2018-2019版高中化学第四章电化学基础第二节化学电源学案新人教版选修

第二节化学电源

[学习目标定位] 1.知道化学电源的分类方法。2.熟悉几种常见化学电源的组成和工作原理。

3.了解化学电源广泛的应用及废旧电池对环境的危害，设想其处理方法。

一、化学电池及其分类

1.化学电池的分类

(1)化学电池按其使用性质常分为如下三类：

①一次电池：又叫干电池，活性物质消耗到一定程度就不能再使用。

②二次电池：又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质再生。

③燃料电池：一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电池。

(2)化学电池按其电解质性质可分为中性电池、酸性电池、碱性电池。

2.判断电池优劣的主要标准

(1)比能量：单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1。

(2)比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位是W·kg－1或W·L－1。

(3)电池可储存时间的长短。

3.化学电池的回收利用

使用后的废弃电池中含有大量的重金属和酸碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。废弃电池要进行回收利用。

例1下列说法中错误的是( )

A.干电池是以胶糊状电解液来产生直流电的一次电池

B.二次电池能连续不断地使用是因为含有的活性物质可以再生

C.氢气、甲醇、烃、肼、氨等液体或气体都可作为燃料电池的燃料

D.具有高“比能量”和高“比功率”的电池称为高能电池

答案 B

解析二次电池放电后需要再充电，只能重复使用，而不能连续不断地使用。

考点初步认识化学电池

题点化学电池及其类别

例2随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是( )

A.利用电池外壳的金属材料

B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染

C.防止电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品

D.回收其中石墨电极

答案 B

解析汞、镉、铅等重金属离子会对土壤和水源造成污染。

考点初步认识化学电池

题点废旧化学电池的回收利用

二、常见的化学电池

1.一次电池

(1)碱性锌锰电池是一种常用的一次电池，总反应式为

Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。

①负极是Zn，正极是MnO2，电解质溶液是KOH溶液；

②负极反应式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；

③正极反应式是2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－。

(2)锌银电池具有比能量大、电压稳定、储存时间长等特点，总反应式为

Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。

①负极反应式是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；

②正极反应式是Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。

2.二次电池

铅蓄电池是常见的二次电池，其放电反应和充电反应表示如下：

Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l)

(1)负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是硫酸溶液。

(2)放电反应原理

①负极反应式是Pb(s)＋SO2－4(aq)－2e－===PbSO4(s)；

②正极反应式是PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)；

③放电过程中，负极质量的变化是增大，电解质溶液pH的变化是增大。

(3)充电反应原理

①阴极(发生还原反应)反应式是PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO2－4(aq)；

②阳极(发生氧化反应)反应式是PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq)；

③充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。

3.燃料电池

氢氧燃料电池用铂作电极，不断充入的氢气和氧气，分别在两极发生氧化反应和还原反应。

(1)氢氧燃料电池的总反应式是2H2＋O2===2H2O。

(2)写出氢氧燃料电池(介质不同)的电极反应：

介质负极反应式正极反应式

酸性2H2－4e－===4H＋O2＋4H＋＋4e－===2H2O

碱性2H2－4e－＋4OH－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－

常见化学电池的比较

(1)一次电池：活泼金属作负极，参与电极反应，放电完成后，不能再使用。

(2)二次电池：两电极都参与电极反应，可充电、放电，循环使用。

(3)燃料电池：两电极都不参与电极反应，不断充入的物质分别在两极发生反应，可连续使用。例3(2017·腾冲县期末)锂空气电池放电时的工作原理如图所示。下列叙述正确的是( )

A.放电时Li＋由B极向A极移动

B.电池放电反应为4Li＋O2＋2H2O===4LiOH

C.B电极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O

D.电解液a可以为氯化锂溶液

答案 B

解析在锂空气电池中，A(金属锂)为负极，其反应式是4Li＋4OH－－4e－===4LiOH；B为正极，其反应式是O2＋4e－＋2H2O===4OH－；总反应式是4Li＋O2＋2H2O===4LiOH。原电池工作过程中，溶液中的Li＋(阳离子)移向B极(正极)；金属锂能与水反应，电解质中不能含有水。

考点一次电池和二次电池

题点一次电池

方法点拨根据原电池装置书写电极反应式

(1)由装置图确定原电池的正极、负极及各极反应物。

(2)若电解质溶液中的阴离子与负极产生的阳离子不共存，该阴离子写入负极反应式。

(3)正极反应是溶液中的阳离子或氧化剂得到电子被还原。

例4(2017·毕节市模拟)镍—镉电池是一种可充电的“干电池”，使用寿命长达10～15

年。镍—镉电池的总反应为Cd＋2NiOOH＋2H2O2Ni(OH)2＋Cd(OH)2。下列说法不正确的是( )

A.放电时，负极发生了氧化反应，反应为Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2

B.充电时，阳极反应为Ni(OH)2(s)－e－＋OH－(aq)===NiOOH(s)＋H2O(l)

C.电池工作时，负极区pH增大，正极区pH减小

D.该电池充电时将电能转化为化学能

答案 C

解析由电池总反应可知：放电时负极反应式为Cd＋2OH－－2e－===Cd(OH)2，负极区OH－浓度减小，pH减小；放电时正极反应式为NiOOH(s)＋H2O＋e－===Ni(OH)2(s)＋OH－，正极区OH－浓度增大，pH增大；充电时阳极反应式与放电时的正极反应式相反，即Ni(OH)2(s)－e－＋OH－(aq)===NiOOH(s)＋H2O(l)；二次电池放电时化学能转化为电能，充电时电能转化为化学能。考点一次电池和二次电池

题点二次电池

方法点拨由二次电池的总反应式书写电极反应式

(1)放电时为原电池，由总反应式中元素化合价的变化，确定负极、正极的反应物、主要产物和转移电子数目，再结合电解质溶液性质和守恒关系写出电极反应式。

(2)充电时的电极反应是放电电极反应的逆过程，即充电的阳极反应为放电正极反应的逆过程，充电的阴极反应为放电负极反应的逆过程。

例5写出下列燃料电池的电极反应式和总反应式。

(1)酸性条件下的甲烷燃料电池

总反应式：_______________________________________________________________；

正极反应式：_____________________________________________________________；

负极反应式：_____________________________________________________________。(2)碱性条件下的甲烷燃料电池

总反应式：_______________________________________________________________；

正极反应式：_____________________________________________________________；

负极反应式：_____________________________________________________________。(3)碱性条件下的甲醇(CH3OH)燃料电池

总反应式：_______________________________________________________________；

正极反应式：_____________________________________________________________；

负极反应式：_____________________________________________________________。

答案(1)CH4＋2O2===CO2＋2H2O

2O2＋8H＋＋8e－===4H2O

CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋

(2)CH4＋2O2＋2OH－===CO2－3＋3H2O

2O2＋4H2O＋8e－===8OH－

CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O

(3)2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO2－3＋6H2O

3O2＋6H2O＋12e－===12OH－；

2CH3OH＋16OH－－12e－===2CO2－3＋12H2O

考点燃料电池

题点有机物燃料电池

方法点拨(1)燃料电池的总反应相当于燃料的燃烧，书写总反应方程式时，要注意产物与电解质溶液是否发生反应，若能反应，电解质溶液要写在总反应方程式中。

(2)燃料电池正极反应的本质是氧气得电子发生还原反应，即O2＋4e－===2O2－，产生的O2－存在形式与电解质溶液的酸碱性和电解质的状态有着密切的关系。

(3)书写燃料电池的电极反应式，一定要注意电解质的酸碱性。碱性溶液电极反应式不能出现H＋；酸性溶液电极反应式不能出现OH－。

1.下列说法错误的是( )

A.氧化还原反应所释放的化学能，是化学电池的能量来源

B.化学电池中的负极材料不一定参加电极反应

C.二次电池的充电和放电过程是可逆反应

D.丢弃废旧电池不但会污染环境，而且是资源的极大浪费

答案 C

解析二次电池的充电和放电，是在不同条件下发生的过程，它们不是可逆反应。

考点初步认识化学电池

题点化学电池及其类别

2.下列电池工作时，氧气在正极放电的是( )

答案 B

解析燃料电池中在正极放电的物质都是氧气。

考点化学电池的综合

题点化学电池及其类别

3.某电池以K2FeO4和锌为电极材料，氢氧化钾溶液为电解质溶液。下列说法不正确的是( )

