人教版化學(xué)選修四第四章第二節(jié)化學(xué)電源作業(yè)1.doc

第二節(jié) 化 學(xué) 電 源教學(xué)目標(biāo)1.了解電池的分類、特點(diǎn)及適用范圍。2.了解幾類化學(xué)電池的構(gòu)造、原理。3.了解化學(xué)電源的廣泛應(yīng)用及廢舊電池的危害。重難點(diǎn)1.一次、二次、燃料電池的構(gòu)造及工作原理。(重點(diǎn)) 2.原電池電極反應(yīng)式的書寫。(重難點(diǎn))一化學(xué)電池 1.概念：是將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置?；瘜W(xué)電池的主要部分是電解質(zhì)溶液和浸在溶液中的正極和負(fù)極，使用時(shí)將兩極用導(dǎo)線接通，就有電流產(chǎn)生，因而獲得電能。2類型二 幾種常見化學(xué)電池1.一次電池(堿性鋅錳電池)(1)構(gòu)成：負(fù)極zn，正極mno2，電解質(zhì)koh。(2)電極反應(yīng)：負(fù)極：zn2oh2e=zn(oh)2正極：2mno22h2o2e=2mnooh2oh總反應(yīng)：zn2mno22h2o=2mnoohzn(oh)22二次電池(蓄電池)(1)構(gòu)成：負(fù)極pb、正極pbo2，電解質(zhì)h2so4溶液(2)工作原理放電：負(fù)極：pb(s)so(aq)2e=pbso4(s)正極：pbo2(s)4h(aq)so(aq)2e=pbso4(s)2h2o(l)總反應(yīng)：pb(s)pbo2(s)2h2so4(aq)=2pbso4(s)2h2o(l)充電時(shí)鉛蓄電池的充電反應(yīng)是放電反應(yīng)的逆過程。陰極：pbso4(s)2e=pb(s)so(aq)；陽極：pbso4(s)2h2o(l)2e=pbo2(s)4h(aq)so(aq)；總反應(yīng)：2pbso4(s)2h2o(l)=pb(s)pbo2(s)2h2so4(aq)。上述充放電反應(yīng)可寫成一個(gè)可逆反應(yīng)方程式：pb(s)pbo2(s)2h2so4(aq)2pbso4(s)2h2o(l)。3燃料電池(1)工作原理連續(xù)地將燃料(如氫氣、烴、肼、甲醇、氨、煤氣等液體或氣體)和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能。電極材料本身不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。工作時(shí)，燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給，在電極上不斷地進(jìn)行反應(yīng)，生成物不斷地被排除。(2)氫氧燃料電池電極材料pt，酸性電解質(zhì)。電極反應(yīng)：負(fù)極：h22e=2h正極：o22h2e=h2o總反應(yīng)：h2o2=h2o思考與交流若把氫氧燃料電池中的酸性介質(zhì)換成堿性介質(zhì)，其電極反應(yīng)式怎樣寫？【提示】負(fù)極：2h24e4oh=4h2o正極：o22h2o4e=4oh總反應(yīng)：2h2o2=2h2o三 化學(xué)電源中電極反應(yīng)式的書寫【問題導(dǎo)思】化學(xué)電源中正、負(fù)極是什么物質(zhì)得、失電子？【提示】正極：陽離子得到電子生成單質(zhì)或o2得電子。負(fù)極：活潑金屬或h2失去電子。氫氧燃料電池在酸性電解質(zhì)和堿性電解質(zhì)中的總反應(yīng)實(shí)質(zhì)相同嗎？【提示】相同，都為2h2o2=2h2o1根據(jù)裝置書寫電極反應(yīng)式(1)先分析題目給定的圖示裝置，確定原電池正、負(fù)極上的反應(yīng)物，并標(biāo)出相同數(shù)目電子的得失。(2)電極反應(yīng)式的書寫。負(fù)極：活潑金屬或h2失去電子生成陽離子，若電解質(zhì)溶液中的陰離子與生成的陽離子不共存，則該陰離子應(yīng)寫入負(fù)極反應(yīng)式。如鉛蓄電池，負(fù)極：pbso2e=pbso4。正極：陽離子得到電子生成單質(zhì)，或o2得到電子。若反應(yīng)物是o2，則：電解質(zhì)是堿性或中性溶液：o22h2o4e=4oh。電解質(zhì)是酸性溶液：o24h4e=2h2o。(3)正、負(fù)電極反應(yīng)式相加得到電池反應(yīng)的總反應(yīng)方程式。