3.如图37所示,a、b两个小球从不同高度同时沿相反方向水平抛出,
图37
其平抛运动轨迹的交点为P,则以下说法正确的是( )
A.a、b两球同时落地
B.b球先落地
C.a、b两球在P点相遇
D.无论两球初速度大小多大,两球总不能相遇
解析:由h=gt2得ta>tb,A错,B对;同理a、b到P点的时间ta′>tb′,C错,D对.
答案:BD
图38
2.如图35所示,以9.8 m/s的水平初速度v0抛出的物体,飞行一段时间后,垂直地撞在倾角θ为30°的斜面上,可知物体完成这段飞行的时间是(g=9.8 m/s2)( )
A. s B. s
C. s D.2 s
图36
解析:分解物体末速度如图36所示,则
tan30°==.
所以t== s.
答案:C
1.下列哪幅图能正确描述质点运动到P点时的速度v和加速度a的方向关系( )
解析:速度方向一定为曲线的切线方向,加速度可以看作切向加速度与法向加速度之和,分析加速度时从法向与切向两方面入手.做曲线运动的物体其速度的方向在某点切线方向上,而加速度的方向即所受合外力的方向指向曲线的凹侧,故B、D错,A、C选项正确.
答案:AC
图35
2.原电池的有关计算
电子守恒法是依据氧化剂与还原剂 相等这一原则进行计算的。电子守恒法是氧化还原计算的最基本的方法。计算时可由电极反应式中的氧化剂(或还原剂)与失去的电子(或得电子)之间的关系进行计算。
[例3] (2007年高考理综宁夏卷,原电池)(14分)(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池,两电极间连接一个电流计。
锌片上发生的电极反应:______________________;银片上发生的电极反应:_______________________。
(2)若该电池中两电极的总质量为60 g,工作一段时间后,取出锌片和银片洗净干燥后称重,总质量为47 g,试计算:①产生氢气的体积(标准状况);②通过导线的电量。(已知NA = 6.02×1023 /mol,电子电荷为1.60×10-19 C)
[解析] (1)根据金属活泼性分析得出锌片为负极,银片为正极,相应电极反应为:Zn-2e- = Zn2+;2H++2e- = H2↑。
(2)①锌片与银片减轻,是因与酸反应:
Zn+2H+ = Zn2++H2↑ - 转移2e-
=
=
得V(H2) = 4.5 L; Q = 3.8×104 C。
[答案](1)Zn-2e- = Zn2+; 2H++2e- = H2↑(2)V(H2) = 4.5 L; Q = 3.8×104 C。
[规律总结] 根据原电池基本原理分析写出其电极反应式或总方程式,然后根据方程式来计算。
1.在原电池工作时,由于 失去电子进入电解溶液,正极附近的阳离子得到电子从溶液中析出,可能会引起溶液PH值的变化。
(1)当负极产生的金属离子结合溶液中的OH-时,电极附近的溶液PH值 。当正极O2得电子时结合溶液中的水时,生成OH-使溶液中的PH值增大。
(2)电池工作时整个溶液PH值的变化必须从总反应式来分析。当电解液中酸被消耗时,溶液PH值增大,当电解质溶液中碱被消耗时,溶液PH值减小。
3.正确书写电极反应式
(1)列出正负电电极上的反应物质,在等式的两边分别写出反应物和生成物。
(2)在反应式的左边写出得失电子数,使得失电子 。(得失电子守恒)
(3)使质量守恒。电极反应式书写时注意:负极反应生成物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该写入负极反应式;若正极上的反应物质是O2,且电解质溶液为中性或碱性,则H2O必须写入正极反应式,且生成物为OH-,若电解液为酸性,则H+必须写入反应式中,生成物为H2O。电极反应式的书写必须遵循离子方程式的书写要求。
(4)正负极反应式相加得到 。若能写出总反应式,可以减去较易写出的电极反应式,从而写出较难书写的电极方程式。
[例2] (08江苏卷)镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液,其充、放电按下式进行:Cd + 2NiOOH +2H2O
Cd(OH)2
+ 2Ni(OH)2
有关该电池的说法正确的是( )
A.充电时阳极反应:Ni(OH)2 -e- + OH- == NiOOH + H2O
B.充电过程是化学能转化为电能的过程
C.放电时负极附近溶液的碱性不变
D.放电时电解质溶液中的OH-向正极移动
[解析] 本题是考查常见的镍镉(Ni-Cd)可充电电池的工作原理。由充电时方程式中的Cd和Ni的化合价的变化可知,充电时Ni(OH)2作阳极,电解质溶液为KOH,所以电极反应式为:Ni(OH)2-e- +OH-===NiOOH+H2O;Cd(OH)2作阴极,Cd(OH)2+2e- ===Cd+2OH-;充电的过程是将电能转化为化学能,放电时,Cd作负极,Cd-2e-+2OH- ===Cd(OH)2,Cd周围的c(OH-)下降,OH-向负极移动。
[答案]A。
[方法技巧]: 二次电池首先需要判断什么情况下是原电池,什么情况下是电解池,二次电池充电时是电解池,放电时是原电池。充电和放电是在两种不同的条件下发生的,充电是在外接电源条件下发生的非自发氧化还原反应, 放电是在无外接电源条件下发生的自发氧化还原反应。
考点3原电池PH值的变化和简单计算
