2016新课标三维人教化学必修2---第二节化学能与电能(共22页)

1、精选优质文档-倾情为你奉上第二节化学能与电能课标要求1了解化学能与电能的转化关系。2初步了解原电池的工作原理及应用。3了解研制新型电池的重要性。4会书写简单的电极反应式。1构成原电池的条件(1)具有活泼性不同的两个电极；(2)两电极必须插入电解质溶液中；(3)形成闭合回路；(4)能自发地发生氧化还原反应。2原电池工作原理口诀：原电池分为两极；负极氧化正还原；电子由负流向正；离子阳正阴向负。3原电池正、负极的判断方法：首先准确判断元素化合价的变化，然后根据原电池工作原理判断。化合价升高失去电子发生氧化反应负极；化合价降低得到电子发生还原反应正极。1一次能源和二次能源2.化学能间接转化为电能火力发

2、电过程能量转换化学能热能机械能电能关键化石燃料的燃烧(氧化还原反应)3化学能直接转化为电能原电池(1)实验探究实验装置实验现象结论铜片：有气泡产生锌片：溶解电流表：指针偏转有电流产生，装置中化学能转化为电能(2)概念：把化学能转变为电能的装置。(3)工作原理负极正极电池反应：Zn2H=Zn2H2(4)电子的流向：电子由负极经导线流向正极。(5)反应本质：原电池反应的本质是氧化还原反应。特别提醒原电池工作时电子的流向与电流的方向相反，即电子由负极流向正极，而电流是由正极流向负极。1下列装置中，哪些能构成原电池？其他不能构成原电池的原因是什么？提示：装置D能构成原电池；装置A不能构成原电池，原因是

3、酒精为非电解质；装置B不能构成原电池，原因是没有形成闭合回路；装置C不能构成原电池，原因是两个电极的金属活泼性相同。2原电池工作时，电子和离子分别怎样移动？提示：电子是从负极经过导线移向正极；在原电池电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。1构成原电池的条件(1)具有活泼性不同的两个电极；(2)两电极插入电解质溶液中；(3)形成闭合回路；(4)能自发地发生放热的氧化还原反应。2原电池的工作原理(1)反应类型：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。(2)电子的移动方向：从负极流出，经导线流向正极。(3)离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。3原电池正、负极的判断4电极反应式的书

4、写(1)负极反应式的书写活泼金属作负极时，电极本身被氧化：a若生成的阳离子不与电解质溶液反应，其产物可直接写为金属阳离子，如：Zn2e=Zn2，Cu2e=Cu2。b若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应式为两反应合并后的反应式。如Mg­Al(KOH)原电池，负极反应式为Al3e4OH=AlO2H2O；铅蓄电池负极反应式：Pb2eSO=PbSO4。负极本身不反应时，常见书写方法为：氢氧(酸性)燃料电池，负极反应式为H22e=2H。氢氧(碱性)燃料电池，负极反应式为H22e2OH=2H2O。(2)正极反应式的书写首先根据化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒；其次确定该微粒得电子

5、后变成哪种形式。如氢氧(酸性)燃料电池，正极反应式为O24H4e=2H2O。氢氧(碱性)燃料电池，正极反应式为O22H2O4e=4OH。铅蓄电池正极反应式：PbO22e4HSO=PbSO42H2O。1判断正误(正确的打“”，错误的打“×”)。(1)原电池是一种电能转化为化学能的装置(×)(2)负极失去电子发生氧化反应()(3)正极是电子流出极(×)(4)用导线连接的铜片和锌片插入到稀H2SO4中，锌片上有大量气泡产生(×)2(1)下列装置属于原电池的是_。(2)在选出的原电池中，_是负极，发生_反应，_是正极，该极的现象是_；(3)此原电池反应的化学方程

6、式为_。解析：(1)依据构成原电池的条件判断，只有符合。(2)在装置中，较为活泼的金属铁作负极，发生氧化反应：Fe2e=Fe2；不活泼的金属铜作正极，正极上发生还原反应：2H2e=H2 ，所以看到的现象是正极产生气泡。(3)由上述分析，可确定此原电池的电池总反应是FeH2SO4=FeSO4H2。答案：(1)(2)Fe氧化Cu电极上产生气泡(3)FeH2SO4=FeSO4H21加快氧化还原反应的速率(1)原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中粒子运动相互间的干扰减小，使反应速率增大。(2)应用：实验室用Zn和稀H2SO4(或稀盐酸)反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率快。