A.锌为电池的负极

B.正极反应式为2FeO2－4＋10H＋＋6e－===Fe2O3＋5H2O

C.该电池放电过程中电解质溶液浓度增大

D.电池工作时OH－向负极迁移

答案 B

解析以K2FeO4和锌为电极材料，氢氧化钾溶液为电解质溶液的电池中，锌为负极，发生反应：3Zn－6e－＋6OH－===3Zn(OH)2；K2FeO4为正极，发生反应：2FeO2－4＋8H2O＋6e－===2Fe(OH)3＋10OH－；放电过程中有OH－生成，则电解质溶液的浓度增大，OH－向负极迁移。

考点一次电池和二次电池

题点一次电池

4.镁及其化合物一般无毒(或低毒)、无污染，且镁电池放电时电压高而平稳，因而越来越成

为人们研制绿色原电池所关注的焦点。其中一种镁电池的反应为x Mg＋Mo3S4Mg x Mo3S4，则镁电池放电时，下列说法错误的是( )

A.Mg2＋向正极迁移

B.正极反应式为Mo3S4＋2x e－===Mo3S2x－4

C.Mo3S4发生氧化反应

D.负极反应式为x Mg－2x e－===x Mg2＋

答案 C

解析镁在反应中失电子，则Mo3S4在反应中得电子，故放电时Mo3S4发生还原反应。

考点一次电池和二次电池

题点二次电池

5.氢氧燃料电池已用于航天飞机，它是以铂作电极，H2SO4溶液作电解质溶液，正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O，负极反应为2H2－4e－===4H＋。下列叙述不正确的是( )

A.H2在负极发生氧化反应

B.燃料电池的能量转化率可达100%

C.是一种高效、环境友好的发电装置

D.供电时的总反应为2H2＋O2===2H2O

答案 B

解析氢氧燃料电池中H2在负极发生氧化反应，A项正确；燃料电池中能量转化率较高，但达不到100%，B项错误；燃料电池是一种高效、对环境友好的发电装置，C项正确；结合正极和负极反应式可写出供电时总反应为2H2＋O2===2H2O，D项正确。

考点燃料电池

题点氢氧燃料电池(酸性电解质)

6.原电池是化学对人类的一项重大贡献。

(1)如图是甲烷燃料电池原理示意图，回答下列问题：

①电池的负极是________(填“a”或“b”)电极，该极的电极反应式为_________________。

②电池工作一段时间后电解质溶液的pH________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(2)熔融盐燃料电池具有很高的发电效率，因而受到重视。可用碳酸锂和碳酸钠的熔融盐混合物作电解质，一氧化碳为负极燃气，空气与二氧化碳的混合气为正极助燃气，制得在650 ℃下工作的燃料电池，其负极反应式为2CO＋2CO2－3－4e－===4CO2。

①正极反应式是______________________________________________________________；

②总电池反应式是____________________________________________________________。

答案(1)①a CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O

②减小

(2) ①O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3

②2CO＋O2===2CO2

解析(1)甲烷在反应时失去电子，故a电极是电池的负极。由于电池工作过程中会消耗OH －，故一段时间后，电解质溶液的pH会减小。

(2)正极发生还原发应，故正极电极反应式为O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3，根据正极反应式＋负极反应式＝总电池反应，可推知总电池反应式应为2CO＋O2===2CO2。

考点燃料电池

题点燃料电池的综合

[对点训练]

题组一一次电池

1.电子表和电子计算器的电源通常用微型银—锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Ag2O＋H2O＋Zn===Zn(OH)2＋2Ag。下列说法正确的是( )

A.Ag2O是正极，Zn是负极

B.Zn是正极，Ag2O是负极

C.工作时，电池负极区溶液pH增大

D.工作时，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极

答案 A

解析根据总反应式可知，金属锌失去电子发生氧化反应，作该电池的负极，氧化银得到电子发生还原反应，作该电池的正极，A项正确，B项错误；负极区锌离子与氢氧根离子结合，溶液中氢氧根离子浓度减小，则其pH减小，C项错误；该电池工作时，电子由锌极经外电路流向氧化银极，D项错误。

考点一次电池和二次电池

题点一次电池

2.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。碱性锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn(s)＋2MnO2(s)＋2H2O(l)===Zn(OH)2(s)＋2MnOOH(s)。下列说法中错误的是( )

A.电池工作时，锌失去电子

B.电池正极的电极反应式为2MnO2(s)＋2H2O(l)＋2e－===2MnOOH(s)＋2OH－(aq)

C.电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极

D.外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量减少6.5 g

答案 C

解析由电池总反应式可知，锌为负极，电子从负极流出经外电路流向正极。外电路中每通过0.2 mol电子，参加反应的锌理论上为0.1 mol，即质量减少6.5 g。

考点一次电池和二次电池

题点一次电池

3.锂锰电池具有高倍率放电性能且电压稳定，是常用的贮存性能优良的一次电池。其工作原理如图所示，Li＋通过电解质迁移进入MnO2晶格中，生成LiMnO2，以下说法错误的是( )

A.a极为电池的负极

B.可以用水代替有机溶剂

C.外电路中电子由a极流向b极

D.b极的电极反应式为MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2

答案 B

解析根据图示装置可确定Li电极为负极，A项正确；若用水代替有机溶剂，水能与金属Li 直接发生化学反应，B项错误；原电池中电子从负极a流出经导线流回正极b，C项正确；MnO2在正极发生还原反应生成LiMnO2，其电极反应式为MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2，D项正确。

考点一次电池和二次电池

题点一次电池

题组二二次电池

4.铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4，工作时的电池反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。下列结论正确的是( )

A.Pb为正极被氧化

B.溶液的pH不断减小

C.SO2－4只向PbO2处移动

D.电解质溶液的密度不断减小

答案 D

解析由电池总反应方程式可知，铅是负极，二氧化铅是正极；原电池工作时，外电路中电子由负极流向正极；内电路中带负电荷的阴离子(SO2－4和OH－)移向负极；硫酸不断被消耗， pH 不断增大，硫酸浓度减小，溶液密度减小。

考点一次电池和二次电池

题点二次电池

5.全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16Li＋x S8===8Li2S x(2≤x≤8)。下列说法错误的是( )

A.电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6＋2Li＋＋2e－===3Li2S4

B.电池工作时，外电路中流过0.02 mol 电子，负极材料减重0.14 g

C.石墨烯的作用主要是提高电极a 的导电性

D.电池充电时间越长，电池中Li 2S 2的量越多 答案 D

解析 A 项，原电池电解质中阳离子移向正极，根据全固态锂硫电池工作原理图示中Li ＋

移动方向可知，电极a 为正极，正极发生还原反应，由总反应可知正极依次发生S 8→Li 2S 8→Li 2S 6→Li 2S 4→Li 2S 2的还原反应，正确；B 项，电池工作时负极电极方程式为Li －e

－

===Li ＋

，当外电路中流过0.02 mol 电子时，负极消耗的Li 的物质的量为0.02 mol ，其质

量为0.14 g ，正确；C 项，石墨烯具有良好的导电性，故可以提高电极a 的导电能力，正确；D 项，电池充电时为电解池，此时电解总反应为8Li 2S x =====电解

16Li ＋x S 8(2≤x ≤8)，故Li 2S 2的量会越来越少，错误。 考点 一次电池和二次电池 题点 二次电池

6.高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池可长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn ＋2K 2FeO 4＋8H 2O 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 －

===FeO 2－

4＋4H 2O C.放电时每转移3 mol 电子，正极有1 mol K 2FeO 4被氧化 D.放电时正极附近溶液的碱性增强 答案 C

解析 根据题给总反应式，高铁电池放电时必定是锌为负极失去电子，被氧化；高铁酸钾在正极得到电子，被还原。充电时，阳极上氢氧化铁被氧化成高铁酸钾。放电时正极附近生成OH －

，碱性增强。

考点 一次电池和二次电池 题点 二次电池

题组三燃料电池

7.如图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是( )

A.a电极是负极

B.b电极的电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

C.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源

D.氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置

答案 B

解析从图中可看出a电极处通入的是H2，b电极处通入的是O2，该电池的总反应是2H2＋O2===2H2O，故a电极处H2失e－被氧化，a为负极；相对应的b极为正极，b极的电极反应是2H2O＋O2＋4e－===4OH－，故选项中只有B项不正确。

