专题2 化学反应与能量转化 微型专题重点突破(四)学案(含答案)
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1、微型专题重点突破(四)一、原电池正负极的判断例1(2017唐山期中)下列叙述中正确的是()A原电池的负极得到电子,发生还原反应B原电池中较活泼的金属作正极C原电池中的电极一定是两种不同的金属D原电池中发生氧化反应的电极是负极考点原电池的基础知识与应用题点原电池正负极的判断及工作原理答案D解析原电池的负极失去电子,发生氧化反应,故A错误,D正确;在原电池中,一般是较活泼的金属作负极,故B错误;原电池的两个电极可以是两种不同的金属,也可以是金属和导电的非金属,故C错误。原电池正、负极的判断易错警示原电池的正极和负极与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关,不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。变式
2、1将用导线连接的电极X、Y插入装有硫酸铜溶液的烧杯中(外电路中电子流向如图所示)。据此判断下列说法正确的是()A外电路中电流方向为XYB若电极材料分别为锌片和铜片,则Y为锌片CX极上发生还原反应D若电极材料都是金属,则金属活动性:XY答案D解析A项,原电池中电子由负极经外电路流向正极,外电路中电流方向与电子流向相反,故电流方向为Y外电路X,错误;B项,若电极材料分别为锌片和铜片,则锌为负极,即X为锌片,错误;C项,X极是负极,发生氧化反应,错误;D项,若电极材料都是金属,则负极金属活动性大于正极,金属活动性:XY,正确。 二、原电池电极反应式的书写例2高铁电池是一种新型可充电电池,与普通电池相
3、比,该电池能较长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH。请回答下列问题:(1)放电时,正极发生_(填“氧化”或“还原”)反应,则正极反应式为_。(2)放电时,_(填“正”或“负”)极附近溶液的碱性增强。考点原电池的基础知识及应用题点电极反应式的书写答案(1)还原FeO3e4H2O=Fe(OH)35OH(2)正解析根据高铁电池放电时总反应方程式可知,Zn为负极,负极电极反应式为Zn2e2OH=Zn(OH)2,由电池的总反应方程式负极反应式正极反应式可知,正极反应式为FeO3e4H2O=Fe(OH)35OH,正极区生成OH且消
4、耗水,OH浓度增大,故正极附近溶液的碱性增强。原电池电极反应式的书写变式2(1)铝空气燃料电池是一种新型的燃料电池,其工作原理如图所示,其中电解质溶液是KOH溶液,正极反应式为O22H2O4e=4OH。试完成下列问题:通入空气的电极是_(填“正”或“负”)极。Al电极是_(填“X”或“Y”)电极。电池总反应式为_ (写离子方程式)。(2)航天技术中使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便和无污染等优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种,它们放电时的电池总反应式都为2H2O2=2H2O。酸式氢氧燃料电池的电解质溶液是稀硫酸,其负极反应式为2H24e=4H,则其正极反应式为_。碱式氢氧燃料电池的电解质溶液是K
5、OH溶液,则其负极反应式为_。答案(1)正X4Al4OH3O2=4AlO2H2O(2)O24H4e=2H2O2H24OH4e=4H2O解析(1)该燃料电池中Al失电子作负极,O2得电子,则通入空气的电极作正极;电子由X电极流向Y电极,所以X电极为Al,作负极,Y电极为通入空气的电极,作正极,电池总反应式为4Al4OH3O2=4AlO2H2O。(2)两电极的反应式相加即得电池总反应式,因此,用电池总反应式减去某一电池的反应式,即得另一电极的反应式,故酸式氢氧燃料电池的正极反应式为O24H4e=2H2O。碱式氢氧燃料电池的正极反应式为O22H2O4e=4OH,负极反应式为2H24OH4e=4H2O
6、。三、原电池的设计例3铁及铁的化合物应用广泛,如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式:_。(2)若将(1)中的反应设计成原电池,请画出原电池的装置图,标出正、负极,并写出电极反应式:负极反应:_;正极反应:_。考点原电池的基础知识及应用题点原电池的设计答案(1)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(2)装置如图所示:Cu2e=Cu22Fe32e=2Fe2解析该氧化还原反应可拆分为如下两个半反应:氧化反应(负极反应):Cu2e=Cu2。还原反应(正极反应):2Fe32e=2Fe2。故Cu作负极,活动性比Cu差的材料作正极,如Ag、