2給出總反應(yīng)式，寫電極反應(yīng)式分析反應(yīng)中的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)(即分析有關(guān)元素的化合價(jià)變化情況)選擇一個(gè)簡單的變化情況去寫電極反應(yīng)式另一極的電極反應(yīng)直接寫出或?qū)⒏鞣磻?yīng)式看作數(shù)學(xué)中的代數(shù)式，用總反應(yīng)式減去已寫出的電極反應(yīng)式，即得結(jié)果以2h2o2=2h2o為例，當(dāng)電解質(zhì)溶液為koh溶液時(shí)的電極反應(yīng)式的書寫步驟如下：(1)根據(jù)總反應(yīng)方程式分析有關(guān)元素化合價(jià)的變化情況，確定2 mol h2失掉4 mol電子，初步確定負(fù)極反應(yīng)式為2h24e=4h。(2)根據(jù)電解質(zhì)溶液為堿性，與h不能共存，反應(yīng)生成水，推出oh應(yīng)寫入負(fù)極反應(yīng)式中，故負(fù)極反應(yīng)式為2h24oh4e=4h2o。(3)用總反應(yīng)式2h2o2=2h2o減去負(fù)極反應(yīng)式得正極反應(yīng)式：2h2oo24e=4oh。3可充電電池電極反應(yīng)式的書寫在書寫可充電電池電極反應(yīng)式時(shí)，要明確電池和電極，放電為原電池，充電為電解池。(1)原電池的負(fù)極與電解池的陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，對應(yīng)元素化合價(jià)升高。(2)原電池的正極與電解池的陰極發(fā)生還原反應(yīng)，對應(yīng)元素化合價(jià)降低。 溫馨提醒書寫電極反應(yīng)式應(yīng)注意電解質(zhì)溶液的影響。(1)中性溶液反應(yīng)物中無h或oh。(2)酸性溶液反應(yīng)物，生成物均無oh。(3)堿性溶液反應(yīng)物，生成物中均無h。(4)水溶液不能出現(xiàn)o2。例(1)今有2h2o2koh,2h2o反應(yīng)，構(gòu)成燃料電池，則負(fù)極通的應(yīng)是_，正極通的應(yīng)是_，電極反應(yīng)式分別為_、_。(2)如把koh改為稀h2so4作電解質(zhì)溶液，則電極反應(yīng)式為_、_。(1)和(2)的電解液不同，反應(yīng)進(jìn)行后，其溶液的ph各有何變化？ _。(3)如把h2改為甲烷、koh作導(dǎo)電物質(zhì)，則電極反應(yīng)式為：_、_?！窘馕觥扛鶕?jù)電池反應(yīng)式可知h2在反應(yīng)中被氧化，o2被還原，因此h2應(yīng)在負(fù)極上反應(yīng)，o2應(yīng)在正極上反應(yīng)。又因?yàn)槭菈A性溶液，此時(shí)應(yīng)考慮不可能有h參加或生成，故負(fù)極反應(yīng)為：2h24oh4e=4h2o，正極反應(yīng)為：o22h2o4e=4oh。若將導(dǎo)電物質(zhì)換成酸性溶液，此時(shí)應(yīng)考慮不可能有oh參加或生成，故負(fù)極：2h24e=4h，正極：o24h4e=2h2o。由于前者在堿性條件下反應(yīng)koh量不變，但工作時(shí)h2o增多故溶液變稀堿性變小，ph將變小。而后者為酸溶液，h2so4量不變，水增多，溶液酸性變小，故ph將變大。如把h2改為甲烷用koh作導(dǎo)電物質(zhì)，根據(jù)反應(yīng)ch42o2=co22h2o，則負(fù)極為發(fā)生氧化反應(yīng)的ch4，正極為發(fā)生還原反應(yīng)的o2，由于有koh存在，此時(shí)不會有co2放出?！敬鸢浮?1)h2o2負(fù)極：2h24oh4e=4h2o正極：o22h2o4e=4oh(2)負(fù)極：2h24e=4h正極：o24h4e=2h2o(1)變小，(2)變大(3)負(fù)極：ch410oh8e=co7h2o正極：2o24h2o8e=8oh四 規(guī)律方法常見燃料電池的電極反應(yīng)在燃料電池中，電解質(zhì)溶液參與電極反應(yīng)，電解質(zhì)酸堿性的改變，引起電極反應(yīng)的變化，但不影響燃料及o2的性質(zhì)。電極反應(yīng)在遵守質(zhì)量守恒定律、電荷守恒、電子得失守恒的同時(shí)，還要特別考慮電解質(zhì)溶液是否參與反應(yīng)。(1)甲烷燃料電池。