7、原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4形成原电池，加快了锌的腐蚀，使产生H2的速率加快。2比较金属的活动性强弱(1)原理：原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。(2)应用：有两种金属A和B，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，由原电池原理可知，金属活动性A>B。3设计原电池(1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。(2)实例：以FeCuSO4=FeSO4Cu为例装置材料选择电极反应负极：Fe正极：Cu或C等(活泼性比Fe差的金属或导电的石

8、墨棒均可)电解质溶液：CuSO4溶液负极：Fe2e=Fe2正极：Cu22e=Cu1有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：实验装置部分实验现象a极质量减小，b极质量增大b极有气体产生，c极无变化d极溶解，c极有气体产生电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是()Aa>b>c>dBb>c>d>aCd>a>b>c Da>b>d>c解析：选C装置一是原电池，a极质量减小，说明a极金属失电子形成离子，故a极金属比b极金属活泼；装置二没有形成原电池，可知b比c活泼，且c位于金属活动性顺序表中氢的后

9、面；装置三形成原电池，易知d比c活泼；装置四中，电流从a极流向d极，则电子是从d极流向a极，知d比a活泼。因此四种金属的活动性顺序为d>a>b>c。2铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：_。(2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。正极反应：_；负极反应：_。解析：负极发生氧化反应，反应式为Cu2e=Cu2，正极发生还原反应，反应式为2Fe32e=2Fe2。负极：Cu；正极：C或铂；电解质溶液：FeCl3溶液。答案：(1)2F

10、e3Cu=2Fe2Cu2(2)装置图正极反应：2Fe32e=2Fe2负极反应：Cu2e=Cu21干电池(1)锌锰电池 (2)碱性锌锰电池将锌锰干电池中的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上作了改进。2充电电池充电电池又称二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。(1)铅蓄电池 (2)镍镉电池正极材料为NiO(OH)，负极材料为Cd，电解质为KOH。(3)锂离子电池新一代可充电的绿色电池，低功耗电器的主流电源。3燃料电池(1)原理利用原电池的工作原理将燃料和氧化剂反应所放出的化学能直接转化为电能。(2)与其他电池的区别反应物由外设装备提供，如

11、燃料和氧化剂等。1相对于普通锌锰电池来讲，碱性锌锰电池有什么优点？提示：碱性锌锰电池是将普通锌锰电池中的NH4Cl换成湿的KOH，这样可延长电池的寿命和提高其性能。2写出氢氧燃料电池反应的化学方程式，由此分析两极反应物分别是什么？提示：在2H2O2=2H2O反应中，化合价变化H2H2O，氢由01，O2H2O，氧由02，H2发生氧化反应，O2发生还原反应，H2为负极反应物，O2为正极反应物。1废旧电池中的镉、镍、汞、铅等重金属阳离子会对土壤和水造成污染，因此，要回收处理。2二次电池可循环使用，但充、放电次数仍有限制，有一定的使用寿命。3燃料电池的燃料可随时添加，电池可持续放电，这是其他电池无法比

12、拟的。4氢氧燃料电池：酸性电池碱性电池负极2H24e=4H2H24OH4e=4H2O正极O24H4e=2H2OO24e2H2O=4OH电池总反应2H2O2=2H2O1判断正误(正确的打“”，错误的打“×”)。(1)手机上用的锂离子电池属于二次电池()(2)锌锰干电池中，锌电极是正极(×)(3)甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为负极，发生还原反应(×)(4)废旧电池需回收集中处理的原因是为了利用电池外壳的金属材料(×)2人造卫星常用到的一种高能电池银锌蓄电池，它在放电时的电极反应为Zn2OH2e=ZnOH2OAg2OH2O2e=2Ag2OH，据此判断氧化银是(

13、)A负极，被氧化B正极，被还原C负极，被还原 D正极，被氧化解析：选B由电极反应式可知，Ag2O得电子，发生还原反应，做原电池的正极。三级训练·节节过关1如下图所示装置，能够组成原电池的是()解析：选CA项，两电极材料相同，且不能发生氧化还原反应，不能组成原电池，错误；B项，两电极材料相同，不能组成原电池，错误；C项，装置为原电池，Zn为负极，Cu为正极，发生反应ZnCu2=Zn2Cu，正确；D项，乙醇溶液不是电解质溶液，不能组成原电池，错误。2下列有关电池的说法正确的是()A铅蓄电池不属于二次电池B原电池工作时一定有氧化还原反应发生C废旧电池可埋入土壤，作为肥料D氢氧燃料电池，通入

