6.1 第2课时化学反应与电能-【重难点手册】2025-2026学年高中化学必修第二册（人教版）

×497kJ·mol-1-4mol×E(H-Cl)=115.6kJ, E(H一O)-E(H一Cl)=31.65kJ·mol-1,化学键 断开所需能量越大，键的强度越大，则H2O中的 H一O键比HCI中的HCI键强。] 第二课时化学反应与电能 【必备知识梳理】 [纠错练1]B[A1作负极，放电产生的A13+与 OH反应，负极反应式为A1-3e+4OH一 [A1(OH)4]-,A、C两项错误，B项正确；将NaOH 溶液换成稀硫酸，Mg作负极，电流计指针偏转方向 发生变化，D项错误。] 【关键能力提升】 [跟踪练1](1)增大；MnO2+2e+4Ht一Mn2++ 2H2O。 (2)①负极。②H2O2+2e+2H一2H2O。③1mol。 [(1)MnO2→Mn2+是还原反应，Zn→[Zn(OH)4]2 是氧化反应，所以MnO2电极是正极、Zn电极是负 极。电池工作时，阴离子移向负极、阳极子移向正 极，故SO?经a膜由MnO2电极向右移动，K+经 b膜由Zn电极向左移动，使得K2SO4溶液的浓度 增大。MnO2在正极得到电子生成Mn2+,电解质 溶液呈酸性，电极反应式为MnO2+2e+4H+一 Mn2++2H2O。（2)①过氧化氢吸收SO2,电池总 反应为H2O2十SO2一H2SO4,则通入SO2的电极 上SO2失去电子发生氧化反应，即石墨1是负极。 ②石墨2是正极，正极上H2O2得电子生成水，电 极反应式为H2O2+2e+2H+-2H2O。③11.2L 即0.5molS02参与反应，转移1mol电子，则迁移 的H的物质的量为1mol。] 迁移的H所带总电荷数和电路中通过的电子数相等 第二节化学反应的速率与限度 第一课时化学反应的速率 【必备知识梳理】 [纠错练1](1)C。(2)C;ABEF;D。 【关键能力提升】 [跟踪练1](1)1.5。(2)0.2。(3)2。(4)6：5。 纠错练与跟踪练参考答案与提示 [(1) A(g)+2B(g)=3C(g)+nD(g) 起始/mol4 6 0 0 转化/mol1 2 3 平衡/mol3 4 3 则A的平有浓度c(W-台-咒-15mlL 2 mol (2)v(B)-2 LX5 min =0.2mol·L1·min1。 (3)由平衡时n(C):n(D)=3:2可得n=2.。 (4)n平=12mol,n起=10mol,p平：p起=n平：n起 =12:10=6:5。] 第二课时化学反应的限度反应条件的控制 【必备知识梳理】 [纠错练1]D[A项，若X减少0.1mol,则必然消 耗0.3molY,0.3molY不可能都参加反应，错误； B项，当2(X)正=v(Z)逆时，反应达到化学平衡状 态，当v(X)正=v(Z)逆时，反应肯定不处于化学平衡 状态，错误；C项，如果消耗0.1molY,则生成Z的 物质的量约为0.07mol,错误；D项，设X参加反应 的物质的量为xmol,可“列三行”进行计算： X(g)+3Y(g) =2Z(g) 起始/mol 0.3 0.3 0 转化/mol 3x 2x 平衡/mol 0.3-x 0.3-3x 2x 由此可知，X的体积分数为是8云×10% 50%,即X的体积分数始终不变，当Z的体积分数 不变时反应达到化学平衡状态，正确。] 【关键能力提升】 [跟踪练1]C[“列三行”分析： 2A(g)十B(g)==2C(g)n总 起始/mol 4 2 0 6 转化/mol 1.2 0.6 1.2 平衡/mol 2.8 1.4 1.2 5.4 A项，a(B)=0.6mol 2 mol ×100%=30%;B项，02min 1.2 mol 内，w(C)=1LX2min =0.6mol·L1·min1; 185重难点手册高中化学必修第二册R 学键形成所释放的能量之差，即反应物中化学 键的键能总和减去生成物中化学键的键能 的种类和数目。