《化学反应与电能本章总结》课件

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专题提升1．燃料电池的组成(1)电极：惰性电极。(2)燃料：包括H2、烃(如CH4)、醇(如C2H5OH)、肼(N2H4)等。(3)电解质：酸性电解质溶液，如H2SO4溶液；碱性电解质溶液，如NaOH溶液；熔融氧化物，如Y2O3；熔融碳酸盐，如K2CO3等。燃料电池电极反应式的书写2．书写燃料电池电极反应式的基本步骤(1)第一步：写出电池总反应式。燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应，则总反应为加和后的反应。如氢氧燃料电池的总反应为2H2＋O2═══2H2O；甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应：CH4＋2O2═══CO2＋2H2O ①CO2＋2NaOH═══Na2CO3＋H2O ②①＋②式得燃料电池总反应为CH4＋2O2＋2NaOH═══Na2CO3＋3H2O。(3)第三步：根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式。电池的总反应和正、负极反应之间有如下关系：电池的总反应式＝电池正极反应式＋电池负极反应式(消去电子)。故根据第一、二步写出的反应：电池的总反应式－电池正极反应式＝电池负极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。 (1)肼(N2H4)又称联氨，是一种可燃性液体，可用作火箭燃料。肼－空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。肼－空气燃料电池放电时，正极反应式：________________________；负极反应式：______________。(2)科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池，其效率更高，可用于航天航空。如图所示装置中，以稀土金属材料作惰性电极，在电极上分别通入CH4和空气，其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体，它在高温下能传导O2－(O2＋4e－═══2O2－)。c电极的名称为________，d电极上的电极反应式为______________。【答案】(1)O2＋4e－＋2H2O═══4OH－

N2H4＋4OH－－4e－═══N2↑＋4H2O(2)正极CH4＋4O2－－8e－═══CO2＋2H2O【解析】(1)对于肼－空气燃料电池，正极的电极反应式为O2＋4e－＋2H2O═══4OH－，用总反应减去正极的反应式即为负极的电极反应式。(2)原电池中电流的方向是从正极流向负极，故c电极为正极；d电极为负极，通入的气体为甲烷，d电极反应式为CH4＋4O2－－8e－═══CO2＋2H2O。1．阳离子交换膜的作用电解饱和食盐水是氯碱工业的基础，能制得氯气、氢气、氢氧化钠等重要的化工原料。电解过程中，在电场的作用下，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。由于在阳极氯离子失去电子生成氯气，若不采取措施，氢氧根离子会向阳极移动，从而与氯气发生反应，既减少了氯气的产量，又会使得到的氢氧化钠不纯。因此，必须阻止氢氧根离子向阳极移动。氯碱工业生产法——离子交换膜法目前，常用的隔膜有石棉隔膜和阳离子交换膜。石棉隔膜能阻止气体通过，但允许水分子及离子通过。由于氢氧根离子能透过该隔膜，因此氯气会与氢氧根发生反应，导致制得的氢氧化钠不纯。阳离子交换膜只允许阳离子通过，而不允许阴离子及气体通过，也就是说，只允许钠离子、氢离子通过，氯离子、氢氧根离子和氢气、氯气均不能通过。这样既可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气相混合，在一定条件下引起爆炸，又能避免氯气与氢氧化钠作用生成次氯酸钠而影响烧碱的质量。

氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下：依据上图，完成下列填空。(1)在电解过程中，与电源正极相连的电极上所发生反应的电极反应式为____________________，电源负极相连的电极附近，溶液的pH________(填“不变”“升高”或“下降”)。(4)脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异，通过________(填操作名称，下同)、冷却、________、________除去NaCl。

(5)用隔膜法电解食盐水，电解槽分隔为阳极区和阴极区，防止Cl2和NaOH反应。采用无隔膜法电解冷的食盐水时，Cl2与NaOH充分接触，产物仅是NaClO和H2，相应的化学方程式为____________________________。

1．比较与联系“三池”的比较和联系项目原电池电解池电镀池形成条件①活动性不同的两电极(连接)；②电解质溶液(电极插入其中并发生自发氧化还原反应)；③形成闭合电路①两电极接直流电源；②两电极插入电解质溶液；③形成闭合电路①镀层金属接电源正极，镀件接电源负极；②电镀液必须含有镀层金属的离子(电镀过程浓度不变)项目原电池电解池电镀池电极名称负极：氧化反应，金属失电子正极：还原反应，溶液中的阳离子得电子或者氧气得电子(吸氧腐蚀)阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失电子，或电极金属失电子阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子阳极：金属电极失电子阴极：电镀液中镀层金属阳离子得电子(在电镀控制的条件下，水电离产生的H＋及OH－一般不放电)项目原电池电解池电镀池主要应用①金属的电化学腐蚀分析②牺牲阳极法③制造多种新的化学电源①电解食盐水(氯碱工业)②电冶金(冶炼Na、Mg、Al)③电解精炼铜镀层金属可为铬、锌、镍、银等，使被保护的金属抗腐蚀能力增强，增加表面硬度和美观实质使氧化还原反应中转移的电子通过导线定向移动形成电流使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程项目原电池电解池电镀池联系①同一原电池的正、负极的电极反应得、失电子数相等；②同一电解池的阴、阳极电极反应中得、失电子数相等；③串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等；上述三种情况下，在写电极反应式时得、失电子数要相等，在计算产物的量时，应按得、失电子数相等计算2.区分原电池、电解池、电镀池方法首先看有无外接电源：①若无则可能是原电池，然后按照原电池形成条件分析判定(看电极材料、电解质溶液，是否形成闭合回路等)。②若有外接电源，两极插入电解质溶液中，当电解质溶液中含阳极金属离子时则为电镀池，否则为电解池。3．原电池与电解池中电极的判断易混淆现总结口诀如下：原电池，正负极；电解池，阴阳极；失去电子负(原电池)阳(电解池)极；发生氧化定无疑。我们还可以根据上述原理总结出一些规律，如：质量增加的电极一般为原电池的正极、电解池的阴极；质量减轻的电极一般为原电池的负极、电解池的阳极。【答案】C1.直接判断非常直观明显的装置，如燃料电池、铅蓄电池等在电路中为原电池，则其他装置为电解池。如下图，A为原电池，B为电解池。化学组合装置的分析——判断“多池组合”中装置的种类2．根据电池中的电极材料判断原电池一般是两种不同的金属电极或一种金属电极、一个碳棒；而电解池则一般是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒。3．根据电池中的电解质溶液判断原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如下图，B为原电池，A为电解池。4．根据电极反应现象判断在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极类型，并由此判断电池类型，如下图，若C极溶解，D极上析出Cu，B极附近溶液变红，A极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，D是正极，C是负极；甲是电解池，A是阳极，B是阴极。B、D极发生还原反应，A、C极发生氧化反应。 (2020·重庆巴蜀中学月考)

储氢材料是当前新能源领域研究的一类热门材料。在一定条件下，以Cu－Zn原电池作电源，利用下图所示装置可实现有机物的储氢，

下列有关说法正确的是 (

)A．在Cu－Zn原电池装置工作时，盐桥内的Cl－向铜电极一端移动B．电极C为阳极，在电极D上发生还原反应C．气体X的主要成分是H2D．H＋