高中化学必修2第二章第二节-化学能与电能(教师版)

第二节化学能和电能一级一次电池1.了解化学能和电能之间的转换关系。2.对化学电池的工作原理和应用的初步认识。3.掌握原电池的组成，判断电池的正负极。4.能写出简单的电极反应公式。1.一次能源和二次能源。(1)一次能源。直接从自然界获得的能源包括风能、自来水、潮汐、地热能、原煤、石油和天空。天然气、天然铀矿等。(2)二次能源。通过处理和转换一次能源获得的能量，如电能和蒸汽。2.化学能和电能的相互转换。(1)燃煤发电的能量转换过程。化学能、热能、机械能、电能。(2)原电池。定义：将化学能直接转化为电能的装置。(2)组成条件：两个不同活性的电极；有电解质溶液；电极是闭合的关闭循环。(3)反应本质：化学电池的反应本质是自发的氧化还原反应。电极。负电极：失去电子并发生氧化反应的电极。正极：接收电子并经历还原反应的电极。(4)电极方程。表示正负电极之间反应的方程式。应用思维从上述热发电和原电池的工作原理出发，阐述了原电池的优点。建议火力发电需要更多的能量转换过程，每次转换都会消耗能量，能量利用率不高，而原电池直接将化学能转换成电能，能量利用率高。1.下列设备不能形成原电池是_ _ _ _ _ _。回答： 2.根据锌为负极时锌2h=锌2 H2的反应原理设计一次电池，可以选择用于正电极的金属材料是(d)A.镁b石墨c铝d铅3.以下关于原电池的陈述是正确的(c)A.在外部电路中，电子从正极流向负极在一次电池中，只有金属可以用作负极。当原电池工作时，阳离子向正方向移动当一次电池工作时，阳离子向负极方向移动1.以下与燃煤发电相关的一系列能量转换过程是正确的(A)化学能热能机械能电能B.热能化学能机械能电能C.机械能化学能热能电能D.热能机械能化学能电能分析：燃煤发电原理从煤中的化学能出发的一系列能量转换过程：所以答案是。2.以下关于原电池的陈述是正确的(一)一次电池可以将化学能转化为电能B.原电池阴极的电极反应是还原反应。C.当一次电池工作时，一次电池的正极持续产生电子，并通过外部电路流向负极D.一次电池的电极只能由两种不同的金属组成。分析：原电池能将化学能转化为电能，A是正确的；一次电池负极发生的电极反应为氧化反应，故障B；当一次电池工作时，电子通过外部电路从负极流向正极，产生误差；原电池的电极可由石墨制成，三维误差；答案是。3.以下是四个化学反应。你认为理论上不能用来设计原电池的化学反应是什么(四)A.锌+氧化银+H2O=锌(羟基)2+2AgB.Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OC.锌+硫酸铜=铜+硫酸锌D.碳+二氧化碳=2CO分析：D项为吸热氧化还原反应，在反应过程中吸收能量，不能设计为原电池。4.对于原电池的电极名称，以下说法是错误的(c)A.负极用于氧化反应正极是电子流入的极C.相对不活泼的金属作为负极D.电流方向从正到负分析：一次电池中相对活跃的金属是负极，即不活跃的金属D.H2从铜片上逃脱分析：一次电池放电时，溶液中的阴离子移动到负电极，阳离子移动到正电极，所以A是错误的；b .正极上氢离子的电子被还原生成氢，因此b是错误的；电子通过导线从负电极流向正电极，即从锌片流向铜片，所以c是错误的；铜电极上的氢离子得到电子产生氢，氢逃逸，所以D是正确的；所以选择d。6.在图中所示的装置中，观察到检流计指针偏转，X杆变重，Y杆变轻，从而进行判断切断下表中列出的x、y和z物质，其中(d)可以确定。分析：检流计指针偏转，X-棒变重，Y-棒变轻，这表明该装置是一个原电池，X-棒有固体沉淀，Y-棒失去电子进入溶液。答：锌比铜更活泼，所以锌会失去电子并产生锌离子进入溶液。