電解質(zhì)：koh正極(通o2)：2o24h2o8e=8oh負(fù)極(通ch4)：ch410oh8e=co7h2o總反應(yīng)：ch42o22koh=k2co33h2o(2)甲醇燃料電池。電解質(zhì)：koh正極：3o26h2o12e=12oh負(fù)極：2ch3oh16oh12e=2co12h2o總反應(yīng)：2ch3oh3o24koh=2k2co36h2o(3)肼燃料電池。電解質(zhì)：koh正極：o22h2o4e=4oh負(fù)極：n2h44oh4e=n24h2o總反應(yīng)：n2h4o2=n22h2o(4)熔融鹽燃料電池。熔融鹽燃料電池具有較高的發(fā)電效率，因而受到重視。可用li2co3和na2co3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，co為負(fù)極燃?xì)?，空氣與co2的混合氣為正極燃?xì)?，制得?50 下工作的燃料電池。有關(guān)的電池反應(yīng)式為：正極：o22co24e=2co負(fù)極：2co2co4e=4co2總反應(yīng)：2coo2=2co2 變式訓(xùn)練 固體氧化物燃料電池是由美國西屋(westinghouse)公司研制開發(fā)的。它以固體氧化鋯一氧化釔為電解質(zhì)，這種固體電解質(zhì)在高溫下允許氧離子(o2)在其間通過。該電池的工作原理如圖所示，其中多孔電極a、b均不參與電極反應(yīng)。下列判斷正確的是()a有o2放電的a極為電池的負(fù)極b有h2放電的b極為電池的正極ca極對應(yīng)的電極反應(yīng)式為o22h2o4e=4ohd該電池的總反應(yīng)方程式為2h2o2高溫,2h2o例堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，故得到廣泛應(yīng)用。鋅錳堿性電池以koh溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為zn(s)2mno2(s)2h2o(l)=zn(oh)2(s)2mnooh(s)下列說法錯(cuò)誤的是()a電池工作時(shí)，鋅失去電子b電池正極的電極反應(yīng)式為：2mno2(s)2h2o(l)2e=2mnooh(s)2oh(aq)c電池工作時(shí)，電子由正極通過外電路流向負(fù)極d外電路中每通過0.2 mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5 g【解析】根據(jù)題意，該電池的負(fù)極材料是鋅。電池工作時(shí)，鋅本身失去電子而發(fā)生氧化反應(yīng)，失去的電子通過外電路移向另一極(正極)。在該電極上，mno2獲得電子發(fā)生還原反應(yīng)生成mnooh：2mno22e2mnooh。從元素守恒的角度來看，右側(cè)還多2個(gè)氫。在堿性溶液中不出現(xiàn)h，故正極反應(yīng)為2mno22h2o2e=2mnooh2oh。反應(yīng)中，失去0.2 mol電子，消耗掉0.1 mol鋅，質(zhì)量為6.5 g?！敬鸢浮縞 五 習(xí)題1下列有關(guān)電池的說法不正確的是()a手機(jī)上用的鋰離子電池屬于二次電池b銅鋅原電池工作時(shí)，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極c甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能d鋅錳干電池中，鋅電極是負(fù)極2茫茫黑夜中，航標(biāo)燈為航海員指明了方向。航標(biāo)燈的電源必須長效、穩(wěn)定。我國科技工作者研制出以鋁合金、ptfe合金網(wǎng)為電極材料的海水電池。在這種電池中 鋁合金是陽極鋁合金是負(fù)極海水是電解液鋁合金電極發(fā)生還原反應(yīng)ab c d 3關(guān)于鉛蓄電池的說法正確的是()a在放電時(shí)，正極發(fā)生的反應(yīng)是：pb(s)so(aq)=pbso4(s)2eb在放電時(shí)，該電池的負(fù)極材料是鉛板c在充電時(shí)，電池中硫酸的濃度不斷變小d在充電時(shí)，陽極發(fā)生的反應(yīng)是：pbso4(s)2e=pb(s)so(aq) 4鋅錳干電池的兩極分別為碳棒和鋅皮，在放電時(shí)電池總反應(yīng)方程式可以表示為：zn2mno22nhzn2mn2o32nh3h2o。