1、微型专题重点突破(四),专题2 化学反应与能量转化,学习目标 1.会判断原电池的正极和负极，会正确书写原电池电极反应式。 2.根据原电池原理，会分析新型化学电池。 3.根据电解池原理，会分析电解在生产、科研中的应用。 核心素养 1.宏观辨识与微观探析：会分析物质化学变化和能量转化与物质微观结构间的关系。 2.证据推理与模型认知：在解题过程中，建立原电池、电解池相关知识应用的思维模型，并能用模型解决实际问题。,微型专题,考题精选,内容索引,微型专题,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
2、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,答案,解析,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XY B.若电极材料分别为锌片和铜片，则Y为锌片 C.X极
3、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,解析,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3Zn2K2FeO48H2O 3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH。请回答下列问题： (1)放
4、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。,答案,解析,还原,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FeO 3e4H2O=Fe(OH)35OH，正极区生成OH且消耗水，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
5、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)。,解析 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=4AlO 2H2O。,答案,解析,正,X,(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_。,解析 两电极的
6、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。,答案,解析,O24H4e=2H2O,碱式氢氧燃料电池的电解质溶液是KOH溶液，则其负极反应式为 _。,解析 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。,答案,解析,2H24OH4e=4H2O,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、C等，FeCl3溶
7、液作电解质溶液。,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： _。,答案,解析,2Fe3Cu=2Fe2Cu2,(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：_。,答案,答案 装置如图所示：,Cu2e=Cu2,2Fe32e=2Fe2,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
8、(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Cu B.电解质溶液Y是CuSO4溶液 C.电子从X电极经导线流向Ag电极 D.Ag电极为电池的正极，电极反应为Age=Ag,答案,解析,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
9、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。,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 A.Mg电极是该电池的正极 B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应 C.石墨电极附近溶液的pH增大 D.溶液中Cl向正极移动,四、新情境下原电池原理的多角度考查,答案,解析,解析 MgH2O2电池，活泼金属(Mg)作负极，发生氧化反应：Mg2e=Mg2，H
10、2O2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。,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
11、确。,变式4 一种以NaBH4和H2O2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=2OH B.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a D.b极室的输出液经处理后可输入a极室循环利用,答案,解析,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 A.a为正极，b为负极；NaClO和NaCl B.a为负极，b为正极；NaClO和NaCl C.a为阳极，b为阴极；HClO