考点燃料电池

题点氢氧燃料电池(中性电解质)

8.将两个铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CO和O2，即可产生电流，称为燃料电池，下列叙述正确的是( )

①通入CO的电极为正极；

②正极的电极反应式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－；

③通入CO的电极反应式是2CO＋O2－4e－===2CO2；

④负极的电极反应式是CO＋4OH－－2e－===CO2－3＋2H2O；

⑤放电时溶液中的阳离子向负极移动；

⑥放电时溶液中的阴离子向负极移动

A.①③⑤

B.②④⑥

C.④⑤⑥

D.①②③

答案 B

解析据题意知，发生的反应为2CO＋O2===2CO2，反应产生的CO2处于KOH溶液中，又会转化为CO2－3，④正确，③错误。O2得e－被还原，在正极反应，①错误，②正确。阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，⑤错误，⑥正确。

考点燃料电池

题点无机物燃料电池(碱性电解质)

9.下图是甲醇燃料电池的结构示意图，甲醇在催化剂作用下提供质子(H ＋

)和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为2CH 3OH ＋3O 2===2CO 2＋4H 2O 。下列说法不正确的是( )

A.左电极为电池的负极，a 处通入的物质是甲醇

B.正极反应式为O 2＋2H 2O ＋4e －

===4OH －

C.负极反应式为CH 3OH ＋H 2O －6e －

===CO 2＋6H ＋

D.该电池提供1 mol e －

，消耗氧气0.25 mol 答案 B

解析 负极反应式为2CH 3OH －12e －

＋2H 2O===2CO 2＋12H ＋

，正极反应式为3O 2＋12e －

＋12H ＋

===6H 2O ；根据电子流向，可以判断a 处通甲醇，b 处通O 2；当电池提供 1 mol 电子时，消耗O 2为1×3

12

mol ＝0.25 mol 。 考点 燃料电池

题点 有机物燃料电池(隔膜、酸性电解质)

10.一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意图如下。下列有关该电池的说法正确的是( )

A.反应CH 4＋H 2O =====催化剂

△3H 2＋CO ，每消耗1 mol CH 4转移12 mol 电子 B.电极A 上H 2参与的电极反应为H 2＋2OH －

－2e －

===2H 2O C.电池工作时，CO2－3向电极B 移动

D.电极B 上发生的电极反应为O 2＋2CO 2＋4e －===2CO2－3 答案 D

解析 A 项，由化合价变化可知，每消耗1 mol CH 4转移6 mol 电子；B 项，电极A 为负极，电极反应式为H 2＋CO ＋2CO2－3－4e －

===H 2O ＋3CO 2；C 项，电池工作时，CO 2－

3向电极A 移动；D 项，电极B 是正极，电极反应为O 2＋2CO 2＋4e －

===2CO 2－

3。 考点 燃料电池

题点 有机物燃料电池(熔融电解质)

题组四新型电池

11.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5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl，下列“水”电池的海水中放电时的有关说法正确的是( )

A.正极反应式：Ag＋Cl－－e－===AgCl

B.每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子

C.Na＋不断向“水”电池的负极移动

D.AgCl是还原产物

答案 B

解析根据总反应中化合价的升降和正极、负极的反应原理，正极反应为5MnO2＋2e－===Mn5O2－10，负极反应为2Ag＋2Cl－－2e－===2AgCl，A项错误，B项正确；C项，阳离子向正极移动，错误；D项，AgCl是氧化产物，错误。

考点化学电池的综合

题点新型电池原理分析

12.以氨气代替氢气来研发氨燃料电池是当前科研的一个热点，氨燃料电池使用的电解质溶液

是KOH溶液，电池反应为4NH3＋3O22N2＋6H2O。下列有关说法错误的是( )

A.氨燃料电池在充电时，在阴极N2得电子被氧化

B.氨燃料电池在放电时，负极反应为2NH3－6e－＋6OH－===N2＋6H2O

C.以氨气代替氢气的主要原因是氨气易液化、易储存

D.燃料电池的能量转化率一般比普通的电池高

答案 A

解析充电时N2在阴极得电子被还原，A错误；氨燃料电池在放电时，负极反应为4NH3－12e

－＋12OH－===2N

2＋12H2O，正极反应为3O2＋12e －＋6H

2O===12OH

－，B正确；燃料电池的能量转

化率超过80%，比普通的电池高，D正确。

考点化学电池的综合

题点新型电池原理分析

13.最近科学家研制的一种新型“微生物电池”可以将污水中的有机物转化为H2O和CO2，同时产生电能，其原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是( )

A.氧化银电极上的反应为Ag2O＋2e－===2Ag＋O2－

B.石墨电极上的反应为C6H12O6＋6H2O＋24e－===6CO2↑＋24H＋

C.每转移4 mol电子，氧化银电极产生22.4 L CO2气体(标准状况)

D.每30 g C6H12O6参与反应，有4 mol H＋经质子交换膜进入正极区

答案 D

解析C6H12O6在微生物作用下转化为CO2和H2O，C6H12O6被氧化，即石墨电极为负极，氧化银电极为正极，Ag2O发生得电子的还原反应，电极反应式为Ag2O＋2H＋＋2e－===2Ag＋H2O，故A 错误；石墨电极为负极，C6H12O6在负极发生失电子的氧化反应：C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋，故B错误；根据负极的电极反应式可知，每转移4 mol电子，石墨电极产生22.4 L

CO2(标准状况)，故C错误；30 g C6H12O6的物质的量为

30 g

180 g·mol－1

＝

1

6

mol，根据负极的电

极反应式可知，有4 mol H＋经质子交换膜进入正极区，故D正确。

考点化学电池的综合

题点新型电池原理分析

[综合强化]

14.“神舟九号”飞船的电源系统共有3种，分别是太阳能电池帆板、镉镍蓄电池和应急电池。

(1)飞船在光照区运行时，太阳能电池帆板将________能转化为________能，除供给飞船使用外，多余部分用镉镍蓄电池储存起来。其工作原理为

Cd＋2NiOOH＋2H2O Cd(OH)2＋2Ni(OH)2

充电时，阳极的电极反应式为__________________________________________________；

当飞船运行到阴影区时，镉镍蓄电池开始为飞船供电，此时负极附近溶液的碱性________(填“增大”“减小”或“不变”)。

(2)紧急状况下，应急电池会自动启动，工作原理为Zn＋Ag2O＋H2O2Ag＋Zn(OH)2，其负极的电极反应式为_______________________________________________________。

答案(1)太阳电Ni(OH)2－e－＋OH－===NiOOH＋H2O 减小

(2)Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2

解析阳极是失电子发生氧化反应的一极，Ni(OH)2为阳极；放电时负极反应为Cd－2e－＋2OH －===Cd(OH)

2，溶液的碱性减小。

考点一次电池和二次电池

题点二次电池

15.燃料电池是利用燃料与氧气反应从而将化学能转化为电能的装置。

(1)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。

①A为生物燃料电池的________(填“正”或“负”)极。

②正极反应式为______________________________________________________________。

③放电过程中，H＋由________极区向________极区迁移(填“正”或“负”)。

④在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上生成标准状况下二氧化碳的体积是________。

(2)一氧化碳无色无味有毒，世界各国每年均有不少人因一氧化碳中毒而失去生命。一种一氧化碳分析仪的工作原理如图所示，该装置中电解质为氧化钇—氧化钠，其中O2－可以在固体介质NASICON中自由移动。传感器中通过的电流越大，尾气中一氧化碳的含量越高。请回答：

①a极电极反应式为___________________________________________________________；

②工作时，O2－由电极________向电极________移动(填“a”或“b”)；

③电子由电极________通过传感器流向电极________(填“a”或“b”)。

答案(1)①正②O2＋4H＋＋4e－===2H2O

③负正④22.4 L

(2)①CO＋O2－－2e－===CO2②b a ③a b

解析(1)由图可知A为燃料电池的正极，电极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O；B为燃料电池的负极，电极反应为C6H12O6＋6H2O－24e－===6CO2↑＋24H＋。放电过程中，H＋由负极区向正极区移动。葡萄糖燃料电池的总反应为C6H12O6＋6O2===6CO2＋6H2O，即1 mol O2～1 mol CO2，每消耗1 mol O2，理论上生成标准状况下CO2气体22.4 L。

