨)的还原性比铁弱，且为能导电的固体 (3)FeCl3[或Fe2(SO4)3] (4)2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　Fe－2e－===Fe2＋ (5)铁(或负)　铜或石墨(或正) 微专题　电极反应式的书写 1．书写电极反应式的原则 电极反应式遵循质量守恒、得失电子守恒及电荷守恒，遵循离子方程式的书写规则，两电极反应式相加得电池总反应式。 2．电极反应式形式 负极反应：还原剂－ne－===氧化产物； 正极反应：氧化剂＋ne－===还原产物。 3．电极反应式的书写思路 [特别提醒]　若某电极反应式较难写时，可先写出较易的电极反应式，在保证电子转移数目相同的情况下，用总反应式减去较易的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。 如：CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中： 总反应式：CH3OCH3＋3O2===2CO2＋3H2O 正极：3O2＋12H＋＋12e－===6H2O 负极：CH3OCH3＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋ 4．书写电极反应式的常见错误 (1)不能正确判断原电池正、负极 ①混淆正、负极：负极上电极材料本身或电极反应物发生氧化反应，对应元素化合价升高，正极上电极反应物发生还原反应，对应元素化合价降低。 ②易混淆电子流向与电流方向而错判，电子流出的方向与电流方向相反，电子流出的电极是负极。 ③想当然地认为排在金属活动性顺序表前面的金属一定是负极，忽视反应本质。 (2)电极反应式配平错误 ①不能根据化合价变化正确计算电子转移的数目。 ②不满足“三守恒”：电极反应式和氧化还原方程式一样，要满足得失电子守恒、电荷守恒和质量守恒。所以配平电极反应式一定要遵循得失电子守恒→电荷守恒→质量守恒(原子守恒)的顺序进行。 (3)电极产物书写错误 ①忽视变价金属被氧化的价态，如铁片与碳棒用导线连接插入硫酸铜溶液中，负极上Fe只能被铜离子氧化为Fe2＋。 ②对于活泼金属电极，想当然地认为电极产物为金属离子，忽视金属离子与电解质溶液的某种成分可继续反应。最终的氧化产物要根据题中信息确定。 ③忽略介质信息，错判电极产物(酸性介质中不能出现OH－，碱性介质中不能出现H＋)。 1．燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)发生反应将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是(　　) A．负极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．负极反应式：CH4＋8OH－－8e－===CO2＋6H2O C．随着放电的进行，溶液的氢氧根离子浓度不变 D．放电时溶液中的阴离子向负极移动 答案　D 解析　O2＋2H2O＋4e－===4OH－应为正极反应式，A错误。燃料被氧化生成的二氧化碳不可能从强碱溶液中逸出，它将进一步反应转化成碳酸根离子，所以负极反应式为CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O，B错误。由于部分碱液和二氧化碳反应，所以溶液的c(OH－)将减小，C错误。 2．铝－空气原电池通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液，铝合金为负极，通入空气的电极为正极。下列说法不正确的是(　　) A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液时，正极的电极反应均为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．以NaCl溶液为电解质溶液时，负极的电极反应为Al－3e－===Al3＋ C．以NaOH溶液为电解质溶液时，负极的电极反应为Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3 D．以NaOH溶液为电解质溶液时，负极的电极反应为Al＋4OH－－3e－===[Al(OH)4]－ 答案　C 解析　电解质溶液为NaOH溶液时，在负极上生成的是Na[Al(OH)4]，C错误。 3．写出下列电池的电极反应式： (1)铅酸蓄电池(Pb­H2SO4­PbO2)： 总反应式：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O 负极：________________________________； 正极：________________________________。 (2)燃料电池(H2­H2SO4­O2)： 总反应式：2H2＋O2===2H2O 负极：________________； 正极：____________________。 (3)燃料电池(H2­KOH­O2)： 总反应式：2H2＋O2===2H2O 负极：______________________； 正极：______________________。 答案　(1)Pb－2e－＋SO===PbSO4　PbO2＋2e－＋SO＋4H＋===PbSO4＋2H2O (2)2H2－4e－===4H＋　O2＋4H＋＋4e－===2H2O (3)2H2－4e－＋4OH－===4H2O　O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 1．如图是原电池示意图。当该电池工作时，下列描述不正确的是(　　) A．溶液由无色逐渐变为蓝色 B．