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原电池化学电源一、知识目标二、知识结构化学能转化为电能的不同方式化的过程为：化学能烧热能汽机械能机电能。【例1】下列说法错误的是 D原电池原理【例2】下列哪几个装置能形成原正极负极如将上面实例中正极和负极上的电极反应式2H＋＋2e－ H2↑和Zn－2e－ 池的总反应式：Zn＋2H＋ 原电池正、负极的确定原电池的设计方法反应式，参照Zn－Cu－H2SO4原电池模型处理问题。如根据反应：Cu＋2FeCl3 2CuCl2＋2FeCl2设计一个原电池，为：Cu作负极，C（或Pt）作正极。FeCl3作电解质溶液，负极反应为：Cu－2e- 【例3】某原电池的总反应离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+，不能实现该反应的原电池是 常见化学电源具有催化活性）或活性炭作电极，用40%的KOH溶液作电解质溶液。负极：2H2+4OH-- 正极 【 4】下图为氢氧电池原理示意图，按此图的提示，下列叙述的是 电极是负 B．b4OH4e2H2O+O2甲烷电池用金属铂作电极，用KOH溶液作电解质溶液。负极：CH4+10OH-- CO32-正极 甲醇电池是最近摩托罗拉公司发明的一种由甲醇和氧气以及强碱作为电解质溶液的新型电池，电量是现有镍氢电池或锂电池的10倍。负极：2CH4O+16OH-- 正极：3O2+6H2O+12e- 2CO32-熔融盐电池该电池用Li2CO3和的Na2CO3熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极助燃气，制得在6500℃下工作的电池。熔融盐电池具有高的发电效率，因而受到重视。 正极：O2 2CO3 固体氧化物电池该电池是西屋公司研制开发的，它以固体氧化锆—氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许O2-在其间通过（其工作原理如右图所示）：负极：2H2+2O2-- 正极 总反应式为：2H2 ◆电池：即电池中的反应物质在进行一次电化学反应放电之后就不能再次使用了锌锰电池—MnO2、NH4Cl、ZnCl2组成的糊 正极：2MnO2+2NH4++2e- Zn2++负极：Zn+2OH-- 正极：2MnO2+2H2O 总反应式为：Zn+2MnO2+ 电解质为KOH溶液。负极：Zn+2OH--2e- 正极 2070年代研制出的一种高能电池。由于锂的相对原子质量很小，所以 正极 1991年我国首创以“铝-空气-海水”电池为能源的新型航海标志灯。这种灯以海水电池高20—50倍。负极：4Al- 正极：3O2+6H2O+12e- 蓄电池：PbO2作电极材料，H2SO4作电解质溶液。负极：Pb(s)+SO42-(aq)- 电极反应式的书写 正极：2NO3-+4H 负极：2Al+8OH—- 2AlO2-正极 A、B、C、D四块金属片浸入稀硫酸中，分别用导线两两相连可以组成原电池。A、BA为负极；C、DDC；A、C相连时，C极上产生大量气泡；B、D相连时，D极发生氧化反应。这四种金属的活动顺序是（） Ag2O+H2O+2e- 2Ag+2OH-电池的总反应式为：Ag2O+Zn 2Ag+ZnO，下列判断正 锌为正极 为负 铁水龙 D．陶瓷水龙 D（ D以铝合金、Pt-Fe合金为电极材料的海水电池。在这种电池中（ ①铝合金是阳极②铝合金是负极③海水是电解液④ 10（ B．电池反应为：Zn+Cu2+ D．盐桥中的K+移向ZnSO4溶液11.（10皖）某固体酸电池以CaHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构见下图，电池总反应可表示为 2H2O，下列有关说法正确的是 B．b极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－ C．