提能训练(十六) 化学能与电能的转化
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《化学能与电能的转化》知识清单一、化学能转化为电能1、原电池的定义原电池是将化学能直接转化为电能的装置。
通过氧化还原反应,在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应,从而产生电流。
2、原电池的构成条件(1)有两种不同的活性电极材料(常见的有金属和金属,金属和非金属等)。
(2)有电解质溶液。
(3)形成闭合回路(包括导线连接和溶液中的离子迁移)。
(4)能自发进行的氧化还原反应。
3、原电池的工作原理以铜锌原电池为例,锌片为负极,发生氧化反应:Zn 2e⁻= Zn²⁺;铜片为正极,发生还原反应:2H⁺+ 2e⁻= H₂↑。
电子从负极(锌片)经导线流向正极(铜片),溶液中的阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,从而形成电流。
4、电极的判断(1)负极:通常是较活泼的金属,在反应中失去电子,发生氧化反应。
(2)正极:通常是较不活泼的金属或非金属,在反应中得到电子,发生还原反应。
5、常见的原电池(1)锌锰干电池负极:Zn 2e⁻= Zn²⁺正极:2MnO₂+ 2NH₄⁺+ 2e⁻= Mn₂O₃+ 2NH₃+ H₂O(2)铅蓄电池负极:Pb + SO₄²⁻ 2e⁻= PbSO₄正极:PbO₂+ 4H⁺+ SO₄²⁻+ 2e⁻= PbSO₄+ 2H₂O(3)氢氧燃料电池负极:2H₂ 4e⁻= 4H⁺正极:O₂+ 4H⁺+ 4e⁻= 2H₂O二、电能转化为化学能1、电解池的定义电解池是将电能转化为化学能的装置。
在外加电源的作用下,使不能自发进行的氧化还原反应得以发生。
2、电解池的构成条件(1)有与直流电源相连的两个电极。
(2)有电解质溶液或熔融电解质。
(3)形成闭合回路。
3、电解池的工作原理以电解氯化铜溶液为例,阳极(与电源正极相连):2Cl⁻ 2e⁻=Cl₂↑;阴极(与电源负极相连):Cu²⁺+ 2e⁻= Cu。
在直流电的作用下,溶液中的阴离子向阳极移动,发生氧化反应;阳离子向阴极移动,发生还原反应。
化学能与电能的转化课例分析【教材分析】本节的内容是化学能与电能。
化学反应与能量是最重要的原理性知识之一,也是在社会生产、生活和科学研究中广泛应用的知识,是对人类文明进步和现代化发展有着重大价值的知识,与我们每个人息息相关。
化学能对人类的重要性决定了本节学习的重要性。
在上一节已经学习了“化学能与热能”的关系,通过实例和实验,了解化学能与热能的相互转化,了解化学能转化为热能在生产、生活中的应用及其对人类文明发展的贡献。
在选修模块“化学反应原理”中,将从科学概念的层面和定量的角度比较系统深入地学习化学反应与能量、电化学基础。
本节内容是对前一节课中“一种能量可以转化为其他形式的能量,如热能和电能等”论述的补充和完善,又是为学习“电化学基础”奠定必要的基础。
【教学目标】1、知识与技能:了解常见的化学能与电能的转化方式理解原电池原理及其形成条件2、过程与方法:⑴通过预习培养学生自学能力、独立解决问题、发现问题的能力。
⑵通过实验探究培养学生主动探索科学规律的精神⑶通过思考与交流,让学生学会联系自己已掌握的知识通过比较归纳认识事物的本质特征。
3、情感、态度与价值观⑴培养学生主动参与意识。
⑵经历探究过程,提高学生的创新思维能力,勇于探索问题的本质特征,体验科学过程。
【教学重点】初步认识原电池概念、原理、组成及应用。
【教学难点】原电池工作原理【教学方法】1、实验探究法——通过实验、分析、讨论、总结应用等过程,诱导学生观察、思考、推理、探究;2、教学中以教师为主导,学生为主体,教材为主线,思维为中心;3、利用计算机,化微观、抽象为具体、直观、形象。
【教学过程】【引入】家用电器已经成为了我们生活的一部分,给我们的生活带来了极大的便利,可是它的使用肯定离不开电能。
【ppt】电能的来源【提出问题】我国电能的主要来源,让学生分析其利与弊【学生回答】污染、能量转化率低【过渡】有没有一种装置直接将化学能转化为电能呢?我们一起来见证奇迹。
化学能与电能的转化能量是物质存在的一种形式,可以在不同形式之间进行转化。
其中,化学能和电能是常见的两种能量形式。