(2)由元素价态变化可知，a电极为负极，电极反应式为CO＋O2－－2e－===CO2，b电极为正极，电极反应式为O2＋4e－===2O2－，总反应为2CO＋O2===2CO2。工作时电子由电极a通过传感器流向电极b，O2－由电极b向电极a移动。

考点燃料电池

题点燃料电池的综合

电化学基础 学案版

第一节 原电池 一、教材提炼 电化学：研究化学能与电能相互转换的装置、过程和效率的科学。 电化学反应过程（及其装置）可以分为两类（从反应产物和电流的关系）： 产生电流的反应（发生在化学电池中，是自发的，向外界输送能量）； 借助电流而发生的反应（发生在电解池中，由外界输入的能量推动）。 电化学相关工业：电解、电镀、电冶金、电池制造 氧化还原反应的本质是反应物之间电子的转移，但通常的的氧化还原反应中不能获得电流。（相当于短路，反应时，有热量放出来） 二、考点解读 要点一、原电池 1、概念：将 转化为 的装置叫原电池。（是电的源头） 2 、原电池的构成条件 ① (材料可以是金属或导电的非金属)，分别发生氧化和还原反应。 负极：活泼性 ，失去电子发生 反应。（负阳氧失） 正极：活泼性 ，溶液中阳离子得到电子发生还原反应。（正阴还得） ② ，电解质中阴离子（带负电）向负极方向移动，阳离子（带正电）向正极方向移动，阴阳离子定向移动形成内电路。（正正负负） ③导线将两电极连接， 。 ④有能 反应。 要点诠释：a ．原电池中，电极材料可能与电解质反应，也可能与电解质不反应。如图： b ．形成闭合回路的方式有多种，可以是用导线连接两个电极，也可以是两电极直接接触。如图： ZnSO 4 CuSO 4 Z n Cu C CH 3CH 2OH CuSO 4 Zn CuSO 4

要点二、原电池工作原理的实验探究 1、实验设计 ①按照图示装置进行实验。请观察两个金属片插入溶液后电流表指针位置的变化、金属电极表面的变化以及溶液温度的变化，分析是否有电流产生。 极Zn片： 极Cu片： 同时在Zn片上，Zn可直接与CuSO4溶液反应，生成Cu与ZnSO4，因此该 装置中既有化学能转化为电能，同时也有化学能转化为热能。 指针发生，但是 标注出电子流向 ②按照下图组装实验装置，注意最后将盐桥插入两种电解质溶液中。请观察反应过程中电流表指针位置的 变化，判断是否有电流产生，并观察电极表面以及溶液温度的变化情况。 锌片：极，( 反应) 铜片：极，( 反应) 总化学方程式： 指针发生，且 标注出电子流向 要点诠释：盐桥的作用及优点 a．组成：将热的饱和KCl或NH4NO3琼胶溶液倒入U形管中(不能产生裂隙)，即可得到盐桥。将冷却 后的U形管浸泡在KCl饱和溶液或NH4NO3饱和溶液中备用。 b．作用：使两个半电池中的溶液连成一个路。 c．优点：使原电池中的氧化剂和还原剂近乎完全隔离，并在不同区域之间实现了电子的定向移动， 使原电池能、地产生电流。 电流产生情况电极表面变化情况温度变化情况能量变化情况(Ⅰ) 有电流产生，指针偏 转，但不稳定 锌片质量，铜片上有色 物质析出，铜片质量 溶液温度化学能转化为能、 能(Ⅱ) 有电流产生，指针较 稳定偏转， 锌片质量，铜片上有色 物质析出，铜片质量 溶液温度化学能转化为能1mol/L的CuSO4溶液 Cu Zn 1mol/L ZnSO4 1mol/L CuSO4 Z n Cu

人教版高中化学选修4第四章电化学基础知识归纳

电化学基础知识归纳（含部分扩展内容）（珍藏版） 特点：电池总反应一般为自发的氧化还原反应，且为放热反应（△H<0）；原电池可将化学能转化为电能 电极负极：一般相对活泼的金属溶解（还原剂失电子，发生氧化反应） 正极：电极本身不参加反应，一般是电解质中的离子得电子（也可能是氧气等氧化剂），发生还原反应 原电池原理电子流向：负极经导线到正极 电流方向：外电路中，正极到负极;内电路中，负极到正极 电解质中离子走向：阴离子移向负极，阳离子移向正极 原电池原理的应用：制成化学电源（实用原电池）;金属防腐（被保护金属作正极）;提高化学反应速率；判断金属活性强弱 一次电池负极：还原剂失电子生成氧化产物（失电子的氧化反应） 正极：氧化剂得电子生成还原产物（得电子的还原反应） 放电：与一次电池相同 二次电池规则：正极接外接电源正极，作阳极;负极接外接电源负极，作阴极（正接正，负接负） 充电阳极：原来的正极反应式反向书写（失电子的氧化反应） 原电池阴极：原来的负极反应式反向书写（得电子的还原反应） 化学电源电极本身不参与反应（一般用多孔电极吸附反应物），总反应相当于燃烧反应 负极：可燃物（如氢气、甲烷、甲醇等）失电子被氧化（注意电解质的酸碱性） 电极反应正极：O得电子被还原，具体按电解质不同通常可分为4种 2 燃料电池碱性介质：O+4e-+2H O==4OH- 22 酸性介质：O+4e-+4H+==2H O 22 电解质不同时氧气参与的正极反应固体或熔融氧化物（传导氧离子）：O+4e-==2O2- 2 第1页质子交换膜（传导氢离子）：O+4e-+4H+==2H O 22

特殊原电池:镁、铝、氢氧化钠，铝作负极;铜、铝、浓硝酸，铜作负极;铜、铁、浓硝酸，铜作负极，等 特点：电解总反应一般为不能自发的氧化还原反应；可将电能转化为化学能 活性电极：阳极溶解（优先），金属生成金属阳离子 阳极惰性电极一般为阴离子放电，失电子被氧化，发生氧化反应 （接电源正极）（石墨、铂等）常用放电顺序是：Cl->OH->高价态含氧酸根（还原性顺序）， 发生氧化反应，相应产生氯气、氧气 电解原理电极反应 阴极电极本身一般不参加反应，阳离子放电，得电子被还原，发生还原反应 （接电源负极）常用放电顺序是：Ag+>Cu2+>H+>活泼金属阳离子（氧化性顺序）， 相应产生银、铜、氢气 电流方向：正极到阳极再到阴极最后到负极 电子流向：负极到阴极，阳极到正极(电解质溶液中无电子流动，是阴阳离子在定向移动） 离子流向：阴离子移向阳极（阴离子放电），阳离子移向阴极（阳离子放电） 常见电极反应式阳极：2Cl--2e-==Cl↑,4OH--4e-==O↑+2H O或2H O-4e-==O↑+4H+（OH-来自水时适用） 22222 电解池阴极：Ag++e-==Ag,Cu2++2e-==Cu,2H++2e-==H↑或2H O+2e-==H↑+2OH-（H+来自水时适用） 222 电解水型：强碱、含氧强酸、活泼金属的含氧酸盐，如：NaOH、KOH、H SO、HNO、Na SO溶液等 24324 电解溶质型：无氧酸、不活泼金属的含氧酸盐，如：HCl、CuCl溶液等 2 常见电解类型电解溶质+水（放氢生碱型）：活泼金属的无氧酸盐，如：NaCl、KCl、MgCl溶液等 2 电解溶质+水（放氧生酸盐）：不活泼金属的含氧酸盐，如：CuSO、AgNO溶液等 43 氯碱工业的基础：电解饱和食盐水制取氯气、氢气和氢氧化钠 第2页

化学选修4电化学基础导学案

第四章电化学基础 第一节原电池 教学目标：知识与技能： 1、了解原电池原理； 2、掌握原电池正、负极的判断及构成原电池的条件； 3、理解铜锌原电池的原理与结构，初步学会制作水果电池。 过程与方法： 1、培养学生的探究精神和依据实验事实得出结论的科学方法； 2、培养学生的观察能力； 3、培养学生的实验设计能力。 教学重点：原电池原理 教学难点：原电池设计 基础知识预备： 1、原电池是将转化为的装置。其本质是原理的应用。 2、判断下列装置为原电池的是： 镁铜 稀H2SO4 稀H2SO4 稀H2SO4 稀H2SO4 稀H2SO4 稀H2SO4 NaOH溶液 E F G 小结：构成原电池的4个条件是： ⑴________________________________________________________________________ ⑵ ________________________________________________________________________ ⑶ _______________________________________________________________________ ⑷___________________________________________________________________________ 3、写出上图中原电池的电极反应式和总反应式： ______________________________________________________________________ ______________________________________________________________________ 〈〉 找规律，小结：①负极产生阳离子或消耗阴离子， 正极〈〉产生阴离子或消耗阳离子 ②注意溶液的酸碱性，适当在电极反应式两边添加___________、________、或 ___________，以遵循电荷守恒和质量守恒。 [自主学习]：一、盐桥在原电池工作中的应用