每转移0.1mol电子，消耗1.12L的H2（ YO2HO+4e X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能金金电子流动方向电压甲乙-丙 14（09 （用a、b表示。 15（10最高价氧化物对应的水化物甲与其气态氢化物乙反应可生成盐丙；DA位于同一主族；在同周期元素形成的简单离子中，E的离子半径最小。（1）中可用A2C2C单质，其化学方程式 由A、C、D三种元素组成的化合物的电子式是；B、C、E三种元素组成的常见盐的水溶液呈酸性， 常温下，若甲、丙两溶液的pH均等于5，则由水电离出的c(H+)甲:c(H+)丙=；丙溶液中所含离子的 （4）0.1molD单质和0.2molEA2C中，产生气体的体积（标准状况）。 16（10族。已知D元素的一种单质是日常生活中常用的剂，C元素的单质可以从A、B两元素组成的化合物的水溶液中置换出B元素的单质。 和 均具有漂白性，二者的漂白原理——————（填“相同”或“不同（5）B元素的单质在不同的条件下可以与O2发生系列反应：B(s)+O2(g) 2BO2(g)+ 则1molBO3(g)若完全分解成B(s)，反应过程中的热效应 AaAab KOH溶N2(g)+ △H，所示。图中t1时引起平衡移动的条件可能是 v(逆v(正v(正v(逆v(逆v(正v(正v(逆v t6电极e－电极熔融盐YYY17（10电极e－电极熔融盐YYY X 极若以氢气为，则A是（填化学式 ，Y是（填化学式 ；CO32－的移动方向是移 若以一氧化碳为，则反应非常慢，可通过反应CO+H2O CO2+H2，使一氧化碳转化为氢气再进一①已知25℃时，C(s)+ ΔH＝－3941H2(g)+2 ΔH＝－2421C(s)+2 ΔH＝－111则25℃时，CO(g)+ CO2(g)+H2(g)的反应热ΔH ②已知反应CO(g)+H2O(g) 气的浓度都是0.01mol/L，则一氧化碳在此反应条件下的转化率是 18（10 N-H391.0kJ/mol，则H-H键能为 （3）500℃、50MPa时，在容积为VL的容器中加入nmolN2、3nmolH2，反应达平衡后N2的转化率为a。则 的ΔH数据如下表：物已知1molH2O(g)转变为1molH2O(l)时放热44.0kJ。写出CH4和水蒸气在高温下反应得到CO和H2的热化学方 有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl－NH4Cl为电解质溶液新型 若把标准状况下6.72L氨气通入到100g19.6%的硫酸溶液中，所得溶液中的溶质是 电解池一、电解原理 与电源负极相连的电极为阴极：Cu2+＋2e－ 与电源正极相连的电极为阳极：2Cl－-2e－ CuCl2电解Cu＋Cl2↑阴极：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2阳极：M（金属，金铂除外）＞S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH－＞含氧酸根 4OH- 水水水水水水H2生碱水O2生酸二、电解原理的应用 阴极：Cu2+ （NaOH（Cl2（H2，HCl2电原理 A：防止氯气和氢气混合而引起②加稍过量的BaCl2溶液：SO42-+Ba2+ BaSO4↓。③加稍过量的Na2CO3溶液：CO32-+Ca2+ CaCO3↓；CO32-+Ba2+ BaCO3④加入稍过量的NaOH溶液 Mg(OH)2↓；Fe3+＋3OH- 三、原电池、电解池、电镀池对比置子负极正负极阴极→阳极→正负极阴极→阳极→正四、经典例题 【例2】金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量的Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法高纯度的镍，下列叙述中正确的是（已知：氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+）（ C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+D．