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高中二年级化学

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首页 高中二年级化学知识 氧化剂、还原剂 能量的相互转化 影响化学反应速率的因素 原电池电极反应式的书写 电化学有关的计算 试题正文
  • 填空题
    氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定，请回答

    （1）氢氧燃料电池的能量转化主要形式是________________，在导线中电子流动方向为
    ________________（用a、b 表示）。
    （2）负极反应式为________________。
    （3）电极表面镀铂粉的原因为________________。
    （4）该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。因此，大量安全储氢是关键技术之一。金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：
    Ⅰ. 2Li + H22LiH  Ⅱ. LiH + H2O == LiOH + H2↑
    ①反应Ⅰ中的还原剂是________________，反应Ⅱ中的氧化剂是________________。
    ②已知LiH固体密度约为0.8g/cm3。用锂吸收224L（标准状况）H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为________________。
    ③由②生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80％，则导线中通过电子的物质的量为________________mol。
    本题信息：2012年江苏期中题化学填空题难度较难 来源:于丽娜
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本试题 “氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定，请回答（1）氢氧燃料电...” 主要考查您对

氧化剂、还原剂

能量的相互转化

影响化学反应速率的因素

原电池电极反应式的书写

电化学有关的计算

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  • 氧化剂、还原剂
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  • 原电池电极反应式的书写
  • 电化学有关的计算
氧化剂：

（1）定义：得到电子（或电子对偏向）的物质，在反应时所含元素的化合价降低。
（2）常见的氧化剂：
①活泼非金属单质：如 Cl2、Br2、O2等。
②某些高价氧化物，如SO3、MnO2等。
③氧化性含氧酸，如 浓H2SO4、HNO3、HClO等
④元素（如Mn、Cl、Fe等）处于高化合价时的盐，如KMnO4、K2Cr2O7、KClO3、FeCl3等。
⑤过氧化物，如Na2O2、H2O2等。
⑥某些金属阳离子：如Ag+、Fe3+等

还原剂：

（1）定义：失去电子（或电子对偏离）的物质，在反应时所含元素的化合价升高。
（2）常见的还原剂：
①活泼金属单质：如 Na、A1、Zn、Fe等。
②低价态的金属阳离子：如Fe2+等；
③某些非金属单质：如 H2、C等。
④元素（如C、S等）处于低价时的氧化物，如CO、NO、SO2等。
⑤元素（如Cl、S等）处于低化合价时的氢化物：如 H2S、HCl、HI、NH3等 。
⑥元素（如S、Fe等）处于低化合价时的盐或酸，如Na2SO3、H2SO3、H2C2O4、FeSO4等。

常见的氧化剂及对应的还原产物：

氧化剂

还原产物

Cl2、ClO- Cl-
KMnO4(H+)、MnO2 Mn2+
HNO3 NOx、N2、NH4+
浓H2SO4 SO2
Ag+、Fe3+ Ag、Fe2+
H2O2 H2O

常见的还原剂及对应的氧化产物： 

还原剂

氧化产物

Na、K等金属单质

Na+、K+

某些非金属C、S

CO2、SO2

非金属的氢化物CH4、H2S、NH3等

CO2、S/SO2、NO

某些低价态的氧化物CO、SO2

CO2、SO3

某些低价态的酸或盐H2SO3、Na2SO3等

SO42-

某些低价态的阳离子Fe2+

Fe3+

H2O2

O2


易错易混点：

（1）金属单质只具有还原性，金属最高价阳离子只具有氧化性，处于中间价态的物质既有氧化性，又有还原性；
（2）非金属单质常作氧化剂，某些非金属单质也是较强的还原性物质，比如H2、C等等
（3）元素化合价的变化：
①元素最低价只有还原性，最高价只有氧化性，中间价态既有氧化性又有还原性
②同一元素在反应中化合价发生变化，只能接近不能交叉。
例如：



能量的相互转化:

化学反应中的能力变化表现为热量的变化。常见能量转化有：化学能和电能的相互转化、化学能和热能的相互转化、化学能和光能、风能的相互转化等。
如：燃料燃烧产生能量最终带动发电机发电，将化学能转化为电能；铜、锌形成原电池，将化学能转化为电能。