化学能是指物质中所蕴含的储存能量,而电能则是指电荷在电场中所具有的能量。
化学能与电能之间的转化在我们日常生活中有着广泛的应用和重要的意义。
一、化学能转化为电能化学能转化为电能主要依赖于电化学反应。
电化学反应是一种将化学反应与电现象耦合起来的反应过程,通过控制电子的流动,将储存在化学物质中的能量转化为电能。
1. 电池的工作原理电池是一种能够将化学能转化为电能的装置。
常见的电池有原电池、干电池、锂电池等。
以干电池为例,通过化学反应将储存在干电池中的化学能转化为电能。
干电池中存在阴极、阳极和电解质三个部分。
化学反应导致电解质中出现电荷的不平衡,从而形成一个电场,使得电子在阴极和阳极之间流动,产生电流,最终将储存在化学物质中的能量转化为电能。
2. 燃料电池的应用燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置,其工作原理类似于电池。
燃料电池通过将燃料(如氢气、甲烷等)与氧气在电解质中进行氧化还原反应,产生电流,将化学能转化为电能。
燃料电池具有高效、环保的特点,被广泛应用于汽车、航空航天等领域。
二、电能转化为化学能电能转化为化学能的过程主要通过电解反应实现。
电解反应是一种利用电能来促使化学物质发生氧化还原反应的过程,将电能转化为储存在化学物质中的能量。
1. 电解水电解水是将电能转化为化学能的经典例子。
在电解水中,通过外加电压使得水分子发生氧化还原反应,产生氢气和氧气。
在这个过程中,电能被转化为化学键的能量,从而储存在氢气和氧气分子中。
2. 光合作用光合作用是一种将光能转化为化学能的重要过程。
植物通过叶绿素等色素吸收太阳光的能量,将其转化为化学能,并储存在葡萄糖等有机物中。
这个过程中,光能被转化为化学键的能量,从而形成储存能量丰富的化学物质。
三、化学能和电能的应用与意义化学能和电能的转化在现代社会中有着广泛的应用,并具有重要的意义。
《化学能与电能的转化》知识清单一、化学能转化为电能1、原电池原电池是将化学能转化为电能的装置。
其工作原理基于氧化还原反应,在氧化还原反应中,电子会发生转移。
构成原电池的条件包括:(1)有两种活泼性不同的金属(或一种是金属,另一种是非金属导体)作为电极。
(2)电极材料均插入电解质溶液中。
(3)两电极相连形成闭合回路。
以铜锌原电池为例,锌片较活泼,在稀硫酸溶液中容易失去电子,发生氧化反应:Zn 2e⁻= Zn²⁺,电子经导线流向铜片。
铜片上氢离子得到电子,发生还原反应:2H⁺+ 2e⁻= H₂↑ 。
整个过程中,化学能转化为电能,产生电流。
2、原电池的电极判断(1)负极:通常是较活泼的金属,在反应中失去电子,发生氧化反应。
(2)正极:通常是较不活泼的金属或非金属导体,在反应中得到电子,发生还原反应。
3、原电池的电极反应式书写书写电极反应式时,要先判断正负极,然后根据电解质溶液的性质和氧化还原反应的规律写出相应的反应式。
例如,在上述铜锌原电池中,负极反应式为:Zn 2e⁻= Zn²⁺,正极反应式为:2H⁺+ 2e⁻= H₂↑ 。
4、原电池的应用(1)加快化学反应速率。
例如,在实验室制取氢气时,粗锌比纯锌反应速率快,就是因为粗锌形成了原电池。
(2)用于金属的防护。
例如,在轮船外壳镶嵌锌块,利用牺牲阳极的阴极保护法防止船体被腐蚀。
(3)制作化学电源。
常见的化学电源有干电池、铅蓄电池、锂电池等。
二、电能转化为化学能1、电解池电解池是将电能转化为化学能的装置。
在电解池中,通过外加电源,使电流通过电解质溶液,在阴阳两极引起氧化还原反应。
构成电解池的条件包括:(1)有与电源相连的两个电极。
(2)电解质溶液(或熔融电解质)。
(3)形成闭合回路。
2、电解池的电极判断(1)阳极:与电源正极相连的电极,发生氧化反应。
(2)阴极:与电源负极相连的电极,发生还原反应。
3、电解池的电极反应式书写书写电解池的电极反应式时,同样要先判断阴阳极,然后根据离子的放电顺序写出反应式。
化学能与电能的转化一、化学能转化为电能 1.原电池的工作原理原电池是将能转化为能的一种装置,电子流出的一极称为极,该极发生反应,电子流入的一极叫极,该极发生反应。
原电池中电子流动的方向为:从极经外电路流向极。
2.构成原电池的条件(1)具有活泼性不同的两个电极,较活泼金属作极,发生反应。
较不活泼金属或能导电的非金属单质(如石墨等)作极,发生反应。