2020高考化学二轮复习专题突破电化学导学案

专题七电化学 【考纲要求】 1.了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。 2.了解常见的化学电源的种类及其工作原理。 3.了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。 4.理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。 【主干知识梳理】 考点一原电池 1．概念：把转化为的装置。 2．工作原理：(以铜—锌原电池为例) (1)两个____________的电极。 (2)将电极插入______________中。 (3)用导线连接电极构成____________。 (4)能自发进行的____________________。考点二常见的化学电源 1．一次电池(以碱性锌锰电池为例) 总反应为Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。 负极：________________________________________

正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－ 2．二次电池 铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为 Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)＋2H2O(l) 负极：__________________________________________ 正极：__________________________________________ 阳极：__________________________________________ 3．燃料电池 (1)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。 (2)CH442232 负极：__________________________________________ 正极：__________________________________________ 考点三：电解原理 1．电解、电解池 (1)电解：使________通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在__________引起 ____________________的过程。 (2)电解池(也叫电解槽)：把____能转化为________能的装置。 (3)电极名称与电极反应： 与电源正极相连的为________，发生_____反应；与电源负极相连的为_______，发生______反应。2．电解池的组成和工作原理(电解CuCl2溶液)

选修四第四章电化学基础测试题

高二化学选修四《电化学基础》复习检测试题 可能用到的相对原子质量：H：1 C：12 N：14 O：16 Cu：64 Ag：108 第I卷（选择题共51分） 一、选择题（本题包括17小题，每题只有一个选项符合题意，每题3分共51分）1．下列金属防腐的措施中，属于牺牲阳极的阴极保护法的是( ) A.水中的钢闸门连接电源的负极 B.金属护拦表面涂漆 C.汽水底盘喷涂高分子膜 D.地下钢管连接锌板 2．下列叙述正确的是( ) A．电镀时，通常把待镀的金属制品作阳极 B．氯碱工业是电解熔融的NaCl，在阳极能得到Cl 2 C．氢氧燃料电池(酸性电解质)中O 2通入正极，电极反应为O 2 ＋4H＋＋4e－ ===2H 2 O D．下图中电子由Zn极流向Cu，盐桥中的Cl－移向CuSO 4 溶液 3.下列有关电化学的示意图中正确的是( ) 4．用铁丝、铜丝和CuSO 4 正确的是( ) A．构成原电池时Cu极反应为：Cu—2e ＝Cu2+ B．构成电解池时Cu极质量可能减少也可能增加 C．构成电解池时Fe极质量一定减少 D．构成的原电池或电解池工作后就可能产生大量气体 Fe Cu

5．如图，将纯Fe棒和石墨棒插入1 L饱和NaCl溶液中。下列说法正确的是A．M接负极，N接正极，当两极产生气体总量为22.4 L(标准状况) 时，生成1 mol NaOH B．M接负极，N接正极，在溶液中滴人酚酞试液，C电极周围溶液变红 C．M接负极，N接正极，若把烧杯中溶液换成1 L CuSO 4 溶液，反 应一段时间后，烧杯中产生蓝色沉淀 D．M接电源正极，N接电源负极，将C电极换成Cu电极，电解质溶 液换成CuSO 4 溶液，则可实现在铁上镀铜 6．为增强铝的耐腐蚀性，现以铅蓄电池为外电源，以Al作阳极、Pb作阴极，电解稀硫酸，铝表面的氧化膜增厚。其反应原理如下： 电池：Pb(s)+PbO 2(s)+2H 2 SO 4 (aq)=2PbSO 4 (s)+2H 2 O(l) 电解池：2Al+3H 2O Al 2 O 3 +3H 2 电池电解池 A H+移向Pb电极H+移向Pb电极 B 每消耗3molPb 生成2molAl 2O 3 C 正极：PbO 2+4H++2e=Pb2++2H 2 O 阳极：2Al+3H 2 O-6e=Al 2 O 3 +6H+ D 7 极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重b＜d。 选项X Y A．MgSO 4CuSO 4 B．AgNO 3Pb(NO 3 ) 2 C．FeSO 4 Al 2 (SO 4 ) 3 D．CuSO 4AgNO 3 8 2O 7 2－）时，以铁板作阴、阳极，处理 过程中存在反应Cr 2O 7 2+6Fe2＋+14H＋=2Cr3＋+6Fe3＋+7H 2 O，最后Cr3＋以Cr(OH) 3 形式除 去，说法不正确 ．．．的是 A.阳极反应为Fe－2e－=Fe2＋ B.电解过程中溶液pH不会变化 C.过程中有Fe(OH) 3沉淀生成 D.电路中每转移12mol电子，最多有 Fe C 饱和NaCl溶液 电源 M N

电化学转化为电能学案

2017/2 化学能转化为电能 【学考要求】 1、通过实验探究认识化学能可以转化为电能； 2、从电子转移的角度理解化学能向电能转化的本质及原电池的构成条件； 3、会书写简单的原电池的电极反应式及电池总反应方程式（离子方程式）。 【典型例题】 1．（2015年10月浙江，T16）如图所示进行实验，下列说法不正确的是 A ．装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生 B ．甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能 C ．装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计 指针发生偏转 D ．装置乙中负极的电极反应式：Zn －2eˉ＝Zn 2+ 2．现有如下两个反应：(A)Na 2CO 3＋2HCl===2NaCl ＋CO 2+H 2O (B)Zn ＋CuSO 4===ZnSO 4＋Cu (1)根据两反应本质，判断能否设计成原电池_____________________________________。 (2)如果不能，说明其原因 。 (3)如果可以，则写出正、负极材料及其电极反应式、电解质溶液名称： 负极：______，___________________；正极：______，___________________。电解质溶液：__________。 【限时训练】 1.(2015年4月浙江，T12)右图是铜锌原电池示意图。当该原电池工作时， 下列描述不正确．．． 的是 A ．溶液逐渐变蓝 B ．锌片逐渐溶解 C ．铜片上有气泡产生 D ．电流计指针发生偏转 2. 某实验兴趣小组用如图所示装置做完实验后，在读书卡片上记下 了如下6条记录，其中正确的是 A ．①②③ B ．③④⑤ C ．④⑤⑥ D ．②③④ 3．(2016年4月浙江，T17)Mg-H 2O 2电池是一种化学电源，以Mg 和石墨为电极，海水为电解质溶液，示意图如下。下列说法不正确的是 A ．石墨电极是该电池的正极 B ．石墨电极上发生还原反应 C ．Mg 电极的电极反应式：Mg-2e -＝Mg 2+ D ．电池工作时，电子从Mg 电极经导线流向石墨电极，再出石墨电 极经电解质溶液流向Mg 电极 G Cu Zn 稀硫酸

