化学反应与电能

化学反应与电能 【知识梳理】一、原电池的工作原理1原理：将化学能转化为电能的装置。2构成条件：(1)两种活泼程度不同的导电材料作电极；(2)电解质溶液或熔融的电解质；(3)构成闭合回路；(4)有一自发进行的氧化还原反应。3电极判断及反应负极：失电子，发生氧化反应。正极：得电子，发生还原反应。4内、外电路的变化(1)内电路：阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。(2)外电路：电流方向：从正极流向负极；电子流向：从负极流出，通过导线流入正极，不经过电解质溶液。【典例题组】考查点一原电池的工作原理例1某学生用锌片、铜片、发光二极管、滤纸、导线等在玻璃片上制成如图141所示的原电池，当滤纸用醋酸溶液润湿时，二极管发光。下列有关该电池的说法正确的是()图141A铜片上的电极反应：Cu22e=Cu B外电路中电子由铜片经导线流向锌片C电池工作时电能直接转化为化学能D该电池工作时，若有13 g锌被溶解，则铜片上产生标况下4.48 L H2变式分析下列四个原电池装置，其中结论正确的是()图142A中Mg作负极，中Fe作负极B中Mg作正极，电极反应式为6H2O6e=6OH3H2C中Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2D中Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2考查点二常见化学电源例22016绍兴一中期末 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正极反应式为O22H2O4e=4OHB工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变C该燃料电池的总反应方程式为2H2O2=2H2OD该电池工作时每消耗1 mol O2，有2 mol电子转移变式电子表所用的纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，电池反应为Ag2OZnH2O=2AgZn(OH)2，下列判断正确的是()A锌为负极，被还原 BAg2O为正极，发生氧化反应C纽扣电池工作时，电子从Ag2O极经电路流向锌极D纽扣电池工作时，负极附近溶液的pH减小例3图143为氢氧燃料电池原理示意图，下列叙述不正确的是()图143Aa电极是负极，发生还原反应 Bb电极的电极反应为O22H2O4e=4OHC总反应方程式为2H2O2=2H2O D氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源变式一个完整的氧化还原反应的方程式可以拆开，写成两个“半反应式”，一个是氧化反应式，另一个是还原反应式。如2Fe3Cu=2Fe2Cu2的拆写结果是：氧化反应为Cu2e=Cu2，还原反应为2Fe32e=2Fe2。请回答下列问题：(1)据此将反应3NO2H2O=2H2NONO拆写成两个“半反应式”时，氧化反应式为2NO22e2H2O=2NO4H，则还原反应式为_。(2)已知某一反应的两个“半反应式”分别为CH410OH8e=CO7H2O和4H2O2O28e=8OH。请写出该反应的总反应式：_。(3)图144为氢氧燃料电池的构造示意图，已知X极的电极反应式为2H24e4OH=4H2O，则X极为电池的_(填“正”或“负”)极，Y极的电极反应式为_。图144考查点三原电池原理的应用例4下列说法中，不正确的是()A钢铁表面水膜的酸性很弱或呈中性，发生吸氧腐蚀B钢铁表面水膜的酸性较强，发生析氢腐蚀C将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好D钢闸门作为阴极而受到保护变式2016浙江省艾青中学模拟 如图145装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH4久置的雨水和生铁片。实验时观察到：开始时导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管内液面。下列说法正确的是()图145A生铁片中的碳是原电池的阳极，发生还原反应B雨水酸性较强，生铁片仅发生析氢腐蚀C墨水回升时，碳电极反应式为O22H2O4e=4OHD具支试管中溶液pH逐渐减小12016浙江省绍兴一中高一期末 下列设备工作时，将化学能转化为电能的是()A.硅太阳能电池B.锂离子电池C.太阳能集热器D.燃气灶2.2016浙江省书生中学月考 下列关于原电池的叙述中，正确的是()A原电池中，正极就是阳极，负极就是阴极B形成原电池时，在负极上发生氧化反应C原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动D电流从负极流向正极图Z14132016桐乡一中期中 图Z141为干电池原理示意图，电池总反应为Zn2NH=Zn22NH3H2，下列说法正确的是()A碳为电池的正极BZn极上发生还原反应CZn2移向该电池的负极D反应2NH2e=2NH3H2在负极上发生4现有一装置如图Z142所示(G表示电流计)，下列有关说法不正确的是()A该装置将化学能转化为电能BZn是负极，发生还原反应 图Z142C电子由锌片通过导线流向铜片D铜片上发生的反应为 2H2e=H252016浙江省台州中学期中 