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类型步步高2015届高考化学(人教版安徽专用)一轮总复习配套文档:第六章化学反应与能量:第2讲 word版含答案.doc

  • 上传人:无敌
  • 文档编号:41129
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    步步高2015届高考化学(人教版安徽专用)一轮总复习配套文档:第六章化学反应与能量:第2讲 word版含答案.doc
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    1、 第 2 讲 原电池 化学电源 考 纲要求 1. 了解原 电池的 工作原 理 ,能 写出 电极反 应和电 池反应 方程 式 。2. 了解 常见 化 学电源 的种 类及 其工 作原 理 。 考点一 原 电池 及其 工作 原理 1.概念 和反 应本 质 原电池 是把 化学 能转 化为 电能的 装置 ,其 反应 本质 是 氧化 还原 反应 。 2.工作 原理 以铜锌 原电 池为 例 电极名 称 负极 正极 电极材 料 锌片 铜片 电极反 应 Zn 2e =Zn 2 Cu 2 2e =Cu 反应类 型 氧化反 应 还原反 应 电子流 向 由 Zn 沿 导线 流向 Cu 盐桥中 离 子移向 盐桥含 饱

    2、和 KCl 溶液,K 移向正极 , Cl 移向 负极 3.原电 池的 构成 条件 (1) 一看反应 :看是 否有 能 自发进行 的氧 化还原 反应 发生( 一般 是活泼 性强的 金 属与电解 质 溶液反 应) 。 (2) 二看两 电极 :一 般是 活 泼性不 同的 两电 极 。 (3) 三 看是 否形成 闭合 回路 , 形成 闭合 回路需 三个 条件 : 电解 质溶液 ; 两电 极直 接或 间接接 触 ; 两 电极 插入 电解质 溶液 。 深度思 考 1.在下 列原 电池 图示 中依 据电子 流向 和离 子移 动方 向画出 形成 闭合 回路 的原 理。 2.判断 正误 ,正 确的 划 “ ”

    3、, 错误 的划 “ ” (1) 在原电 池中 ,发 生氧 化 反应的 一极 一定 是负 极 ( ) (2) 在原电 池中 ,负 极材 料 的活泼 性一 定比 正极 材料 强 ( ) (3) 在原电 池中 ,正 极本 身 一定不 参与 电极 反应 , 负 极本身 一定 要发 生氧 化反 应 ( ) (4) 带有“ 盐桥 ”的 原电 池 比不带 “盐桥 ” 的原 电池 电流持 续时 间长 ( ) 答案 (1) (2) (3) (4) 题组一 原 电池 正 、 负极 的判断 1.下列 有关 原电 池的 说法 中正确 的是 ( ) A.在 内电 路中 ,电 子由 正 极流向 负极 B.在 原电 池中

    4、,相 对较 活 泼的金 属作 负极 ,不 活泼 的金属 作正 极 C.原 电池 工作 时 , 正极 表 面一定 有气 泡产 生 D.原 电池 工作 时 , 可能 会 伴随着 热能 变化 答案 D 解析 A 项, 内电 路中 不 存在电 子的 移动 ;B 项, 若是由 铝、 镁、 氢氧 化钠 溶液构 成的 原 电池, 则负 极是 铝; C 项, 若是由 锌、 铜、 硫 酸铜 溶 液构成 的原 电池 , 则 正极 表面析 出铜 , 没有气 泡产 生。 2.分析 下图 所示 的四 个原 电池装 置 , 其中 结论 正确 的是 ( ) A.中 Mg 作负 极 , 中 Fe 作负极 B. 中 Mg 作正

    5、 极 , 电极 反应式 为 6H 2 O 6e =6OH 3H 2 C. 中 Fe 作负极 , 电极 反 应式 为 Fe 2e =Fe 2 D. 中 Cu 作正 极 , 电极反 应式 为 2H 2e =H 2 答案 B 解析 中 Mg 不与 NaOH 溶液 反应 ,而 Al 能和 NaOH 溶液 反应失 去电 子, 故 Al 是负 极; 中 Fe 在浓硝酸中 钝 化,Cu 和浓 HNO 3 反 应失 去电子 作负 极 ,A 、C 错; 中电池 总 反 应 为 2Al 2NaOH 2H 2 O=2NaAlO 2 3H 2 , 负 极 反 应 式 为 2Al 8OH 6e =2AlO 2 4H 2

