高中化学人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第一节 化学反应速率教案

(教师用书备选)

新型化学电源是一种绿色新能源，依据原电池原理考查化学电源电极判断，电极反应式书写，溶液变化，电子守恒计算等。

1.一种可充电锂—空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li＋在多孔碳材料电极处生成Li2O2－x(x＝0或1)。下列说法正确的是(　　)

A．放电时，多孔碳材料电极为负极

B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极

C．充电时，电解质溶液中Li＋向多孔碳材料区迁移

D．充电时，电池总反应为Li2O2－x===2Li＋O2

D　[根据电池工作原理，多孔碳材料吸附O2，O2在此获得电子，所以多孔碳材料电极为电池的正极，A项错误；放电时电子从负极(锂电极)流出，通过外电路流向正极(多孔碳材料电极)，B项错误；Li＋带正电荷，充电时，应该向电解池的阴极(锂电极)迁移，C项错误；充电时，电池总反应为===2Li＋O2，D项正确。]

2．研究人员设计了一种可用于商业化的新型锂金属电池，电池结构如图所示，电池工作时，下列说法错误的是(　　)

A．该装置将化学能转化为电能

B．负极上发生的电极反应为Li－e－===Li＋

C．该电池可用LiOH溶液作电解质

D．电池工作时，电路中每流过1 mol电子，正极增重7 g

C　[该电池为原电池，所以该装置将化学能转化为电能，A项正确；负极锂失去电子，发生氧化反应，电极反应为Li－e－===Li＋，B项正确；电解质溶液中的水与电极锂发生氧化还原反应，该原电池不能用水溶液作电解质溶液，C项错误；根据得失电子守恒，电路中每流过1 mol电子，正极上发生还原反应，正极材料要结合1 mol锂离子，所以增重7 g，D项正确。]

电解原理的应用主要涉及电镀、电冶金、氯碱工业、物质制备和废水处理等，在试题中属于高起点低落点。主要考查电极反应，电极判断，隔膜分析，溶液pH变化，电解计算等。

3．最近我国科学家设计了一种CO2＋H2S协同转化装置，实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如图所示，其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯，石墨烯电极区发生反应为：

①EDTA­Fe2＋－e－===EDTA­Fe3＋

②2EDTA­Fe3＋＋H2S===2H＋＋S＋2EDTA­Fe2＋

该装置工作时，下列叙述错误的是(　　)

A．阴极的电极反应：CO2＋2H＋＋2e－===CO＋H2O

B．协同转化总反应：CO2＋H2S===CO＋H2O＋S

C．石墨烯上的电势比ZnO@石墨烯上的低

D．若采用Fe3＋/Fe2＋取代EDTA­Fe3＋/EDTA­Fe2＋，溶液需为酸性

C　[根据装置图中物质的转化关系分析电极反应类型，如EDTA­Fe2＋生成EDTA­Fe3＋，发生了氧化反应，EDTA­Fe3＋将H2S氧化成S，本身被还原成EDTA­Fe2＋，EDTA­Fe3＋和EDTA­Fe2＋可循环使用，故石墨烯电极为阳极，阳极与光伏电池的正极连接。CO2发生还原反应生成CO，故ZnO@石墨烯电极为阴极。

阴极发生还原反应，氢离子由交换膜右侧向左侧迁移，阴极的电极反应式为CO2＋2e－＋2H＋===CO＋H2O，A项正确；结合阳极区发生的反应，可知协同转化总反应为CO2＋H2S===S＋CO＋H2O，B项正确；石墨烯作阳极，其电势高于ZnO@石墨烯的，C项错误；Fe3＋、Fe2＋在碱性或中性介质中会生成沉淀，它们只稳定存在于酸性较强的介质中，D项正确。]

4．制备Na2S2O5也可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为___

_____________________________________________________。

电解后，________室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。

[解析]　阳极发生氧化反应：2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，阳极室H＋向a室迁移，a室中的Na2SO3转化成NaHSO3。

[答案]　2H2O－4e－===4H＋＋O2↑　a