2012高二化学 1.3化学能转化为电能――电池学案 鲁科版选修4

用心 爱心 专心1 1 31 3 化学能转化为电能化学能转化为电能 电池电池 学案 鲁科版选修学案 鲁科版选修 4 4 学习目标 1 熟练掌握原电池的工作原理并能正确书写电极反应式 2 能正确分析 可充电电池与燃料电池的工作原理 3 掌握金属的腐蚀原理及防护措施 题型一 原电池的工作原理 例 1 如图是 Zn 和 Cu 形成的原电池 则下列结论中正确的是 铜为阳极 锌为阴极 铜极上有气泡 SO向铜极移动 若有 0 5 mol 电子流 2 4 经导线 则可产生 0 25 mol 气体 电子的流向是铜到锌 正极反应式 Cu 2e Cu2 A B C D 解析 中 Cu 为正极 Zn 为负极 中 SO向负极 Zn 极 移动 中电子的流向 2 4 是 Zn Cu 中正极反应式 2H 2e H2 故 错 答案 B 变式训练 1 如下图所示 将两烧杯用导线相连 Pt Cu Zn C 分别为四电极 当闭 合开关后 以下表述正确的是 A Cu 极为原电池负极 B Cu 极附近显碱性 C C 极发生氧化反应 D 电子流向为 C 极流向 Pt 极 答案 B 解析 如题图 右端为原电池 负极 Zn Zn2 2e 正极 2H 2e H2 左端为电解池 阴极 Cu 电极 2H 2e H2 阳极 Pt 电极 2Cl Cl2 2e 可知 Cu 极附近 H 放电使电极附近的溶液显碱性 题型二 化学电源 1 有关可充电电池的考查 方法点拨 解此类题目 首先要看清放电和充电反应的方向 再分析透彻反应的得 失电子情况 判断放电时的正 负极 然后抓住其本质 即 负极发生氧化反应 失电子 化合价升高 正极发生还原反应 得电子 化合价降低 或充电时的阴阳极 阳极发生氧 化反应 阴极发生还原反应 从而得出结论 例 2 镍镉 Ni Cd 可充电电池在现代生活中有广泛应用 已知某镍镉电池的电解质 溶液为 KOH 溶液 其充 放电按下式进行 Cd 2NiOOH 2H2OCd OH 2 2Ni OH 2 放电 充电 有关该电池的说法正确的是 A 充电时阳极反应 Ni OH 2 OH NiOOH H2O e B 充电过程是化学能转化为电能的过程 用心 爱心 专心2 C 放电时负极附近溶液的碱性不变 D 放电时电解质溶液中的 OH 向正极移动 Cd OH 2 故负极附近溶液的碱性变小 C 错 从电子与离子形成的闭合回路易知 OH 向 Cd 负极移动 D 错 Cd OH 2 故负极附 近溶液的碱性变小 C 错 从电子与离子形成的闭合回路易知 OH 向 Cd 负极移动 D 错 答案 A 变式训练 2 铅蓄电池的工作原理为 Pb PbO2 2H2SO4 2PbSO4 2H2O 研读下图 下 列判断不正确的是 A K 闭合时 d 极的电极反应式 PbSO4 2H2O PbO2 4H SO 2e 2 4 B 当电路中转移 0 2 mol 电子时 中消耗的 H2SO4为 0 2 mol C K 闭合时 中 SO向 c 极迁移 2 4 D K 闭合一段时间后 可单独作为原电池 d 极为正极 答案 C 解析 由图示关系可知 池为原电池 池为电解池 a 极为正极 b 极为负极 K 闭合后 c 极为阴极 d 极为阳极 因电极材料为 PbSO4 结合铅蓄电池的工作原理 可判 断 d 极发生的电极反应为 PbSO4 2H2O PbO2 4H SO 2e A 项正确 由题给方 2 4 程式可判断 当电路中转移 0 2 mol 电子时 中消耗的 H2SO4为 0 2 mol B 项正确 电 解池工作时 阴离子移向阳极 即 d 极 故 C 项错误 因 池反应为 2PbSO4 2H2O Pb PbO2 2H2SO4 因此 K 闭合一段时间后 池可作为原电池对外供电 通电 其中析出的铅附着在 c 极上作负极 析出的 PbO2附着在 d 极上作正极 D 项正确 2 有关燃料电池的考查 方法点拨 在燃料电池中 可燃物一定在负极反应 助燃物一定在正极反应 然后再 根据原电池的工作原理进行分析是解此类题的关键 例 3 一种新型燃料电池 一极通入空气 另一极通入丁烷气体 电解质是掺杂氧化 钇 Y2O3 的氧化锆 ZrO2 晶体 在熔融状态下能传导 O2 下列对该燃料电池说法正确的是 A 在熔融电解质中 O2 由负极移向正极 B 电池的总反应式 2C4H10 13O2 