(2)具有电解质溶液(一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应)(3)形成闭合回路(或在溶液中接触)(4)原电池反应是自发的氧化还原反应。
3、原电池正负极的判断方法4、原电池电极反应的书写方法――设计原电池原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应,书写电极反应的方法归纳如下:(1)写出总化学反应方程式(即氧化还原反应方程式);(2)根据总反应方程式从电子得失(或元素化合价升降)的角度,将总反应分成氧化反应和还原反应; (3)氧化反应在负极发生,还原反应在正极发生,注意介质可能参与反应; (4)验证;两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同,则书写正确。
例:铁与硫酸铜溶液反应,设计成原电池的两极反应式:负极:正极:练:Ag2O + Zn + H2O = 2Ag + Zn(OH)2的两极反应式负极:正极:【课堂练习】1.下列关于原电池的叙述,错误的是()A.构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属B.原电池是将化学能转变为电能的装置 C.在原电池中,电子流出的一极是负极,发生氧化反应 D.原电池放电时,电流的方向是从正极到负极 2. 下列关于实验现象的描述不正确的是() A.铜锌组成的原电池中电子是从锌经过导线流向铜B.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡C.把铜片插入FeCl3溶液中,在铜片表面出现一层铁D.把锌片放入盛有盐酸的试管中,加入几滴CuCl2溶液,气泡放出速率加快3. 下列变化中属于原电池的是() A.在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层 B.白铁(镀锌)表面有划损时,也能阻止铁被氧化C.红热的铁丝与水接触表面形成蓝黑色保护层D.铁与稀硫酸反应时,加入少量硫酸铜溶液时,可使反应加速 4. 实验室中欲制氢气,最好的方法是() A.纯锌与稀硫酸反应 B.纯锌与浓硫酸反应C.纯锌与稀盐酸反应D.粗锌(含铅、铜杂质)与稀硫酸反应5. 铁制品上的铆钉应该选用下列哪些材料制成() A.铝铆钉 B.铜铆钉 C.铅铆钉 D.锡铆钉6. 由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时,电解质溶液的pH怎样变化() A.不变 B.先变小后变大 C.逐渐变大 D.逐渐变小 7. 对铜-锌-稀硫酸构成的原电池中,当导线中有1mol电子通过时,理论上的两极变化是①锌片溶解了32.5g②锌片增重了32.5g③铜片上析出1g H2④铜片上析出1molH2A. ①③B. ①④C. ②③D. ②④()8. X、Y、Z都是金属,把X浸入Z的硝酸盐溶液中,X的表面有Z析出,X与Y组成的原电池时,Y为电池的负极,则X、Y、Z三种金属的活动顺序为()A.X > Y > Z B. X > Z > Y C. Y > X > Z D. Y > Z > X9. 将铜棒和铝棒用导线连接后插入浓硝酸溶液中,下列叙述正确的是() A.该装置能形成原电池,其中铝是负极 B.该装置能形成原电池,其中铜是负极 C.该装置不能形成原电池 D.以上说法均不正确10. 碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛使用,锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应为:Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)��Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列说法错误的是() A.电池工作时,锌失去电子w.w.w.k.s.5.u.c.o.mB.电池正极的电极反应式为:2MnO2(s)+H2O(l)+2e-��Mn2O3(s)+2OH-(aq) C.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极D.