铜片表面有气泡产生 C．电流表指针发生偏转 D．锌是负极，其质量逐渐减小 答案　A 2．下列说法中不正确的是(　　) A．燃料电池的反应物必须储存在电池的内部 B．锌锰干电池是一次电池，铅酸蓄电池是二次电池 C．锂电池是新一代可充电电池 D．燃料电池作为汽车驱动能源已研制成功 答案　A 3．质量相同的铁棒、碳棒和足量CuCl2溶液组成的装置如图所示，下列说法正确的是(　　) A．闭合K，电子通过CuCl2溶液移到碳棒上 B．打开K与闭合K时发生的总反应相同 C．闭合K，溶液中的Cl－向碳棒移动 D．闭合K，铁棒表面发生的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu 答案　B 4．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验装置 部分实验现象 a极质量减小，b极质量增大 b极有气体产生，c极无变化 d极溶解，c极有气体产生 电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　　) A．a>b>c>d B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c 答案　C 解析　装置一是原电池，a极质量减小，说明a极金属失电子形成离子，故a比b活泼；装置二没有形成原电池，由b极有气体产生，c极无变化，可知b比c活泼；装置三形成原电池，易知d比c活泼；装置四中，电流从a极流向d极，则电子是从d极流向a极，可知d比a活泼。因此四种金属的活动性顺序为d>a>b>c。 5．某同学为了探究原电池产生电流的过程，设计了如图所示实验。 (1)打开K，观察到的现象为_______________________________________________________。 (2)关闭K，观察到的现象是_______________________________________________________ ________________________________________________________________________。 此电池的负极的电极反应式为_____________________________________________________。 总反应式为_____________________________________________________________。 (3)关闭K，外电路中，电子流动方向是____________。 答案　(1)锌棒上附着红色固体 (2)锌棒逐渐溶解，石墨棒上附着红色固体，电流表指针发生偏转　Zn－2e－===Zn2＋　Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu (3)Zn→石墨(或负极→正极) 课时作业 [学习·理解] 本组内选择题只有1个选项符合题意。 1．下列装置中，电解质溶液均为稀硫酸，其中不能构成原电池的是(　　) 答案　D 2．下列叙述是某同学做完铜锌原电池的实验后得出的结论和认识，你认为正确的是(　　) A．构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属 B．由铜、锌作为电极与硫酸铜溶液组成的原电池中，铜是负极 C．电子沿导线由锌流向铜，通过硫酸溶液被氢离子得到而放出氢气 D．铜锌原电池工作时，若有13 g锌被溶解，电路中有0．4 mol电子通过 答案　D 解析　原电池中的正极可以是石墨，A错误；铜锌原电池中活泼金属锌为负极，B错误；电子不能通过电解质溶液，C错误。 3．将纯锌片和纯铜片按下图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是(　　) A．两个装置都构成了原电池 B．甲装置构成了原电池，乙装置没有构成原电池 C．两烧杯中的锌片上都有大量气泡产生 D．产生气泡的速率甲比乙慢 答案　B 4．如图所示装置中观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，指针指向M，由此判断下表中所列M、N、P可能是(　　) M N P A 锌 铜 稀硫酸 B 铜 铁 稀盐酸 C 银 锌 硝酸银溶液 D 锌 铁 硝酸铁溶液 答案　C 解析　由题意可知，N棒作负极、M棒作正极。A项，M作负极；B项，M作正极，但其质量不变；C项，M作正极，溶液中的Ag＋转化为Ag在M上析出，其质量增大，N是负极，质量减小；D项，M作负极。 5．日常所用干电池的电极分别为石墨棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质溶液(其中加入MnO2吸收H2)，电极反应式可简化为Zn－2e－===Zn2＋，2NH＋2e－===2NH3↑＋H2↑(NH3与Zn2＋能反应生成一种稳定的物质)。根据上述判断，下列结论正确的是(　　) ①锌为负极，石墨为正极　②干电池可以实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化　③工作时，电子由石墨极经过外电路流向锌极 ④长时间连续使用时，内装糊状物可能流出而腐蚀用电器 A．①③ B．②③ C．③④ D．①④ 答案　D 解析　干电池只能实现化学能向电能的转化，②错误；在外电路中，电子从负极流向正极，③错误。 6．将等质量的两份锌粉a、b分别放入两支相同的试管中，然后加入等体积等物质的量浓度且均过量的稀硫酸，同时向a中加入少量CuSO4溶液，则产生氢气的体积(V)与时间(t)的关系用图像表示如下，其中正确的是(　　) 答案　D 解析　向a中加入少量CuSO4溶液，则a中发生的反应有Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，b中只发生反应Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。