    6、 O , 二 者相 减得到 正极 反应 式 为 6H 2 O 6e =6OH 3H 2 , B 正 确; 中 Cu 是 正极 ,电 极反 应式 为 O 2 2H 2 O 4e =4OH ,D 错。 原电 池正 、负 极判 断方 法 说明 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。 题组二 原 电池 工作 原理 的考查 3.下列 装置 中能 构成 原电 池产生 电流 的是 ( ) 答案 B 解析 A 项, 电极 相同 不 能构成 原电 池;C 项, 酒 精不是 电解 质溶 液, 不能 构成原 电池

    7、 ; D 项 ,锌 与电 解质 溶液 不 反应, 无电 流产 生。 4.有关 电化 学知 识的 描述 正确的 是 ( ) A.CaO H 2 O=Ca(OH) 2 , 可以放 出大 量的 热 , 故可 把该反 应设 计成 原电 池 , 把其中 的化 学能转 化为 电能 B.某 原电 池反 应为 Cu 2AgNO 3 =Cu(NO 3 ) 2 2Ag , 装置中 的盐 桥中 可以 是装 有含琼 胶的 KCl 饱和溶液 C.原 电池 的两 极一 定是 由 活动性 不同 的两 种金 属组 成 D.理 论上 说 , 任何 能自 发 进行的 氧化 还原 反应 都可 设计成 原电 池 答案 D 解析 Ca

    8、O H 2 O=Ca(OH) 2 不 是氧 化还 原反 应; KCl 和 AgNO 3 反应 生成 AgCl 沉淀易 阻 止原电 池反 应的 发生 ;作 电极的 不一 定是 金属 ,如 石墨棒 也可 作电 极。 规避原 电池 工作 原理 的 4 个易失 分点 (1) 只有放 热的 氧化 还原 反 应才能 通过 设计 成原 电池 将化学 能 转化为 电能 。 (2) 电解质 溶液 中阴 、阳 离 子的定 向移 动, 与导 线中 电子的 定向 移动共 同组 成了 一个 完整 的闭合 回路 。 (3) 无论在 原电 池还 是在 电 解池中 ,电 子均 不能 通过 电解质 溶液 。 (4) 原电池 的

    9、负 极失 去电 子 的总数 等于 正极 得到 电子 的总数 。 考点二 原 电池 原理 的应 用 1.用于 金属 的防 护 使被保 护的 金属 制品 作原 电池正极 而 得到 保护 。 例如 , 要 保护 一个 铁质 的输 水管道 或钢 铁 桥梁等 ,可 用导 线将 其 与 一块锌 块相 连 , 使锌 作原 电池的 负极 。 2.设计 制作 化学 电源 (1) 首先将 氧化 还原 反应 分 成两个 半反 应 。 (2) 根据原 电池 的反 应特 点 ,结合 两个 半反 应找 出正 、负极 材料 和电 解质 溶液 。 3.比较 金属 活动 性强 弱 两种金 属分 别作 原电 池的 两极时 ,一

    10、般作 负极 的金 属比作 正极 的金 属活 泼 。 4.加快 氧化 还原 反应 的速 率 一个自发 进 行的 氧化 还原 反应 , 设计 成原 电池 时反 应速率 增大 。例如 , 在 Zn 与稀 H 2 SO 4 反应时 加入 少 量 CuSO 4 溶 液能使 产 生 H 2 的 反应 速率 加快 。 题组一 判 断金 属 的 活泼 性 1.有 A 、 B 、 C 、 D 、 E 五块 金属片 , 进 行如 下实 验 : A 、 B 用导 线相连 后 , 同时 浸入 稀 H 2 SO 4 溶液中 ,A 极 为负 极 ; C 、D 用导 线相 连后 , 同 时 浸入 稀 H 2 SO 4 溶

