2014年高三化学暑假作业有答案：第四章-化学能与电能.doc

第四章 化学能与电能第一讲 原电池 化学电源 考纲解读1.了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。考点一原电池1概念：把_能转化为_能的装置。2工作原理：以锌铜原电池为例电极名称负极正极电极材料电极反应反应类型电子流向由Zn沿导线流向Cu盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl溶液，K+移向正极，Cl-移向负极3原电池构成条件(1)两个_的电极。 (2)将电极插入_中。(3)用导线连接电极构成_。 (4)能自发进行的_。4正、负极判断考点二化学电源1碱性锌锰干电池一次电池总反应式：Zn2MnO22H2O=2MnO(OH)Zn(OH)2。正极反应：2MnO22H2O2e=2MnO(OH)2OH；负极反应：_。2锌银电池一次电池负极反应：Zn2OH2e=ZnOH2O；正极反应：Ag2OH2O2e=2Ag2OH；总反应式：_。3二次电池(可充电电池)铅蓄电池是最常见的二次电池，负极材料是_，正极材料是_。(1)放电时的反应负极反应：_正极反应：_总反应：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O(2)充电时的反应阴极反应：_阳极反应：_总反应：2PbSO42H2O=PbPbO22H2SO4(3)可充电电池原理示意图4燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。酸性碱性负极反应式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正极反应式O22H2O4e=4OH电池总反应式2H2O2=2H2O考点三原电池原理的应用1加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。2比较金属活动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用于金属的防护使被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。原电池电极反应式的书写程序1“加减法”书写电极反应式(1)先确定原电池的正负极，列出正负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失。(2)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，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式；若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，则水必须写入正极反应式中，且O2生成OH，若电解质溶液为酸性，则H必须写入正极反应式中，O2生成水。(3)正负极反应式相加得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。盐桥原电池的专题突破1盐桥的组成和作用(1)盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼脂制成的胶冻。(2)盐桥的作用：连接内电路，形成闭合回路；平衡电荷，使原电池不断产生电流。2单池原电池和盐桥原电池的对比图1和图2两装置的相同点：正负极、电极反应、总反应、反应现象。负极：Zn2e=Zn2 正极：Cu22e=Cu总反应：ZnCu2=CuZn2不同点：图1中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2，会有一部分Zn与Cu2直接反应，该装置中既有化学能和电能的转化，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高。图2中Zn和CuSO4溶液在两个池子中，Zn与Cu2不直接接触，不存在Zn与Cu2直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长。关键点：盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。课时规范训练1(必修2P454)下列各组材料中，不能组成原电池的是()ABCD两极材料Zn片、石墨Cu片、Ag片Zn片、Cu片Fe片、Cu片插入溶液H2SO4溶液AgNO3溶液蔗糖溶液稀盐酸2.(必修2P455)氢氧燃料电池已用于航天飞机。