1、第六章 化学反应与能量一、选择题1下列关于原电池的说法正确的是()A所有的氧化还原反应都能设计成原电池B原电池的两极中较活泼的金属一定为负极C在原电池中，电子流出的一极是负极，发生氧化反应D原电池可以把物质内部的能量全部转化为电能第六章 化学反应与能量解析：选 C。A 项，必须是自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池，错误；B 项，原电池的两极中较活泼的金属一般为负极，但在某些特殊的电解质溶液中，如 Mg-Al(NaOH)原电池，较活泼的金属 Mg 与 NaOH 不能反应，而 Al 与之反应，较不活泼的金属 Al 作负极，故错误；D 项，原电池反应后，电极产物仍会具有一定的能量，且由于过程中放
2、热，不可能 100%进行转化，故原电池不能把物质中的能量全部转化为电能，错误。第六章 化学反应与能量2(2017泉州模拟)课堂学习中，同学们利用铝条、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁、烧杯等用品探究原电池的组成。下列结论错误的是()A原电池是将化学能转化成电能的装置B原电池由电极、电解质溶液和导线等组成C图中 a 极为铝条、b 极为锌片时，导线中会产生电流D图中 a 极为锌片、b 极为铜片时，电子由铜片通过导线流向锌片第六章 化学反应与能量解析：选 D。原电池是将化学能转化成电能的装置，A 正确；原电池由电极、电解质溶液和导线等组成，B 正确；图中 a 极为铝条、b 极为锌片时，构成原电池，导线
3、中会产生电流，C 正确；图中 a 极为锌片、b 极为铜片时，锌片作负极，电子由锌片通过导线流向铜片，D 错误。第六章 化学反应与能量3研究人员最近发明了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为 5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl。下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是()A正极反应式：AgCle=AgClB每生成 1 mol Na2Mn5O10 转移 2 mol 电子CNa不断向“水”电池的负极移动DAgCl 是还原产物解析：选 B。电池的正极得电子，A 错误；阳离子向正极移动，C 错误；Ag 化合价升高形成 Ag
4、Cl，AgCl 是氧化产物，D 错误。第六章 化学反应与能量4“天宫二号”飞行器白天靠太阳能帆板产生电流向镍氢电池充电，夜间镍氢电池向飞行器供电。镍氢电池的结构示意图如图所示。若电池总反应为 2Ni(OH)2 充电放电 2NiOOHH2。则下列说法正确的是()第六章 化学反应与能量A放电时，NiOOH 发生氧化反应B充电时，a 电极的 pH 增大，K移向 b 电极C充电时，a 电极的电极反应为 2H2O2e=H22OHD放电时，负极反应为 NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OH解析：选 C。放电时，NiOOH 在正极上放电，发生还原反应，A 错误；充电时，a 电极作阴极，电极反应式为 2H2O
5、2e=H22OH，pH 增大，K移向 a 电极，B 错误、C 正确；放电时，负极上 H2 放电，D 错误。第六章 化学反应与能量5(2017张家界模拟)液流电池是一种新的蓄电池，是利用正负极电解液分开，各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域(环境)广、循环使用寿命长的特点。如图是一种锌溴液流电池，电解液为溴化锌的水溶液。下列说法正确的是()第六章 化学反应与能量A充电时阳极的电极反应式：Zn2e=Zn2B充电时电极 a 为外接电源的负极C放电时 Br向右侧电极移动D放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大第六章 化学反应与能量解析：选 D。如图是一种锌溴液流电池，电解液为溴化锌的水溶液