    11、液中 , 电 流由 D 导 线C ; A 、 C 相 连后 , 同时浸 入 稀 H 2 SO 4 溶 液中 , C 极产 生大 量气 泡 ; B 、 D 相连 后 , 同时浸 入 稀 H 2 SO 4 溶 液中 ,D 极 发生 氧化 反应 ; 用惰性 电极 电 解 含 B 离子和 E 离子的 溶液 ,E 先析 出 。 据此 , 判断五 种金 属的 活动 性顺 序是 ( ) A.ABCDE B.ACDBE C.CABDE D.BDCAE 答案 B 解析 金 属与 稀 H 2 SO 4 溶液组成原 电池 ,活泼 金属 为负极, 失去 电子发 生氧 化反应, 较 不活泼 的金 属为 正极 , H 在

    12、正极 电极 表面 得到 电子 生成 H 2 , 电子 运动 方向 由 负极 正极 , 电流方 向则 由正 极 负极 。 在题 述原 电池 中,A B 原电池 ,A 为 负极 ;C D 原电池 ,C 为 负极 ;A C 原 电池 ,A 为 负极 ;B D 原电 池, D 为 负极 ;E 先析 出, E 不 活泼 。 综 上可 知, 金属活 动性 :ACDBE 。 2.有 A 、B 、C 、D 四 种金 属 ,做 如下 实验 : 将 A 与 B 用导 线连 接起 来 , 浸 入电解 质溶 液 中,B 不易 腐蚀 ; 将 A 、D 分别 投入 等 物 质的 量 浓度的 盐酸 中 ,D 比 A 反 应

    13、剧烈 ; 将铜浸 入 B 的盐 溶液 里 , 无明显 变化 ,如 果把 铜浸 入 C 的 盐溶 液里 ,有金属 C 析出 。 据 此判断 它们 的活 动性 由强 到弱的 顺序 是 ( ) A.A B C D B.C D A B C.D A B C D.A B D C 答案 C 解析 A 与 B 用 导线 连 接后浸 入电 解质 溶液 中会 构成原 电池 ,B 不 易腐 蚀 ,说 明 B 为 原电池 的正 极, 金属 活动 性 A B ;A 、D 与 等物 质的量 浓度 的盐 酸反 应,D 比 A 反应 剧 烈, 金属 活动 性 D A ; 根据置 换反 应规 律 ,Cu 不 能置换 出 B ,

    14、 说 明金 属 活 动性 B Cu ; Cu 能 置换 出 C , 说明 金属 活动 性 Cu C 。 则四 种金 属活动 性的 排列 顺序 是 D A B C 。 比较金 属活 泼性 的 “ 三种 方法 ” (1) 根据原 电池 :一 般情 况 下,负 极大 于正 极。 (2) 根据电 解池 :易 得电 子 的金属 阳离 子, 相应 金属 的活动 性较 弱。 (3) 根据金 属活 动性 顺序 表 。 题组二 设 计原 电池 3.某原 电池 总反 应为 Cu 2Fe 3 =Cu 2 2Fe 2 , 下 列能实 现该 反应 的原 电池 是 ( ) A B C D 电极材 料 Cu 、Zn Cu

    15、、C Fe 、Zn Cu 、Ag 电解液 FeCl 3Fe(NO 3 ) 2CuSO 4Fe 2 (SO 4 ) 3答案 D 解析 根据 Cu 2Fe 3 =Cu 2 2Fe 2 ,Cu 作 负极 ,含 有 Fe 3 的溶液作 为电 解质溶 液 , 比 Cu 活 泼性 弱的 作为 正极 。 4. 请 运用 原电池 原理 设计实 验 , 验证 Cu 2 、Fe 3 氧 化 性的 强弱 。请 写出 电极反 应式 ,负极 _ , 正极_ , 并在方 框内 画出 实验 装置 图 ,要 求用 烧杯 和盐 桥 , 并标出 外电 路电 子流 向 。 答案 Cu 2e =Cu 2 2Fe 3 2e =2Fe