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt【例3】已知在pH为4～5的溶液中，Cu2+几乎不水解，而Fe3+几乎完全水解。某学生拟用电解CuSO4溶液的方法测定铜的相对原该同学向pH=3.8酸化含有Fe2(SO4)3杂质的CuSO4溶液中加入过量的黑色粉末X，法正确的是（）C．石墨电极上发生的反应是4OH—-4e— D．铜的相对原子质量的计算式是22.4aV Cu2++H2↑，则下列关于该装置的有关说法中正确的是 Na2SO4ab附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是（）C．a电极附近呈 D．a电极附近呈 池的电解液为KOH溶液。下列有关该电池的叙述不正确的是（ 工作一段时间后，电解液中KOH Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应 为金属锂的载放电），电解质为一种能传导Li的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应为： NiO NiO，下列说法不正确的是 0 2 0 A．放电时，负极的电极反应式：Li-e CO22H2O+4e-4OH-22ABCD通电一段时间2Cl--2e-CCC(CNaCl溶NaCl溶CuCl2溶液FeCl3溶 n(e- 时，V(H)∶V(O)＝2∶3D．向电

86 4 为电池中正极反应为1O2(g)+2e-

2

0 0 0 08n(e CuSO4溶 CuA CuA Cu(NO3)2溶 AgNO3溶右图是水煤气(成分为CO、H2)空气电池的工作原理示意图，a、b均为惰性电极。下列叙述中正确的ab abC．a电极的反应式包括：CO+4OH－+ CO2－+2H 6.4g的水煤气2.24 B．a极的电极反应是2Cl-- 13．用铅蓄电池（总反应：Pb+PbO+4H++2SO 2PbSO+2HO）电解苦卤水（含C1―、Br―、Na＋ 4 A．铅蓄电池放电时的正极反应是：PbO2+4H++SO2- 4 右图中，两电极上发生的电极反应为：a极：Cu2＋＋2e－ b极：Fe－2e－ C．a、b可能是同种电极材料10.00%的K2SO4溶液，电极均为石墨电极。①电源的N端 极 ④电极c的质量变化 丙溶 装置1为铁的吸氧腐蚀实验。一段时间后，向铁钉的玻璃筒内滴入K3[Fe(CN)6]溶液，即可观察到铁钉 2中的石墨是极（。①电源的M端 mL金属的电化学腐蚀与防【知识与技能目标】本质：M–ne-Mn+（氧化反应 的铁 负极：2Fe-4e- 正极：O2+2H2O+ 电池反应：2Fe+O2+2 进一步反应：4Fe(OH)2+O2+2H2O 2Fe(OH)3+xH2O 负极：Fe-2e- 正极：2H++ 电池反应：Fe+2H+ Fe2++ 负极（Fe极正极（C极电化腐蚀化学腐蚀条 接 直接接有无电流本联 【 1】如图，水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察①Fe由+2价转化为+3②O2 ④Fe(OH)3失水形成Fe2O3·H 二、金属的电化学防护 Fe2+与[Fe(CN)6]3-反应生成带有特征蓝色的铁化亚铁沉淀3Fe2++2[Fe(CN)6]3- 这个装置中有没有Fe2+产生？说明什么问题？ 电解池的阴极保护（外加电流阴极保）>原电池的正极（牺牲阳极的阴极保）>一般保在同一电解质溶液中，电解原理引起的腐蚀速度>原电池引起的腐蚀速度>化学腐蚀速度>有防腐蚀措施在不同溶液中，金属在电解质溶液中的腐蚀速度金属在非电解质溶液中的腐蚀速度；金属在强电解质溶液中的腐蚀速度>金属在弱电解质溶液中的腐蚀速度。有保护措施的条件下，无防护条件的腐蚀速度>有一般防护条件的腐蚀速度>牺牲阳极的阴极保护条件下的腐蚀速度>外接电源的阴极保护条件下的腐蚀速度。 【巩固练习】生成Cu2(OH)3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过 2Fe(OH)2；②4Fe(OH)2+O2+2H2O PbPbO22H2SO42PbSO4

