高考第一轮复习——化学能与电能（学案含答案）

1、.年 级高三学 科化学版 本苏教版内容标题化学能与电能【本讲教育信息】一. 教学内容：化学能与电能二. 教学目的理解原电池的工作原理，能写出常见的简单电极反响和电池反响方程式。理解常见的化学电源，认识化学能与电能互相转化的实际意义及其重要应用。认识金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原因，能选用恰当的措施防止铁、铝等金属腐蚀。三. 教学重点、难点原电池的工作原理及电极反响式的书写；金属的腐蚀与防护教学过程一、原电池的概念及工作原理1、原电池的定义：把化学能转化为电能的装置叫原电池。2、构成条件:活泼性不同的两电极电解质溶液具有闭合回路3、工作原理电子流向：较活泼的金属材料作为负极，失去电子

2、，经外电路流向较不活泼金属，再经电解质溶液回到负极，构成闭合回路，电流反向流动。溶液中阴离子向负极挪动，阳离子向正极挪动。4、正、负极判断： 负极：电子流出的电极，为较活泼金属电极，发生氧化反响正极：电子流入的电极，为较不活泼金属或非金属或金属氧化物电极，发生复原反响5、电极反响：以铜-锌和稀硫酸组成的原电池为例说明：电极反响 本质 现象 负极 Zn2e=Zn2 氧化反响 溶解正极 2H+2e=H2 复原反响 气泡总反响 Zn2H= Zn2H26、应用：制各种电池；判断反响速率；判断金属的活泼性；金属防护。说明：1原电池是利用能发生的氧化复原反响设计而成，负极发生氧化反响给出电子，电子经外电路

3、流向其正极形成电流。正极上得电子发生复原反响。内电路由离子定向挪动而导电。2原电池的正负极的判断方法：金属与金属或金属与导电非金属做电极时，较活泼的金属做负极；根据电子的流向判断：电子流出的极为负极，电子流入的极为正极；也可以根据电流方向判断：电流流出极为正极，电流流入极为负极；根据发生的反响判断：发生氧化反响的极为负极，发生复原反响的极为正极；根据反响现象判断：一般来说，溶解的一极为负极，有气体或固体析出的一极为正极；假如给出一个方程式判断电极反响，那么化合价升高的电极为负极，化合价降低的电极为正极，由此可设计原电池。3一般原电池使用时存在电压不稳，使用时间短等问题。假如原电池通过“盐桥将两

4、个半电池相连，那么可得到稳定的电流，同时也可以延长原电池的使用寿命。使用“盐桥后，原电池一般采用如下表达方法以铜锌原电池为例：ZnZn1mol/LCu1mol/LCu一般情况下负极在左，正极在右，其中“表示电极材料与电解质溶液的界面，“通常表示盐桥，必要时，可以加注溶液的浓度。4原电池的应用主要有以下几点：加快反响速率：如在制取氢气的过程中，参加少量铜或硫酸铜可形成锌铜原电池，使反响速率加快；比较金属的活动性强弱：一般情况下，作为负极的金属活泼性较强；如：锌铜原电池；设计化学电源：根据氧化复原反响的特点，将其拆成两个半反响：氧化反响和复原反响，分别作为原电池的负极反响式和正极反响式；假设发生氧

5、化反响的物质为金属单质，那么用该金属作为负极材料，假设为气体或溶液中的某种离子，那么用惰性材料做负极；而作为正极的材料必须不如负极活泼，或为惰性电极；电解质溶液选择反响中的电解质即可，假设与电解质无关，那么需选择一种不能使电极材料消耗的电解质溶液，以增强导电性；构成闭合回路二、化学电源：电池又称为化学电源，化学电源可分为一次电源和二次电源两类。一次电池只能放电一次，而二次电池可以反复充放电循环使用，通过电极体积和构造之间发生的可逆变化，到达充放电效果。说明：常见的化学电源有：1、锌-锰干电池一次电池负极锌筒：Zn2eZn2正极石墨： 2NH42e2NH3 H2 2NH42MnO2 2e2NH3

6、Mn2O3H2O总反响：Zn2NH4Zn22NH3H2 Zn2NH42MnO2 Zn22NH3Mn2O3H2O2、铅蓄电池负极Pb：PbSO422e PbSO4正极：PbO24HSO422ePbSO42H2O总反响：，3、燃料电池：氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造为：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在电极外表放电。一般以KOH为电解质溶液负极H2：2H24OH4e4H2O 正极O2：O22H2O4e4OH 总反响： O22H22H2O4、纽扣电池：不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极一端填充由和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金做负极

7、活性材料，电解质溶液为浓KOH溶液，电池内Zn的氧化产物为ZnO，如：银-锌电池负极：Zn2OH2eZnOH2O 正极：Ag2OH2O2e2Ag2OH 总反响： Ag2OZnZnO2Ag三、金属腐蚀与防护：金属腐蚀的本质是金属原子失去电子变成金属阳离子的过程，即MneMn；即金属在腐蚀过程中发生了氧化复原反响. 金属的腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类说明：1、化学腐蚀与电化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀含义金属或合金直接与具有腐蚀性的化学物质接触发生氧化复原反响而消耗的过程不纯金属或合金与电解质溶液接触发生原电池反响而消耗的过程得失电子金属直接将电子转移给有氧化性的物质活泼金属将电子间接转移给氧