若将反应ZnH2SO4=ZnSO4H2设计成原电池(如图Z143所示)，则下列说法不正确的是()图Z143A该装置实现了化学能转化为电能Bb极表面发生了还原反应Cc溶液可以是ZnSO4溶液D盐桥中的Cl移向右边烧杯62016浙江省杭州市西湖中学月考 图Z145为一原电池的结构示意图，下列说法中，错误的是()图Z145ACu电极为正极B原电池工作时，电子从Zn电极流出C原电池工作时的总反应为ZnCu2=Zn2CuD盐桥(琼脂饱和KCl溶液)中的K移向ZnSO4溶液7将纯锌片和纯铜片按图Z146所示插入同浓度的稀硫酸中一段时间，下列叙述正确的是 ()图Z146A装置甲中铜片表面产生气泡B装置乙溶液中SO向铜片定向移动C装置乙中电子从铜片经导线流向锌片D装置乙中正极的电极反应式：2H2e=H28某课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置如图Z147所示。下列说法错误的是()图Z147A铜片表面有气泡生成，锌片上发生氧化反应B如果将稀硫酸换成葡萄糖溶液，不能使LED灯发光C装置中存在“化学能电能光能”的转换D如果将铜片换成铁片，则锌片为正极92017浙江省嘉兴一中期中 某学习小组的同学查阅相关资料知氧化性Cr2OFe3，设计了盐桥式的原电池如图Z148。盐桥中装有琼脂与饱和K2SO4溶液。下列叙述中正确的是()图Z148A甲烧杯的溶液中发生还原反应B乙烧杯中发生的电极反应为2Cr37H2O6e=Cr2O14HC外电路的电流方向是从b到aD电池工作时，盐桥中的SO移向乙烧杯10下列说法正确的是()A构成原电池的两个电极必须是活泼性不同的两种金属B图Z149原电池中，电流由锌棒经外电路流向铜棒图Z149C通过构成原电池，能将反应的化学能全部转化为电能D银锌纽扣电池的放电反应：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag，其中Ag2O作正极，发生还原反应11如图Z1410所示装置中，M为活动性顺序位于氢之前的金属，N为石墨棒。关于此装置的下列叙述中，不正确的是()图Z1410AN上有气体放出BM为负极，N为正极C导线中有电流通过，电流方向是由M到ND该装置是化学能转变为电能的装置12燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置。当电解质溶液是强碱溶液时，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是()A负极反应式：O22H2O4e=4OHB负极反应式：CH48OH8e=CO26H2OC随着放电的进行，溶液的pH不变D放电时溶液中的阴离子向负极移动132016浙江余姚中学期中 某学习小组用如图Z1411所示装置进行实验，下列说法不正确的是()图Z1411Aa和b不连接时，铁片上会有金属铜析出Ba和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu22e=CuC无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色Da和b用导线连接时，电流从铁片经导线流向铜片142016浙江省湖州中学期中 如图Z1412为某种甲醇燃料电池示意图，工作时电子流向如图所示。下列判断正确的是()图Z1412AX为氧气B电极A反应式：CH3OH6eH2O=CO26HCB电极附近溶液pH增大D电池工作时，溶液中电子由电极B流向电极A152016全国卷 MgAgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是()A负极反应式为Mg2e=Mg2B正极反应式为Age=AgC电池放电时Cl由正极向负极迁移D负极会发生副反应Mg2H2O=Mg(OH)2H216一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH4eH2O=CH3COOH4H。下列有关说法正确的是()A检测时，电解质溶液中的H向负极移动B若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气C电池反应的化学方程式为CH3CH2OHO2=CH3COOHH2OD正极上发生的反应为O24e2H2O=4OH172016浙江省绍兴一中期末 甲醇、空气和强碱溶液作电解质溶液的手机燃料电池中所发生的反应为，下列有关说法正确的是()A放电时，CH3OH参与反应的电极为正极B放电时，每通入标况下11.2 L O2完全反应转移电子数为1 molC放电时，电解质溶液的pH逐渐增大D放电时，负极反应为CH3OH6e8OH=CO6H2O18“盐水动力”玩具车的电池以镁片、活性炭为电极，向极板上滴加食盐水后电池便可工作，电池反应为2MgO22H2O=2Mg (OH)2。下列关于该电池的说法错误的是()AMg电极的电极反应式：Mg2e=Mg2B这种电池的工作原理可以认为是镁的吸氧腐蚀C活性炭电极上发生氧化反应D电池工作时实现了化学能向电能的转化19(1)把一块纯净的锌片插入盛有稀硫酸的烧杯里，可观察到锌片逐渐溶解，并有气体产生，再平行地插入一块铜片(如图Z1413甲所示)，可观察到铜片上_(填“有”或“没有”)气泡产生，再用导线把锌片和铜片连接起来(如图乙所示)，可观察到铜片上_(填“有”或“没有”)气泡产生。