A．K闭合时，dPbSO2HO2ePbO4H 44 ；NaOH溶液的出口 多晶硅主要采用SiHCl3还原工艺生产，其副产物SiCl4 3 物，理论上需消耗纯NaCl的质量为 溶于水过滤后，还要加入的试剂分别为①Na2CO3、②HCl（盐酸）③BaCl2，这3 （填序号①图中XY分别 ；负极 ②以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应为 加入NaHCO3溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是 若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置 处若X为锌，开关K置于M处，该电化学防称 《化学反应原理》专题训练（上 反应 Fe(s)+CO(g)；ΔH＞0，ΔS＞0，下列说法正确的是 反应3H2(g)+ ΔH=-92.3kJ．mol—1，关于这个反应的平衡常数K，下列说法正确的 随温度升高K增 B．随压强升高K增C．随温度升高K减 D．随压强升高K减 D．硝酸铁溶液中加过量氨水：Fe3++3NH3·H2O 用石墨作电极电解100mLH2SO4与CuSO4的混合液通电一段时间后两极均收集到2.24L气（标准状况，则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（ B．2 C．3 D．4 质量6 量6Mt3时，正反应速率大于逆反应速率 M t3时间 A．HX、HZ、 B．HZ、HY、C．HX、HY、 D．HY、HZ、常温下c(H+)最小的是 pH=0的溶 C．0.5mol·L－1HCl 等于 D．无法确 ①再加入30毫升3摩/升盐 ②改用30毫升6摩/升盐 ③改用3克粉末状大理 2C(气)△H＜0达平衡后将气体混和物的温度降低下列叙述中正确的 充Cd(OH)22Ni(OH 放电Cd2NiO(OH)2H2O，由此可知，该电池放电时的负极材料是 Cd(OH Ni(OH 如图，下图两个装置中，溶液体积均为200mL，开始时，电解质溶液的浓度均为0.1mol/L，工作一段时间后，测得导线上都通过了0.02mole－，若不考虑溶液体积的变化，则下列叙述正确的是（ 溶液的pH：①不变，②某温度下，在一个容积可变的容器中发生反应A(s)+2B(g) C．物质B的物质的量 A．加入一种反应 D．使用催化 当达到新平衡状态时，B的浓度为原来的1.9倍，若压缩过程中保持温度不变，则下列叙述中正确的是（ m+n> C．A的转化率降 在由水电离出的c(H+)＝1×10- mol·L-1的溶液中一定大量共存的离子组是 Fe2+，Na+，NO3- B．Ba2+，Na+，NO3-C．SO42-，S2O32- D．Mg2+，Na+，Br- C．反应后溶液中c（A-）=c（M+） 4NH4ClNH4HSO4c（NH4+）大D．能使碘化钾淀粉试纸变蓝的溶液中，Na+、S2-、Br-、NH+等离子可以大量存在4LiFePO4新型锂离子动力电池是奥运会绿色能源的新宠。已知该电池放电时的电极反应式为：正极FePO4+Li++e－ LiFePO4，负极 Li+下列说法中正确的是 充电时，电池反应为FePO4+Li C．放电时，电池Li+向负极移动放电时，在正极上是Li＋ 33 mol/L D．向硝酸钠溶液中滴加稀盐酸得到的pH＝5的混合溶液：c(Na＋)＞c(NO3－)aA(g)+bB(g) xC(g)，符合下图所示的关系（c%表示平衡混合气中产物C的百分含量，T表示温度，p表示压强。在图中，Y轴是指（ A．反应物A的百分含 D．