外电路中每通过0.2mol电子,锌的质量理论上减小6.5g11. 微型锂电池可作植入某些心脏病人体内的心脏起博器所用的电源,这种电池中的电解质是固体电解质LiI,其中的导电离子是I-.下列有关说法正确的是() A.正极反应:2Li - 2e- = 2Li+ B.负极反应:I2 + 2e- = 2I- C.总反应是:2Li + I2 = 2LiI D.金属锂作正极12. 某原电池总反应离子方程式为2Fe3+ + Fe = 3Fe2+能实现该反应的原电池是()A.正极为铜,负极为铁,电解质溶液为FeCl3溶液B.正极为铜,负极为铁,电解质溶液为Fe(NO3)2溶液 C.正极为铁,负极为锌,电解质溶液为Fe2(SO4)3 D.正极为银,负极为铁,电解质溶液为CuSO4 13. 锌锰干电池在放电时,电池总反应方程式可以表示为:Zn + 2MnO2 + 2NH4+ = Zn2+ + Mn2O3 + 2NH3 + H2O 在此电池放电时,正极(碳棒)上发生反应的物质是() A. Zn B. 碳棒C. MnO2 和NH4+D. Zn2+ 和NH4+14. 将锌片和铜片插入某种电解质溶液,锌片和铜片用导线相连,形成原电池装置。
答案 (1①锌不断溶解 Cu2 +2e ===Cu -+②A 镀上一层红色的铜 Cu-2e===Cu2 -- (2③4OH -4e ===2H2O+O2↑ 2Cu2 +2H2O=====2Cu+O2↑+4H 22.4a ④ 128 +-解析 (1①此时为原电池,锌为负极,不断溶解, B 极为正极,反应为 Cu2 +2e ===Cu。
+-②此时为电解池, A 极为阴极,反应为 Cu2 +2e ===Cu,故 A 极上镀上一层红色的铜,- 2+ B 极为阳极,反应为 Cu-2e===Cu 。
-- (2此时为惰性电极电解 CuSO4,石墨极上的反应为 4OH -4e===2H2O+O2↑,总反应的离子方程式为 2Cu2 +2H2O=====2Cu+O2↑+4H , a 1 22.4a V(O2= × ×22.4 L= L。
64 2 128 7.如图所示,若电解 5 min 时,测得铜电极的质量增加 2.16 g。
试回答:+++-通电+通电+ (1电源中 X 极是________(填“正”或“负”极。
(2通电 5 min 时,B 中共收集到 224 mL(标准状况气体,溶液体积为 200 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计,则通电前 c(CuSO4=________。
- (3若 A 中 KCl 溶液的体积也是 200 mL,电解后溶液中仍有 Cl ,则电解后溶液的 pH =________。
-答案 (1负 (20.025 mol· L 1 (313 ---解析①要注意电解的阶段性。
如含 Cl 的溶液中 Cl 电解完后继续通电会使 OH 放电,++ 2 Cu 在阴极上被电解完全后 H 又会放电等。
②电极反应式和总反应方程式、电解产物物质的量与得失电子数之间的关系式是电化学计算的主要依据。
(1铜极增重,说明银在铜极析出,则铜极为阴极,X 为负极。
- (2C 中铜极增重 2.16 g,即析出 0.02 mol Ag,线路中通过 0.02 mol 电子。
《化学能与电能的转化》讲义一、引入在我们的日常生活中,电能无处不在,从照明、通讯到交通、工业生产,都离不开电能的支持。
而化学能,作为一种潜在的能量形式,也在许多化学反应中得以体现。
那么,化学能和电能之间是如何相互转化的呢?这就是我们今天要探讨的主题。
二、化学能转化为电能1、原电池的工作原理原电池是实现化学能转化为电能的重要装置。
它通常由两个不同的电极(通常是金属)插入电解质溶液中组成。
以铜锌原电池为例,锌片作为负极,铜片作为正极,稀硫酸作为电解质溶液。
在这个原电池中,锌片上的锌原子失去电子变成锌离子进入溶液,电子则通过外电路流向铜片。
溶液中的氢离子在铜片上得到电子被还原成氢气。
在这个过程中,发生了氧化还原反应。
氧化反应在负极发生,还原反应在正极发生,电子从负极经外电路流向正极,从而形成了电流,实现了化学能向电能的转化。
2、原电池的构成条件要构成一个原电池,需要满足以下几个条件:(1)存在能够自发进行的氧化还原反应。
(2)有两个不同的电极,其中一个能够参与氧化反应(负极),另一个能够参与还原反应(正极)。