影响化学反应速率的因素：

1．内因：参加反应的物质的结构及性质。
2．外因：主要是指浓度、温度、压强和催化剂，另外还有光、超声波、激光、搅拌、固体表面积、形成原电池等。
(1)浓度：其他条件相同时，增大反应物浓度，化学反应速率增大；减小反应物浓度，化学反应速率减小。在一定温度下，同体、纯液体的浓度视为定值，如C与CO2的反应、Na与H2O的反应中，C的量和Na、H2O 的量减少并不意味着其“浓度”减小，即不冈其量的增减而影响反应速率，但会因固体表面积的变化而改变反应速率。
(2)温度：其他条件相同时，升高温度，可以加快反应速率，实验测得，温度每升高10℃，化学反应速率通常增大到原来的2～4倍。
经验公式为
(3)压强：对于气体反应，当温度不变时，增大压强可以加快反应速率。对于气体反应体系，压强改变时有以下几种情况：
 
(4)催化剂：催化剂是能改变化学反应速率但在反应前后本身的质量和化学性质都不变的物质。对于某些化学反应，使用正催化剂能显著加快化学反应速率。
(5)其他因素：增大同体的表面积(如将块状改为粉末状)，可增大反应速率；光照一般也可增大某些反应的速率；形成原电池可以加快反应速率；此外，超声波、放射线、电磁波等因素也能影响反应速率。
3．外因对化学反应速率影响的微观解释

原电池电极反应式的书写：

(1)以铜锌原电池为例：
负极（Zn）：Zn-2e-=Zn2+
正极（Cu）：2H++2e-=H2↑
(2)正负极反应式的书写技巧：
①先确定原电池的正负极，在两极的反应物上标出相同数目的电子得失。
②根据物质放电后生成物的组成和电解质溶液中存在的离子，找到电极反应中还需要的其它离子。此时要注意溶液的酸碱性，从而判断应该是H+、OH-还是H2O参与了反应。因Zn反应后生成了Zn(OH)2，而KOH为电解质，可知负极上OH-参与了反应。MnO2生成了MnO(OH)，即增加了氢元素，可知正极上有水参与了反应。
③根据电子守恒和电荷守恒写出电极反应式，即要注意配平和物质的正确书写形式，应按照离子方程式的书写要求进行。②中反应的电极反应式为：
负极：Zn+2OH--2e-＝Zn(OH)2 正极：2MnO2+2H2O+2e-＝2MnO(OH)+2OH-
（若只要求写正极的反应式，也可以写成MnO2+H2O+e-＝MnO(OH)+OH-）
原电池总反应式的书写：将正负电极反应相加，即为原电池总反应式。

原电池正、负极的判断方法：

原电池有两个电极，一个是正极，一个是负极，判断正极和负极的方法有以下几种。
1．由组成原电池的两极材料判断一般相对较活泼的金属为负极，相对不活泼的金属或能导电的非金属为正极。
2．根据电流方向或电子流动方向判断在外电路，电流由正檄流向负极；电子由负极流向正极
3．根据原电池里电解质溶液中离子的定向移动方向判断在原电池的电解质溶液内，阳离子移向正极，阴离子移向负极。
4．根据原电池两极发生的变化来判断原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。
5．X极增重或减轻工作后，X极质量增加，说明X极有物质析出，X 极为正极：反之，X极质量减少，说明X极金属溶解，X 极为负极
6．X极有气泡冒出工作后，x极上有气泡冒出，一般是发生了析出H，的电极反应，说明x极为正极。
7．X极附近pH的变化析氢或吸氧的电极反应发生后，均能使该电极附近电解质溶液的pH增大，因而工作后，X极附近pH增大了，说明X极为正极。
8．特例在判断金属活泼性的规律中，有一条为“当两种金属构成原电池时，活泼金属作负极，不活泼金属作正极”，但这条规律也有例外情况，如Mg和Al为原电池的两极，KOH为电解质溶液时，虽然Mg比Al活泼，但因Mg不和KOH反应，所以Mg作原电池的正极等。


电化学计算的基本方法和技巧：

原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液的pH计算、相对原子质量的计算，根据电量求产物的量或根据产物的量求电量等。通常有下列三种方法。
1．根据电子守恒法
计算用于串联电路中阴、阳两极产物或正、负两极产物的量的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
2．根据总反应式计算
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。
3．根据关系式计算
运用得失电子守恒建立已知量与未知量之间的关系式。如以通过4mole一为桥梁可构建电极产物之间的如下关系式：

该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值，熟记电极反应式，灵活运用这个关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
特别提醒：在电化学计算中，还常利用和来计算电路中通过的电量。


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