14、氢气的电极为电池的正极解析：选B铅蓄电池属于二次电池；原电池工作时一定有电子转移，一定有氧化还原反应发生；废旧电池中含重金属，埋入土壤，会污染环境；氢氧燃料电池中通入H2的电极为负极，通入O2的一极为正极。3.如图装置所示，铜片上发生的反应为()AZn22e=ZnB2H2e=H2CZn2e=Zn2DCu22e=Cu解析：选B根据图示可知，该装置为原电池，由于还原性Zn>Cu，所以Zn是负极，发生氧化反应，Cu是正极，H在正极上得到电子，发生还原反应，电极反应式是2H2e=H2。4.如图是铅蓄电池构造示意图，下列说法不正确的是()A铅蓄电池，充电时电能转化为化学能B电池工作时，电子由Pb板

15、通过导线流向PbO2板C电池工作时，Pb发生还原反应D电池工作时，H移向PbO2板解析：选CA项，铅蓄电池充电时把电能转化成化学能，正确；B项，电池工作时，电子从负极经外电路流向正极，即电子由Pb流向PbO2，正确；C项，电池中Pb作负极，发生氧化反应，错误；D项，电池工作时，阳离子向正极移动，正确。5现有如下两个反应：(A)NaOHHCl=NaClH2O，(B)Cu2Ag=2AgCu2。(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，其电极反应式及反应类型(“氧化反应”或“还原反应”)，电解质溶液名称：负极：_，_，_。正极：_

16、，_，_。电解质溶液：_。若导线上转移电子1 mol，则正极质量增加_ g。解析：(1)、(2)只有自发的氧化还原反应才能设计成原电池，(A)是非氧化还原反应，(B)是氧化还原反应且能自发进行。(3)根据电池反应式Cu2Ag=2AgCu2可知，Cu失电子作负极，负极材料是Cu，正极材料应是比铜不活泼的金属或导电非金属；Ag得电子，所以此电解质溶液只能为AgNO3溶液(因为Ag只能与NO大量共存)。答案：(1)(A)不能，(B)可以(2)(A)的反应是非氧化还原反应，没有电子转移(3)CuCu2e=Cu2氧化反应石墨棒、Ag、铂、金(任选一种)2Ag2e=2Ag还原反应AgNO3溶液1081如图

17、是铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中形成的原电池，则锌片是()A阴极：得到电子，发生氧化反应B正极：得到电子，发生还原反应C阳极：失去电子，发生还原反应D负极：失去电子，发生氧化反应解析：选D原电池的两极是以正、负极命名；在酸性溶液中比较活泼的一极是负极，所以锌片是负极，负极失去电子发生氧化反应。2下列关于原电池的叙述正确的是()A构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属B原电池是将化学能转变为电能的装置C在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原D原电池放电时，电流的方向是从负极到正极解析：选BA项，原电池的正极可用导电的非金属材料作电极，错误；B项，原电池是将化学能转变为电能的装置，

18、正确；C项，在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被氧化，错误；D项，原电池放电时，电流的方向是从正极到负极，错误。3已知空气­锌电池的电极反应如下：锌电极：Zn2OH2e=ZnOH2O；石墨电极：O2H2O2e=2OH。可以判断石墨电极是()A负极，发生还原反应B正极，发生氧化反应C负极，发生氧化反应 D正极，发生还原反应解析：选D空气­锌电池中，失去电子的一极是负极，发生氧化反应，得到电子的一极是正极，发生还原反应，由此可知，石墨电极作正极，发生还原反应。4.如图所示，把锌片和铜片用导线相连后插入稀硫酸溶液中构成原电池。下列叙述正确的是()A电流从铜片经导线流向锌片B