根據(jù)上述信息，下列結(jié)論正確的是()a放電時(shí)正極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)為nhbzn為負(fù)極，碳為正極c工作時(shí)，電子由碳極經(jīng)外電路流向zn極d長時(shí)間連續(xù)使用該電池時(shí)，內(nèi)裝糊狀物不會流出 5科學(xué)家預(yù)言，燃料電池將是21世紀(jì)獲得電力的重要途徑，美國已計(jì)劃將甲醇燃料電池用于軍事目的。一種甲醇燃料電池是采用鉑或碳化鎢化為電極催化劑，在稀硫酸電解液中直接加入純化后的甲醇，同時(shí)向一個(gè)電極通入空氣。回答下列問題：(1)這種電池放電時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式是_。(2)此電池的正極發(fā)生的電極反應(yīng)式是_，負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)式是_。(3)電解液中的h向_極移動，向外電路釋放電子的電極是_。(4)比起直接燃燒燃料產(chǎn)生電力，使用燃料電池有許多優(yōu)點(diǎn)，其中主要有兩點(diǎn)：首先是燃料電池的能量轉(zhuǎn)化效率高，其次是_。 1下列有關(guān)化學(xué)電池的說法中正確的是()a化學(xué)電池只能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能b燃料電池能將全部化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能c鋅銀電池比能量大，電壓穩(wěn)定，儲存時(shí)間長d一次電池包括干電池和蓄電池 2已知蓄電池在充電時(shí)作電解池，放電時(shí)作原電池。鉛蓄電池上有兩個(gè)接線柱，一個(gè)接線柱旁標(biāo)有“”，另一個(gè)接線柱旁標(biāo)有“”。關(guān)于標(biāo)有“”的接線柱，下列說法中正確的是()a充電時(shí)作陽極，放電時(shí)作正極b充電時(shí)作陽極，放電時(shí)作負(fù)極c充電時(shí)作陰極，放電時(shí)作負(fù)極d充電時(shí)作陰極，放電時(shí)作正極 3研究人員最近發(fā)明了一種“水”電池，這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進(jìn)行發(fā)電，在海水中電池總反應(yīng)可表示為：5mno22ag2nacl=na2mn5o102agcl下列“水”電池在海水中放電時(shí)的有關(guān)說法正確的是()a正極反應(yīng)式：agcle=agclb每生成1 mol na2mn5o10轉(zhuǎn)移2 mol電子cna不斷向“水”電池的負(fù)極移動dagcl是還原產(chǎn)物 4電池是人類生產(chǎn)和生活中的重要能量來源，各式各樣電池的發(fā)明是化學(xué)對人類的一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)。下列有關(guān)電池的敘述正確的是()a鋅錳干電池工作一段時(shí)間后碳棒變細(xì)b氫氧燃料電池可將熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔躢氫氧燃料電池工作時(shí)氫氣在負(fù)極被氧化d太陽能電池的主要材料是高純度的二氧化硅 5不久前，美國一個(gè)海軍航空站安裝了一臺250 kw的mcfc型燃料電池。該電池可同時(shí)供應(yīng)電和蒸氣，其燃料為h2，電解質(zhì)為熔融的k2co3，工作溫度為600800 。已知該電池的總反應(yīng)為2h2o2=2h2o，負(fù)極反應(yīng)為h2co2e=h2oco2。下列推斷正確的是()a正極反應(yīng)為4oh4e=o22h2ob放電時(shí)，co向負(fù)極移動c電池供應(yīng)1 mol水蒸氣，轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量4 mold放電時(shí)，co向正極移動 6生產(chǎn)鉛蓄電池時(shí)，在兩極板上的鉛、銻合金柵架上均勻涂上膏狀的pbso4，干燥后再安裝，充電后即可使用，發(fā)生的反應(yīng)是：2pbso42h2opbo2pb2h2so4下列對鉛蓄電池的說法中錯(cuò)誤的是()a需要定期補(bǔ)充硫酸b工作時(shí)鉛是負(fù)極，pbo2是正極c工作時(shí)負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)是pb2eso=pbso4d工作時(shí)電解質(zhì)溶液的密度減小 7常見鎳氫電池的某極是儲氫合金lani5h6(lani5h6中各元素化合價(jià)均為0)，電池反應(yīng)通常表示為lani5h66nio(oh)lani56ni(oh)2。