4、验证;两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同,则书写正确。

典例剖析

[例1]把a、b、c、d四块金属浸入稀硫酸中,用导线两两相连组成原电池,若a、b相连时,a为负极;c、d相连时,电流由d到c;a、c相连时, c极上产生大量气泡;b、d相连时,b上有大量气泡产生,则四种金属的活动性顺序为 

A.a>b>c>d      B.a>c>d>b       C.c>a>b>d      D.b>d>c>a

解析:根据原电池原理:作为负极的金属活动性比正极的金属活动性强,电子流动方向是由负极流向正极,电流方向与电子流动方向相反,因此依次作出判断:活泼性a>b;c>d;a>c;d>b。答案为B。

[例2]在用Zn片、Cu片和稀硫酸组成的原电池装置中,经过一段时间工作后,下列说法正确的是

A.锌片是正极,铜片上有气泡产生    B.电流方向是从锌片流向铜片

C.溶液中硫酸的物质的量浓度减小    D.电解质溶液的pH保持不变

解析:活泼金属锌为负极,电流方向由正极到负极,与电子流动方向相反,随着H+消耗,pH逐渐增大。答案为C

[例3]美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电源,其构造如图所示:a、b两个电极均由多孔碳制成,通入的气体由孔隙中逸出,并在电极表面放电。

??(1)a是__极,b是__极.电极反应式分别是_____________、______________。

??(2)飞船上宇航员的生活用水由燃料电池提供.已知这种电池发1度电能生成350g水,试计算能量的转化率。(已知: 2H2(g)+O2(g)=2H2O(1);=-572kJ/mol)

??(3)这种电池的输出电压为1.2V,用它使标有“1.2V  1.5W”的小灯泡发光1h,需要消耗标准状态下的 H2多少升?

???解析:(1)a中的 H2失去电子被氧化,是负极;b中的 O2得到电子被还原,是正极.两电极的反应分别是:

??(2)由方程式: 2H2(g)+O2(g)=2H2O(1);=-572kJ/mol可知,发生350g液态水放出的热量为:

kJ.

这过程中产生的电能是1度,即 kJ,因此能量转化率为:

(3)1.5W灯泡连续发光1h,消耗的电能:

??产生这些电能需要消耗化学能:

这过程中消耗标准状态下的氢气的体积: L.

[例4]1991年我国首创以铝-空气-海水电池作为能源的新型海水标志灯,以海水为电解质,靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流,只要把灯放入海水中数分钟,就会发出耀眼的白光,其总反应方程式为:4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)3,则该电源的负极材料为      ,正极材料为       ,负极反应           

正极反应                     

解析:Al 、O2(空气)之间的氧化还原反应为:4Al + 3O2 = Al2O3.将该反应与原电池原理、铝的导电性等知识进行综合分析可知,铝既是负极产物,又是反应材料,O2是正极反应物,正极材料应该选择还原性比铝弱的导电性强的材料,如石墨等

铝、O2的氧化反应、还原反应分别为:Al – 3e- = Al3+,O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-

答案:铝  石墨  负极反应:Al – 3e- = Al3+,O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-

[例5](2005年江苏高考化学题)高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为:3Zn+2K2FeO4+8H2O  3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH,下列叙述不正确的是

A.放电时负极反应为:Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2

B.充电时阳极反应为:Fe(OH)3 -3e-+ 5OH-=FeO42+ 4H2O

C.放电时每转移3mol电子,正极有1molK2FeO4被氧化

D.放电时正极附近溶液的碱性增强

解析:高铁电池放电(原电池)时的负极反应为3Zn+6OH--6e-=3Zn(OH)2,正极反应为2FeO42+8H2O+6e==2Fe(OH)3+10OH-;充电(电解池)时的阴极反应为3Zn(OH)2+6e==3Zn+6OH-,阳极反应为2Fe(OH)3+10OH--6e==2FeO42+8H2O。从而不难分析出答案为C。

知能训练

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