19、该装置将电能转变为化学能C一段时间后，铜片质量减轻D锌片发生还原反应解析：选A题给装置为原电池，把化学能转化为电能，锌作负极失去电子发生氧化反应，铜作正极，H在Cu电极上得电子生成氢气，Cu质量不变，电流从正极Cu沿导线流向负极Zn。5两种金属A、B与稀硫酸组成原电池时，A是正极。下列有关推断正确的是()AA的金属性强于BB电子不断由A电极经外电路流向B电极CA电极上发生的电极反应是还原反应DA在金属活动性顺序中一定排在氢前面解析：选C由A、B两种金属和稀硫酸组成的原电池，A是正极，说明A的金属性比B弱，A错误；外电路电子由负极流向正极，即由B电极经外电路流向A电极，B错误；原电池正极发生还原

20、反应，即A电极上发生还原反应，C正确；A为正极，金属性较弱，可能排在氢的后面，D错误。6利用化学反应：FeCuSO4=FeSO4Cu，可以设计出一种原电池。该原电池工作时()AFe为正极 BCu为负极C负极上发生氧化反应 D正极上发生氧化反应解析：选C由于金属活动性Fe>Cu，所以Fe是负极，Cu是正极，在负极上Fe发生氧化反应：Fe2e=Fe2，在正极上Cu发生还原反应，Cu22e=Cu。7微型钮扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，电极反应为：Zn2OH2e=ZnOH2O；Ag2OH2O2e=2Ag2OH根据上述反应式，判断下列

21、叙述中正确的是()A使用过程中，溶液中的OH向Ag2O极移动B使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极CZn是负极，Ag2O是正极DZn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应解析：选C银锌电池中锌为负极，Ag2O为正极，C项正确；OH向负极移动，即向Zn极移动，A项错误；原电池中电子由负极流向正极，B项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，D项错误。8.如图所示，两电极一为碳棒，一为铁片，若电流表的指针发生偏转，且a极上有大量气泡生成，则以下叙述正确的是()Aa为负极，是铁片，烧杯中的溶液为稀硫酸Bb为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液Ca为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为稀硫酸

22、Db为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液解析：选C电流表指针发生偏转，有电流通过，是原电池装置，a极上有大量气泡生成，a为正极，b为负极，H在a极上被还原成H2，即a为正极是碳棒，b为负极是铁片，烧杯中溶液为稀硫酸，C项符合。9分别按如图所示甲、乙装置进行实验，图中两个烧杯中的溶液为相同浓度的稀硫酸，甲中A为电流表。(1)下列叙述正确的是_。A两烧杯中铜片表面均无气泡产生B甲中铜片作正极，乙中铜片作负极C两烧杯中溶液中的H浓度均减小D产生气泡甲中比乙中慢(2)甲装置中的能量转化形式：_能转化为_能；乙装置中的能量转化形式：_能转化为_能。(3)甲装置中，某同学发现不仅铜片上有气泡产生，锌片

23、上也产生了气体，原因可能是_。(4)甲装置中，若把稀硫酸换成CuSO4溶液，试写出铜电极的电极反应：_。解析：(1)甲装置是原电池，乙中Zn与稀硫酸接触反应；甲装置中H在铜片上得到电子被还原为H2，铜片作正极，构成原电池后产生气泡比乙中快；随着两烧杯中H不断被消耗，溶液中的c(H)均减小。(2)甲装置是原电池，把化学能转化为电能，乙装置主要是将化学能转化为热能。(3)锌片上产生气体，可能是锌片不纯，锌与杂质构成原电池。(4)若将稀硫酸换成CuSO4溶液，则铜电极上会析出Cu。答案：(1)C(2)化学电化学热(3)锌片不纯，锌与杂质构成原电池(4)Cu22e=Cu10.依据氧化还原反应：2AgC

24、u=Cu22Ag设计的原电池如图所示。请回答下列问题：(1)电极X的材料是_；电解质溶液Y是_。(2)银电极为电池的_极，发生的电极反应为_；X电极上发生的电极反应为_(填“氧化”或“还原”)反应。(3)外电路中的电子_(填“流出”或“流向”)Ag电极。(4)当有1.6 g铜溶解时，银电极增重_g。解析：(1)由原电池反应：2AgCu=Cu22Ag知，铜失电子，发生氧化反应，作负极，比铜不活泼的金属或石墨作正极，电解质溶液用可溶性的硝酸银溶液，则电极X的材料是铜，电解质溶液Y是AgNO3溶液。(2)由(1)知，银电极为电池的正极，发生的电极反应为Age=Ag，X电极上发生氧化反应。(3)外电路