图Z1413 (2)用导线连接灵敏电流表的两端后，再与溶液中的锌片和铜片相连(如图丙所示)，观察到灵敏电流表的指针发生了偏转，说明了导线中有电流通过。从上述现象中可以归纳出构成原电池的一些条件是_和_，有关的电极反应式：锌片_；铜片_。(3)图乙、图丙是一个将_能转化为_能的装置，人们把它叫作原电池。202016浙江永康一中期末 原电池是化学对人类的一项重大贡献。(1)某兴趣小组为研究原电池原理，设计如图Z1414装置。图Z1414a和b不连接时，烧杯中发生反应的离子方程式是_。a和b用导线连接，Cu极为原电池_极(填“正”或“负”)，该电极反应式是_，溶液中的H移向_(填“Cu”或“Zn”)极。无论a和b是否连接，Zn片均被腐蚀，若转移了0.2 mol电子，则理论上Zn片质量减轻_g。(2)如图Z1415是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：图Z1415电池的负极是_(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为_。电池工作一段时间后电解质溶液的pH_(填“增大”“减小”或“不变”)。1B2B解析 原电池放电时，负极上失去电子发生氧化反应，正极上得到电子发生还原反应，不存在阴、阳极，故A错误；原电池负极上失电子发生氧化反应，故B正确；原电池在工作时阳离子移向正极，故C错误；原电池的电流从正极沿导线流向负极，故D错误。3A解析 根据题意可知，C为正极，A项正确；Zn为负极，发生氧化反应，B项错误；溶液中Zn2向电池的正极移动，C项错误；正极(C)上发生的反应为2NH2e=2NH3 H2，D项错。4B解析 该装置是原电池，把化学能转化为电能，A正确；锌的金属性强于铜，锌是负极，发生失去电子的氧化反应，B错误；锌是负极，铜是正极，电子由锌片通过导线流向铜片，C正确；铜是正极，溶液中的氢离子在正极上得到电子，电极反应式为2H2e=H2，D正确。5D解析 形成原电池，是化学能转化为电能，A正确；根据电子移动方向确定b为正极，发生还原反应，B正确；锌作原电池的负极，所以c可以为硫酸锌，C正确；盐桥中氯离子向负极移动，即向左侧烧杯移动，D错误。6D7D解析 甲没有形成原电池，铜不能与稀硫酸反应，甲烧杯中铜片表面没有气泡产生，故A错误；原电池工作时阴离子向负极移动，故B错误；锌为负极，电子从锌经导线流向铜，故C错误；铜片为正极，正极上氢离子得到电子被还原生成氢气，故D正确。8D解析 铜锌原电池中，Cu作正极，溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气，所以铜片表面有气泡生成，锌片失电子发生氧化反应，A项正确；葡萄糖是非电解质，若把稀硫酸换成葡萄糖溶液，无法构成原电池，不能使LED灯发光，B项正确；原电池中化学能转化为电能，LED灯发光时，电能转化为光能，C项正确；金属性ZnFeCu，若把铜片换成铁片，锌为负极，铁为正极，D项错误。9C解析 因为氧化性Cr2OFe3，所以该原电池反应是Cr2O氧化亚铁离子为铁离子，所以甲烧杯发生氧化反应，A错误；乙烧杯发生还原反应，电极反应为Cr2O6e14H=2Cr37H2O，B错误；根据以上分析，a是负极，b是正极，则电流方向是从正极向负极流动，C正确；原电池中的阴离子向负极移动，所以硫酸根离子向甲烧杯移动，D错误。10D解析 两个电极可以是金属和导电的非金属，故A错误；原电池中电子从负极经外电路流向正极，锌作负极，铜作正极，电流的方向是从铜棒流向锌棒，故B错误；原电池是将化学能转化成电能，但不是全部，有一部分转化成热能，故C错误；正极发生还原反应，化合价降低，Ag2O中Ag的化合价降低，故D正确。11C解析 M为活动性顺序位于氢之前的金属，则M为负极，N为正极，故选项B说法正确；根据原电池的工作原理，正极电极反应式为2H2e=H2，故选项A说法正确；原电池的电流从正极经外电路流向负极，故C说法错误；该装置为原电池，是化学能转化成电能的装置，故D说法正确。12D解析 得电子发生还原反应是正极，失去电子发生氧化反应是负极。O22H2O4e=4OH应为正极反应式。CH4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CH410OH8e=CO7H2O。由于总反应消耗了OH，所以溶液的pH将减小。放电时溶液中的阴离子OH向负极移动。13D解析 a和b不连接时，Fe与硫酸铜溶液发生置换反应，则在铁片上有金属铜析出，故A正确； a和b用导线连接时，电解质溶液为硫酸铜溶液，形成原电池，Cu作正极，发生还原反应，电极反应为Cu22e=Cu，故B正确；无论a和b是否连接，都发生FeCu2=Fe2Cu，则溶液从蓝色逐渐变成浅绿色，故C正确； a和b用导线连接时，易失电子的金属铁作负极，则铜作正极，电流由正极经导线流到负极，即由铜片流向铁片，故D错误。14C解析 根据图示中电子的流向可知左边A电极通入的是燃料甲醇；右边B电极通入的是氧气，A错误；电极A是负极，失去电子，发生氧化反应，由于电解质溶液为碱性，所以电极反应式为CH3OH6e8OH =CO6H2O，B错误； B电极上发生的电极反应是O24e2H2O=4OH，由于反应产生OH，所以B电极附近溶液碱性增强，溶液的pH增大，C正确；电子只能通过导线传递，不能在溶液中传递，D错误。15B解析 该电池中还原性较强的Mg为负极，失去2个电子发生氧化反应，A项正确；氧化性较强的AgC