由于a中置换出来的Cu与Zn在稀硫酸中构成原电池，所以a中的反应速率比b中的反应速率大，即反应完成所需的时间短，但Cu2＋消耗了少量的Zn，a中产生的H2比b中产生的H2少。综上分析，D正确。 7．芬兰Enfucell公司制造出一种纸质电池，其电池总反应式为Zn＋2MnO2＋H2O===2MnO(OH)＋ZnO。下列说法正确的是(　　) A．该电池的正极为锌 B．该电池反应中二氧化锰起催化作用 C．当0．1 mol Zn完全溶解时，流经电解液的电子个数为1．204×1023 D．电池正极发生还原反应 答案　D 解析　A项，根据电池总反应式可知，Zn失去电子，为电池的负极；B项，MnO2得到电子，为电池的正极；C项，电子只能经外电路流动，电解液内的电流是阴、阳离子定向移动形成的。 8．已知四种金属A、B、C、D，根据下列事实：①A＋B2＋===A2＋＋B；②D＋2H2O===D(OH)2＋H2↑；③以B、C为电极与C的盐溶液组成原电池，电极反应为C2＋＋2e－===C，B－2e－===B2＋，由此可知A2＋、B2＋、D2＋、C2＋的氧化性强弱关系是(　　) A．D2＋>A2＋>B2＋>C2＋ B．A2＋>B2＋>D2＋>C2＋ C．D2＋>C2＋>A2＋>B2＋ D．C2＋>B2＋>A2＋>D2＋ 答案　D 解析　由①知，A比B活泼；由②知，D的活泼性较强，能置换出H2O中的氢，故D的活泼性大于A；由③知，B作负极，活泼性大于C，则金属的活动性顺序是D>A>B>C，而金属单质的还原性越弱，其阳离子的氧化性越强，故D正确。 9．A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸，如图所示： (1)A中反应的离子方程式为__________________________。 (2)B中Sn极的电极反应式为______________，Sn极附近溶液的c(H＋)________(填“升高”“降低”或“不变”)。 (3)C中被氧化的金属是________，总反应式为________________________________。 答案　(1)Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑ (2)2H＋＋2e－===H2↑　降低 (3)Zn　Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑ [应用·实践] 本组内选择题有1个或2个选项符合题意。 10．下列说法正确的是(　　) A．镍氢电池、锂电池和碱性锌锰干电池都是二次电池 B．燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池 C．化学电池的反应基础是氧化还原反应 D．铅酸蓄电池充电的时候正极发生氧化反应，负极发生还原反应 答案　CD 11．某原电池的电池反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，下列不符合此电池反应的原电池是(　　) A．铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池 B．石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池 C．铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池 D．银片、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池 答案　C 解析　根据电池反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋可知，Fe为负极，比Fe活泼性差的金属或导电非金属作正极，含Fe3＋的溶液为电解质溶液。C不符合。 12．如图所示，某同学利用石墨、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁(显酸性)、烧杯等用品探究原电池的构成。下列结论错误的是(　　) A．原电池是将化学能转化成电能的装置 B．原电池由电极、电解质溶液和导线等要素构成 C．图中电极a为石墨、电极b为锌片时，导线中有电流通过 D．图中电极a为锌片、电极b为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片 答案　D 解析　D项，图中电极a为锌片、电极b为铜片时，Zn为负极，Cu为正极，原电池中电子从负极流向正极，所以电子从Zn片通过导线流向Cu片，错误。 13．银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Ag2O＋Zn＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2。下列说法中不正确的是(　　) A．原电池放电时，负极上发生反应的物质是Ag2O B．负极发生的反应是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 C．工作时，Ag2O发生还原反应 D．