6、，所以该电池的负极为锌，电极反应式为 Zn2e=Zn2，溴为原电池的正极，电极反应式为 Br22e=2Br，充电时阳极的电极反应式与正极的电极反应式相反，所以充电时阳极的电极反应式为 2Br2e=Br2，故 A 错；在充电时，原电池的正极连接电源的正极，是电解池的阳极，而原电池的负极连接电源的负极，所以充电时电极 a 为外接电源的正极，故 B 错；放电时为原电池，在原电池中间隔着一个阳离子交换膜，所以 Br不能向右侧电极移动，故 C 错；放电时左侧生成溴离子，为平衡电荷，右侧的锌离子向左侧电极移动，所以放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大，故 D 正确。第六章 化学反应与能量6如图所示，最近
7、美国医学家利用人体自身环境设计了心脏起搏器，其动力由人体体液中的能量物质提供。下列有关说法正确的是()A图中“？”为人体中的脂肪BO2 极为心脏起搏器的负极C产生的 CO2 使人体血液呈酸性，长期使用对人体有害D电池正极的电极反应式为 O22H2O4e=4OH第六章 化学反应与能量解析：选 D。本题将原电池原理进行拓展和创新，所以解答时首先要了解人体体液中的能量物质，其次要根据原电池原理来分析心脏起搏器的正、负极。选项 A，人体体液中的能量提供者是葡萄糖，不是脂肪。选项 B，体液中的葡萄糖为电池的负极。选项 C，人体自身呼吸作用也会产生二氧化碳，通过人体的呼吸和体液调节不会使人体的血液呈酸性。
8、选项 D，O2 获得电子为电池的正极，其电极反应式为 O22H2O4e=4OH。第六章 化学反应与能量7如图所示，杠杆 A、B 两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球，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 CuSO4 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)()第六章 化学反应与能量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 端低解析：选 C。当杠杆为导体时，构成原电池，Fe 作负极，Cu 作正极，电极
9、反应式分别为负极：Fe2e=Fe2，正极：Cu22e=Cu，铜球增重，铁球质量减轻，杠杆 A 端低 B 端高。第六章 化学反应与能量8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结构如图所示，其中作为电解质的无水 LiCl-KCl 混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为 PbSO42LiClCa=CaCl2Li2SO4Pb。下列有关说法正确的是()第六章 化学反应与能量A正极反应式：Ca2Cl2e=CaCl2B放电过程中，Li向负极移动C每转移 0.1 mol 电子，理论上生成 20.7 g PbD常温时，在正、负极间接上电流表或检流计，指针不偏转第六章 化学反应
10、与能量解析：选 D。正极应是得电子发生还原反应，故为 PbSO42e=PbSO24，A 错误；放电过程为原电池，阳离子向正极移动，B 错误；每转移 0.1 mol 电子，生成 0.05 mol Pb，为 10.35 g，C 错误；由题意“热激活”表明该电池应在加热的条件下工作，故常温下电解质不能熔化，不能形成原电池，指针不偏转，D正确。第六章 化学反应与能量9如图是将 SO2 转化为重要的化工原料 H2SO4 的原理示意图，下列说法不正确的是()第六章 化学反应与能量A该装置将化学能转化为电能B催化剂 b 表面 O2 发生还原反应，其附近的溶液酸性增强C催化剂 a 表面的反应是 SO22H2O
11、2e=SO24 4HD若得到的硫酸浓度仍为 49%，则理论上参加反应的 SO2 与加入的 H2O 的质量比为 815第六章 化学反应与能量解析：选 B。A 项，该装置没有外加电源，是一个原电池，能把化学能转化为电能，正确；B 项，催化剂 b 表面 O2 发生还原反应生成 H2O，消耗 H，其附近溶液酸性减弱，错误；C 项，催化剂a表面SO2失去电子生成硫酸，电极反应式为SO22H2O2e=SO24 4H，正确；D 项，催化剂 a 处的反应为 SO22H2O2e=SO24 4H，催化剂 b 处的反应为12O22H2e=H2O，则总反应式为 SO2H2O12O2=H2SO4。第六章 化学反应与能量