    16、2 “装置 图 ” 常见 失分 点提 示 (1) 不注明 电极 材料 名称 或 元素符 号。 (2) 不画出 电解 质溶 液( 或 画 出但不 标注) 。 (3) 误把盐 桥画 成导 线。 (4) 不能连 成闭 合回 路。 题组三 改 变化 学反 应速 率 5.电工 经常 说的 一句 口头 禅 : “ 铝接 铜 , 瞎 糊弄 ” , 所以 电工 操作 上规 定不 能把铜 导线 与铝 导线连 接在 一起 使用 ,说 明原因 :_ 。 答案 铜、 铝接 触在 潮湿 的环境 中形 成原 电池 , 加 快了铝 的腐 蚀 , 易造 成电 路断路 6.把适 合题 意的 图像 填在 横线上( 用 A 、B

    17、、C 、D 表示) (1) 将等质 量的 两份 锌 粉 a 、 b 分别 加入 过量 的稀 硫酸 , 同时 向 a 中 加入 少量 的 CuSO 4 溶液 , 产生 H 2 的体 积 V(L) 与时 间 t(min) 的关系是_ 。 (2) 将过量 的两 份锌 粉 a 、b 分别加 入定 量的 稀硫酸 , 同时 向 a 中 加入 少量 的 CuSO 4 溶液 , 产生 H 2 的体 积 V(L) 与时 间 t(min) 的关系是_ (3) 将(1)中的 CuSO 4 溶 液改 成 CH 3 COONa 溶液 , 其 他 条件不 变 , 则图 像是_ 。 答案 (1)A (2)B (3)C 解析

    18、 加入 CuSO 4 溶液 ,Zn 置换出 Cu , 形成 原电 池,加 快反 应速 率,(1)a 中 Zn 减少, H 2 体积 减小 ;(2) 中由 于 H 2 SO 4 定量 ,产 生 H 2 的体积 一样 多;(3) 当把 CuSO 4 溶 液改 成 CH 3 COONa 溶 液时 ,由 于 CH 3 COO H =CH 3 COOH ,a 中 c(H ) 减少, 反应 速率 减小 ,但 生成 H 2 的体 积不 变, 所 以 C 项正 确 。 改变 Zn 与 H 反 应速 率的 方法 (1) 加入 Cu 或 CuSO 4 , 形 成原电 池, 加快 反应 速率 ,加 入 Cu 不影

    19、响 Zn 的 量,但 加 入 CuSO 4 ,Zn 的 量减 少, 是否 影响产 生 H 2 的 量, 应根 据 Zn 、H 的相 对量 多少 判断 。 (2) 加入强 碱弱 酸盐 ,由 于 弱酸根 与 H 反应 ,使 c(H ) 减小 , 反应速 率减 小, 但不 影响 生成 H 2 的量 。 考点三 化 学电 源 1.碱性 锌锰 干电 池 一 次电池 正极反 应 :2MnO 2 2H 2 O 2e =2MnOOH 2OH ; 负极反 应 :Zn 2OH 2e =Zn(OH) 2 ; 总反应 :Zn 2MnO 2 2H 2 O=2MnOOH Zn(OH) 2 。 2.锌银 电池 一次 电池

    20、负极反 应 :Zn 2OH 2e =Zn(OH) 2 ; 正极反 应 :Ag 2 O H 2 O 2e =2Ag 2OH ; 总反应 :Zn Ag 2 O H 2 O=Zn(OH) 2 2Ag 。 3.二次 电池( 可充 电电 池) 铅蓄电 池是 最常 见的 二次 电池 , 负极 材料 是 Pb , 正 极材料 是 PbO 2 。 (1) 放电时 的反 应 负极 反应 :Pb SO 2 4 2e =PbSO 4 ; 正极 反应 :PbO 2 4H SO 2 4 2e =PbSO 4 2H 2 O ; 总反 应 :Pb PbO 2 2H 2 SO 4 =2PbSO 4 2H 2 O 。 (2)

    21、充电时 的反 应 阴极 反应 :PbSO 4 2e =Pb SO 2 4 ; 阳极 反应 :PbSO 4 2H 2 O 2e =PbO 2 4H SO 2 4 ; 总反 应 :2PbSO 4 2H 2 O=Pb PbO 2 2H 2 SO 4 。 4.燃料 电池 氢氧燃 料电 池是 目前 最成 熟的燃 料电 池 , 可分 酸性 和碱性 两种 。 种类 酸性 碱性 负极反 应式 2H 2 4e =4H 2H 2 4OH 4e =4H 2 O 正极反 应式 O 2 4e 4H =2H 2 O O 2 2H 2 O 4e =4OH 电池总 反应 式 2H 2 O 2 =2H 2 O 深度思 考 1.