(3)电极插入电解质溶液中,使离子能够在溶液中移动。
(4)形成闭合回路,包括外电路和内电路,保证电子和离子的定向移动。
3、常见的原电池(1)干电池:如锌锰干电池,是日常生活中常用的一次性电池。
(2)铅蓄电池:可充电电池,广泛应用于汽车等领域。
(3)燃料电池:以氢气、甲烷等为燃料,具有高效、环保等优点。
三、电能转化为化学能1、电解池的工作原理电解池是将电能转化为化学能的装置。
以电解氯化铜溶液为例,与电源正极相连的电极称为阳极,与电源负极相连的电极称为阴极。
在阳极,氯离子失去电子被氧化成氯气;在阴极,铜离子得到电子被还原成铜单质。
通过外加电源提供的电能,迫使溶液中的离子发生定向移动,并在电极上发生氧化还原反应,从而实现电能向化学能的转化。
2、电解池的构成条件(1)有与直流电源相连的两个电极。
(2)电解质溶液或熔融电解质。
化学能与电能的转化知识详解原电池的概念要点:1、化学能转化为电能:原电池的原理(重点)原电池的形成条件2、原电池的应用:化学电源(了解)概念3、电解池——电能转化为化学能原理应用我们知道化学能与多种形式的能量之间存在转化关系。
例如上一单元我们就学习了化学能与化学能与热能之间的转化。
首先,先来了解一下化学能是如何转化为电能的。
日常生活中各种常见的化学电源就是一种将化学能转化为电能的装置。
下面,我们先来看三个实验:实验1:把一块锌片和一块铜片分别插入盛有稀H2SO4的烧杯里,观察现象。
现象:锌片上产生气泡而铜片上无气泡。
结论:铜片不与稀硫酸反应,锌片与稀H2SO4发生反应。
实验2:把一块锌片和一块铜片同时插入盛有稀H2SO4的烧杯里。
现象:锌片上产生气泡,而铜片上无气泡。
结论:铜片不与稀H2SO4反应,锌片与稀H2SO4发生转换反应。
这两个实验我们很熟悉,因为锌的金属活动性顺序在氢之前,因此,它能够转换出非氧化性酸中的氢,而铜的金属活动性顺序在氢之后,因此铜无法与酸反应生成H2。
实验3:用导线把实验2中的锌片和铜片连接起来,并接上微电流计,观察现象。
现象:铜片上有气泡,锌片上无气泡生成(实际过程中若片不纯,也会有气泡),电流计指针发生偏转。
结论:电流计指针发生偏转,说明导线上有电流通过。
我们可以看到通过这个装置,可以将化学能转变为电能。
一、化学能转化为电能1、原电池的概念:将化学能转变为电能的装置称是原电池。
2、原电池的原理:a. 本质:将化学能转变为电能b. 动力源:自发进行的氧化还原反应c. 形成电流的过程原电池形成电流实际上就是将一个氧化还原反应拆成两个半反应。
一个是氧化反应,一个是还原反应,下面就以Zn-Cu原电池为例说明电流形成的过程。
①锌片(负极)失电子形成锌离子,Zn2+进入溶液,而电子则从锌电极流出,流入导线(因为电子无法在电解质溶液中自由移动)Zn-Ze-=== Zn2+②流出锌电极的电子经导线流入铜电极。
化学能与电能的转化化学能与电能都是我们日常生活中常见的能量形式。
化学能指的是物质内部的能量,也就是化学反应中释放或吸收的能量;而电能则是通过电荷间的移动而产生的能量。
这两种能量形式在一些特定的情况下可以相互转化,下面我们将详细探讨化学能与电能的转化过程。
一、化学能转化为电能1. 电池电池是将化学能转化为电能的典型装置。
电池由正极、负极和电解液组成。
化学反应在电池中发生,正极和负极之间的电子流动产生电能。
例如,一节碱性电池的正极通常为锌,负极为锰染料。
化学反应导致锌产生氧化,锌离子释放电子并进入电解质中,形成氢氧化锌。
同时,氧化锰被还原并吸收电子。
当电池连接到装置时,电子会自正极流向负极,从而产生电能。
2. 燃料电池燃料电池是一种将化学能转化为电能的先进技术。
它利用氢与氧的化学反应,通过电解过程将化学能转化为电能。
燃料电池包含一个正极(氧气)和一个负极(氢气)。
氢气在负极发生氧化反应,氧气在正极发生还原反应,电子从负极流向正极,形成电路并产生电能。
燃料电池具有高效能和无污染的特点,被广泛应用于电动汽车和其他电力设备中。
二、电能转化为化学能1. 电解电解是将电能转化为化学能的过程。
当将电流通过电解液时,化学反应发生,从而导致物质的电离或还原。
电解可以将无机化合物分解成原子或离子,或者将离子还原为其它化合物。
一个典型的例子是电解水,当通过水中通电时,水分解为氧气和氢气。
在这个过程中,电能被转化为化学能,并储存在氧气和氢气之中。