下列說法不正確的是()a放電時(shí)儲氫合金作負(fù)極b充電時(shí)儲氫合金作陰極c充電時(shí)陰極周圍c(oh)減小d放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)：lani5h66oh6e=lani56h2o 8一種甲醇、氧氣和強(qiáng)堿溶液作電解質(zhì)的新型手機(jī)電池，可連續(xù)使用一個(gè)月，其電池反應(yīng)為：2ch3oh3o24oh2co6h2o，則有關(guān)說法正確的是()a放電時(shí)ch3oh參與反應(yīng)的電極為正極b放電時(shí)負(fù)極的電極反應(yīng)為ch3oh8oh6e=co6h2oc標(biāo)準(zhǔn)狀況下，通入5.6 l o2并完全反應(yīng)后，有0.5 mol電子轉(zhuǎn)移d放電一段時(shí)間后，通入氧氣的電極附近溶液的ph降低 9目前人們正在研究開發(fā)一種高能電池鈉硫電池，它是以熔融的鈉、硫?yàn)閮蓸O，以na導(dǎo)電的al2o3陶瓷為固體電解質(zhì)，反應(yīng)式如下：2naxsna2sx。以下說法中正確的是()a放電時(shí)，鈉作負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)b放電時(shí)，鈉作正極，硫極發(fā)生還原反應(yīng)c若用此電池電解水，當(dāng)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的o2 1.12 l時(shí)，消耗金屬鈉為4.6 gd放電時(shí)，正極發(fā)生的反應(yīng)為s2e=xs 10有人設(shè)計(jì)出利用ch4和o2的反應(yīng)，用鉑電極在koh溶液中構(gòu)成原電池。電池的總反應(yīng)類似于ch4在o2中燃燒，則下列說法正確的是()每消耗1 mol ch4可以向外電路提供8 mol e負(fù)極上ch4失去電子，電極反應(yīng)式為ch410oh8e=co7h2o負(fù)極上是o2獲得電子，電極反應(yīng)式為o22h2o4e=4oh電池放電后，溶液ph不斷升高ab c d 11鉛蓄電池是化學(xué)電源，其電極材料分別是pb和pbo2，電解質(zhì)為稀硫酸，工作(放電)時(shí)該電池的總反應(yīng)：pbpbo22h2so4=2pbso42h2o。試根據(jù)上述情況判斷：(1)蓄電池的負(fù)極材料是_。(2)工作時(shí)，正極反應(yīng)為_。(3)工作時(shí)，電解質(zhì)溶液的ph_(填“增大”、“減小”或“不變”)。(4)工作時(shí)，電解質(zhì)溶液中陰離子移向_極。(5)電流方向從_極流向_極。 12lisocl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解質(zhì)是lialcl4socl2。電池的總反應(yīng)可表示為：4li2socl2=4liclsso2。請回答下列問題：(1)電池的負(fù)極材料為_，發(fā)生的電極反應(yīng)為_。(2)電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為_；(3)socl2易揮發(fā)，實(shí)驗(yàn)室中常用naoh溶液吸收socl2，有na2so3和nacl生成。如果把少量水滴到socl2中，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_；(4)組裝該電池必須在無水、無氧的條件下進(jìn)行，原因是_。 13微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。有一種銀鋅電池，其電極分別是ag2o和zn，電解質(zhì)溶液為koh溶液，電極反應(yīng)為：zn2oh2e=zn(oh)2，ag2oh2o2e=2ag2oh。