    22、可充 电电 池充 电时 电极 与外接 电源 的正 、负 极如 何连接 ? 答案 2.(1) 氢 氧 燃 料电 池以 KOH 溶液 作 电 解质 溶 液时 ,工 作 一 段时 间 后, 电 解质溶 液 的 浓度 将 _ ,溶 液 的 pH_ 。 ( 填 “减小 ” 、“ 增大 ” 或 “ 不变 ”) (2) 氢氧燃 料电 池 以 H 2 SO 4 溶液作 电解 质溶 液时 ,工 作一段 时间 后, 电解 质溶 液的浓 度 将 _ , 溶液 的 pH_ 。 ( 填“减小 ”、 “增大 ” 或 “不变 ”) 答案 (1) 减小 减小 (2) 减小 增大 题组一 化 学电 源中 电极 反应式 的书 写

    23、 1.Li SOCl 2 电 池 可 用 于 心 脏 起 搏 器 。 该 电 池 的 电 极 材 料 分 别 为 锂 和 碳 , 电 解 液 是 LiAlCl 4 SOCl 2 。 电 池的总 反应可 表示 为 4Li 2SOCl 2 =4LiCl S SO 2 。 请回答 下列 问题 : (1) 电池的 负极 材料 为_ , 发 生的 电极 反应 为_ 。 (2) 电池正 极发 生的 电极 反 应为_ 。 答案 (1) 锂 Li e =Li (2)2SOCl 2 4e =4Cl S SO 2 解析 分析 反应 的化 合价 变化, 可知 Li 失电子, 被氧化 ,为 还原 剂,SOCl 2 得

    24、电 子, 被 还原, 为氧 化剂 。 (1) 负极材 料 为 Li( 还原剂) ,Li e =Li 。 (2) 正极反 应式 可由 总反 应 式减去 负极 反应 式得 到:2SOCl 2 4e =4Cl S SO 2 。 2. 铝 空 气 海 水电 池 : 以铝板 为 负极 , 铂 网为 正 极 , 海 水 为电 解质 溶液 , 空气中 的 氧气 与铝 反 应产生 电流 。 电池总 反应 为 4Al 3O 2 6H 2 O=4Al(OH) 3负极 : _ ; 正极 : _ 。 答案 4Al 12e =4Al 3 3O 2 6H 2 O 12e =12OH 化学电 源中 电极 反应 式书 写的一

    25、 般步 骤 “加减 法 ” 书写 电极 反应 式 (1) 先确定 原电 池的 正、 负 极,列 出正 、负 极上 的 反 应物质 ,并 标出相 同数 目电 子的 得失 。 (2) 注意负 极反 应生 成的 阳 离子与 电解 质溶 液中 的阴 离子是 否共 存。若 不共 存, 则该 电解 质溶液 中的 阴离 子应 写入 负极反 应式 ; 若正极 上的 反应 物质 是 O 2 ,且电 解质 溶液 为中 性或 碱性, 则水 必须写 入正 极反 应式 中, 且 O 2 生成 OH , 若电 解质 溶液为 酸性 , 则 H 必 须写 入正 极反 应式 中,O 2 生成 水。 (3) 正、负 极反 应式

    26、相加 得 到电池 反应 的总 反应 式。 若已知 电池 反应的 总反 应式 ,可 先写 出较易 书写 的一 极的 电极 反应式 ,然 后 在电子 守恒 的基 础上 ,总 反应式 减去 较易 写出 的一 极的电 极反 应 式,即 得到 较难 写出 的另 一极的 电极 反应 式。 题组二 “ 久考 不衰 ” 的 可逆电 池 3.一种碳纳米管能 够吸附 氢气 ,可作二次 电池( 如下 图所示) 的碳电极。该 电池 的电解质溶液 为 6 mol L 1 的 KOH 溶液 ,下列 说法 正确 的是 ( ) A.充 电时 阴极 发生 氧化 反 应 B.充 电时 将碳 电极 与电 源 的正极 相连 C.放