平衡混合气的平均摩尔质强酸溶液A与强碱溶液B，在常温下其pH之和为15，当它们按一定体积比混合时，溶液的pH恰好为7，则A与B的体积比为（ 二、填空题已知2H2(g)+ 2H2O(g)△H=-484KJ·mol-1，2H2(g)+O2(g) 2H2O(l)△H=-572KJ·mol- 氢氧化铜悬浊液中存在如下平衡：Cu(OH)2 Cu2＋(aq)＋2OH－(aq)，常温下其Ksp＝c(Cu2＋)＝2×10－20 氧化钠溶液，使溶液pH为 若起始时c（CO）=2mol·L-1，c（H2O）=3mol·L-1，达到平衡时CO的转化率为60%，则在该温度下，该反应的平衡常数K= c（CO）=1mol·L-1，c（H2O）=2mol·L-1H2的0.5mol·L-1，则此时该反应是否达到平衡状态（v（正）v（逆）（填“大K值将，该反应的化学反应速率将（均填“增大30.甲烷是一种高效清洁的新能源，0.25mol甲烷完全燃烧生成液态水时放出222.5KJ热量，则甲烷燃烧的热化 31.有一瓶混有氯化钠的氢氧化钠固体试剂，经测定NaOH的质量分数约为82.0%，为了验证其纯度，用浓度为0.2mol/L的盐酸进行滴定，试回答下列问题：（1）5.0g500mL容量瓶中，恰①②③④⑤。（3）20.00mL 。32.在稀氨水中存在下述电离平衡NH3+H2O NH3·H2O 中c(OH-)如何变化？（填“增大”“减小”或“不变”）；平衡移动方向如何？少量(NH4)2SO4少量HNO3c(OH-)的变①②③④⑤⑥《化学反应原理》专题训练（中 一次电 C．电 D．能电 2AgCl↓+H2↑反应，设计了下列四个实验，如图所示，你认为可行的是 反应2SO2+O2 为0.4mol·L－1·s－1，则这段时间为（ H2(g)＋I2(g)；△H＞0，在t1时达到平衡 5.CuSO4因水解发生沉淀，正确的操作方法是）A. D．加 1

△H=-393.52 △H=-890.31D．C6H12O6(s)+3O2(g) △H=-14002 C(g)的平衡体系中，若增大A的浓度而使平衡向右移动，当达到 A．A的平衡浓度一定比原来平衡时．B的平衡浓度一定比原来平衡时 已知H(g)+Cl 2HCl(g)；H184.6kJmol1，则反应 1H(g)+1Cl(g)的△H为 184.6kJmolC．369.2kJmol

92.3kJmolD．92.3kJmol

在 B．v（B）＝0.3C．v（C）＝0.8mol·Ｌ－1·ｓ－1 D．v（D）＝1mol·Ｌ－1·ｓ－1 3A．HCO3-+ H2CO3+ B．HCO3-＋OH- H2O+CO2-3C．NH3+H+ NH4+ NH4++ A．水解反应是吸热反 C．正盐水溶液pH均为7 D．硫酸钠水溶液pH小于713．25℃时，pH=2的HCl溶液中，由水电离出的H＋浓度是（ C．1×10－2mol·L HIn(溶液 H＋(溶液)＋In－(溶液红 黄⑥氨水其中能使指示剂显红色的是

③NaCl溶液④NaHSO4溶液⑤NaHCO3 用物质的量均是0.1mol的CH3COOH和CH3COONa配成1L混合溶液，已知其c(CH3COO－)大于c(Na＋)， D．c(CH3COO－)＋c(OH－)＝0.1mol·L apH=1的两种酸溶液A、B各1mL，分别加水稀释到1000mL，其pH与溶液体积（V）的关系如图所 a 2SO3(g)，某一时刻测得SO2、O2、SO3的浓度分别为0.1mol/L，0.2mol/L，0.2mol/L，当达到平衡时，可能正确的是（ A．c(SO2)=0.15 C．c(SO2)+c(SO3)=0.3 D．c(SO2)=c(SO3)=0.25 2NH3△H<0达平衡当单独改变下述条件后有关叙述错误的 加催化剂，V正V逆都发生变化，且变化的倍数相将2molSO2和2molSO32SO3(g)，平衡时，SO3为nmol，相同温度下，分别按下列配比在相同容积的密闭容器中放入起始物质，平衡时，SO3的物质的量大于nmol的是（ molSO2和1mol B．4molSO2和1molC．2molSO2、1molO2和2molSO3 D．3molSO2、1molO2和2molSO3 C2H6+ 2CO2+12H2O+14e-；14H2O+7O2 33 B．用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴阳两极产物的物质的量之比为1∶2 在密闭容器中，对于反应：N2(g)3H2( 各成分的百分含量与前者相同，则NH3的起始物质的量和它的转化率，正确的是（ H＋＋OH-；ΔH＞0，下列叙述正确的是（ D．