2. 光合作用光合作用是一种将光能转化为化学能的重要过程。
光合作用发生在植物叶绿素中的叶绿体中。
植物吸收阳光中的能量,并将其转化为化学能,以供植物进行生长和代谢。
叶绿体中的叶绿素分子吸收能量后,通过一系列化学反应将光能转化为化学能,并将其储存在糖等有机化合物中。
光合作用是维持地球上生命的重要过程,也是生物界中最重要的化学能转化过程之一。
总结:化学能与电能的转化在我们的生活中有着广泛的应用。
化学能与电能的转化知识点总结1.概念:将化学能转化为电能的装置叫做原电池2.组成条件:①两个活泼性不同的电极②电解质溶液③电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路④某一电极与电解质溶液发生氧化还原反应原电池的工作原理:通过氧化还原反应(有电子的转移)把化学能转变为电能。
3.电子流向:外电路:负极—→导线—→正极内电路:盐桥中阴离子移向负极的电解质溶液,电流方向:正极—→导线—→负极4.电极反应:以锌铜原电池为例:负极:氧化反应:Zn-2e=Zn2+(较活泼金属)较活泼的金属作负极,负极发生氧化反应,电极反应式:较活泼金属-ne-=金属阳离子负极现象:负极溶解,负极质量减少。
↑(较不活泼金属)较不活泼的金属或石墨正极:还原反应:2H++2e=H2作正极,正极发生还原反应,电极反应式:溶液中阳离子+ne-=单质,正极的现象:一般有气体放出或正极质量增加。
总反应式:Zn+2H+=Zn2++H↑25.原电池的应用:①加快化学反应速率,如粗锌制氢气速率比纯锌制氢气快。
②比较金属活动性强弱。
③设计原电池。
④金属的腐蚀。
电解池:一、电解原理1.电解池:把电能转化为化学能的装置也叫电解槽2.电解:电流(外加直流电)通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应(被动的不是自发的)的过程3.放电:当离子到达电极时,失去或获得电子,发生氧化还原反应的过程4.电子流向:(电源)负极—(电解池)阴极—(离子定向运动)电解质溶液—(电解池)阳极—(电源)正极5.电极名称及反应:阳极:与直流电源的正极相连的电极,发生氧化反应阴极:与直流电源的负极相连的电极,发生还原反应。
提能训练(十六)化学能与电能的转化1.下列有关电池的说法中正确的是()A.太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅B.铜锌原电池工作时,电子从铜电极沿外电路流向锌电极C.铅蓄电池的负极为PbO2,属于二次电池D.锌锰干电池中,锌电极是负极解析:选D A太阳能的光电转换材料的主要成分是晶体硅;B项电子流向从锌流向铜;C项铅蓄电池的负极的Pb。
2.某研究性学习小组设计了用化学电源使LED灯发光的装置,示意图如图。
下列说法不正确的是()A.锌是负极,电子从锌片经导线流向铜片B.氢离子在铜片表面被还原C.锌质量减少65 g时,铜电极表面析出氢气是22.4 LD.装置中存在“化学能→电能→光能”的转换解析:选C没有说明是标准状况,无法确定析出氢气的体积是22.4 L。
3.据报道,美国正在研究用锌电池取代目前广泛使用的蓄电池,它具有容量大、污染小的特点,其电池反应为2Zn+O2===2ZnO ,其原料为锌、空气和电解质溶液,则下列叙述正确的是()A.锌为正极,空气在负极反应B.负极还原反应,正极氧化反应C.负极的电极反应为Zn-2e-+2OH-===ZnO+H2OD.电池工作时溶液的pH 降低解析:选C从总反应式看被氧化的锌为负极,Zn-2e-+2OH-===ZnO+H2O ,空气应该进入正极,O2+2H2O+4e-===4OH-,所以电解质溶液为碱性,pH不变。
4.下图两个装置中,液体体积均为200 mL,开始工作前电解质溶液的浓度均为0.5 mol·L-1,工作一段时间后,测得有0.02 mol电子通过,若忽略溶液体积的变化,下列叙述正确的是()A.产生气体体积①=②B.①中阴极质量增加,②中正极质量减小C.电极反应式:①中阳极为4OH--4e-===2H2O+O2↑②中负极为2H++2e-===H2↑D.溶液的pH变化:①减小,②增大解析:选D①是电解装置,阳极产生氧气:4OH--4e-===2H2O+O2↑,每转移4 mol 电子生成1 mol O2,②是原电池,正极产生氢气:2H++2e-===H2↑,每转移2 mol电子生成1 mol H2,故当电路中通过等量的电子时,产生的气体体积是不相等的,A项错误;①中阴极质量增加,②中正极质量不变,B项错误;②中负极反应为Zn-2e-===Zn2+,C项错误;①中生成硫酸,故溶液的pH减小,而②中消耗硫酸,故溶液的pH增大,D项正确。