    27、电时 碳电 极反 应为 H 2 2e =2H D.放 电时 镍电 极反 应为 NiO(OH) H 2 O e =Ni(OH) 2 OH 答案 D 解析 充电 时 , 阴 极得 电 子, 发 生 还原 反应 ,A 错 误; 充电 时, 碳电 极为 阴 极, 与电 源的 负极相 连,B 错误 ;放 电 时碳电 极的 反应 为 H 2 2OH 2e =2H 2 O ,C 错误 。 题组三 “ 一池 多变 ” 的 燃料电 池 4.以甲 烷燃 料电 池为 例来 分析在 不同 的环 境下 电极 反应式 的书 写方 法 : (1) 酸性条 件 燃料电 池总 反应 式 :CH 4 2O 2 =CO 2 2H

    28、2 O 燃料电 池正 极反 应式 :O 2 4H 4e =2H 2 O 2 ,得 燃料 电池 负 极反应 式 :_。 (2) 碱性条 件 燃料电 池总 反应 式 :CH 4 2O 2 2NaOH=Na 2 CO 3 3H 2 O 燃料电 池正 极反 应式 :O 2 2H 2 O 4e =4OH 2 ,得 燃料 电池 负 极反应 式 :_ 。 (3) 固体电 解质( 高温 下能 传 导 O 2 ) 燃料电 池总 反应 式 :CH 4 2O 2 =CO 2 2H 2 O 燃料电 池正 极反 应式 :O 2 4e =2O 2 2 ,得 燃料 电池 负 极反应 式 :_ 。 (4) 熔融碳 酸盐( 如

    29、: 熔融 K 2 CO 3 ) 环 境下 电池总 反应 式 :CH 4 2O 2 =CO 2 2H 2 O 正极电 极反 应式 :O 2 2CO 2 4e =2CO 2 3 2 ,得 燃料 电池 负 极反应 式 :_ 。 答案 (1)CH 4 8e 2H 2 O=CO 2 8H (2)CH 4 10OH 8e =CO 2 3 7H 2 O (3)CH 4 4O 2 8e =CO 2 2H 2 O (4)CH 4 4CO 2 3 8e =5CO 2 2H 2 O 燃料电 池电 极反 应式 的书 写 根 据 燃 料 电 池 的 特 点 , 一 般 在 正 极 上 发 生 还 原 反 应 的 物 质

    30、 都 是O2 , 随 着 电 解 质 溶 液 的 不 同 , 其 电 极 反 应 有 所 不 同 , 其 实 , 我 们 只 要 熟 记 以 下 四 种 情 况 : (1) 酸 性 电 解 质 溶 液 环 境 下 电 极 反 应 式 :O2 4H 4e =2H2O (2) 碱 性 电 解 质 溶 液 环 境 下 电 极 反 应 式 :O2 2H2O 4e =4OH (3) 固 体 电 解 质( 高 温 下 能 传 导O 2 ) 环 境 下 电 极 反 应 式 :O2 4e =2O 2 (4) 熔 融 碳 酸 盐( 如 : 熔 融K2CO3) 环 境 下 电 极 反 应 式 :O2 2CO2 4

    31、e =2CO 2 3 。 再 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 电 池 负 极 反 应 式 电 池 的 总 反 应 式 电 池 正 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 。 考点四 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 、KNO 3 等溶

    32、 液和 琼胶 制成 的胶冻 。 (2) 盐桥的 作用 : 连接 内 电路 , 形成 闭合 回路 ; 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 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 2 正极 :Cu 2 2e =Cu 总反应 :Zn Cu 2 =Cu Zn 2 不同点 : 图 1 中 Zn 在 CuSO 4 溶液 中 直 接接 触 Cu 2 , 会有一 部 分 Zn 与 Cu 2 直 接反应 , 该 装置中 既有 化学 能和 电能 的转化 ,又 有一 部