根據(jù)上述反應(yīng)式，完成下列題目。(1)判斷下列敘述中正確的是_。a在使用過程中，電解質(zhì)koh被不斷消耗b使用過程中，電子由ag2o極經(jīng)外電路流向zn極czn是負(fù)極，ag2o是正極dzn電極發(fā)生還原反應(yīng)，ag2o電極發(fā)生氧化反應(yīng)(2)寫出電池的總反應(yīng)式：_。(3)使用時(shí)，負(fù)極區(qū)的ph_(填“增大”、“減小”或“不變”，下同)，正極區(qū)的ph_，電解質(zhì)溶液ph_。 14.氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。如圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細(xì)小的鉑粉，吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定。請回答：(1)氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是_，在導(dǎo)線中電子流動方向?yàn)開(用a、b表示)。(2)負(fù)極反應(yīng)式為_。(3)電極表面鍍鉑粉的原因?yàn)開。(4)該電池工作時(shí)，h2和o2連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷提供電能。因此，大量安全儲氫是關(guān)鍵技術(shù)之一，金屬鋰是一種重要的儲氫材料，吸氫和放氫原理如下：.2lih22lih.lihh2o=liohh2反應(yīng)中的還原劑是_，反應(yīng)中的氧化劑是_。已知lih固體密度為0.82 g/cm3。用鋰吸收224 l(標(biāo)準(zhǔn)狀況)h2，生成的lih體積與被吸收的h2體積比為_。由生成的lih與h2o作用放出的h2用作電池燃料，若能量轉(zhuǎn)化率為80%，則導(dǎo)線中通過電子的物質(zhì)的量為_mol。 知 識 整 合一、原電池設(shè)計(jì)的基本依據(jù)和關(guān)鍵進(jìn)行原電池設(shè)計(jì)的基本依據(jù)，是原電池的構(gòu)成條件，關(guān)鍵是選擇合適的電極材料和電解質(zhì)溶液。1電極材料的選擇電池的電極必須導(dǎo)電。一般電池中的負(fù)極必須能夠與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，容易失去電子，因此負(fù)極一般是活潑的金屬材料。正極和負(fù)極之間只有產(chǎn)生電勢差，電子才能定向移動，所以正極和負(fù)極一般不用同一種材料。兩個(gè)電極的構(gòu)成分為4種情況：(1)活動性不同的兩種金屬。例如，鋅銅原電池中，鋅作電池的負(fù)極，銅作電池的正極。(2)金屬和非金屬。例如，鋅錳干電池中，鋅片作電池的負(fù)極，石墨棒作電池的正極。(3)金屬和化合物。例如，鉛蓄電池中，鉛板作電池的負(fù)極，二氧化鉛作電池的正極。(4)惰性電極。例如，氫氧燃料電池中，兩根電極均可用pt。2電解質(zhì)溶液的選擇電解質(zhì)是為負(fù)極提供放電的物質(zhì)，因此電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。但若是兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)燒杯中進(jìn)行，應(yīng)使用鹽橋連接。負(fù)極所在的電解質(zhì)溶液陽離子應(yīng)與電極材料是相同的陽離子。例如：在鋅、銅和硫酸構(gòu)成的原電池中，鋅極置于znso4、zncl2、zn(no3)2等溶液中；正極材料置于硫酸溶液中。當(dāng)然硫酸還可以換成鹽酸，電極上發(fā)生的反應(yīng)和電池總反應(yīng)與電解質(zhì)是硫酸是相同的。但是如果電解質(zhì)溶液是硫酸銅溶液，電極反應(yīng)是負(fù)極：zn2e=zn2，正極：cu22e=cu電池總反應(yīng)：zncu2=zn2cu3原電池設(shè)計(jì)思路圖示：依據(jù)氧化還原反應(yīng)：zn2fecl3=zncl22fecl2設(shè)計(jì)的原電池如圖所示：請回答下列問題：(1)電極x的材料是_，電解質(zhì)溶液y是_。