如1mol P P)中含有6mol 总和。 用∑E(反应物)、∑E(生成物)分别表 (而不是4mol)P-P键。 第二步，判断化学反应中化学键的断裂和形 示反应物、生成物分子中的总键能，则： 成，具体分析断裂了几摩尔什么键，形成了几摩尔 △Q=∑E(反应物)一∑E(生成物)。 什么键 △Q<0,为放热反应；△Q>0,为吸热反应 例22合成氨的原料氢气可由天然气制 第三步，依据公式△Q=E(反应物) 备：CH4(g)+H2O(g)=CO(g)十3H2(g)。下 ∑E(生成物)计算，不可错用生成物中的键能总 表列出了几种化学键的键能： 和减去反应物中的键能总和。若△Q<0(>O),不 化学键 H-HC-H H-O C≤O 可错判为吸收（放出）能量。 键能/(kJ·mol-1) 436 413 463 1072 跟踪练2用氯气生产某些含氯有机物时 则1 mol CH4(g)与1molH2O(g)反应的 易产生副产物HCl,利用反应4HCI(g)+O2(g) 能量变化是 CuO/CuCl 400℃ =2C2(g)十2H2O(g)可实现氯的循 解析物质的量均为1mol的CH4、H2O、CO中 环利用。该反应中，2 mol HCI被氧化时放出 分别有4molC-H键、2molH一0键、1molC≤O 57.8kJ的能量，有关化学键的断裂情况如图 键，3molH2中有3molH一H键。 所示。则断开1molH一O键与断开1mol AQ=4E(C-H)+2E (H-O)-E(CO)- H一C1键所需能量相差 kJ,H20中 3E(H-H)=(413×4+463×2-1072-436× 的H一O键比HCI中的H一CI键 3)kJ·mol1=十198k·mol1,是吸热反应。 答案吸收198kJ能量。 (填“强”或“弱”)。 名师支招 ⊙=O497kJ·mol 键断裂 +@ 依据键能计算能量变化的思路 第一步，准确判断1mol物质中含有的化学键 @-@ 243kJ·mo @+@ 键断裂 第二课时 化学反应与电能 MABIIIIIIIA0B10BB111111110111111121110111110111111111131011111 必备知识梳理 11相1 BIBI1iiH 基础梳理 敲黑板⊙ 知识点1 原电池的工作原理 认识火力发电（燃煤发电） 1.实验探究 ◆敲黑板 化学能 (化石燃料) 图 将锌片和铜片用导线连接（导线中间接入电流表），平行插入盛 实验操作 化学能经过一系列能量转 有稀硫酸的烧杯中 化过程，间接转化为电能。 66 第六章化学反应与能量通 续表 缺点：①大量消耗化石燃料 (不可再生资源)： ②能量经过多次转化，利用 实验装置 率低，能量损失大； ③产生大量的有害物质（如 实验现象 锌片溶解，铜片上产生气泡，电流表指针发生偏转 SO2、CO、粉尘等)，污染环境。 实验结论 有电流产生，化学能转化为电能 2.工作原理 电子从锌 极流出 →经外电路 →流入铜极 Zn失去电子，发 H在铜极上得到电子 生氧化反应：Zn 发生还原反应：2H 2e=Zn H 2e=H↑ 记规律@ SO 稀硫酸 ◆记规律回 原电池的形成条件 如图所示，在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两个不同 (1)“两极”：两种活动性不 的区域进行，氧化还原反应中转移的电子通过导体发生定向移动， 同的金属或由其他导电的材料 形成电流，实现化学能转化为电能。 (如石墨)作电极。 3.原电池的定义 (2)“一液”：电解质溶液（或 熔融电解质)。 将化学能转化为电能的装置叫做原电池。 (3)“成回路”：两个电极用 例①如图所示，将锌片和铜片按不同方式插入相同浓度的稀 导线连接插入电解质溶液（或熔 硫酸中，下列说法中正确的是( )。 也可让两个电极直接接触 A.甲中电子由铜片经导线流向 融电解质)中，形成闭合回路。 