将水加热，Kw增大，pH不变二、填空题。若1g水蒸气转化成液态水放热2.444kJ，则反应 H2O(l)的△H KJ·mol-1。氢气的燃烧热 KJ·mol-12.0g 式为。放Pb+PbO+4H++2SO 2PbSO2HO，回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原 充 ；电解液中H2SO4的浓度将 g在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按右图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成 （1）吸收）的能量。已知：N≡N948.9kJ·mol－1，H－H436.0kJ·mol－1N2H2合成1molNH3时可放出46.2kJ的热量。N－H键的键能 法测定。现根据下列3个热化学反应方程式：Fe2O3(s)+3CO(g)2Fe(s)+3CO2(g) △H＝－24.8kJ·mol－13Fe2O3(s)+CO(g)2Fe3O4(s)+CO2(g)△H＝－47.2kJ·mol－1Fe3O4(s)+CO(g) 电源电极X名称 pH变化：A ，B ，C 通过5min时B中共收集224mL气（标况溶液体积为200mL， 200mL 用实验确定某酸HA甲：①称取一定质量的HA配制 mo1·L-1的溶液②用pH试纸测出该溶液的pH值，即可证明HA是弱电乙：①用已知物质的量浓度的HA溶液、盐酸，分别配制pH＝l的两种酸溶液各 乙方案中，说明HA是弱电解质的现象是（多选扣分） 化钠溶液滴定pH=3的某一元弱酸溶液20ml，达到终点时，消耗氢氧化钠溶液12.5ml，试求：在密闭容器里，通入xmolH2(ｇ)和ymolI2(ｇ)，发生反应H2(g)+I2(g) ） 《化学反应原理》专题训练（下一、选择题Cl2通入FeCl2溶液中 3Na2CO3溶液显碱性：CO2－+ HCO3－+3Al和NaOH溶液反应：2Al+2OH－+2H2O 少量SO2通入氨水中 Li- 电池具有输出功率高和低温性能好等特点。其电解质 LiBr，溶剂是碳酸丙烯酯和乙腈，电池反应2Li+ 充 Li2S2O4。下列说法正确的 B．放电时，Li+向负极移C．充电时，阴极反应式为Li++ Ba(OH)2Na2SO433Na2CO3溶液与NaOH溶液：c(Na+)>c(CO33溶 5℃时，MgCO3c(Mg2+)=2.6×10-3mol·L-1，CaCO3c(Ca2+)=5.3×10-5mol·L-1，0.1mol·L-1MgCl2CaCl20.1mol·L-1Na2CO3溶液，首先生成CaCO3沉淀 C．向某溶液中加入盐酸酸化的氯化钡溶液，有白色沉淀生成，该溶液中一定含有SO42-6．已知：H2(g)+1/2O2(g) ΔH=-285.8kJ·mol-1CH4(g)+ ΔH=-890.3kJ·mol-则原混合气体中H2合CH4的物质的量之比是 4Mg2++NH4++B．2520mL0.1mol·L-1H2SO430mL0.15mol·L-1NaOH溶液混合，若混合后溶液体积不变，则混合溶液的pH为11BaSO4的物质的量之比为浓度均为0.1mol·L-1的醋酸和CH3COONa溶液等体积混合，溶液中有下列关系：c(CH3COOH)+=c(CH3COO-)+2c(OH-温度分别为T1、T2时发生反应，Z的浓度随时间变化的关系如图b所示。下列叙述正确的是C．图a 中反应达到平衡时，Y的转化率为37.5%D．反应时各物质的反应速率关系为：2v(X)=2v(Y)=v(Z)<已知反应：2CH3COCH3(l)CH3COCH2COH(CH3)2(l)，取等量CH3COCH3，分别在0℃和20℃下，Y0Y0.113，CH3COCH2COH(CH3)2化图②中曲线表示反应2SO2(g)+O2 2SO3(g)；ΔH<0正、逆反应的平衡常数K随温度的变+)a、bCH2