(2)pt電極為電池的_極，發(fā)生的電極反應(yīng)為_；x電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為_。(3)外電路中的電子是從_電極流向_電極?！窘馕觥繉n2fecl3=zncl22fecl2拆分：zn2e=zn2(氧化反應(yīng))和2fe32e=2fe2(還原反應(yīng))兩個(gè)反應(yīng)。結(jié)合原電池的電極反應(yīng)特點(diǎn)分析可知，該電池的負(fù)極應(yīng)用鋅，則正極應(yīng)用活動性比鋅弱的材料，為保證fe3在正極得電子，則電解質(zhì)溶液為fecl3等易溶的鐵鹽溶液。【答案】(1)znfecl3溶液(2)正2fe32e=2fe2zn2e=zn2(3)znpt二、電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式的書寫方法1整體思路(1)題目僅給出原電池的裝置圖首先找出原電池的正、負(fù)極，即分別找出氧化劑和還原劑。結(jié)合電解質(zhì)判斷出還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。寫出電極反應(yīng)式(注意兩極得失電子數(shù)相等)，將兩電極反應(yīng)式相加可得總反應(yīng)式。(2)題目僅給出原電池的總反應(yīng)式分析原電池總反應(yīng)式中各元素的化合價(jià)變化情況，找出氧化劑及其對應(yīng)的還原產(chǎn)物，氧化劑參加的反應(yīng)即為正極反應(yīng)；找出還原劑及其對應(yīng)的氧化產(chǎn)物，還原劑參加的反應(yīng)即為負(fù)極反應(yīng)。當(dāng)氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物由多種元素組成時(shí)，還應(yīng)注意電解質(zhì)的反應(yīng)。若有一個(gè)電極反應(yīng)較難寫出，可先寫出較易寫出的電極反應(yīng)，然后再利用總反應(yīng)式減去該電極反應(yīng)即得到另一個(gè)電極反應(yīng)。2負(fù)極與正極上的電極反應(yīng)式的書寫(1)負(fù)極若負(fù)極材料本身被氧化，其電極反應(yīng)式有兩種情況：一種是負(fù)極金屬失電子后生成的金屬陽離子不與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，此時(shí)的電極反應(yīng)可表示為mne=mn；另一種是負(fù)極金屬失電子后生成的金屬陽離子與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，此時(shí)的電極反應(yīng)要將金屬失電子的反應(yīng)、金屬陽離子與電解質(zhì)溶液的反應(yīng)疊加在一起書寫，如鉛蓄電池的負(fù)極反應(yīng)為pbso2e=pbso4。若負(fù)極材料本身不反應(yīng)，如燃料電池，在書寫負(fù)極反應(yīng)式時(shí)，要將燃料失電子的反應(yīng)及其產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液的反應(yīng)疊加在一起書寫，如氫氧燃料電池(koh溶液為電解質(zhì)溶液)的負(fù)極反應(yīng)為h22oh2e=2h2o。(2)正極首先，判斷在正極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)。a當(dāng)負(fù)極材料與電解質(zhì)溶液能自發(fā)地發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，在正極上發(fā)生電極反應(yīng)的物質(zhì)是電解質(zhì)溶液中的某些微粒；b當(dāng)負(fù)極材料與電解質(zhì)溶液不能自發(fā)地發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，在正極上發(fā)生電極反應(yīng)的物質(zhì)是溶解在電解質(zhì)溶液中的o2。然后，根據(jù)具體情況寫出正極反應(yīng)式，在書寫時(shí)也要考慮正極反應(yīng)產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的問題，若參與反應(yīng)也要書寫疊加式。3書寫電極反應(yīng)式時(shí)應(yīng)注意的問題(1)兩電極得失電子數(shù)目相等。