    33、分 化学 能转化 成了 热能 ,装 置的 温度 会 升 高 。 图 2 中 Zn 和 CuSO 4 溶液 在两个 池子 中 ,Zn 与 Cu 2 不直接 接触 ,不 存在 Zn 与 Cu 2 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 。 深度思 考 1.能用 金属 代替 盐桥 吗? 答案 不可 以 , 在电 路接 通的情 况下 , 这个盐 桥只 是整个 回路 的一 部分 , 随 时要保 持 电 中 性, 琼胶 作为 盐桥因 其中 含有两 种离 子 , 可

    34、以 与溶 液中的 离子 交换 , 从 而达 到传导 电 流 的 目的 , 而 且琼 胶本身 可以 容纳离 子在 其中 运动 ; 若 用金属 代替 盐桥 , 电 子流 向一极 后 不 能 直接从 另一 极得 到补 充 , 必 然结果 就是 向另 一极 释放 金属阳 离子 或者 溶液 中的 金属阳 离 子 在电子 流出 的那 一极 得电 子析出 金属 , 从而降 低了 整个电 池的 电势 。 所以, 只有自 由电 子 是不够 的 , 应该 有一 个离 子的通 道即 “盐桥 ” 。 2.在有盐桥的铜锌原电池中,电解质溶液的选择为 什么要与电极材料的阳离 子相同?如 Zn 极对应 的是 硫 酸 锌,

    35、能不 能是氯 化铜 或者 氯化 钠? 答案 可以 , 如 果该 溶液 中溶质 的阳 离子 对应 的金 属单质 比电 极强 的话 没有 问题 。 因为 负 极区发 生的 反应 只 是 Zn 的 溶解而 已 。 但是 如果 比电 极弱的 话 , 例如 硫酸 铜 , 锌就会 置换 出铜 , 在表 面形 成原 电池 , 减少 供电 量 。 使用 盐桥 就是为 了避 免这 种情 况 , 至于电 解液 要 跟电极 相同 那只 是一 个做 题的技 巧 , 具体 问题 具体 分析就 行 。 题组一 根 据装 置明 确原 理 1.根据 右图 ,下 列判 断中 正确的 是 ( ) A.烧杯 a 中的 溶液 pH

    36、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 =H 2D.烧杯 b 中发 生的 反应 为 2Cl 2e =Cl 2答案 B 解析 由题 给原 电池 装置 可知, 电子 经过 导线 , 由 Zn 电极流 向 Fe 电极, 则 O 2 在 Fe 电 极发生 还原 反应 :O 2 2H 2 O 4e =4OH , 烧杯 a 中 c(OH ) 增大 , 溶液 的 pH 升 高 。 烧 杯 b 中,Zn 发 生氧 化反 应 :Zn 2e =Zn 2 。 2.如图 所示 , 杠杆 AB 两端 分别挂 有体 积相 同 、 质 量 相等的 空心 铜球 和空 心铁 球

    37、 , 调 节杠杆 并使其 在 水 中保 持平 衡 , 然后小 心地 向水 槽中 滴入 浓 CuSO 4 溶液 , 一段 时间 后 ,下列有 关杠杆 的偏 向判 断正 确的 是( 实验 过程 中 , 不考 虑两 球的浮 力变 化) ( ) A.杠 杆为 导体 或绝 缘体 时 ,均为 A 端高 B 端低 B.杠 杆为 导体 或绝 缘体 时 ,均为 A 端低 B 端高 C.当 杠杆 为导 体时 ,A 端低 B 端高 D.当 杠杆 为导 体时 ,A 端高 B 端低 答案 C 解析 当杠 杆为 导体 时, 构成原 电池 ,Fe 作负极 ,Cu 作 正极 ,电 极反 应式 分 别为 负极:Fe 2e =F

    38、e 2 , 正极:Cu 2 2e =Cu , 铜球质 量增 加, 铁球 质量 减少, 杠 杆 A 端低 B 端高 。 题组二 平 衡移 动与 “盐桥 ”作用 3.控制 适合 的条 件 , 将反应 2Fe 3 2I 2Fe 2 I 2 设计 成如 下图 所示 的原 电 池 。 下列 判断 不正确 的是 ( ) 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 3 被还原 C.电 流表 读数 为零 时 , 反 应达到 化学 平衡 状态 D.电 流表 读数 为零 后 , 在 甲中溶 入 FeCl 2 固体 , 乙 中 的石墨 电极 为负