12、设参加反应的 SO2 的质量为 x g，加入的 H2O 的质量为 y g，则生成硫酸的质量为x9864g，消耗水的质量为x1864g，因得到硫酸的浓度为 49%，故有98x64y18x644910049，可得 xy815，正确。第六章 化学反应与能量二、非选择题10(14 分)(1)以 Al 和 NiOOH 为电极，NaOH 溶液为电解质溶液组成一种新型电池，放电时 NiOOH 转化为 Ni(OH)2，该电池反应的化学方程式是_。(2)普通锌锰电池放电时发生的主要反应为 Zn2NH4Cl2MnO2=Zn(NH3)2Cl22MnOOH。该电池中，负极材料主要是_，与普通锌锰电池相比，碱性锌锰电池
13、的优点是_。第六章 化学反应与能量(3)将氢氧燃料电池中的氢气换成氨气也可以构成燃料电池，其电池反应原理为 4NH33O2=2N26H2O。电解质溶液应该呈_(填“酸性”“碱性”或“中性”)，负极的电极反应式：_。第六章 化学反应与能量解 析：(1)根 据 得 失 电 子 守 恒 有Al 3NiOOH NaOHNaAlO23Ni(OH)2，再由元素守恒得：Al3NiOOHNaOHH2O=NaAlO23Ni(OH)2。(2)根据普通锌锰电池放电时发生的主要反应：Zn2NH4Cl2MnO2=Zn(NH3)2Cl22MnOOH，失去电子的为负极，材料为锌；金属易和酸发生反应，而在碱性条件下，金属的性
14、质比较稳定，电池的使用寿命大大增加。(3)NH3 与酸反应生成盐，故该电池应选用碱性电解质溶液。第六章 化学反应与能量答案：(1)Al3NiOOHNaOHH2O=NaAlO23Ni(OH)2(2)锌 在碱性条件下，金属的性质比较稳定，电池的使用寿命大大增加(3)碱性 2NH36e6OH=N26H2O第六章 化学反应与能量11(14 分)已知在酸性条件下发生的反应为 AsO34 2I2H=AsO33 I2H2O，在碱性条件下发生的反应为 AsO33 I22OH=AsO34 H2O2I。设计如图装置(C1、C2 均为石墨电极)，分别进行下述操作：第六章 化学反应与能量.向 B 烧杯中逐滴加入浓盐酸
15、；.向 B 烧杯中逐滴加入 40%NaOH 溶液。结果发现检流计指针均发生偏转，且偏转方向相反。第六章 化学反应与能量试回答下列问题：(1)两次操作中指针为什么都发生偏转？_。(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：_。(3)操作过程中 C1 棒上发生的反应为_。(4)操作过程中 C2 棒上发生的反应为_。(5)操作过程中，盐桥中的 K移向_烧杯溶液(填“A”或“B”)。第六章 化学反应与能量解析：由于酸性条件下发生的反应为 AsO 34 2I2H=AsO33 I2H2O，碱性条件下发生的反应为 AsO33 I22OH=AsO34 H2O2I，两反应都是氧化还原反
16、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，并能自发发生氧化还原反应)；形成闭合回路。当加酸时，c(H)增大，C1：2I2e=I2，为负极；C2：AsO34 2H2e=AsO33 H2O，为正极。当加碱时，c(OH)增大，C1：I22e=2I，为正极；C2：AsO33 2OH2e=AsO34 H2O，为负极。第六章 化学反应与能量答案：(1)两次操作均能形成原电池，将化学能转变成电能(2)加酸时，c(H)增大，AsO34 得电子，I失电子，所以 C1极是负极，C2 极是正极；加碱时，c(OH)增大，AsO33 失电子，I2 得电子，此时，C1 极是正
17、极，C2 极是负极。故加入浓盐酸和 NaOH 溶液时发生不同方向的反应，电子流动方向不同，即检流计指针偏转方向不同(3)2I2e=I2(4)AsO33 2OH2e=AsO34 H2O(5)A第六章 化学反应与能量12(14 分)(2017济宁模拟)(1)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，写出该电池的反应方程式：_。(2)2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)设计的原电池如图所示。电极 X 的材料是_；电解质溶液 Y 是_；外电路中的电子是从_(填电极名称，下同)电极流向_电极。第六章 化学反