锌 铜 m (4)“自发反应”：有自发进 锌片 稀硫酸 行的氧化还原反应发生，一般是 B.两个烧杯中锌片上均发生还原 负极金属与电解质溶液中的氧 反应 化剂反应。如将铜片与石墨插 C.两个烧杯中铜片表面均无气泡产生 入稀硫酸中并用导线连接，因 D.一段时间后，两个烧杯中溶液的pH均增大 C1与稀硫酸不反应，虽有“两极 解析甲中锌与铜用导线连接，形成原电池，电子由锌片经导线流向铜 一液成回路”，但不能产生电流， 片，铜片表面产生气泡。乙中锌与铜未连接，锌直接与H+反应，铜片上无 所以不能形成原电池。 现象。两个烧杯中的锌片均发生氧化反应，溶液中的c(H十)均减小，pH均 增大。 答案D 比较辨析 甲、乙两个烧杯中发生的反应相同，都是Zn十2H十一Zn2++H2个。 甲中铜片上有气泡产生，乙中铜片上没有气泡产生；甲中有电流产生，化 学能转化为电能，乙中无电流产生，化学能转化为热能。 67 用重难点手册高中化学必修第二册RJ。 知识点(2简易电池的设计与制作 敲黑板⊙ 1.水果电池的制作 水果电池示意图 利用水果如苹果、柠檬、番茄等可以制作水果电池。 水果电池的简易装置如图所示（见右栏），可观察到电流表指 针发生偏转，说明装置构成了原电池，化学能转化为电能。◆敲黑板。 锌片 铜片 2.原电池的设计 柠檬 (1)确定电极反应：将已知的氧化还原反应拆分成氧化反应和 还原反应两个“半反应”，这两个“半反应”就是电极反应。 (2)确定电极材料：发生氧化反应的金属作负极，用比负极金 属活动性弱的金属或石墨电极等作正极。 诊考策淘 (3)确定电解质溶液：选用总反应中作氧化剂的物质的溶液作 将氧化还原反应设计成原 电解质溶液。 。诊考策 电池的思路： 例2(2025·江苏扬州中学检测)FCL3溶液可用作印刷电 A十B= 路铜板的腐蚀剂。 (金属)（氧化剂） (I)写出FCL3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式： 氧化产物十还原产物 一般以A为负极，含有B (2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图， 的溶液为电解质溶液，选用比A 标出正、负极，并写出电极反应式。 活动性弱的金属或石墨等作正 解析FeCL,溶液腐蚀铜板的离子方程式为2Fe3+十Cu一2Fe2++ 极，将负极、正极浸入电解质溶 Cu+。氧化反应为Cu-2e一Cu2+,还原反应为2Fe3++2e一2Fe2+,则 液中并用导线连接。通常还在 设计思路为2F。十C二+十C+,原包池中Cu为负板，石墨为正粒， 装置中连接电流表或发光二极 电解质溶液 管等。 含Fe3+的FeCl3或Fe2(SO4)3溶液为电解质溶液。 “设计原电池”类试题的解 答案(1)2Fe3++Cu-2Fe2++Cu2+。 题思维流程如图所示： (2)如图所示（合理即可）。 氧化还原反应 Cu石墨 Cu-2e 2Fe3+2e=2Fe2 还原剂 氧化剂 负极 电解质溶液 FeCl溶液 正极（一般活动性弱于 知识点③3 化学电池 负极材料) 1.一次电池（干电池）】 连接成闭合回路 内部的氧化还原及应无法逆向进行 特点：电池放电后不能充电。常见的一次电池有锌锰电池、锌 银电池等。如图所示为锌锰干电池的工作原理。 ◆拓考点@ 拓考点© 化学电池的分类 「一次电池（千电池） 石墨棒→正极 二次电池（充电电池、蓄电池） MnO,糊→被还原：MnO,+NH+e=MnO(OH)+NH 池 NH,C1糊→作电解质溶液 燃料电池 锌筒→负极，被消耗：Zn-2e=Zn 、化学能共港电能 68 第六章化学反应与能量通 2.二次电池（充电电池、蓄电池） 特点：二次电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可 以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。