12、和NaCl D.a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl,五、电解在物质制备中的应用,答案,解析,解析 用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液发生的反应为2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2，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Cl2在阳极生成，故b为正极，a为负极。,解答关于电解原理及应用类题的一般步骤,思维启迪,变式5 (2017福州高一检测)已知碘盐的主要
13、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.电解前后电解质溶液pH变大 D.电解中，每转移0.6 mol电子，理论上可得到0.1 mol无水KIO3晶体,答案,解析,解析 本题利用电解原理制取碘盐中的碘酸钾，由方程式可知，发生氧化反应的物质是I，故应用惰性材料作阳极，A正确； 电解池工作时，阴极上H放电生成H2，B正确； 电解前后电解质溶液pH不变，C错误；,例6 (2017台州高一检测)如图所示，A、F为石墨
14、电极，B、E为铁片电极。按要求回答下列问题：,六、原电池、电解池的比较,(1)打开K2，闭合K1，B为_极，A的电极反应为_，最终可观察到的现象是_。,负,O22H2O4e=4OH,溶液中有红褐色沉淀生成,解析,答案,解析 打开K2，闭合K1，左侧为原电池，B为负极，A极O2放电。FeFe2Fe(OH)3。打开K1，闭合K2，右侧为电解池，E与电源负极相连，为阴极，F极释放出氯气。滴入酚酞后，进行(1)、(2)操作时，(1)中原电池的A极生成OH，(2)中电解池的E极放出氢气，余下OH，因此A极、E极周围能变红。,(2)打开K1，闭合K2，E为_极，检验F极产生气体的方法是_。,阴,用湿润的淀
15、粉KI试纸靠近F极，试纸变蓝，证明是氯气,(3)若往U形管中滴加酚酞，进行(1)、(2)操作时，_极周围能变红(填“A”“B”“E”或“F”)。,A、E,答案,解答关于原电池、电解池综合题的一般步骤,思维启迪,变式6 某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流计指针偏转。下列有关描述正确的是,A.断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为 2H2Cl Cl2H2 B.断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红 C.断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应式为 Cl22e=2Cl D.断开K1，闭合K2时，石墨电极作正
16、极,答案,解析,解析 断开K2，闭合K1时，装置为电解池，两极均有气泡产生，则反应为2Cl2H2O H22OHCl2，石墨为阳极，铜为阴极，因此石墨电极处产生Cl2，在铜电极处产生H2，附近产生OH，溶液变红，故A、B均错误；,断开K1、闭合K2时，装置为原电池，铜电极反应为H22e2OH=2H2O，为负极，而石墨电极反应为Cl22e=2Cl，为正极，故C项错误，D项正确。,考题精选,1.(2018济南一中期中)化学能可与热能、电能等相互转化。下列表述不正确的是 A.有能量变化是化学反应的基本特征之一 B.图所示的装置能将化学能转变为电能 C.图所示的反应为放热反应 D.化学反应中能量变化的主
17、要原因是化学键的断裂与形成,1,2,3,4,5,6,答案,解析,7,8,解析 化学反应过程中，除了有新物质生成，一定伴随能量的变化，所以有能量变化是化学反应的基本特征之一，A项正确； 图所示的装置不能形成闭合回路，不能构成原电池，化学能不能转变为电能，B项错误； 根据图知，反应物总能量大于生成物总能量，则该反应是放热反应，C项正确； 化学反应总是伴随着能量变化，断键需要吸收能量，成键放出能量，所以化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂与生成，D项正确。,1,2,3,4,5,6,7,8,2.(2018诸暨高一期中)关于原电池、电解池的电极名称，下列说法错误的是 A.原电池中失去电子的一极为负
18、极 B.原电池中发生氧化反应的一极为正极 C.电解池中与直流电源负极相连的一极为阴极 D.电解池中发生氧化反应的一极为阳极,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,解析 原电池中负极失去电子，则失去电子的一极为负极，A正确； 一般来说，原电池中相对活泼的一极失去电子发生氧化反应，为原电池的负极，B错误； 电解池中与直流电源负极相连的一极为阴极，C正确； 与电源正极相连的为阳极，失去电子，发生氧化反应，D正确。,1,2,3,4,5,6,7,8,3.(2018浙江湖州高一期中)下图两个装置中，液体体积均为200 mL，开始工作前电解质溶液的浓度均为0.5 molL1，工作一段时间后，测得有0.