新课标人教A 选修4 化学反应原理测试题 第四章 电化学基础

第四章 电化学基础 班级： 姓名：_______________座号_______________ 一、选择题 1、下列过程需要通电才能进行的是：①电离；②电解；③电镀；④电泳；⑤、电化腐蚀； A 、①②③； B 、②③④； C 、②④⑤； D 、全部； 2、常温下，0.1mol/L 的酸溶液的PH 值为： A 、1； B 、>1； C 、<1； D 、无法确定； 3、常温下1升含有NaOH 的饱和食盐水，其PH 值=10，用铂电极进行电解时，当阴极有11.2升气体产生(标准状况)时，溶液的PH 值接近于(设电解后溶液的体积仍为1升) ： A.、0； B 、12； C 、13； D 、14； 4、国外最新研制的溴—锌蓄电池的基本结构是用碳棒作两极，电解质是溴化锌溶液。现有四个电极反应： ①Zn-2e =Zn 2+ ②Zn 2++2e =Zn ③Br 2+2e = 2Br - ④2Br --2e = Br 2 那么充电时的阳极反应和放电时的负极反应分别是： A 、④①； B 、②③； C 、③①； D 、②④； 5、柯尔贝反应是2RCOOK+2H 2O 电解 ?→??R-R+H 2+2CO 2+2KOH ，下列说法正确的是 A.含氢元素的产物均在阳极区产生； B.含氢元素的产物均在阴极区产生； C.含碳元素的产物均在阳极区产生； D.含碳元素的产物均在阴极区产生； 6、用0.01摩/升H 2SO 4滴定0.01摩/升NaOH 溶液，中和后加水至100毫升。若终点时判断有误差：①多加了1滴H 2SO 4 ②少加了1滴H 2SO 4(设1滴为0.05毫升)，则①和②C （H +）之比的值是 ： A.10 B.50 C.5×103 D.1×104 7、在盛有饱和碳酸钠溶液的烧杯中，插入惰性电极，保持温度不变，通电一定时间后 ： A.溶液的PH 值将增大 B.钠离子数和碳酸根离子数的比值将变小 C.溶液的浓度逐渐增大，有一定量晶体析出 D.溶液的浓度不变，有晶体析出 8、常温下，将pH= l 的盐酸平均分成 2份，l 份加适量水，另1份加入与该盐酸物质的量浓度相同的适量NaOH 溶液后，pH 都升高了1，则加入的水与NaOH 溶液的体积比为： A. 9 B.10 C.11 D.12 9、有五瓶溶液分别是①10毫升0.60摩/升NaOH 水溶液 ②20毫升0.50摩/升硫酸水溶液 ③30毫升0.40摩/升HCl 溶液 ④40毫升0.30摩/升HAc 水溶液 ⑤50毫升0.20摩/升蔗糖水溶液。以上各瓶溶液所含离子、分子总数的大小顺序是： A 、①>②>③>④>⑤ B 、②>①>③>④>⑤ C 、②>③>④>①>⑤ D 、⑤>④>③>②>① 10、将Al 片和Cu 片用导线相连，一组插入浓HNO 3溶液中，一组插入稀NaOH 溶液中，分别形成了原电池。则在两个原电池中正极分别为： A 、Al 片、Al 片 ； B 、Cu 片、Al 片； C 、Al 片、Cu 片； D 、Cu 片、Cu 片； 11、将质量分数为0.052(5.2%)的NaOH 溶液1升（密度为1.06克/毫升）用铂电极电解，当溶液中的NaOH 的质量分数改变了0.010(1.0%)时停止电解，则此时溶液中应符合的关系是： NaOH 的质量分数 阳极析出物的质量（克） 阴极析出物的质量（克） A 0.062(6.2%) 19 152 B 0.062(6.2%) 152 19 C 0.042(4.2%) 1.2 9.4

高三复习电化学学案

第六章第2讲电化学基础 【复习重点】 1．掌握原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。 2．了解常见化学电源的种类及其工作原理。 3．理解金属发生电化学腐蚀的原因，掌握一般防护方法，能区别化学腐蚀与电化学腐蚀。4．掌握铜的电解精炼、电镀铜、氯碱工业等反应原理。 【知识梳理】 一、原电池 1.定义：___________________________________________________。 2.组成原电池的条件:_________________；______________；___________________。 3.原电池的工作原理： （1）以Zn---Cu（H2SO4）设计的不带盐桥的原电池 负极：作负极，负极发生反应 电极反应式： 正极：作正极，正极发生反应 电极反应式： 总反应式： 电子流向：外电路中电子由到 溶液中离子移动方向： （2）依据氧化还原反应：2Ag+(aq) +Cu(s)＝Cu2+(aq) +2Ag(s)设计的带盐桥的原电池 负极：作负极，负极发生 电极反应式： 正极电解质溶液为：，正极发生 电极反应式： 电子流向：外电路中电子由到 盐桥中离子移动方向： 4.原电池正负极判断方法; (1) 根据电极材料判断： （2）根据电子的流向判断： （3）根据发生的反应类型判断： （4）根据反应现象判断：

（5）根据给出的方程式判断： (6) 根据溶液中阴、阳离子的定向移动判断： 5.电极反应式的书写： （1）先确定原电池的正负极，列出正负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失。（2）注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式。 （3）若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，电极反应式中不能出现H+，且水必须写入正极反应式中，与O2结合生成OH-，若电解质溶液为酸性，电极反应式中不能出现OH－，且H+必须写入正极反应式中，与O2结合生成水。 （4）正负极反应式相加（电子守恒）得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的电极反应式，即得到较难写出的电极反应式 （5）对于可逆电池反应，需要看清楚―充电、放电‖的方向，放电过程是体现原电池原理， 充电过程是体现电解池原理。 【练习】 1）如下图所示，用Mg和Al组成一个原电池． (1)当电解质溶液为稀硫酸时： ① Mg电极是____极，其电极反应式为，该反应是_____反应； ②Al电极是____极，其电极反应式为，该反应是_____反应． (2)当电解质溶液为NaOH溶液时： ①Mg电极是_____极，其电极反应式为，该反应是_____反应． ②Al电极是_____极，其电极反应式为，该反应是_____反应． 2）氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂（Pt）或石墨做电极材料，负极通入H2，正极通入O2，总反应为：2H2 + O2 === 2H2O (1)电解质是KOH溶液（碱性电解质） 负极：正极： (2)电解质是H2SO4溶液（酸性电解质） 负极：正极：

高二化学选修4化学反应原理第四章电化学练习题

第四章电化学基础练习题 1．Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取.Cu2O的电解池示 意图如下，电解总反应：2Cu+H2O==Cu2O+H2O↑。下列说法正确的是: （） A．石墨电极上产生氢气B．铜电极发生还原反应 C．铜电极接直流电源的负极 D．当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成。 2．下列叙述不正确的是（） A．铁表面镀锌，铁作阳极 B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀 C．钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O2 +2H2O+4e-=4OH— D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl一一2e一=C12↑ 3．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I 2设计成如右图所示 的原电池。下列判断不正确 ．．．的是（） A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原 C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固定，乙中石墨电极为负极 4．可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为点解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是（） A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al＋3OH－－3e＝Al(OH)3↓ C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变 D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极 5．钢铁生锈过程发生如下反应：①2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2；②4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；③ 2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O。下列说法正确的是（） A．反应①、②中电子转移数目相等B．反应①中氧化剂是氧气和水 C．与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀 D．钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀（） 6．化学在生产和日常生活中有着重要的应用。下列说法不正确的是 A．明矾水解形成的Al(OH)3胶体能吸附水中悬浮物，可用于水的净化 B．在海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀速率 C．MgO的熔点很高，可用于制作耐高温材料 D．电解MgCl2饱和溶液，可制得金属镁 7.右图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。 下列有关描述错误的是（） A．生铁块中的碳是原电池的正极 B．红墨水柱两边的液面变为左低右高 C．两试管中相同的电极反应式是：Fe－2e－Fe2＋ D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀 8.茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。我国科技工作者研制出以铝合金、 Pt-Fe合金网为电极材料的海水电池。在这种电池中①铝合金是阳极②铝合金是负极③海水是电解液 ④铝合金电极发生还原反应（）

电化学基础导学案

Zn Cu × 专题二电化学基础强化 第一节原电池 一、学习目标体验化学能与电能相互转化的过程 二、学习重点初步认识原电池概念、原理、组成及应用。 三、学习难点 通过对原电池实验的研究，从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质，以及这种转化的综合利用价值。 四、学习过程【温习旧知】 1、原电池是______________________的装置。原电池反应的本质是_______________ 反应。 2、如右图所示，组成的原电池： （1）当电解质溶液为稀H2S O4时：Z n电极是____（填“正”或“负”）极，其电极 反应为_______________，该反应是______（填“氧化”或“还原”，下同）反应；C u 电极是______极，其电极反应为_______________,该反应是_________反应。 （2）当电解质溶液为C u S O4溶液时：Z n电极是____极，其电极反应为_____________， 该反应是________反应；C u电极是____极，其电极反应为_______________,该反应_________反应. 3、原电池原理： 填写页表中的空白 【学习新知】 一、对锌铜原电池工作原理的进一步探究 【思考与交流】上图是我们在必修2中学习过的将锌片和铜片置于稀硫酸的原电池，如果用它做电源，不但效率低，而且时间稍长电流就很快减弱，因此不适合实际应用。这是什么原因造成的呢？有没有什么改进措施？原因： 改进措施： 【自学指导一】观察实验4-1，说出实验现象。 【思考与交流】改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？盐桥在此的作用是什么？[附：盐桥制法：1)将热的琼胶溶液倒入U形管中(注意不要产生裂隙)，将冷却后的U形管浸泡在K C l或N H4N O3的饱和溶液中即可。2)将K C l或N H4N O3的饱和溶液装入U形管，用棉花都住管口即可] 产生持续、稳定的电流的原因

