(3)固体电解质(高温下能传导O) 燃料电池总反应式:CH4+2O2===CO2+2H2O① 燃料电池正极反应式:O2+4e===2O②
①-②×2,得燃料电池负极反应式:__________________________________________。 (4)熔融碳酸盐(如:熔融K2CO3)环境下
电池总反应式:CH4+2O2===CO2+2H2O。正极电极反应式:O2+2CO2+4e===2CO3。电池总反应式-正极电极反应式得负极电极反应式:__________________。
***盐桥原电池的专题突破*** 1.盐桥的组成和作用
(1)盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼脂制成的胶冻。
(2)盐桥的作用:①连接内电路,形成闭合回路;②平衡电荷,使原电池不断产生电流。 2.单池原电池和盐桥原电池的对比
-
2-
-
2-
2-
图1和图2两装置的相同点:正负极、电极反应、总反应、反应现象。 负极:Zn-2e===Zn 正极:Cu+2e===Cu 总反应:Zn+Cu===Cu+Zn
不同点:图1中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu,会有一部分Zn与Cu直接反应,该装置中既有化学能和电能的转化,又有一部分化学能转化成了热能,装置的温度会升高。 图2中Zn和CuSO4溶液在两个池子中,Zn与Cu不直接接触,不存在Zn与Cu直接反应的过程,所以仅是化学能转化成了电能,电流稳定,且持续时间长。 关键点:盐桥原电池中,还原剂在负极区,而氧化剂在正极区。 【例5】 某原电池装置如图所示。下列有关叙述中,正确的是
( )
2+
2+
2+
2+
2+
2+
2+
--
2+
A.Fe作正极,发生氧化反应 B.负极反应:2H+2e===H2↑
C.工作一段时间后,两烧杯中溶液pH均不变 D.工作一段时间后,NaCl溶液中c(Cl)增大
-
+
-
【例6】 已知反应AsO4+2I+2H??AsO3+I2+H2O是可逆反应。设计如图装置(C1、C2
均为石墨电极),分别进行下述操作:
3--+3-
Ⅰ.向B烧杯中逐滴加入浓盐酸 Ⅱ.向B烧杯中逐滴加入40% NaOH溶液 结果发现电流表指针均发生偏转。 试回答下列问题:
(1)两次操作中指针为什么发生偏转?
(2)两次操作过程中指针偏转方向为什么相反?试用化学平衡移动原理解释之。 (3)(Ⅰ)操作过程中C1棒上发生的反应为_______________________________________; (4)(Ⅱ)操作过程中C2棒上发生的反应为________________________________________。 (5)操作Ⅱ过程中,盐桥中的K+移向 烧杯溶液(填“A”或“B”)。
【例7】 根据氧化还原反应:2Ag(aq)+Cu(s)===Cu(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示,其中盐桥内装琼脂-饱和KNO3溶液。
+
2+
请回答下列问题:
(1)电极X的材料是__________;电解质溶液Y是________________________________。 (2)银电极为电池的______极,写出两电极的电极反应式:
银电极:__________________________________________________________________; X电极:__________________________________________________________________。 (3)外电路中的电子是从______电极流向________电极。 (4)盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是__________(填序号)。 A.K
【真题练习】
高考题组一 原电池正负极的判断、电极反应式的书写 1.(北京理综,8)结合下图判断,下列叙述正确的是
( )
+
B.NO3
-
C.Ag
+
D.SO4
2-
(5)其中CuSO4溶液能否被H2SO4(稀)溶液代替________。Ag电极能否被石墨代替_____。
A.Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护
B.Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe-2e-
===Fe2+
C.Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O-
-
2+2H2O+4e===4OH
D.Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3[Fe(CN)6]溶液,均有蓝色沉淀 2.根据下图,下列判断中正确的是
(
A.烧杯a中的溶液pH降低 B.烧杯b中发生氧化反应
C.烧杯a中发生的反应为2H+
+2e-
===H2 D.烧杯b中发生的反应为2Cl-
-2e-
===Cl2 3.铜锌原电池(如图)工作时,下列叙述正确的是
(
A.正极反应为Zn-2e-
===Zn2+
B.电池反应为Zn+Cu2+
===Zn2+
+Cu C.在外电路中,电子从正极流向负极 D.盐桥中的K+
移向ZnSO4溶液
4.(广东理综,12)某小组为研究电化学原理,设计如图装置。下列叙述不正确的是(
A.a和b不连接时,铁片上会有金属铜析出
B.a和b用导线连接时,铜片上发生的反应为Cu2+
+2e-
===Cu
C.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
)
)
)