常见的充电电池有铅 酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。铅酸蓄电池的构造和原理如 表所示。 构造 原理 诊考策淘 H,SO,溶液 (1)碱性锌锰电池（如图所示） 总反应：Pb+PbO2+2H2SO 塑料外壳 2PbS0,十2H,O(放电总反 充电 锌粉和KOH 的混合物 应和充电总反应在形式上互逆) MnO, PbO,(正极) 能量转化：化学能放电能 金属外壳 Pb(负极) 充电 负极反应：Zn-2e+ 3.燃料电池 ◆诊考策， 2OH=Zn(OHD。 特点：将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能。①反应物 正极反应：2MnO2十2e+ 储存在电池外部；②能量转化率高、清洁、安全；③供电量易于调 2H2O=2MnO(OH)+20H 节。常见的燃料有氢气、甲烷、乙醇等。氢氧燃料电池的构造和原 总反应：Zn+2MnO2+2HO 理如表所示 -2MnO(OH)+Zn(OH)2 原理 碱性锌锰电池比普通锌锰 构造 H2SO4作电解质 KOH作电解质 电池的性能好，电池的比能量和 可储存时间均有提高。」 负极：2H2一4e 负极：2H2+4OH (2)铅酸蓄电池放电时的电 4H+ 4e=4H20 极反应 0,(空气) H 正极 正极：O2+4H 正极：O2+2H2O+ 负极(P%):Pb+SO一 电解质 4e-=2H2O 4e=40H 2e--PbSO 溶液 正极(PbO2):PbO2+4H -H,O 总反应式：2H2+O2一2H2O +SO+2e -PbSO,+2H,O 例③化学电池在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。 放电过程中，PbSO,在两 如图所示为四种化学电池的结构示意图。 个电极上生成，硫酸溶液的浓度 金属外壳锌粉 、两个电极的质量均增加 减小，导电能力减弱，通过充电 浸了KOH 溶液的隔板 可使电池恢复放电能力。 但SO溶液 AgO 锌铜原电池 纽扣式锌银电池 H.SO 石墨棒 溶液 二氧化锰 炭黑、氯化 塑料 铵、氯化锌 PbO, 外壳 锌筒 正极) Pb(负极) 锌锰干电池 铅酸蓄电池 69 重难点手册高中化学必修第二册R 下列说法中不正确的是()。 A.锌铜原电池中Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶 液中H+的浓度增加 B.纽扣式锌银电池的正极反应式为Ag2O+2e+H2O一 2Ag+20H C.锌锰干电池中锌筒作负极，发生氧化反应，锌筒会变薄 D.铅酸蓄电池放电一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导 拓考点① 电能力下降 解析锌铜原电池（电解质溶液为H2SO4溶液）中铜作正极，电极反应 太阳能电池 太阳能电池的主要材料是 为2H+十2一H2个，故铜电极附近H+的浓度降低，A项错误；锌银电池 高纯度的硅。太阳能电池是将 的正极发生还原反应，Ag2O得到电子还原为Ag,B项正确；锌锰千电池中 太阳能转化为电能，不是将化学 锌筒作负极，发生氧化反应，C项正确；铅酸蓄电池放电时的总反应为Pb十 能转化为电能。 Pb0,+2H,S0,色2PbS0,十2H,0,一授时间后H,S0,的浓度降低，电 解质溶液的酸性减弱，导电能力下降，D项正确。 ·拓考点@ 答案A 重难拓展 敲黑板D 重难点(1】 原电池的知识规律 原电池判断方法—“四看” 看电极—两极为活动性 (1)能量转化：化学能转化为电能。 不同的金属或其他导电的材料； (2)基本组成：电极、电解质溶液，形成闭合回路(“两极一液成 看溶液——两极插入电解 回路”)。 ◆敲黑板) 质溶液或熔融电解质中； (3)电极名称：负极—电子流出的电极；正极—电子流入 看回路 —形成闭合回路 的电极。 