高中化学选修4电化学知识点总结(最新整理)

第四章电化学基础 一、原电池： 1、概念：化学能转化为电能的装置叫做原电池。 2、组成条件：①两个活泼性不同的电极②电解质溶液③电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路 3、电子流向：外电路：负极——导线—— 正极 内电路：盐桥中阴离子移向负极的电解质溶液，盐桥中阳离子移向正极的电解质溶液。 4、电极反应：以锌铜原电池为例： 负极：氧化反应： Zn－2e＝Zn2＋（较活泼金属） 正极：还原反应： 2H＋＋2e＝H2↑（较不活泼金属） 总反应式： Zn+2H+=Zn2++H2↑ 5、正、负极的判断： （1）从电极材料：一般较活泼金属为负极；或金属为负极，非金属为正极。 （2）从电子的流动方向：负极流入正极 （3）从电流方向：正极流入负极 （4）根据电解质溶液内离子的移动方向：阳离子流向正极，阴离子流向负极 （5）根据实验现象：①溶解的一极为负极②增重或有气泡一极为正极 二、化学电池 1、电池的分类：化学电池、太阳能电池、原子能电池 2、化学电池：借助于化学能直接转变为电能的装置 3、化学电池的分类：一次电池、二次电池、燃料电池 （一）一次电池 1、常见一次电池：碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等 （二）二次电池 1、二次电池：放电后可以再充电使活性物质获得再生，可以多次重复使用，又叫充电电池或蓄电池。 2、电极反应：铅蓄电池 放电：负极（铅）： Pb－2e- ＝PbSO4↓ 正极（氧化铅）： PbO2＋4H+＋2e- ＝PbSO4↓＋2H2O 充电：阴极： PbSO4＋2H2O－2e- ＝PbO2＋4H+ 阳极： PbSO4＋2e- ＝Pb 两式可以写成一个可逆反应： PbO2＋Pb＋2H2SO4 ? 2PbSO4↓＋2H2O 3、目前已开发出新型蓄电池：银锌电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池 （三）燃料电池 1、燃料电池：是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池 2、电极反应：一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同，可根据燃烧反应写出总的电池反应，但不注明反应的条件。负极发生氧化反应，正极发生还原反应，不过要注意一般电解质溶液要参与电极反应。以氢氧燃料电池为例，铂为正、负极，介质分为酸性、碱性和中性。 ①当电解质溶液呈酸性时： 负极：2H2－4e- =4H+ 正极：O2＋4e- +4H+ =2H2O

高三电化学学案

汾阳二中高三一轮复习化学导学练 专题：电化学命题人：高春建审核人：高三化学组 一、高考基本要求 1.理解原电池和电解池的工作原理，能写出常见的简单电极反应和电池反应方程式。 2.解常见的化学电源，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。 3.认识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原因，能运用恰当的措施防止铁、铝 等金属腐蚀。 4.了解提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型化学电源的重要性。认识化学 在解决能源危机中的重要作用。 二、知识点梳理 原电池电解池电镀池 定义将化学能转变成电能的装 置 将电能转变成化学能的装 置 应用电解原理在某些金 属表面镀上一层其它金 属的装置。一种特殊的电 解池 装置举例 形成条件①活动性不同的两电极(连 接) ②电解质溶液(电极插入其 中并与电极自发反应) ③形成闭合回路 ①两电极接直流电源 ②两电极插人电解质溶液 ③形成闭合回路 ①镀层金属接电源正极， 待镀金属接电源负极 ②电镀液必须含有镀层 金属的离子 电极名称负极：较活泼金属； 正极：较不活泼金属(或能 导电的非金属等) 阳极：电源正极相连的电 极 阴极：电源负极相连的电 极 阳极：镀层金属； 阴极：镀件 电子 流向负极正极 电源负极阴极 电源正极阳极 电源负极阴极 电源正极阳极 电极反应负极（氧化反应）：金属原 子失电子； 正极（还原反应）：溶液中 的阳离子得电子 阳极（氧化反应）：溶液中 的阴离子失电子，或金属 电极本身失电子； 阴极（还原反应）：溶液中 的阳离子得电子 阳极（氧化反应）：金属 电极失电子； 阴极（还原反应）：电镀 液中阳离子得电子

离 子 流 向 阳离子：负极→正极（溶液 中） 阴离子：负极←正极（溶液 中） 阳离子→阴极（溶液中） 阴离子→阳极（溶液中） 阳离子→阴极（溶液中） 阴离子→阳极（溶液中） (1)判断装置的名称：A池为________，B池为________。 (2)锌极为____极，Cu2＋在溶液中向________(填“Zn”或“Cu”)极运动。 (3)电极反应式 正极________________________________________________________________________，负极________________________________________________________________________。 (4)若溶液X为滴有酚酞的KCl溶液 ①石墨棒C1的电极反应式为______________________，石墨棒C2附近发生的实验现象为__________________________，溶液中的K＋向__________(填“C1”或“C2”)电极移动； ②当C2极析出224 mL 气体(标准状况时)，锌的质量变化________(填“增加”或“减少”)________g，此时B中的溶液的体积为200 mL，则pH为________。 (5)若溶液X为CuSO4溶液(足量) ①B池中总反应的离子方程式为______________________________________________； ②反应一段时间后，A池中Cu电极增重3.2 g，要使B池溶液恢复到起始状态，向溶液中加入适量的________，其质量为________g。 要点二原电池、电解池工作原理及其应用 1、原电池、电解池的判定 先分析有无外接电源：有外接电源者为，无外接电源者可能为；然后依据原电池、电解池的形成条件、工作原理分析判定。 2、原电池正、负极的判定 ①、由两极的相对活泼性确定：在原电池中，相对活泼性较强的金属为原电池的极， 相对活泼性 较差的金属或导电的非金属作原电池的极。 ②、由电子流向、反应类型、电极现象确定：通常情况下，在原电池中某一电极若不断溶 解或质量不 断减少，该电极发生氧化反应，此为原电池的极；若原电池中某一电极上有气体生成、电 极的质量不断增加或电极质量不变，该电极发生还原反应，此为原电池的极。练习2、某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他均为Cu，则()

高三复习电化学学案

第六章 第2讲 电化学基础 【复习重点】 1．掌握原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。 2．了解常见化学电源的种类及其工作原理。 3．理解金属发生电化学腐蚀的原因，掌握一般防护方法，能区别化学腐蚀与电化学腐蚀。 4．掌握铜的电解精炼、电镀铜、氯碱工业等反应原理。 【知识梳理】 一、原电池 1.定义：___________________________________________________。 2.组成原电池的条件:_________________；______________；___________________。 3.原电池的工作原理： （1）以Zn---Cu （H 2SO 4）设计的不带盐桥的原电池 负极： 作负极，负极发生 反应 电极反应式： 正极： 作正极，正极发生 反应 电极反应式： 总反应式： 电子流向：外电路中电子由 到 溶液中离子移动方向： （2）依据氧化还原反应：2Ag +(aq) +Cu(s)＝Cu 2+ (aq) +2Ag(s)设计的带盐桥的原电池 负极： 作负极，负极发生 电极反应式： 正极电解质溶液为： ，正极发生 电极反应式： 电子流向：外电路中电子由 到 盐桥中离子移动方向： 学案 班级： 姓名： 组题人： 刘红林 审核人：

4.原电池正负极判断方法; (1) 根据电极材料判断： （2）根据电子的流向判断： （3）根据发生的反应类型判断： （4）根据反应现象判断： （5）根据给出的方程式判断： (6) 根据溶液中阴、阳离子的定向移动判断： 5.电极反应式的书写： （1）先确定原电池的正负极，列出正负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失。（2）注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式。 （3）若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，电极反应式中不能出现H+，且水必须写入正极反应式中，与O2结合生成OH-，若电解质溶液为酸性，电极反应式中不能出现OH－，且H+必须写入正极反应式中，与O2结合生成水。 （4）正负极反应式相加（电子守恒）得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的电极反应式，即得到较难写出的电极反应式 （5）对于可逆电池反应，需要看清楚“充电、放电”的方向，放电过程是体现原电池原理，充电过程是体现电解池原理。 【练习】 1）如下图所示，用Mg和Al组成一个原电池． (1)当电解质溶液为稀硫酸时： Mg电极是____极，其电极反应式为，该反应是_____反应； ② Al电极是____极，其电极反应式为，该反应是_____反应． (2)当电解质溶液为NaOH溶液时： ①Mg电极是_____极，其电极反应式为，该反应是_____反应．