7、C等,FeCl3溶液作电解质溶液。原电池的设计方法(1)定:确定一个能够自发进行的氧化还原反应。(2)拆:将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应,分别作为负极和正极的电极反应,还原剂ne=氧化产物(负极电极反应);氧化剂ne=还原产物(正极电极反应)。(3)找:根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液,正极一般选择比负极稳定的金属或能导电的非金属。(4)画:连接电路形成闭合回路,画出原电池示意图。变式3依据氧化还原反应:2AgCu=Cu22Ag设计的原电池如图所示。下列有关说法不正确的是()A电极X的材料是CuB电解质溶液Y是CuSO4溶液C电子从X电极经导线流
8、向Ag电极DAg电极为电池的正极,电极反应为Age=Ag答案B解析根据总反应式可知铜失去电子,溶液中的银离子得到电子,铜是负极,银是正极,则电极X的材料是Cu,A项正确;溶液中的银离子得到电子,电解质溶液Y是硝酸银溶液,B项错误;负极失去电子,则电子从X电极经导线流向Ag电极,C项正确;根据以上分析可知Ag电极为电池的正极,电极反应为Age=Ag,D项正确。四、新情境下原电池原理的多角度考查例4(2017北京朝阳区高一月考)MgH2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液,示意图如图所示。该电池工作时,下列说法正确的是()AMg电极是该电池的正极BH2O2在石墨电极上发生氧
9、化反应C石墨电极附近溶液的pH增大D溶液中Cl向正极移动考点原电池的基础知识与应用题点新情境下原电池原理的多角度考查答案C解析MgH2O2电池,活泼金属(Mg)作负极,发生氧化反应:Mg2e=Mg2,H2O2在正极(石墨电极)发生还原反应:H2O22e=2OH(由于电解质为中性溶液,则生成OH),A项、B项错误,C项正确;由于负极阳离子(Mg2)增多,则Cl向负极移动平衡电荷,D错误。(1)根据原电池原理判断电池的正、负极及电子(或电流)流动方向。(2)分别书写正、负极电极反应式并分析两极可能产生的现象。(3)根据电极反应式判断电解质溶液的pH变化和离子迁移方向。变式4一种以NaBH4和H2O
10、2为原料的新型电池的工作原理如图所示。下列说法错误的是()A电池的正极反应为H2O22e=2OHB电池放电时Na从a极区移向b极区C电子从电极b经外电路流向电极aDb极室的输出液经处理后可输入a极室循环利用答案C解析A项,正极发生反应:H2O22e=2OH,正确;B项,放电时为原电池,阳离子移向正极,电极b为正极,正确;C项,电子由负极经外电路流向正极,应该由电极a流向电极b,错误;D项,产生的氢氧化钠溶液可以循环使用,正确。五、电解在物质制备中的应用例5某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液,通电时,为使Cl2被完全吸收,制得有较强杀菌能力的消毒液,设计了如图
11、所示的装置,则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是()Aa为正极,b为负极;NaClO和NaClBa为负极,b为正极;NaClO和NaClCa为阳极,b为阴极;HClO和NaClDa为阴极,b为阳极;HClO和NaCl答案B解析用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液发生的反应为2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2,伴随着电解过程所发生的副反应是2NaOHCl2=NaClNaClOH2O,则可推知使Cl2被完全吸收,制得的有较强杀菌能力的消毒液的主要成分是NaClO和NaCl,起消毒作用的是NaClO。结合图可知,要使Cl2被完全吸收,Cl2必须由下而上,即Cl2在下端产生,由电解方程式知Cl
12、2在阳极生成,故b为正极,a为负极。思维启迪解答关于电解原理及应用类题的一般步骤解题步骤解题注意事项第一步:判断存在的离子分析给出的电解质在溶液中的电离情况,确定溶液中存在的离子第二步:排列放电顺序根据离子在阴、阳两极的放电顺序,确定在两极的生成物第三步:正确判断题意根据电解产物确定溶液中成分的具体变化,并对相关说法作出正确判断变式5(2017福州高一检测)已知碘盐的主要成分是KIO3和NaCl,KIO3在工业上可用电解法制取,以石墨和铁为电极,电解KI溶液,反应方程式为KIH2OKIO3H2(未配平)。下列有关说法中不正确的是()A电解时,石墨作阳极,铁作阴极B电解时,在阴极上产生氢气C电解
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