以30% KOH溶液为电解质溶液的这种电池在使用时的电极反应如下：2H24OH4e=4H2O O22H2O4e=4OH据此作出判断，下列说法中错误的是()AH2在负极发生氧化反应 B供电时的总反应为2H2O2=2H2OC产物为无污染的水，属于环境友好电池 D燃料电池的能量转化率可达100%3(选修4P781)碱性锌锰电池获得了广泛的应用，根据电池的电极反应，下列判断正确的是 ()AZn为负极，MnO2为正极 BZn为正极，MnO2为负极C工作时电子由MnO2经外电路流向Zn极DZn电极发生还原反应，MnO2电极发生氧化反应4(选修4P782)铅蓄电池充电时，PbSO4 ()A在阳极生成 B在阴极生成 C在两个电极上生成 D在两个电极上除去5(选修4P783)镉镍可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充、放电反应按下式进行：Cd2NiO(OH)2H2OCd(OH)22Ni(OH)2由此可知，该电池放电时的负极是()ACd(OH)2 BNi(OH)2 CCd DNiO(OH)能力提升训练1下图中能组成原电池产生电流的是() 2如图所示，杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，调节杠杆并使其在水中保持平衡，然后小心地向水槽中滴入浓CuSO4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是()A杠杆为导体或绝缘体时，均为A端高B端低B杠杆为导体或绝缘体时，均为A端低B端高C当杠杆为导体时，A端低B端高；杠杆为绝缘体时，A端高B端低D当杠杆为导体时，A端高B端低；杠杆为绝缘体时，A端低B端高3某学生欲完成Cu2Ag=2AgCu2反应，设计了下列四个实验，可行的是()4查处酒后驾驶采用的“便携式乙醇测量仪”以燃料电池为工作原理，在酸性环境中，理论上乙醇可以被完全氧化为CO2，但实际上乙醇被氧化为X，其中一个电极的反应式为CH3CH2OH2e=X2H。下列说法中正确的是()A电池内部H由正极向负极移动B另一极的电极反应式为O24e2H2O=4OHC乙醇在正极发生反应，电子经过外电路流向负极D电池总反应式为2CH3CH2OHO2=2CH3CHO2H2O5下列叙述正确的是()A铜、锌、稀硫酸形成的原电池放电时，溶液中阳离子向铜电极移动B充电时，把铅蓄电池的负极接在外电源的正极C镀锌铁镀层破损后铁更易被腐蚀D碱性氢氧燃料电池工作时，负极反应为O22H2O4e=4OH6一种燃料电池中发生的化学反应为在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳。该电池正极发生的反应是()ACH3OH(g)O2(g)=H2O(l)CO2(g)2H(aq)2eBO2(g)4H(aq)4e=2H2O(l)CCH3OH(g)H2O(l)=CO2(g)6H(aq)6eDO2(g)2H2O(l)4e=4OH(aq)7某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。下列有关该电池的叙述不正确的是()A正极反应式：O22H2O4e=4OHB工作一段时间后，电解液中的KOH的物质的量不变C该燃料电池的总反应方程式：2H2O2=2H2OD用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2(标准状况)时，有0.1 mol电子转移8. 高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH，下列叙述不正确()A放电时负极反应为Zn2e2OH=Zn(OH)2B充电时阳极反应为Fe(OH)33e5OH=FeO4H2OC放电时每转移3 mol 电子，正极有1 mol K2FeO4被氧化D放电时正极附近溶液的碱性增强9Harbermann等设计出利用Desulfovibrio desulfurcan菌种生成的硫化物作为介体的微生物燃料电池，电池内部有质子通过，该系统不经任何维护可连续运行5年。该电池的负极反应式为S24H2O8e=SO8H。有关该电池的下列说法中正确的是()A若有1.12 L氧气参与反应，则有0.2 mol电子发生转移B. 质子由正极移向负极C该电池的总反应为S22O2=SOD正极的电极反应式为2O28e4H2O=8OH10以氨作为燃料的固体氧化物(含有O2)燃料电池，具有全固态结构、能量效率高的特点，另外氨气含氢量高，不含碳，易液化，方便运输和贮存，是很好的氢源载体。其工作原理如图所示，下列关于直接氨固体氧化物燃料电池的说法正确的是()A该电池工作时的总反应为4NH35O2=4NO6H2OB固体氧化物作为电池工作的电解质，其作用是让电子在电池内移动C电池工作时，在接触面上发生的电极反应为2NH33O26e=N23H2OD外电路的电流方向为从电极a流向电极b答案考点一1化学电2(从左至右，从上至下)锌片铜片Zn2e=Zn2Cu22e=Cu氧化反应还原反应3(1)活泼性不同(2)电解质溶液(3)闭合回路(4)氧化还原反应考点二1Zn2e2OH=Zn(OH)2 2ZnAg2O=ZnO2Ag3PbPbO2 (1)Pb2eSO24=PbSO4PbO22e4HSO24=PbSO42H2O(2)PbSO42e=PbSO24 PbSO42H2O2e=PbO24HSO244O24e4H=2H2O 2S2O22H2O=2S4OH课时规范训练 教材习题回扣1C2.D3.A4.D5.C能力提升训练1B2.C3.C4.D5.A6.B7.D8C9.C10.C第二讲 电解池 金属腐蚀与防护 考纲解读1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2.