人教版高中化学选修4第四章 《电化学基础》单元测试题(解析版)

第四章《电化学基础》单元测试题 一、单选题(每小题只有一个正确答案) 1.下列叙述中，正确的是() ①电解池是将化学能转变成电能的装置①原电池是将电能转变成化学能 的装置①金属和石墨导电均为物理变化，电解质溶液导电是化学变化 ①不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理有可能实现①Cu＋ 2Ag＋===Cu2＋＋2Ag，反应既可以在原电池中实现，也可以在电解池中实 现，其他条件相同时，二种装置中反应速率相同 A． ①①①① B． ①① C． ①①① D． ① 2.铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，研读 下图，下列判断不正确的是() 2? A． K闭合时，d电极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO 4 B．当电路中转移0.2 mol电子时，①中消耗的H2SO4为0.2 mol 2?向c电极迁移 C． K闭合时，①中SO 4 D． K闭合一段时间后断开，①可单独作为原电池，d电极为正极 3.一定条件下，碳钢腐蚀与溶液pH的关系如下： 下列说法不正确的是() A．在pH＜4溶液中，碳钢主要发生析氢腐蚀 B．在pH＞6溶液中，碳钢主要发生吸氧腐蚀 C．在pH＞14溶液中，碳钢腐蚀的正极反应为O2＋4H＋＋4e－===2H2O

D．在煮沸除氧气后的碱性溶液中，碳钢腐蚀速率会减缓 4.锌溴液流电池是一种新型电化学储能装置(如图所示)，电解液为溴化锌水溶液，电解液在电解质储罐和电池间不断循环。下列说法不正确的是() A．充电时电极a连接电源的负极 B．放电时负极的电极反应式为Zn—2e－===Zn2＋ C．放电时左侧电解质储罐中的离子总浓度增大 D．阳离子交换膜可阻止Br2与Zn直接发生反应 5.下图为铜锌原电池示意图，下列说法正确的是() A．锌片逐渐溶解 B．烧杯中溶液逐渐呈蓝色 C．电子由铜片通过导线流向锌片 D．锌为正极，铜为负极 6.下列关于金属的防护方法的说法不正确的是() A．我们使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用 B．给铁件通入直流电，把铁件与电池负极相连接 C．轮船在船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阳极的阴极保护法 D．钢铁制造的暖气管管道外常涂有一层较厚的沥青 7.锌铜原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过，下列有关叙述正确的是() A．铜电极上发生氧化反应 2?)减小 B．电池工作一段时间后，甲池的c(SO 4

电化学基础选修4

第四章《电化学基础》（选修4） 本试卷分为第Ⅰ部分（选择题）和第Ⅱ部分（非选择题），考试时间90分钟，满分100 分 可能用到得相对原子质量 H:1 C:12 O:16 S:32 P:31 Cu:64 第Ⅰ卷 选择题（48分） 一、选择题（本题共16小题，每小题只有一个选项符合题意。共16×3＝48分） 1．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是( ) A ．两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B ．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 C ．两烧杯中溶液的pH 均增大 D ．产生气泡的速度甲比乙慢 2．在水中加入等物质的量的Ag +、Pb 2+、K +、SO 42- 、NO 3- 、Cl -，该溶液放在用惰性材料作电极的电解槽中，通电片刻，氧化产物和还原产物的质量比为 （ ） A ．35.5:108 B ．16:207 C ．8:1 D ．108:35.5 3．用石墨作电极，分别电解下列各物质的溶液①CuCl 2 ②CuSO 4 ③NaBr ④NaNO 3 ⑤盐酸 ⑥H 2SO 4 ⑦KOH 。其中只有水被电解的有 ( ) A ．①②⑤ B ．③④⑥⑦ C ．④⑥⑦ D ．③⑤⑥⑦ 4．能够使反应Cu ＋2H 2O===Cu(OH)2＋H 2↑发生的是 ( ) A ．用铜片作阴、阳电极，电解氯化铜溶液 B ．用铜片作阴、阳电极，电解硫酸钾溶液 C ．铜锌合金在潮湿空气中发生电化学腐蚀 D ．铜片作原电池的负极，碳棒作原电池的正极，氯化钠作电解质溶液 5．用惰性电极电解2 L 1.0 mol/L CuSO 4溶液，在电路中通过0.5 mol 电子后，调换正负极继续电解，电路中通过了1 mol 电子，此时溶液中c(H ＋)为(假设体积不变) ( ) A ．1.5 mol/L B ．0.75 mol/L C ．0.5 mol/L D ．0.25 mol/L 6．如图所示，将紧紧缠绕不同金属的铁钉放入培养皿中，再加入含有适量酚酞和NaCl 的琼脂热溶液，冷却后形成琼胶(离子在琼胶内可以移动)，下列叙述正确的是 ( ) A ．a 中铁钉附近呈现红色 B ．b 中铁钉上发生还原反应 C ．a 中铜丝上发生氧化反应 D ．b 中铝条附近有气泡产生 7．以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图。关于该电池叙述正确的是( ) A ．该电池能够在高温下工作 B ．电池的负极反应为： C 6H 12O 6＋6H 2O －24e -==6CO 2↑＋24H + C ．放电过程中，H ＋从正极区向负极区迁移 D ．在电池反应中，每消耗1 mol 氧气， 理论上能生成标准状况下CO 2气体22.46 L

201X-201x年高中化学 第04章 电化学基础 专题4.1 原电池导学案 新人教版选修4

4-1 原电池 【学习目标】 1．以铜锌原电池为例，熟悉原电池的工作原理 2．会正确判断原电池的正极和负极 3．学会原电池电极反应式的书写方法 【学习重难点】 学习重点：原电池的工作原理及电极反应式的书写。 学习难点：原电池的工作原理及电极反应式的书写。 【自主预习】 一．1.氧化还原反应的本质是 2．原电池是将转化为的装置。其本质是原理的应用。二．原电池工作原理： 1．知识回顾—以Cu-Zn-硫酸铜原电池为例，如右图 锌片：极，_________ 电子，发生________ 反应。 铜片：极，_________ 电子，发生________ 反应。 外电路：电子从极流入极 内电路：________向负极移动，______ 向正极移动 思考：如果用以上装置作电源，能持续稳定地产生电流吗？怎样进行改进？ 2.探究活动—有盐桥的原电池的工作原理：阅读课本P71页有关【实验4-1】的论述，结合 图4-1，和上述“题1”的Cu-Zn原电池装置对照，实验装置有何变化 _____________________ 根据实验，填写下表： 电极Zn电极Cu电极 现象 得失电子 电极名称 电子流向 反应类型 电极反应式

总反应式 【思考】原电池的工作原理是怎样的？（教材P72） 【结论】把氧化反应和还原反应分开在不同的区域进行，再以适当的方式连接起来，就可以获得电流 三．原电池的形成条件： （1）两个活泼性不同的电极.相对活泼的金属作，较不活泼的金属或能导电的非金属作；（2）有溶液； （3）形成回路； （4）能自发地发生反应。 四．原电池的设计方法—构成原电池的基本条件，是进行原电池设计的基本依据。 1、根据电池反应写出电极反应式，以2Ag+(aq) + Cu(s) == Cu2+(aq) + 2Ag(s)为例。把以上反 应分解为氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应。 氧化反应（负极）：； 还原反应（正极）：。 2．电极材料的选择：电池的电极必须导电。一般电池的负极必须能够与电解质溶液反应，容易失去电子，往往以负极反应为依据确定电极材料，这里选用为负极。正极与负极之间只有产生电势差，电子才能定向移动，所以正极和负极一般不用同一种材料，且正极材料的活动性比Ag弱，多采用惰性电极C。本例也可用等金属3．电解质溶液的选择。电解质溶液一般要能够与负极发生反应。本例电解质溶液要含有，可以为溶液。 但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的，如下图，图中的X是，Y是