    39、 极 答案 D 解析 由图 示结 合原 电池 原理分 析可 知 ,Fe 3 得电子变 成 Fe 2 被还原,I 失 去电子 变 成 I 2 被氧化 ,所 以 A 、B 正确 ;电流 表读 数为 零 时 Fe 3 得电子 速率 等 于 Fe 2 失电子速率 , 反 应达到 平衡 状态 ;D 项 在 甲中溶 入 FeCl 2 固体 ,平 衡 2Fe 3 2I 2Fe 2 I 2 向左 移动, I 2 被还原为 I ,乙 中石 墨 为正极 ,D 不 正确 。 4.已知 在酸 性条 件下 发生 的反应 为 AsO 3 4 2I 2H =AsO 3 3 I 2 H 2 O , 在碱 性条件 下发 生的反

    40、应 为 AsO 3 3 I 2 2OH =AsO 3 4 H 2 O 2I 。设计如图装置(C 1 、C 2 均为石墨电 极) ,分 别进 行下 述操 作 : .向 B 烧 杯中 逐滴 加入 浓 盐酸 .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) 操作 过 程 中 C 1 棒 上 发 生 的 反 应 为 _ ; (4) 操作 过程 中 C 2 棒

    41、上发 生的反 应为_ 。 (5) 操作 过程 中 , 盐桥 中 的 K 移向_ 烧杯 溶液( 填“A ” 或“B ”) 。 答案 (1) 两次 操作 中均 能 形成原 电池 ,化 学能 转变 成电能 。 (2) 操作 加酸 ,c(H ) 增大 ,AsO 3 4 得电子 ,I 失电子 , 所以 C 1 是 负极 ,C 2 是正 极 。 操作 加碱 ,c(OH ) 增大 ,AsO 3 3 失电子 ,I 2 得电子 , 此时 ,C 1 是正 极 ,C 2 是 负极 。 故发生 不 同方向 的反 应 , 电子 转移 方向不 同 , 即电 流表 指针 偏转方 向不 同 。 (3)2I 2e =I 2(4

    42、)AsO 3 3 2OH 2e =AsO 3 4 H 2 O (5)A 解析 由于 酸性 条件 下发 生反 应 AsO 3 4 2I 2H =AsO 3 3 I 2 H 2 O , 碱性 条件 下发 生 反应 AsO 3 3 I 2 2OH =AsO 3 4 H 2 O 2I 都 是 氧化 还 原反应 。而 且满 足构 成原 电池的 三大要素: 不 同 环境 中的 两 电 极( 连接) ; 电 解质 溶 液( 电 极 插 入其 中 并 与电 极 自 发反 应) ; 形成 闭合 回路 。 当加酸 时,c(H ) 增 大,C 1 :2I 2e =I 2 ,是负极 ;C 2 :AsO 3 4 2H

    43、2e =AsO 3 3 H 2 O ,是 正极 。 当加碱 时,c(OH ) 增大 ,C 1 :I 2 2e =2I , 是正 极 ;C 2 :AsO 3 3 2OH 2e =AsO 3 4 H 2 O , 是负 极。 (1) 当氧化 剂得 电子 速率 与 还原剂 失电 子速 率相 等时 ,可逆 反应 达 到化学 平衡 状态 ,电 流表 指针示 数为 零; 当电 流表 指针往 相反 方 向偏转 ,暗 示电 路中 电子 流向相 反, 说明 化学 平衡 移动方 向相 反。 (2) 电子流 向的 分析 方法 改变条 件, 平衡 移动 ;平 衡移动 ,电 子转 移; 电子转 移, 判断 区域 ;根 据区域 ,判 断流 向; 根据流 向, 判断 电极 。 探究高 考 明确 考向 1.(2013 安徽 理综,10) 热 激 活电池 可用 作火 箭 、 导弹 的工作 电源 。 一 种热 激活 电池的 基本

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