8CO2 10H2O C 通入空气的一极是负极 电极反应为 O2 4e 2O2 D 通入丁烷的一极是负极 电极反应为 C4H10 26e 13O2 4CO2 5H2O 答案 B 解析 本题主要考查原电池的工作原理 由丁烷燃烧的化学反应方程式 2C4H10 13O2 8CO2 10H2O 可知原电池的负极发生氧化反应 对应物质的化合价升高 C4H10 13O2 4CO2 5H2O 26e 原电池正极发生还原反应 对应物质的化合价降低 O2 4e 2O2 显然在熔融电解质中 O2 从正极移向负极 变式训练 3 某固体酸燃料电池以 CsHSO4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 2H2 O2 2H2O 下列有关说法正确的是 A 电子通过外电路从 b 极流向 a 极 用心 爱心 专心3 B b 极上的电极反应式为 O2 2H2O 4e 4OH C 每转移 0 1 mol 电子 便消耗 1 12 L 的 H2 D H 由 a 极通过固体酸电解质传递到 b 极 答案 D 解析 在原电池中电子通过外电路从负极流向正极 A 错 b 电极上发生的电极反应应 为 O2 4H 4e 2H2O B 错 C 选项中未说明标准状况下是 1 12 L 在原电池中阳离 子向正极移动 而阴离子向负极移动 故只有 D 正确 题型三 金属的腐蚀 例 4 为了探究金属腐蚀的条件和快慢 某课外学习小组用不同的细金属丝将三根大 小相同的普通铁钉分别固定在如图所示的三个装置内 并将这些装置在相同的环境中放置 相同的一段时间 下列对实验结果的描述不正确的是 A 实验结束时 装置甲左侧的液面一定会下降 B 实验结束时 装置甲左侧的液面一定比装置乙的低 C 实验结束时 铁钉 b 腐蚀最严重 D 实验结束时 铁钉 c 几乎没有被腐蚀 解析 甲中发生化学腐蚀 Fe 2HCl FeCl2 H2 乙中发生析氢腐蚀 Cu 为正极 铁钉为负极 丙中的铁钉不被腐蚀 因为浓 H2SO4对铁产生钝化作用 答案 B 变式训练 4 如图所示 将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中 再加入含有适量 酚酞和 NaCl 的琼脂热溶液 冷却后形成琼胶 离子在琼胶内可以移动 下列叙述正确的是 A a 中铁钉附近呈现红色 B b 中铁钉上发生还原反应 C a 中铜丝上发生氧化反应 D b 中铝条附近有气泡产生 答案 B 解析 铁铜组成原电池铁作负极 铁铝组成原电池铁作正极 a 中铁被氧化 正极铜 丝周围氧气得电子发生还原反应 生成氢氧根离子使酚酞变红 b 中铁钉上氧气得电子发 生还原反应 生成氢氧根离子使酚酞变红 铝条失电子变为铝离子 无气泡产生 题型四 金属的防护 例 5 下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是 A 纯银器表面在空气中因电化学腐蚀渐渐变暗 B 当镀锡铁制品的镀层破损时 镀层仍能对铁制品起保护作用 C 在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极保护法 D 可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀 解析 纯银器表面在空气中易生成硫化物而失去光泽 属于化学腐蚀 当镀锡铁制品 镀层破损时 由于铁比锡活泼 形成原电池时 铁作原电池的负极 加快铁的腐蚀 锌比 铁活泼 当在海轮外壳上连接锌块后 锌失电子而海轮外壳被保护 要采用电解原理保护 金属 应将金属与电源的负极相连 即作电解池的阴极 综合上述分析 可知 C 正确 答案 C 变式训练 5 如何防止铁的腐蚀是工业上研究的重点内容 为研究铁腐蚀的影响因素 某同学做了如下探究实验 序号内容实验现象 用心 爱心 专心4 1 常温下将铁丝放在干燥空气中一个月干燥的铁丝表面依然光亮 2 常温下将铁丝放在潮湿空气中一小时铁丝表面依然光亮 3 常温下将铁丝放在潮湿的空气中一个月铁丝表面已变得灰暗 4 将潮湿的铁丝放在常温的氧气流中一小时铁丝表面略显灰暗 5 将潮湿的铁丝放在高于常温的氧气流中一小时铁丝表面已变得灰暗 6 将浸过氯化钠溶液的铁丝放在高于常温的氧气流 中一小时 铁丝表面灰暗程度比实验 5 严重 回答以下问题 1 上述实验中