2.几种常见的电池和新型电池分类及反应原理简介
化学电池分类:
电池(如锌锰干电池、碱性锌锰电池)
电池(又叫充电电池或蓄电池)(如铅蓄电池)
电池(如氢氧燃料电池)
(1)一次电池
①碱性锌锰电池
构成:负极是锌,正极是MnO2,正极是KOH
工作原理:负极 Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2;正极:2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-
总反应式:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
特点:比能量较高,储存时间较长,可适用于大电流和连续放电。
②钮扣式电池(银锌电池)
锌银电池的负极是Zn,正极是Ag20,电解质是KOH,总反应方程式:Zn+Ag20=2Ag+ZnO
特点:此种电池比能量大,电压稳定,储存时间长,适宜小电流连续放电。
③锂电池
锂电池用金属锂作负极,石墨作正极,电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOC12)中组成。
锂电池的主要反应为:负极:8Li-8e-=8Li+ ;正极:3SOC12+8e-=SO32-+2S+6Cl-
总反应式为:8Li+3SOC12=6LiCl+Li2SO3+2S
特点:锂电池是一种高能电池,质量轻、电压稳定、工作效率高和贮存寿命长的优点。
(2)二次电池
①铅蓄电池:
(1)铅蓄电池放电原理的电极反应
负极:Pb+S042--2e-=PbSO4; 正极:Pb02+4H++S042-+2e-=PbSO4+2H20
总反应式:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbS04+2H2O
(2)铅蓄电池充电原理的电极反应
阳极:PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42- ;阴极:PbSO4+2e-=Pb+SO42-
总反应:2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4
②镍一镉碱性蓄电池
构成:放电时镉(Cd)为负极,正极是NiO(OH),电解液是KOH
工作原理:负极:Cd+2OH--2e-=Cd(OH)2;正极:2NiO(OH)+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-
总反应式:
特点:电压稳定、使用方便、安全可靠、使用寿命长,但一般体积大、废弃电池易污染环境。
(3)燃料电池
①氢氧燃料电池
当用碱性电解质时,电极反应为:
负极:2H2+40H--4e-=4H20;正极:02+2H20+4e-=40H-
总反应:2H2+02=2H2O
②甲烷燃料电池
该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极,在两极上分别通甲烷和氧气;
负极:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O;正极:2O2+4H2O+8e-=8OH-
总反应方程式为:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
③CH3OH燃料电池
用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中,然后向两极分别通入CH3OH和O2,则发生了原电池反应。
负极:2CH3OH +16OH--12e-=2CO32-+12H2O;正极:3O2+6H2O+12e-=12OH-
总反应方程式为:2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O
1.实用电池的特点
实用电池一般具有以下的特点:
(1)能产生比较稳定而且较高电压的电流;(2)安全、耐用且便于携带,易于维护;
(3)能够适用于各种环境;(4)便于回收处理,不污染环境或对环境的污染影响较小;
(5)能量转换率 。
3.原电池形成的一般条件:
(1)两极: 的金属(或一种是金属,另一种是非金属导体)。
(2)电解质溶液:电极必与电解质溶液接触。
(3)形成闭合回路:电极相互接触或 连接。
特别提醒:原电池形成还有一个隐蔽条件:能发生自发的氧化还原反应
[例1]在下图所示的装置中,能够发生原电池反应的是( )
[解析] A两个电极相同,所以不能发生原电池反应;C中液体为非电解质乙醇,所以不能发生原电池反应;F不能形成闭合电路,所以不能发生原电池反应。
[答案]B、D、E。
[规律总结]掌握形成原电池的一般条件.
考点2常用的化学电源和新型化学电源
2.原电池的电极和电极反应:
正极:符号“+”,得到电子,发生
负极:符号“-”,失去电子,发生
以锌铜电池(电解液H2SO4溶液)为例:
电子经导线流向正极
氧化反应 还原反应
失电子 Zn Cu 得电子
锌溶解 SO42- 铜极不变
Zn-2e-=Zn2+阴离子向负极移动;阳离子向正极移动 2H++2e-=H2↑
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