(2)電極反應(yīng)式常用“=”而不用“”表示。(3)電極反應(yīng)式中若有氣體生成，需要加“”；而弱電解質(zhì)或難溶物均以分子式表示，其余以離子符號表示。(4)書寫電極反應(yīng)式時(shí)要保證電荷守恒、元素守恒，可在電極反應(yīng)式一端根據(jù)需要添加h或oh或h2o。(5)兩電極反應(yīng)式和電池總反應(yīng)式中，若已知其中兩個(gè)，可由方程式的加減得到第三個(gè)。高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為：3zn2k2feo48h2o3zn(oh)22fe(oh)34koh，下列敘述不正 確的是()a放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為：zn2e2oh=zn(oh)2b充電時(shí)陽極上反應(yīng)為：fe(oh)33e5oh=feo4h2oc放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3 mol電子，正極有1 mol k2feo4被氧化d放電時(shí)正極附近溶液的堿性增強(qiáng)【解析】放電時(shí)裝置為原電池，zn作負(fù)極，充電時(shí)，裝置變?yōu)殡娊獬?，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，所以a、b正確；放電時(shí)正極反應(yīng)為：feo4h2o3e=fe(oh)35oh，故電極附近溶液的堿性增強(qiáng)，正極所發(fā)生的是還原反應(yīng)而不是氧化反應(yīng)，c錯(cuò)、d正確。故正確答案為c?！敬鸢浮縞1如圖為某原電池的裝置圖，下列有關(guān)說法中不正確的是()a將zn換成fe，電池總反應(yīng)不變b將cu換成fe，電池總反應(yīng)不變c將cu換成fe，電壓表的讀數(shù)減小d將zn換成fe，電壓表的讀數(shù)減小【解析】a項(xiàng)中將zn換成fe，則負(fù)極反應(yīng)由zn2e=zn2變成fe2e=fe2，而cu電極改換為比zn活潑性差的導(dǎo)電電極，所有反應(yīng)不變，a項(xiàng)錯(cuò)誤，b項(xiàng)正確；兩電極活潑性差距越大形成的原電池的電壓越高，c、d兩項(xiàng)正確?！敬鸢浮縜2鋅錳干電池在放電時(shí)總反應(yīng)方程式可以表示為：zn(s)2mno22nh=zn2mn2o3(s)2nh3h2o，在此電池放電時(shí)正極(碳棒)上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是()azn b碳cmno2和nh dzn2和nh3【解析】根據(jù)方程式可知：zn為原電池的負(fù)極，碳棒為原電池的正極，負(fù)極失電子變成zn2，失去的電子被mno2和nh得到，生成了低價(jià)態(tài)的mn2o3和不帶電的nh3。所以在正極上nh和mno2為反應(yīng)物。【答案】c3下圖是一種航天器能量儲存系統(tǒng)原理示意圖。下列說法正確的是()a該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉(zhuǎn)化b裝置y中負(fù)極的電極反應(yīng)式為：o22h2o4e=4ohc裝置x能實(shí)現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生d裝置x、y形成的子系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的零排放，并能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能間的完全轉(zhuǎn)化【解析】該系統(tǒng)中存在太陽能、電能、機(jī)械能、化學(xué)能4種形式的能量轉(zhuǎn)化，故a錯(cuò)；裝置y中負(fù)極的電極反應(yīng)式為：h22e=2h，通過x裝置產(chǎn)生o2和h2，故c正確；x，y子系統(tǒng)理論上可以實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的零排放，但不能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能間的完全轉(zhuǎn)