8、化性较强的物质电流无电流产生有微弱的电流产生腐蚀现象金属单质较活泼金属事例金属与O2、Cl2等物质直接反响钢铁在潮湿的空气中被腐蚀2、金属的电化学腐蚀有两种情况：1析氢腐蚀： 负极：Fe2eFe2；正极反响为：2H+H2； 2吸氧腐蚀： 负极：Fe2eFe2；正极反响为：2H2OO24e- 4OH-3、判断金属腐蚀快慢的规律：1与构成微电池的材料有关，两极材料的活动性差异越大，电动势越大，氧化复原反响的速度越快，活泼金属被腐蚀的速度就越快。 2与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。一般说来可用以下

9、原那么判断: 电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀有防腐措施的腐蚀；同一种金属：强电解质弱电解质非电解质4、金属的防护【典型例题】例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，以下表达正确的选项是A. 两烧杯中铜片外表均无气泡产生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解析：题目中可以应用的信息是：活泼性不同的两种金属锌和铜及甲、乙两图。解答该题时，首先应根据原电池的构成条件判断甲、乙池能否构成原电池，然后根据原电池原理进展分析、判断。甲可形成原电池，锌做负极：Zn2e=Zn2，铜做正极：2H+2e=H2，在铜上产生气泡

10、，由于形成原电池，因此产生氢气的速率较快；而乙不能形成原电池，只能是锌与稀硫酸反响产生氢气，在锌片上产生气泡，但因为没有形成原电池，所以产生氢气的速率较慢；而两烧杯中均消耗了H，因此溶液的pH值均升高。综上所述，此题的答案为C答案：C例2. 银器皿日久外表逐渐变黑色，这是由于生成硫代银，有人设计用原电池原理加以除去，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去而银不会损失。试答复：在此原电池反响中，负极发生的反响为 ；正极发生的反响为 ；反响过程中产生臭鸡蛋气味的气体，原电池总反响方程式为 解析：由题意“黑色会褪去而银不会损失知发生变

11、化Ag2SAg，显然这是考察原电池的正极反响：Ag2S2e2AgS2，负极反响为活泼金属发生氧化反响：AlAl3。正极生成的S2和负极生成的Al3在溶液中发生双水解：2Al33S26H2O2AlOH33H2S。答案：负极：Al3Al3正极：Ag2S2e2AgS23Ag2S2Al6H2O6Ag2AlOH33H2S例3. 某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li导电固体为电解质。放电时的电池反响为：LiLiMn2O4=Li2Mn2O4。以下说法正确的选项是A. 放电时，LiMn2O4发生氧化反响 B. 放电时，正极反响为：LiLiMn2O4e=Li2Mn2O4C.

12、充电时，LiMn2O4发生氧化反响D. 充电时，阳极反响为：Lie=Li 解析：此题中可用的信息主要有：LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极；放电时的电池反响为：LiLiMn2O4=Li2Mn2O4。可根据电池反响中元素的化合价的变化判断反响类型，然后再根据电极反响的书写原那么进展分析判断。放电时作为原电池，锂为负极发生氧化反响：Lie=Li，LiMn2O4为正极，反响为：LiLiMn2O4e=Li2Mn2O4；充电时作为电解池，阳极发生氧化反响Li2Mn2O4e= LiLiMn2O4，阴极发生复原反响：Lie=Li，含Li导电固体为电解质增强导电性。综上所述，此题答案为B答案：B例4.

13、 以下图是2019年批量消费的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的构造示意图。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响，电池总反响为2CH3OH3O22CO24H2O。以下说法正确的选项是：A. 左电极为电池的负极，a处通入的物质是甲醇B. 右电极为电池的负极，b处通入的物质是空气C. 负极反响式为：CH3OH H2O6eCO26HD. 正极反响式为：O22H2O 4e4OH解析：此题用到的信息主要有：电池的总反响式：2CH3OH3O22CO24H2O。那么根据原电池的构成条件和原电池的工作原理进展分析判断。负极发生氧化反响：CH3OH H2O6eCO26H

14、，质子从质子交换膜进入右边，因此，左电极为负极，a处通入的物质是甲醇；右电极为正极，发生复原反响：O24H4e2 H2O，此时b处通入的是氧气，由于在电极反响过程中正、负极上通过的电子的电量一样，因此正极所消耗的H与负极所产生的H根本一样，溶液中H根本不变，但由于生成了水，因此浓度有所减小。综上所述，此题的答案为AC答案：AC 例5. 蓄电池在放电时起原电池作用，充电时起电解池作用，铅蓄电池在放电和充电时发生的化学反响可用下式表示：据此判断以下表达正确的选项是 A. 放电时蓄电池负极的电极反响式为PbO4H2ePbSO42H2OB. 充电时蓄电池阴极的反响式为：PbSO42ePbC. 用铅蓄电池来电解CuSO4溶液，要生成1.6gCu，那么该电池内部消耗硫酸0.05molD. 用铅蓄电池充电时，假设要使3.03kgPbSO4转变为Pb和PbO，那么需通过20mol电子解析：此题的信息是铅蓄电池在放电和充电时的电极反响。蓄电池充电时作为电解池，是把电能转化为化学能，而放电时那么是原电池，是将化学能转化为电能。铅蓄电池放电的电极反响为：负极：Pb2e- PbSO4正极：PbO24H+2e- PbSO42H2O当放电进展到硫酸浓度降低到一定浓度时即