或两极直接接触； (4)电极反应：负极发生氧化反应（失去电子），正极发生还原 看本质—有无氧化还原 反应发生。 反应（得到电子）。 (5)电池总反应：先把负极和正极的电极反应式中失去、得到 记规律过 的电子数目调为相等，然后将负极和正极的电极反应式相加，可得 原电池工作时，电子在外电 出原电池的总反应。 路中定向移动，由负极流出，经 (6)电子流向：负极沿导线正极（外电路）。 过导线流到正极，不能在溶液中 (7)电流方向：与电子流向相反，即正极 沿导线负极（外电路） 移动；离子在内电路的电解质溶 液（或熔融电解质）中定向移动， 经溶液（内电路 →正极。 ◆记规律阅 阳离子移向正极，阴离子移向负 (8)离子迁移：阳离子移向正极，阴离子移向负极（内电路）。 极，不能在外电路中移动。电子 (9)实验现象：根据电极反应和总反应加以判断，一般是负极 在电子导体中迁移，离子在离子 金属溶解，正极上有气泡产生或金属析出等。 导体中迁移，即“电子不下水，离 子不上岸”或“电子岸上流，离子 (10)溶液的变化：根据电池反应判断溶液中离子浓度的变化 水中游”。 [如根据c(H+)的变化判断pH的变化]、溶液质量的变化等。 70 第六章化学反应与能量通 例①（经典·天津卷）某锌铜原电池的装置如图所示，其中阳 拓考点① 离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列叙述中正确的是 二次电池的放电与充电 )。 (1)二次电池放电时是原电 池，负极发生氧化反应，正极发 生还原反应。阴离子移向负极， 阳离子移向正极。 (2)二次电池充电时，负极 1molL阳离子1molL ZnSO,(ag)交换膜CuSO,(aq) 连接电源的负极，变成阴极，发 生还原反应；正极连接电源的正 A铜电极上发生氧化反应 极，变成阳极，发生氧化反应。 B.电池工作一段时间后，甲池的c(SO子)减小 充电时，阳离子移向阴极（原负 C.电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 极)，阴离子移向阳极（原正极）。 D.阴、阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液 如图所示。 中电荷平衡 正 解析 负日 分析 直流电源 蓄电池 电极名称Zn电极为负极，Cu电极为正极 A项错误 [记忆]负接负，负变阴。 电极反应 负极：Zn-2e一Zn+。正极：Cu++2e-Cu(还原反应) 正接正，正变阳。 阳离子Z+透过阳离子交换膜移向正极，阴离子不能透过阳离子交换膜移 负阳氧，正阴还。 离子迁移 PB、D两项错误 向负极，甲池中c(SO)不变 记规律回 乙池中1个Cu2+得到电子变为Cu析出的同时，有1个Z2+由甲池进入乙 原电池正、负极的判断方法 质量变化 池，乙池溶液的总质量增加。C项正确 负极 正极 答案C ◆拓考点@ 活动性较 活动性较 重难点(2原电池原理的主要应用 强的金属 弱的金属 电子负出 流出 1.设计电池、制作化学电池 ◆记规律@ 电子 2.比较金属活动性的强弱 项正 发生氧 发生还 一般来说，原电池中活动性较强的金属作负极，活动性较弱的 化反应 原反应 阳移正 金属作正极。 ◆诊考策淘 阴离子 阳离子 移向 移向 3.加快反应速率 质量增加或 形成原电池是加快反应速率的一种方法。如在Z与稀硫酸 溶解 有气泡放出 反应时，用粗锌比用纯锌反应速率快；加入少量CuSO4溶液，生成 的Cu与Zn、稀硫酸构成原电池，从而使产生H2的速率加快。 诊考策 4.揭示金属的腐蚀原理和防护方法（在选择性必修1中学习） 利用原电池原理判断金属 5.日常生活中的应用 活动性强弱的方法和思维流程 “暖宝宝”（如图所示）的原材料为铁粉、水、活 如下： 电极反判断 原电池 性炭、食盐等，发生原电池反应，铁粉氧化放热。 