5.氢氧燃料电池是一种新能源。
下图为氢氧燃料电池示意图。
下列说法不正确的是()A.电子由B极通过导线流向A极B.A极是负极,B极是正极C.该装置能将化学能转化为电能D.产物为无污染的水,属于环境友好电池解析:选A A项,电子由负极通过导线流向正极,即由A极通过导线流向B极,错误;B项,A极是负极,B极是正极,正确;C项,该装置能将化学能转化为电能,正确;D项,产物为无污染的水,属于环境友好电池,正确。
6.用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂KNO3的U形管)构成一个原电池(如下图)。
以下有关该原电池的叙述正确的是()①在外电路中,电子由铜电极流向银电极②正极反应为Ag++e-===Ag③实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A.①②B.①②④C.②③D.①③④解析:选B从结构看,Cu棒作为原电池的负极,Ag棒作为原电池的正极,该电池的反应原理为Cu+2Ag+===Cu2++2Ag。
①在外电路中,电子从负极流向正极,②正极反应为Ag++e-===Ag,③实验过程中取出盐桥,不能形成闭合电路,原电池不能继续工作,将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应为Cu+2Ag+===Cu2++2Ag。
综上分析可知,本题选B项。
7.电解NaCl溶液的装置如图所示,下列说法不正确的是()A.铁电极上的电极反应式为Fe-2e-===Fe2+B.溶液中Na+由石墨电极向铁电极移动C.通电一段时间后,可看到铁电极附近溶液变红D.通电一段时间后,可看到试管中溶液变蓝解析:选A电解时,电解质溶液中的Na+(阳离子)由阳极(石墨)向阴极(铁)移动,阳极反应式为2Cl--2e-===Cl2↑,产生的Cl2能使碘化钾淀粉溶液变蓝,阴极反应式为2H2O+2e-===2OH-+H2↑,产生的OH-能使酚酞变红。
8.某同学组装了如图所示的电化学装置。
电极Ⅰ为Al,其他电极均为Cu,则()A.电流方向:电极Ⅳ→Ⓐ→电极ⅠB.电极Ⅰ发生还原反应C.电极Ⅱ逐渐溶解D.电极Ⅲ的电极反应:Cu2++2e-===Cu解析:选A首先应根据图示判断左边两池通过盐桥构成原电池,产生电流对右边硫酸铜溶液进行电解(相当于精炼铜)。
电极Ⅰ为负极,电极Ⅱ为正极,所以电流方向:电极Ⅳ→Ⓐ→电极Ⅰ(电流方向与电子流动方向相反),A正确。
电极Ⅰ上铝失电子发生氧化反应,B 错。
电极Ⅱ上有铜析出,C错。
电极Ⅲ的电极反应:Cu-2e-===Cu2+,D错。
9.某小组为研究电化学原理,设计甲、乙、丙三种装置(C1、C2、C3均为石墨)。
下列叙述正确的是()A.甲、丙中是化学能转变为电能,乙中是电能转变为化学能B.C1、C2分别是阳极、阴极,锌片、铁片上都发生氧化反应C.C1上和C3上放出的气体相同,铜片上和铁片上放出的气体也相同D.甲中溶液的pH逐渐升高,丙中溶液的pH逐渐降低解析:选C 甲为原电池,Zn 作负极,发生氧化反应:Zn -2e -===Zn 2+,Cu 作正极,发生还原反应:2H ++2e -===H 2↑,反应后溶液的pH 升高;乙和丙为电解池,乙中C 1为阳极,电极反应为2Cl --2e -===Cl 2↑,C 2为阴极,电极反应为Cu 2++2e -===Cu ,丙中C 3为阳极,电极反应为2Cl --2e -===Cl 2↑,Fe 为阴极,电极反应为2H ++2e -===H 2↑,电解后溶液pH 升高。
综上所述,C 正确。
10.(2017·金华十校联考)纳米级Cu 2O 由于具有优良的催化性能而受到关注。