溶液中的OH－向正极移动 答案　AD 解析　根据总反应Ag2O＋Zn＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2，分析各物质化合价发生的变化可知，Zn在负极上反应，Ag2O在正极上反应，电解质溶液为KOH溶液，所以负极反应式为Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，正极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，溶液中的OH－向负极移动。 14．(1)如图1是一种原电池的装置图。若溶液C为氯化铁溶液，电流表指针发生偏转，A、B电极材料分别为铜和银，则B电极上发生的电极反应为__________________。 (2)CO与H2反应可制备CH3OH，CH3OH可作为燃料使用，用CH3OH和O2组合形成的质子交换膜燃料电池的结构示意图如图2所示： 电池总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，电极c为________极，电极反应式为____________________________________。若线路中转移6 mol电子，则消耗的O2在标准状况下的体积为________ L。 (3)铅酸蓄电池是最常见的二次电池，放电时的总反应式为Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)。该蓄电池放电时，电解质溶液中SO移向________(填“正”或“负”)极；正极电极反应式为______________________________________；一段时间后，负极增重48 g，则转移电子________ mol。 答案　(1)Fe3＋＋e－===Fe2＋ (2)负　CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋　33．6 (3)负　PbO2＋2e－＋SO＋4H＋===PbSO4＋2H2O　1 解析　(2)电池总反应为2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O，根据图2中信息，电极c有电子流出，因此电极c为负极，电极反应式为CH3OH－6e－＋H2O===CO2↑＋6H＋。若线路中转移6 mol电子，根据4 mol e－～O2，因此消耗O2的物质的量为1．5 mol，则消耗的O2在标准状况下的体积为1．5 mol×22．4 L·mol－1＝33．6 L。 (3)铅酸蓄电池放电时，电解质溶液中的SO移向负极，根据反应方程式Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)得出Pb为负极，PbO2为正极，正极电极反应式为PbO2＋2e－＋SO＋4H＋===PbSO4＋2H2O，一段时间后，根据Pb－2e－＋SO===PbSO4，负极增加的质量即为硫酸根离子的质量，因此当负极增重48 g时，转移电子1 mol。 [创新·提高] 15．某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下： 编号 电极材料 电解质溶液 电流计指针偏转方向 1 Mg、Al 稀盐酸 偏向Al 2 Al、Cu 稀盐酸 偏向Cu 3 Al、C(石墨) 稀盐酸 偏向石墨 4 Mg、Al 氢氧化钠溶液 偏向Mg 5 Al、Cu 浓硝酸 偏向Al 试根据表中的实验现象回答下列问题： (1)实验1、2中Al所作的电极(正极或负极)________(填“相同”或“不相同”)。 (2)根据实验3完成下列填空： ①铝为________极，电极反应式为_________________________________________________ ____________________。 ②石墨为________极，电极反应式为________________________________________________ ________________________。 ③电池总反应式为_________________________________________________________。 (3)实验4中铝作________极，理由是______________________________________________。写出铝电极的电极反应式_________________________________________________________ __________________________。 (4)解释实验5中电流计指针偏向铝的原因：________________________________________ _______________________________________________________________。 (5)根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素：_______________________ _________________________________________________________。 答案　(1)不相同 (2)①负　2Al－6e－===2Al3＋　②正　6H＋＋6e－===3H2↑　③2Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ (3)负　铝可与氢氧化钠溶液发生氧化还原反应，而镁不与氢氧化钠溶液发生反应　Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－ (4)常温下，Al在浓硝酸中钝化，Cu在浓硝酸中被氧化，即在浓硝酸中Cu作原电池的负极，Al作原电池的正极，所以电流计指针偏向Al (5)另一个电极材料的活泼性；电解质溶液种类 18 学科网（北京）股份有限公司 $$