18、应与能量(3)将两个铂电极插入 KOH 溶液中，向两极分别通入 CH4和 O2，构成甲烷燃料电池。通入 CH4 的电极反应式是 CH410OH8e=CO23 7H2O，通入 O2 的电极反应式是_。第六章 化学反应与能量解析：(1)根据原电池反应和氧化还原反应的对应关系，初步确定氧化剂是过氧化银，还原产物是银；还原剂是金属锌，氧化产物是四羟基合锌酸钾；同时注意所用的介质是氢氧化钾溶液。(2)原电池正极发生还原反应，负极发生氧化反应，Ag作氧化剂，Age=Ag 的反应为正极反应式，Cu 作负极，负极反应式为 Cu2e=Cu2，Y 溶液为 AgNO3 溶液，外电路中的电子由负极(Cu)流向正极(A
19、g)。(3)在原电池中，负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应。第六章 化学反应与能量答案：(1)Ag2O22Zn4KOH2H2O=2K2Zn(OH)42Ag(2)铜 AgNO3 溶液 铜 银(3)2O24H2O8e=8OH第六章 化学反应与能量13(15 分)(1)熔融盐电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用 Li2CO3 和 Na2CO3 的熔融盐混合物作电解质，CO 为阳极燃气，空气与 CO2 的混合气为阴极助燃气，制得在 650 下工作的燃料电池，完成有关电池反应式。负极反应式：2CO2CO23 4e=4CO2，正极反应式：_，电池总反应式：_。第六章 化学反应与能量(2)二甲醚(C
20、H3OCH3)燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇燃料电池能量密度(5.93 kWhkg1)。若电解质为酸性，二甲醚燃料电池的负极反应式为_，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生_个电子的电量；该电池的理论输出电压为 1.20 V，能量密度 E_(列式计算。能量密度电池输出电能/燃料质量，1 kWh3.6106 J，F96 500 Cmol1)。第六章 化学反应与能量(3)NOx 是汽车尾气中的主要污染物之一。通过 NOx 传感器可监测 NOx 的含量，其工作原理示意图如下：Pt 电极上发生的是_反应(填“氧化”或“还原”)。写出 NiO 电极的电极反应式：_。第六章 化学反
21、应与能量解析：(1)本题中的电池是一种新型高能电池，电解质是熔融物，而不是电解质溶液，但有自由移动的 CO23 存在。原电池的反应原理实质是氧化还原反应中的电子转移，燃料电池总反应实质是一个燃烧反应，故负极 CO 失去电子，而正极应为 O2 得到电子，再与阴极助燃气 CO2 结合生成电解质阴离子 CO23。第六章 化学反应与能量(2)原电池中二甲醚在负极失去电子，所以负极电极反应式是CH3OCH312e3H2O=2CO212H；二甲醚中碳原子的化合价是2 价，反应后变为4 价，每个碳原子失去 6 个电子，所以一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生 12 个电子的电量；由于能量密度电池输出电能/
22、燃料质量，若燃料质量为 1 kg，则该电池的能量密度 E1.20 V1 000 g46 gmol11296 500 Cmol11 kg(3.6106 JkW1h1)8.39 kWhkg1。第六章 化学反应与能量(3)由工作原理示意图可知，O2 在 Pt 电极发生还原反应生成O2；在 O2参加反应下，NO 在 NiO 电极发生氧化反应生成NO2。答案：(1)O22CO24e=2CO23 2COO2=2CO2(2)CH3OCH312e3H2O=2CO212H 121.20 V1 000 g46 gmol11296 500 Cmol11 kg(3.6106 JkW1h1)8.39 kWhkg1(3)还原 NOO22e=NO2第六章 化学反应与能量本部分内容讲解结束 按ESC键退出全屏播放