采用离子交换膜控制电解液中OH -的浓度制备纳米级Cu 2O的装置如图所示,发生的反应为2Cu +H 2O=====通电Cu 2O +H 2↑下列说法正确的是( )A .钛电极发生氧化反应B .阳极附近溶液的pH 逐渐增大C .离子交换膜应采用阳离子交换膜D .阳极反应为2Cu +2OH --2e -===Cu 2O +H 2O解析:选D 钛电极为阴极,发生还原反应,A 项错误;铜作阳极,阳极上铜发生失电子的氧化反应,阳极反应为2Cu +2OH --2e -===Cu 2O +H 2O ,OH -由阴极区迁移到阳极区参与反应,离子交换膜应为阴离子交换膜,C 项错误、D 项正确;由阴极区迁移过来的OH -在阳极全部参与反应,阳极附近溶液的pH 不变,B 项错误。
11.(2017·杭州四中高三检测)由于燃料电池汽车,尤其氢燃料电池汽车可以实现零污染排放,驱动系统几乎无噪音,且氢能取之不尽、用之不竭,燃料电池汽车成为近年来汽车企业关注的焦点。
为了获得竞争优势,各国纷纷出台政策,加速推进燃料电池关键技术的研发。
燃料电池的燃料选择有氢气、甲醇等。
(1)二氧化碳是地球温室效应的罪魁祸首,目前人们处理二氧化碳的方法之一是使其与氢气合成为甲醇,甲醇是汽车燃料电池的重要燃料。
已知氢气、甲醇燃烧的热化学方程式如下:2H 2(g)+O 2(g)===2H 2O(l)ΔH =-285 kJ·mol -1 ① CH 3OH(l)+32O 2(g)===CO 2(g)+2H 2O(l) ΔH =-726.0 kJ·mol -1 ② 写出二氧化碳与氢气合成甲醇液体的热化学方程式:________________________________________________________________________。
(2)有科技工作者利用稀土金属氧化物作为固体电解质制造出了甲醇-空气燃料电池。
这种稀土金属氧化物在高温下能传导O 2-。
①这个电池的正极发生的反应是___________________________________________; 负极发生的反应是__________________________________________________。
②在稀土氧化物的固体电解质中,O 2-的移动方向是_________________________。
③甲醇可以在内燃机中燃烧直接产生动力推动机动车运行,而科技工作者要花费大量的精力研究甲醇燃料汽车。
主要原因是________________________________________。
解析:(1)热化学方程式①×32-②可得合成甲醇的热化学方程式为CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(l)+H2O(l) ΔH=+298.5 kJ·mol-1。
(2)该燃料电池的正极是O2得电子,而负极则是甲醇失电子的反应。
由于正极O2得电子生成O2-,从而导致正极富余O2-,而负极缺乏O2-,故在固体电解质中O2-从正极流向负极;燃料电池中使用的燃料不经过燃烧而直接转化为电能,能量转化率高。
答案:(1)CO2(g)+3H2(g)===CH3OH(l)+H2O(l)ΔH=+298.5 kJ·mol-1(2)①O2+4e-===2O2-CH3OH+3O2--6e-===CO2↑+2H2O②正极流向负极③燃料电池的能量转化率高12.下图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极,电极c、d都是石墨电极。
通电一段时间后,在c、d两极上共收集到336 mL(标准状况)气体。
回答下列问题:(1)直流电源中,M为________极。
(2)Pt电极上生成的物质是________,其质量为________g。
(3)电源输出电子的物质的量与电极b、c、d 分别生成的物质的物质的量之比为2∶____∶____∶____。
(4)AgNO3溶液的浓度________(填“增大”“减小”或“不变”,下同),AgNO3溶液的pH________,H2SO4溶液的浓度________,H2SO4溶液的pH________。
解析:电解5.00%的稀H2SO4,实际上是电解其中的水。
阴极产生H2,阳极产生O2,且V(H2) ∶V(O2)=2 ∶1,据此可确定d极为阴极,则电源的N极为负极,V(H2)=336 mL×2 3=224 mL,即为0.01 mol,V(O2)=336 mL×13=112 mL,即为0.005 mol。
说明电路中通过0.02 mol电子,因此在b极(Pt、阴极)产生Ag:0.02 mol×108 g·mol-1=2.16 g,即0.02 mol的Ag。