19、02 mol电子通过，若忽略溶液体积的变化，下列叙述正确的是,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,A.产生气体体积 B.中阴极质量增加，中正极质量减小 C.溶液的pH变化：减少，增大 D.电极反应式：中阳极：4OH4e =2H2OO2 中负极：2H2e=H2,解析 是电解池，两极分别产生Cu和氧气，阴极：Cu22e=Cu，阳极：4OH4e=2H2OO2，当通过0.02 mol电子时，生成氧气0.02 mol/40.005 mol；是原电池，Zn作负极，发生Zn2e=Zn2，Cu作正极，发生2H2e=H2，当通过0.02 mol电子时，生成氢气的物质的量是0.01 mol，与产生的气体不
20、相等，A错误； 中阴极有Cu析出，质量增加；中正极是氢离子生成氢气，电极质量不变，B错误； 中是氢氧根离子放电，生成氧气和氢离子，所以溶液pH减少，中氢离子放电生成氢气，氢离子浓度减小，所以溶液pH增大，C正确； 是电解池，两极分别产生Cu和氧气，阳极：4OH4e=2H2OO2，是原电池，Zn作负极，发生Zn2e=Zn2，D错误。,1,2,3,4,5,6,7,8,4.(2018宿迁期中)如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是 A.外电路的电流方向：X外电路Y B.若两电极分别为Zn和石墨棒，则X为石墨棒，Y为Zn C.若
21、两电极都是金属，则它们的活泼性为XY D.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,解析 电流的方向是正电荷的移动方向，所以外电路的电流方向：Y外电路X，A项错误； 若两电极分别为Zn和碳棒，由于活动性：ZnC，则X为Zn，Y是碳棒，B项错误； 若两电极都是金属，根据原电池的构成条件，活泼性强的失去电子，作负极，则它们的活泼性：XY，C项正确； X极失去电子，发生氧化反应，Y极上获得电子，发生的是还原反应，D项错误。,1,2,3,4,5,6,7,8,5.(2018新疆建设兵团二中期中)电动自行车由于灵活、快捷、方便，已成为上班族的主要代步工具，
22、其电源常采用铅蓄电池。反应原理：Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)2H2O(l)。根据此反应判断下列叙述错误的是 A.放电时负极反应：Pb(s)SO (aq)2e=PbSO4(s) B.充电时电能转化为化学能 C.放电时，电解液的密度增大 D.充电时，电解液的pH减小,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,解析 根据总反应式可知放电时负极铅发生失去电子的氧化反应，反应为Pb(s)SO (aq)2e=PbSO4(s)，A项正确； 充电时电能转化为化学能，B项正确； 放电时消耗硫酸，生成难溶性硫酸铅和水，电解液的密度减小，C项错误； 充电时生成硫酸，氢离子浓度增
23、大，电解液的pH减小，D项正确。,1,2,3,4,5,6,7,8,6.(2018哈六中期中)有关电化学知识的描述正确的是 A.CaOH2O=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Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag，装置中一定是银作 正极 C.因为铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中， 若能组成原电池，必是铁作负极、铜作正极 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,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,解析 所给反应不是氧化还原反应，没有电子转移，虽然为放热反应，但不能将该反应设
24、计成原电池，A项错误； 根据所给反应，负极材料应该是Cu，但正极材料可以用Ag，也可以用碳棒等惰性电极，B项错误； 当铁和铜作为电极放入浓硝酸中时，铁因钝化瞬间停止反应，而铜可持续被浓硝酸溶解，所以铜是负极，C项错误。,1,2,3,4,5,6,7,8,7.下列四组原电池，其中放电后电解质溶液质量增加，且在正极有单质生成的是 A.Cu、Ag、AgNO3溶液 B.Zn、Cu、浓H2SO4 C.Fe、Zn、CuSO4溶液 D.Fe、C、Fe2(SO4)3溶液,答案,解析,1,2,3,4,5,6,7,8,解析 电池反应式为Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag，溶液质量减少，正极有单质Ag生成，A不
25、符合题意； Zn与浓硫酸反应没有单质生成，B不符合题意； 电池反应式为ZnCuSO4=CuZnSO4，溶液质量增加，正极有单质铜生成，C符合题意； 电池反应式为Fe2Fe3=3Fe2，溶液质量增加，但正极没有单质生成，D不符合题意。,1,2,3,4,5,6,7,8,8.某种燃料电池的工作原理示意图如图所示，a、b均为惰性电极。,(1)使用时，空气从_(填“A”或“B”)口通入。,答案,解析,B,解析 由电子流动方向可知a为负极，b为正极，空气应从B口通入，甲醇从A口通入。,1,2,3,4,5,6,7,8,(2)假设使用的“燃料”是甲醇(CH3OH)，总反应式为2CH3OH4OH3O2=2CO 6H2O，则A口通入的气体为_(填名称)。 (3)b极反应式为_。 (4)当电路中通过0.3 mol电子时，消耗甲醇的质量为_ g。,答案,甲醇,O24e2H2O=4OH,1.6,1,2,3,4,5,6,7,8,