理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。考点一电解的原理1电解定义 在_作用下，电解质在两个电极上分别发生_和_的过程。2能量转化形式 _转化为_。3电解池(1)构成条件有与_相连的两个电极。_(或_)。形成_。(2)电极名称及电极反应(如图)(3)电子和离子移动方向电子：从电源_流向电解池的_；从电解池的_流向电源的_。离子：阳离子移向电解池的_；阴离子移向电解池的_。4分析电解过程的思维程序(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。(2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H和OH)。(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序阴极：阳离子放电顺序：AgFe3Cu2H(酸)Fe2Zn2H(水)Al3Mg2NaCa2K。阳极：活泼电极S2IBrClOH含氧酸根离子。(4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。(5)最后合并两个电极反应式得出电解反应的总化学方程式或离子方程式。5用分析电解过程的思维程序分析电解下列物质的过程，并总结电解规律(用惰性电极电解)(1)书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。(2)要确保两极电子转移数目相同，且注明条件“电解”。(3)电解水溶液时，应注意放电顺序中H、OH之后的离子一般不参与放电。考点二电解原理的应用1电解饱和食盐水(1)电极反应阳极反应式：_(_反应) 阴极反应式：_(_反应)(2)总反应方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2离子反应方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2(3)应用：氯碱工业制_、_和_。2电镀右图为金属表面镀银的工作示意图，回答问题：(1)镀件作_极，镀层金属银作_极。(2)电解质溶液是_。(3)电极反应：阳极：_；阴极：_。(4)特点：_极溶解，_极沉积，电镀液的浓度_。3电解精炼铜(1)电极材料：阳极为_；阴极为_。(2)电解质溶液：含Cu2的盐溶液。(3)电极反应：阳极：_；阴极：_。4电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。(1)冶炼钠2NaCl(熔融)2NaCl2电极反应：阳极：_，阴极：_。(2)冶炼铝2Al2O3(熔融)4Al3O2电极反应：阳极：_，阴极：_。考点三金属的腐蚀和防护1金属腐蚀的本质金属原子_变为_，金属发生_。2金属腐蚀的类型(1)化学腐蚀与电化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟_接触不纯金属或合金跟_接触现象_电流产生_电流产生本质金属被_较活泼金属被_联系两者往往同时发生，_腐蚀更普遍(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀以钢铁的腐蚀为例进行分析：析氢腐蚀吸氧腐蚀条件电极反应负极正极总反应式联系_更普遍铁锈的形成：4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O(铁锈)(3x)H2O。3金属的防护(1)电化学防护牺牲阳极的阴极保护法_原理a_：比被保护金属活泼的金属；b_：被保护的金属设备。外加电流的阴极保护法_原理a_：被保护的金属设备；b_：惰性金属。(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。判断金属腐蚀快慢的规律电解池原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。应对电化学定量计算的三种方法1根据电子守恒法计算用于串联电路、阴阳两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。2根据总反应式计算凡是总反应式中反映出的物质的量关系都可以列比例式计算。3根据关系计算由得失电子守恒定律关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式，如物质：H2O2Cl2CuAgHOHen(mol) 2 1 2 2 4 4 4 4电解原理的应用电解池的工作原理及应用是电化学的重要内容，有关电解时电解质溶液的变化、电极产物的判断、溶液pH的变化等内容都是每年高考命题的热点内容，涉及电解原理与工业生产密切联系的氯碱工业、电解精炼、电解法处理污水等内容成为高考考查的重点。