x棒变轻，氢在y上释放，这是错误的；如果y是铁电极，铁失去电子，产生亚铁离子进入溶液，y变轻，x产生氢，这是错误的；(c)当锌失去电子并进入溶液时，x变轻，y上形成银，y变重并出错；如果y是锌，锌失去电子进入溶液，y棒变轻，铜沉淀在碳棒上，碳棒增重并形成电流，这是正确的；答案是d。7.1.2.3.4四块金属板成对连接，浸入稀硫酸中，形成一次电池。(1)当(2)连接时，外部电路电流从(2)流向(1)； 连接时，为正极；(2) (4)当连接时，气泡从(2)中逸出；(3)当(4)连接时，(3)的质量降低。由此判断，这四种金属的活性从大到小的顺序是(b)A. B.C.d分析：当接通时，外部电路电流从流向，表明电子从流向，则更活跃；(1)连接时，(3)为正，(1)为负，(1)相对活跃；(2)当(4)连接时，气泡从(2)中逸出，氢离子放电产生氢，则(2)是正极，(4)是相对活性的；(3)当连接时，(4)质量(3)降低，(3)作为负电极，和(3)更活跃。由此判断，四种金属的活性从大到小的顺序是；答案是b。8.将两种质量相同的锌粉分别加入到两个相同的试管中，然后加入等体积、等物质浓度、过量的稀硫酸，同时向其中加入少量硫酸铜溶液，则产生氢气的体积(V)与时间(T)的关系图示如下，其中(D)是正确的分析：向两个等质量的锌粉中加入等体积、等浓度、过量的稀硫酸，同时向A中加入少量硫酸铜溶液，在A中发生的反应是：锌Cu2=Zn2铜，锌2H=Zn2H2由于被置换的铜和锌在稀硫酸中形成原电池，所以在A中的反应速率高于在B中的反应速率，即： 完成反应所需的时间较短，但是Cu2消耗少量的锌，并且在A中产生的H2比在B中产生的H2小。仅在b中发生反应：Zn2 h=Zn2 H2满足这些条件的图像是项目d9.学生甲和乙都想用原电池反应来检测金属的活性顺序。两个学生都使用镁片和铝片作为电极，但是学生A将电极放在6摩尔/升的硫酸溶液中，学生B将电极放在6摩尔/升的氢氧化钠溶液中，如下图所示。(1)写出电池正极的电极反应公式。正极：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(2)写下负极的电极反应公式和电池中总反应的离子方程式。负极：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。总响应的离子方程式：_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _。(3)如果学生甲和乙都认为“构成一次电池的电极材料是金属，那么它们就是由金属构成的。”负极材料的金属应该比构成负极材料的金属更有活性D.实验表明，化学研究对象复杂，反应受条件影响很大，因此应提出具体问题。对主题的具体分析(5)上述实验也反过来证明了“一次电池的正负可以通过金属活性的顺序直接判断”非常“这种做法_ _ _ _ _ _(可靠或不可靠)。如果没有，请做出另一个判断。一次电池正负极的可行实验方案_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(如果可靠，这个空间可以留空)。分析：同学a的化学反应原理是硫酸镁=硫酸镁H2 ,同学b的化学反应原理是2al 2NaOH 2h2o=2na alo 2 3H2 ,但由于铝与碱的反应是特例，不能作为判断金属强度的依据。因此，判断一次电池的正极和负极应该基于实验事实。回答：(1)2h 2e-=H2(2)2Al+8OH-6e-=2AlO+4H2O2Al+2OH-+2H2O=2AlO+3 H2(3)镁铝酸盐(5)这两种金属不能可靠地连接到安培计上，然后插入电解质溶液中形成一次电池。