25、中，Cu是负极，银是正极，Cu失去的电子沿导线经电流计流向正极(Ag电极)。(4)1.6 g铜的物质的量为1.6÷640.025 mol，根据反应2AgCu=Cu22Ag，银电极增重实际上是生成金属银的质量，为0.025 mol×2×108 g·mol15.4 g。答案：(1)CuAgNO3溶液(2)正Age=Ag氧化(3)流向(4)5.41用锌片、铜片和硝酸银溶液组成的原电池，负极上发生的电极反应是()A2H2e=H2BZn2e=Zn2C2H2OO24e=4OHDAge=Ag解析：选B该原电池中，锌片为负极、铜片为正极，故锌片自身失电子发生氧化反应，即

26、Zn2e=Zn2，而正极上则是溶液中的Ag在铜片上得电子发生还原反应，即Age=Ag。2.如图所示，电流表指针发生偏转，同时A极质量减少，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是()AB极为原电池的正极BA、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸CC中阳离子向A极移动DA极发生氧化反应解析：选CA项，电流计指针偏转，说明原电池在工作，由于A极质量减少，B极上有气泡产生，则A是负极，B是正极，正确；B项，负极金属活动性大于正极，而且在正极有气泡产生，则溶液为酸溶液，是H被还原为H2逸出，因此A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸，正确；C项，阳离子移动方向与电流方向一致，阴离子和电子移动方

27、向与电流方向相反，溶液C中阳离子向正极B极移动，错误；D项，电极A是负极，失去电子，发生氧化反应，正确。3.右图是Zn和Cu组成的原电池示意图，某小组做完该实验后，在读书卡片上记录如下，卡片上描述合理的是()卡片No.10Date：2016511A BC D解析：选D由图可知，该电池反应为ZnH2SO4=ZnSO4H2，活泼金属Zn作负极，Cu作正极；外电路电流的方向为正极流向负极，、错误；Zn失去电子被氧化，溶解成Zn2，失去的电子经外电路流向正极，溶液中的H在正极板上得到电子，析出H2，、正确。4.如图是氢氧燃料电池构造示意图。下列说法不正确的是()Aa极是负极B电子由b通过溶液流向aC该

28、电池总反应是2H2O2=2H2OD氢氧燃料电池是环保电池解析：选BA项，氢氧燃料电池中，通入氢气的a极为负极，正确；B项，通入氧气的b极为正极，电子由a经过导线流向b，错误；C项，氢氧燃料电池的总反应为2H2O2=2H2O，正确；D项，氢氧燃料电池反应产物是水，无污染，是环保电池，正确。5某原电池的电池反应为Fe2Fe3=3Fe2，与此电池反应不符合的原电池是()铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池银片、铁片、Fe(NO3)2溶液组成的原电池A BC D解析：选C根据电池反应Fe2Fe3=3Fe2可知，

29、Fe为负极，比Fe不活泼的金属或非金属导体作正极，含Fe3的溶液为电解质溶液。不符合。6锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应式为LiMnO2=LiMnO2，下列说法正确的是()ALi是正极，电极反应为Lie=LiBLi是负极，电极反应为Lie=LiCMnO2是负极，电极反应为MnO2e=MnODLi是负极，电极反应为Li2e=Li2解析：选B由总反应O2=O2可知，Li元素在反应后化合价升高(01)，Mn元素在反应后化合价降低(43)。Li失电子被氧化，在电池中作负极，电极反应为Lie=Li；MnO2在正极上得电子被还原，电

30、极反应为MnO2e=MnO。7.某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是()Aa 和 b 不连接时，铁片上会有金属铜析出Ba 和 b 用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu22e=CuC无论a和b是否连接，铁片均会溶解Da和b用导线连接后，Fe片上发生还原反应，溶液中的Cu2向铜电极移动解析：选D铁的活泼性强于铜，故铁能置换出铜且附着在铁棒上，A正确；a和b用导线连接后，构成原电池，其中Fe作负极，发生氧化反应，铜作正极，电极反应式为Cu22e=Cu，B项正确、D项错误；无论a和b是否连接，铁都被氧化生成Fe2，C项正确。8如图所示装置中，可观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细。下表所列M、N、P物质中，可以组合成该装置的是()选项MNPA锌铜稀硫酸B铜铁稀盐酸C银锌硝酸银溶液D锌铁硝酸铁溶液解析：选CM棒变粗，N棒变细，说明M棒是正极，电解质溶液中的