课时规范训练教材习题回扣1(选修4P831)下列关于电解槽的叙述中不正确的是()A与电源正极相连的是电解槽的阴极B与电源负极相连的是电解槽的阴极C在电解槽的阳极发生氧化反应D电子从电源的负极沿导线流入电解槽的阴极2(选修4P832)下列关于铜电极的叙述中不正确的是()A锌铜原电池中铜是正极B在镀件上镀铜时可用金属铜作阳极C用电解法精炼粗铜时粗铜作阳极D用电解法精炼粗铜时纯铜作阳极3(选修4P886)以下现象与电化学腐蚀无关的是()A黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿B生铁比纯铁容易生锈C铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D银质物品久置表面变暗4(选修4P884改编)下列装置中(杯中均盛有海水)能使铁受到保护不被腐蚀的是()5(选修4P836)用铂作电极电解某金属的氯化物(XCl2)溶液，当收集到1.12 L氯气时(标准状况)，阴极增重3.2 g，则该金属的相对原子质量为_，电路中转移的电子数为_。能力提升训练1关于电解饱和NaCl水溶液，下列叙述正确的是()A电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠B若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色C若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色D电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性2化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是()A用惰性电极电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为2Cl2e=Cl2B氢氧燃料电池的负极反应式：O22H2O4e=4OHC粗铜精炼时，与电源正极相连的是纯铜，阳极反应式为Cu2e=Cu2D钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：Fe2e=Fe23某研究性学习小组的课题为“MgC原电池电解淀粉KI溶液的研究”，其研究装置如图所示。下列有关说法不正确的是()A镁为负极，发生还原反应B原电池中碳极反应式为Fe3e=Fe2C电解池中阳极处变蓝D电解池中阴极处变红4如图电解池中装有硫酸铜溶液，选用不同材料的电极进行电解。下列说法正确的是()选项电极材料通电后的变化阴极阳极A石墨石墨阴极质量增加，溶液的pH增大B铜铜阳极质量减小，阴极质量增加C铁铁两极的质量不发生变化D铂铁阴极质量减小，溶液的pH不变5如图所示是探究铁发生腐蚀的装置图。发现开始时U形管左端红墨水水柱下降，一段时间后U形管左端红墨水水柱又上升。下列说法不正确的是()A开始时发生的是析氢腐蚀B一段时间后发生的是吸氧腐蚀C两种腐蚀负极的电极反应式均为Fe2e=Fe2D析氢腐蚀的总反应式为2FeO22H2O=2Fe(OH)26如图所示，将铁棒和石墨棒插入1 L 1 molL-1食盐水中。下列说法正确的是()A若电键K与N连接，铁被保护不会腐蚀B若电键K与N连接，正极反应式是4OH4e=2H2OO2C若电键K与M连接，将石墨棒换成铜棒，可实现铁棒上镀铜D若电键K与M连接，当两极共产生28 L(标准状况)气体时，生成了1 mol NaOH7磷酸铁锂电池是一种新型锂电池(如图所示)，是未来锂离子电池的发展方向。该电池的总反应式为Li+FePO4LiFePO4。该电池所用的磷酸亚铁锂可按如下方法生产：将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液，以铁棒为阳极，石墨为阴极，电解析出磷酸亚铁锂沉淀。沉淀经过滤、洗涤、干燥，在800 左右、惰性气体氛围中灼烧即得晶态磷酸亚铁锂。下列有关说法错误的是()A在电解制备磷酸亚铁锂的过程中，阳极的电极反应式为FeH2POLi2e=LiFePO42HB该锂电池放电时正极反应式为FePO4Lie=LiFePO4C该锂电池充电时，阴极反应式为Lie=LiD图中出现了“Fe”的符号，说明磷酸铁锂电池的负极反应物为Fe8. 某同学按下图所示的装置进行实验，A、B为两种常见金属，它们的硫酸盐可溶于水。当K闭合时，在交换膜处SO从右向左移动。下列分析正确的是()A溶液中A2+浓度减小BB电极的反应：B-2e-=B2+CY电极上有H2产生，发生还原反应D反应初期，X电极周围出现白色胶状沉淀，不久沉淀溶解9如图所示甲、乙两个装置，所盛溶液体积和浓度均相同且足量，当两装置电路中通过的电子都是1 mol时，下列说法不