电流表测量电流方向，从而判断电子流方向，进而确定原电池的正负极。10.在由铜片、锌片和200毫升稀硫酸组成的原电池中，如果锌片被腐蚀，当铜片释放出3.36升(在标准条件下)的气体时，硫酸被完全使用。试着回答：(1)写出积极和消极的反应表达。(2)产生这些气体需要消耗多少克锌？(3)有多少电子穿过了导线？(4)粗稀硫酸的量和浓度是多少？答：(1)正极：2h 2e-=H2=负极：Zn-2e-=Zn2(2)9.75克(3) 1.8061023(4)0.75摩尔/升二级化学电源1.了解新电池的重要性。2.熟悉各种化学电源正负极的判断。必要的1.锌锰干电池(原电池)。(1)普通锌锰电池。负极材料是锌；阳极材料是碳；电解液是氯化铵。(2)碱性锌锰干电池。负极材料为锌；正极材料为二氧化锰；电解质是氢氧化钾。改进后的碱性锌锰电池具有电量大、电流稳定的优点。2.可充电电池(二次电池)。(1)铅蓄电池。负极材料为铅；正极材料为二氧化铅；电解液是硫酸。(2)镉镍电池。负极材料为：镉；阴极材料是氧化镍；电解质是氢氧化钾。(3)锂电池。锂亚硫酰氯电池(锂-二氧化硅):8锂三氧化二锂=6锂二氧化锂三氧化二锂。反面材料：李；正面材料：二氧化硅。3.氢氧燃料电池。氢被引入负电极；氧气被引入正极。(1)原理：利用原电池的工作原理，将氢氧反应释放的化学能直接转化为电能。(2)与其他电池的区别：反应物不储存在电池中，而是由外围设备提供燃料和氧化剂。1.以下关于原电池的陈述是错误的(b)一次电池是一种将化学能直接转化为电能的装置B.一次电池正极的氧化反应在原电池的电解质溶液中，阳离子移动到正极通常是可燃气体在燃料电池的负极上反应2.化学电源的描述是正确的(一)化学电源比热能发电具有更高的化学能利用率化学电源提供的电能在现阶段人类社会总用电量中排名第一。C.化学电源安全无污染D.化学电源是可充电电池3.废电池的污染已引起广泛关注，废电池中的主要污染物正在对环境造成污染。质量是(b)A.锌b .汞C.石墨d二氧化锰1.以下关于电池的陈述是不正确的(二)A.手机中使用的锂离子电池属于二次电池当铜锌一次电池工作时，电子沿着外部电路从铜电极流向锌电极。C.氢氧燃料电池可以将化学能转化为电能在锌锰干电池中，锌电极是负极2.回收和集中处理废电池的主要原因是(b)A.使用电池壳的金属材料B.防止电池中的汞、镉、铅和其他金属离子污染土壤和水源C.不要让从电池中泄漏的电解液腐蚀其他物品D.回收其中的石墨电极分析：废旧电池中的汞、镉、铅等重金属离子严重污染环境，必须回收并集中处理。3.微型纽扣电池在现代生活中被广泛使用。有一种银锌电池，其电极分别是氧化亚银和锌，电解液为氢氧化钾溶液。电极反应式为zn2oh-2e-=ZnOH2O，Ag2O H2O 2e-=2Ag 2OH-，总反应式为Ag2O Zn=ZnO 2Ag。根据上述反应式，在下面的描述中判断(c)是正确的A.在使用过程中，电池负极区域溶液的酸碱度会增加在使用过程中，电子通过外部电路从氧化亚银流向锌电极C.锌是负电极，Ag2O是正电极。D.锌电极发生还原反应，氧化银电极发生氧化反应分析：答：在原电池的工作原理中，高价的电极是负极，锌是负极。电极反应式为：Zn 2OH-2E-=氧化锌H2O。羟基自由基的消耗降低了酸碱度，是错误的；一次电池的工作原理，电子通过外部电路从负极流向正极，锌是负极，氧化银是正极，电子通过外部电路从锌流向氧化银，误差；在原电池的工作原理中，高价的电极是负极，锌是负极，低价的电极是正极，氧化银是正极，这是正确的。(d)锌作为负极，价态升高并氧化，氧化银作为正极，价态降低并还原，产生误差；所以答案是c。4.下图是氢氧燃料电池的结构示意图(电