应特点 动性负极 和现象 正极 例2将a、b、c、d四块金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连组 7 重难点手册高中化学必修第二册RJ 成原电池。①a、b相连时，a为负极；②c、d相连时，电流由d经导 [注意]在“Mg-Al-NaOH 线流向c;③a、c相连时，c极上产生大量气泡；④b、d相连时，d极 Mg不能与NaOH溶液友。 应，Al作负极 发生氧化反应。四种金属的活动性由强到弱的顺序是()。 溶液”“Al(Fe)Cr浓硝酸”等较 A.abcd B.acdb Al、Fe在浓硝酸中钝化，Cu作 负极 C.c>a>bd D.b>d>c>a 特殊的原电池中，负极金属的活 解析①a为负极，说明活动性：a>b。②电流由d经导线流向c,则c为 动性比正极金属弱。 负极，活动性：c>d。③c极上产生气泡，则c为正极，活动性：a>c。④d极 发生氧化反应，则d极为负极，活动性：db。综上所述，四种金属的活动性 由强到弱的顺序为a>c>d>b。 答案B 易错点1化学电池的认知误区 6纠错练1 插 (1)化学电池中不一定是两种活动性不同的金属或金属与非金属导 将镁片和铝片平行插入 霜体作电极。如干电池、蓄电池中常用金属氧化物作正极，燃料电池中 定浓度的NaOH溶液中，用导 两极都用惰性材料铂作电极。 线连接形成原电池，如图所示。 (2)活泼金属在原电池中不一定作负极。如“MgA-H2SO4溶液”原 下列叙述中正确的是( )。 电池中，Mg作负极；而在“Mg-A1-NaOH溶液”原电池中，因为A1能与 G OH自发反应而Mg不能，所以A1作负极。 (3)化学电池中负极质量不一定减小。如铅酸蓄电池的负极反应式 NaOH 溶液 为Pb-2e十SO一PbSO4,PbSO4覆盖在电极上，负极质量增加。 A.Mg比Al活泼，Mg作 (4)写电极反应式时不能忽视电解质的影响。如锌银电池的负极反 负极 应式是Zn-2e+2OH一Zn(OH)2,不是Zn-2e一Zn+;氢氧酸性燃 B.A1作负极，电极反应式 料电池的正极反应式是O2十4e+4Ht-=2H20,不是O2十4e+2H20 Al-3e+40H-AI[(OH)] 4OH。 C.电池工作时溶液中有白 (5)在有离子交换膜的化学电池中，阳离子通过阳离子交换膜移向正 色沉淀析出 极（区），或阴离子通过阴离子交换膜移向负极（区），质子(H)通过质子 D.将NaOH溶液换成稀硫 交换膜移向正极（区）。阳（阴）离子不能通过阴（阳）离子交换膜。 酸，电流计指针的偏转方向不变 培优突破 防易错夕 书写电极反应式的注意事项 突破点(1化学电池电极反应式的书写 (1)两极得失电子数日相等。 1.清楚反应类型 ◆防易错切 (2)电极反应式常用“一”表 负极失去电子，发生氧化反应；正极得到电子，发生还原反应。 示，不用“→”表示。 (3)电极反应式中若有气体 2.考虑反应介质（电解质），明确反应产物 生成，需加“个”，但若有固体生 判断电极反应产物时必须考虑电池中的电解质是否参与反 成，不需加“”；电极反应式中 应。如： 物质的拆写遵循离子方程式中 (1)碱性一次电池中，负极金属M的氧化产物一般是其氢氧 物质的拆写规则。 化物或氧化物或盐，而不是M+。如锌作负极时产物是Z(OH) (4)书写电极反应式时要保 证电荷守恒、原子守恒。 或ZnO或[Zn(OH)4]2-,而不是Zn2+。 72 第六章化学反应与能量通 (2)在燃料电池中，CH4、C2H。等碳氢化合物和C2HOH、 C6H12O。等碳氢氧化合物作负极燃料时，在酸性条件下的氧化产 物是CO2,在碱性条件下的氧化产物是CO号。不是c0: NH、NH等氮元素的氢化物作负极燃料时，氧化产物是N2。 不是NO或NO2 3.掌握方法技巧 以燃料电池的负极反应式的书写为例，通常有两种方法。 ◆记方法河 记方法回 方法1：守恒分析法 (1)燃料电池电极的确定 首先确定还原剂、氧化产物及失去的电子数，再按“电子守恒→ 方法 燃料电池中，通入燃料的一 电荷守恒→原子守恒”的顺序有序写出电极反应式（如图所示）。 极是负极，通入氧气或空气的一 -确定“剂”“物”→确定还原剂、氧化产物，分别写在””两侧，并 极是正极。 补“系数”令变价元素原子守恒 (2)燃料中元素化合价变化 电子守恒 →根据化合价变化及原子数写出得到或失去的 的确定方法—整体计价法 电子数 四 以燃料CH为例，可将x个 步 根据电解质溶液环境补充离子，使“→”两侧的 C作为整体，“打包计价”为一y价， 恒 电荷守恒 电荷总数相等。一般情况下，书写负极反应式 时，酸性环境在生成物中补充H,碱性环境在 则有CH失去4红+)个电子 反应物中补充OH x0,或xC0g,即C,H,-(4x十 原子守恒 使所有元素原子守恒，一般补H,O使H、O原子 守恒 y)e→xCO2或xCO。如 [示例门甲烷燃料电池 CH-14e→20、C@H。 若NaOH溶液为电解质溶液： 20e-→3t05。 ①确定“剂”“物”：C1→0→C元素的化合价升高8价， (3)平衡电荷和配平原子数 的常用方法 失去8e。 ②电子守恒：CH4一8e→CO?→右边有2个负电荷，应在左 负极反应式 正极反应式 酸性介质：左边酸性介质：左边 边加OH厂平衡电荷。 不是6OH 加H2O,右边加加H,右边加 ③电荷守恒：CH4一8e+10OH→CO号→左右两边H、0 Ht,先定H后HO,先定H 定H2O。 后定H2O。 原子不守恒，应在右边加H2O使H、O原子守恒。 碱性介质：左边碱性介质：左边 ④原子守恒：CH4-8e+100H=CO?+7H20。 加OH,右边加加H2O,右边加 HO,先定OH OH,先定OH 若H2SO4溶液为电解质溶液： 后定H2O 后定H2O CH,→C02电子守恒CH4一8e→C0,电荷守恒CH4-8e 酸性溶液中，负极反应生成H (写在右边)，H十又参与正极反应： C02十8H+原子守恒CH4-8e+2H,0=C0,+8H+。 碱性溶液中，OH参与负极反应 方法2：反应式相减法 (写在左边)，又在正极反应中生成 燃料电池的总反应是燃料的燃烧反应，正极反应式通常是O2十 4e+2H20=40H或O2+4e+4H+=2H20。 用电池总反应式减去正极反应式可得出负极反应式。 73 重难点手册高中化学必修第二册RJ。 如酸性介质中，甲烷燃料电池的总反应式：CH十2O2一CO2十 2H2O。 正极反应式：2O2+8e+8H+一4H2O。 用总反应式减去正极反应式可得负极反应式：CH4一8e十 2H2O=CO2+8H+。 ◆拓考点@ 拓考点⑧ 例①请回答下列问题。 以甲烷燃料电池为例，依据 (1)肼(N2H4)空气燃料电池是一种环保型碱性燃料电池，电 电解质的不同，电极反应通常有 獬质溶液是20%~30%的KOH溶液。电池总反应式为N2H4+ 以下4种情况： O2=N2十2H2O。电池的负极反应式是 电解质 电极反应 0 负极：CH一8e+2HO (2)某种微生物电池的工作原理如图所示。电池的负极反应 酸性 CO2+8H 式是 电解质正极：02十4e十4H+ A 2H2O 微生物 负极：CH-8e+10OH 碱性 -CO+7H2O 电解质 正极：O2+4e+2H2O CHO+HO 厌氧反应 有氧反应 40H 质子交换膜 熔融 负极：CH-8e+4O 氧化物CO2十2H2O (3)一种高铁电池的总反应为3Zn十2K,Fe0,十8H,0放粤 充电 电解质正极：02十4e-202 负极：CH4一8e十4CO 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3十4KOH。放电时，电池的正极反应式是 熔融 =5C02+2H20 碳酸盐 0 电解质 正极：O2十4e十2C02= 2C0片 解析(1)在负极，N2H4发生氧化反应生成N2:N2H4-4e→N2→ N2H,-4e+4OH→N2→N2H4-4e+4OH-N2个+4H2O。 (2)图中有质子交换膜，质子从负极区透过质子交换膜进入正极区，则 CH,0,的氧化产物是C02。CH,0。-24e,6C,则CH,0。一24e →6C02→C6H2O6-24e→6C02+24H+→C6H12O6-24e+6H20= 6C02↑+24H+。 (3)在正极，FeO?被还原为Fe(OH)3:FeO+3e→Fe(OH)3→ FeO+3e-Fe(OH)3+5OHFeO+3e+4H2O-Fe(OH)3+ 50H。 答案(1)N2H4-4e+4OH=N2个+4H2O。 (2)C6H2O6-24e+6H20-6CO2个+24H+。 (3)FeO+3e+4H2O=Fe(OH)3+50H. 关键能力提升 101111101101010111111110101111011011100011101101111110001101110100110110111 题型（①新情境化学电池原理分析 于实现碳达峰，某电池利用CO,和H2制得 例①将CO2转化为人类使用的能源有利 CH4,其工作原理如图所示。下列说法错误的 74 第六章化学反应与能量通 是( (2)判断反应。根据电极上的物质变化并结合 溶液中的离子判断氧化产物和还原产物，书写电极 CO 质子膜 10 反应式。 (只允许H通过) (3)判断“三向”。根据正极、负极可判断电子 外保护套 移动方向、电流方向和离子移动方向。 催化剂1 催化剂2 (4)判断“变化”与“数目”。根据电极反应式和 电极a 电极b 离子的移动，可定性判断电极质量的变化和溶液中 B 离子浓度的变化，定量计算电极减少或增加的质 CH,和CO混合气 量、产生气体的体积、离子减小的浓度（如pH变 A.该电池中电极b作负极 化)、通过的电子数目等。 B.工作时，电极a产生CH4的电极反应式 CO2+8H+8e -CH,+2H2O 跟踪练①回答下列问题 C.工作时质子向电极a迁移 (1)中国科学技术大学开发了一种高性能 D.当消耗1 mol CO2时，电极b上消耗 的水系锰基锌电池，其工作原理如图1所示。 4 mol H2 已知a、b膜分别为阴离子交换膜、阳离子交换 解析找突破口—电极上的物质变化。电极a 膜，该装置工作一段时间后，K2SO4溶液的浓 上CO2转化为CH4和CO,C元素的化合价降低，得 度 (填“增大”“减小”或“不变”)，正极 到电子，发生还原反应，所以a为正极，b为负极，A项 的电极反应式为 正确。按“四步三恒”法分析产生CH4的电极反应 负载 式，如图所示： a膜 b膜 确定“剂”“物”→CO,→CH Mn [Zn(OH). K.SO 电子守恒 →CO,+8e→CH H,SO,溶液 溶液 KOH溶液 MnO,电极 Zn电极 电荷守恒 →CO,+8e+8H→CH 质子膜只允许日通过 图1 原子守恒→CO,+8e+8H=CH,+2H,O (2)电化学法处理SO2是目前研究的热 原电池工作时，质子（即H)向正极（电极a)迁 点。利用过氧化氢溶液吸收SO2可消除SO2 移，C项正确。电极a上存在CO2十8H+十8e一 污染，设计装置如图2所示。 CH4十2H2O和CO2+2e+2H+=C0+H2O两个 反应，消耗等物质的量的CO2,两反应得到的电子数 石墨】 石墨2 见频微课 不同，题中没有给出生成CH4和CO的物质的量，故 SO -HO溶液 不能判断消耗1 mol CO2时，电极b上消耗氢气的物 稀硫酸 稀硫酸 质的量，D项错误。 质子交换膜 图2 答案D ①石墨1为 (填“正极”或“负极”)。 名师支招-- ②正极的电极反应式为 分析新情境化学电池的一般思路 (1)找突破口，判断电极。根据电极材料、电极 反应、电极上的现象、电子或离子的流向、交换膜的 ③若11.2L(标准状况)S02参与反应，则 类型等信息判断电极并标示。 迁移的H+的物质的量为 75