D.a和b分别连接直流电源正、负极,电压足够大时,Cu向铜电极移动 5.(全国卷,12)根据下图,可判断出下列离子方程式中错误的是
( )
2+
A.2Ag(s)+Cd(aq)===2Ag(aq)+Cd(s) B.Co(aq)+Cd(s)===Co(s)+Cd(aq) C.2Ag(aq)+Cd(s)===2Ag(s)+Cd(aq) D.2Ag(aq)+Co(s)===2Ag(s)+Co(aq)
6.(广东,5)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。以下有关该原电池的叙述正确的是
+
+
2+
+
2+
2+
2+
2+
+
( )
-
①在外电路中,电流由铜电极流向银电极 ②正极反应为:Ag+e===Ag ③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(提示:盐桥中K、NO3可自由移动) A.①②
B.②③
C.②④
D.③④
7.Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质,当银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液,电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag,负极的Zn转化为K2Zn(OH)4,写出该电池反应方程式:______________________________________________________________________。 高考题组二 原电池原理的应用 (一)设计原电池
8.(福建理综,11)控制适合的条件,将反应2Fe+2I??2Fe+I2设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是
( )
3+
-
2+
+
-
A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应 B.反应开始时,甲中石墨电极上Fe被还原 C.电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态
D.电流计读数为零后,在甲中溶入FeCl2固体,乙中的石墨电极为负极 (二)蓄电池
9.(课标全国卷,11)铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反应为Fe+Ni2O3+3H2O===Fe(OH)2+2Ni(OH)2
下列有关该电池的说法不正确的是
( )
3+
A.电池的电解液为碱性溶液,正极为Ni2O3、负极为Fe B.电池放电时,负极反应为Fe+2OH-2e===Fe(OH)2 C.电池充电过程中,阴极附近溶液的pH降低
D.电池充电时,阳极反应为2Ni(OH)2+2OH-2e===Ni2O3+3H2O 10.(海南,7)关于铅蓄电池的说法正确的是
B.在放电时,该电池的负极材料是铅板 C.在充电时,电池中硫酸的浓度不断变小
D.在充电时,阳极发生的反应是PbSO4(s)+2e===Pb(s)+SO4(aq) (三)燃料电池
11.(安徽理综,11)某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H,其基本结构见下图,
电池总反应可表示为:2H2+O2===2H2O,下列有关说法正确的是
( )
+
-
2-
-
-
-
-
2-
-
( )
A.在放电时,正极发生的反应是Pb(s)+SO4(aq)-2e===PbSO4(s)
A.电子通过外电路从b极流向a极
B.b极上的电极反应式为:O2+2H2O+4e===4OH C.每转移0.1 mol电子,消耗1.12 L的H2 D.H由a极通过固体酸电解质传递到b极
12.(广东,14)可用于电动汽车的铝-空气燃料电池,通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液,
铝合金为负极,空气电极为正极。下列说法正确的是
-
-
+
-
-
( )
-
-
A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时,正极反应都为O2+2H2O+4e===4OH B.以NaOH溶液为电解液时,负极反应为Al+3OH-3e===Al(OH)3↓ C.以NaOH溶液为电解液时,电池在工作过程中电解液的pH保持不变 D.电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极
13.科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇,并开发
出直接以甲醇为燃料的燃料电池。
在直接以甲醇为燃料的燃料电池中,电解质溶液为酸性,负极的反应式为______________________、正极的反应式为____________________。理想状态下,该燃料电池消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ,则该燃料电池的理论效率为____(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。
(已知CH3OH的燃烧热为-726.5 kJ·mol) (四)新型电池
14.(福建理综,11)研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池
以金属锂和钢板为电极材料,以LiOH为电解质,使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是
( )
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