高中化学必修2第二章第二节 化学能及电能(教师版)

1、第2节 化学能与电能 第1课时 原电池1了解化学能与电能的转化关系。2初步了解化学电池的工作原理及应用。3掌握原电池的构成要素以及电池正负极的判断。4会书写简单的电极反应式。1一次能源和二次能源。(1)一次能源。直接从自然界取得的能源，包括风力、流水、潮汐、地热、原煤、石油、天然气、天然铀矿等。(2)二次能源。一次能源经过加工、转换得到的能源，如电力、蒸汽等。2化学能与电能的相互转化。(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：把化学能直接转化为电能的装置。构成条件：具有活泼性不同的两个电极；具有电解质溶液；电极间构成闭合回路。反应本质：化学电池的反应本质是自发进行

2、的氧化还原反应。(3)电极。负极：失电子，发生氧化反应的电极。正极：得电子，发生还原反应的电极。(4)电极方程式。表示正、负极发生反应的方程式。【应用思考】从上述火力发电和原电池的工作原理，阐述原电池的优点。提示：火力发电需要经过较多的能量转化过程，每次转化都会有能量的消耗，所以能量利用率不高，而原电池是把化学能直接转化为电能，所以能量利用率较高。1以下装置不能形成原电池的是_。答案：2 根据Zn2H=Zn2H2的反应原理设计一个原电池，当Zn为负极时， 正极可以选用的金属材料是(D) A镁B石墨C铝D铅3有关原电池的下列说法中正确的是(C) A在外电路中电子由正极流向负极 B在原电池中，只有

3、金属能作负极 C原电池工作时，阳离子向正极方向移动 D原电池工作时，阳离子向负极方向移动1下列有关燃煤发电的一系列能量转换的过程，正确的是(A) 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解析：燃煤发电原理从煤中的化学能开始的一系列能量转化过程：故答案为A。2下列关于原电池的叙述中正确的是(A) A原电池能将化学能转变为电能 B原电池负极发生的电极反应是还原反应 C原电池在工作时其正极不断产生电子并经外电路流向负极 D原电池的电极只能由两种不同的金属构成解析：原电池能将化学能转变为电能，A正确；原电池负极发生的电极反应是氧化反应，B错；原电池

4、工作时电子从负极经外电路流向正极，C错；原电池的电极可用石墨构成，D错；答案为A。3 下面是四个化学反应，你认为理论上不可用于设计原电池的化学反应是 (D) AZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag BPbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O CZnCuSO4=CuZnSO4 DCCO2=2CO解析：D项是吸热的氧化还原反应，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，下列叙述有错误的是(C) A发生氧化反应的为负极 B正极为电子流入的一极 C比较不活泼的金属为负极 D电流的方向由正极到负极解析：原电池中相对活泼的金属为负极，不活泼的为正极，C项错误；负极发生氧化反应

5、，正极发生还原反应，A项正确；原电池工作时，外电路中电子由负极流出，由正极流入，电流方向与电子流动方向相反，B、D两项正确。5 在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的 是(D) A正极附近的SO离子浓度逐渐增大 B正极有O2逸出 C电子通过导线由铜片流向锌片 D铜片上有H2逸出解析：A.该原电池放电时，溶液中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，故A错误；B.正极上氢离子得电子被还原生成氢气，故B错误；C.电子由负极经导线流向正极，即由锌片流向铜片，故C错误；D.Cu电极上氢离子得到电子生成氢气，有氢气逸出，故D正确；故选D。6 如图所示装置中，观察到电流计指针偏转

6、，X棒变重，Y棒变轻，由此判 断下表中所列X、Y、Z物质，其中可以成立的是(D)解析：电流计指针偏转，X棒变重，Y棒变轻，说明该装置为原电池，X棒有固体析出，Y棒失去电子进入溶液。A.锌比铜活泼，所以锌失去电子，生成锌离子进入溶液，X棒变轻，Y上有氢气放出，错误；B.Y为Fe极，则Fe失去电子，生成亚铁离子进入溶液，Y棒变轻，而X生成氢气，错误；C.锌失去电子进入溶液，则X变轻，Y上有银形成， Y变重，错误；D.Y为Zn，则Zn失去电子进入溶液，Y棒变轻，碳棒上有Cu析出，则碳棒增重，形成电流，正确；答案选D。7四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。相连时，外电路电流从流向；相连时，为

7、正极；相连时，上有气泡逸出；相连时，的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是(B) A B C D解析：相连时，外电路电流从流向，说明电子从流向，则比较活泼；相连时，为正极，为负极，比较活泼；相连时，上有气泡逸出，氢离子放电生成氢气，则为正极，比较活泼；相连时，的质量减少，作负极，比较活泼。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是；答案选B。8等质量的两份锌粉a、b，分别加入两支相同的试管中，然后加入等体积等物质的量浓度且均过量的稀硫酸，同时向a中加入少量CuSO4溶液，则产生氢气的体积(V)与时间(t)的关系用图象表示如下，其中正确的是(D)解析：等质量的两份锌粉中，加入等体积等

8、物质的量浓度且均过量的稀硫酸，同时向a中加入少量CuSO4溶液，则a中发生的反应有：ZnCu2=Zn2Cu，Zn2H=Zn2H2 ，由于置换出来的Cu与Zn在稀硫酸中构成原电池，所以，a中的反应速率比b中的反应速率大，即反应完成所需的时间短，但Cu2消耗了少量的Zn，a中产生的H2比b中产生的H2少。b中只发生反应：Zn2H=Zn2H2 。符合这些条件的图象就是D项。9有甲、乙两位学生均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol/L H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6 mol/L的NaOH溶液中，如下图所示。(1)写出甲池中正极的电极反应式

9、。正极：_。(2)写出乙池中负极的电极反应式和总反应的离子方程式。负极：_。总反应的离子方程式：_。(3) 如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成 负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出_ 活动性更强，而乙会判断出_活动性更强(填写元素符号)。(4)由此实验，可得到如下哪些结论正确() A利用原电池反应判断金属活动顺序时应注意选择合适的介质 B镁的金属性不一定比铝的金属性强 C该实验说明金属活动顺序已过时，已没有实用价值 D该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大，因此应具体问 题具体分析(5) 上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动顺序判断原

10、电池中的正负 极”这种做法_(可靠或不可靠)。如不可靠，请你提出另一个判断 原电池正负极的可行实验方案_(如可靠，此空可不填)。解析：甲同学依据的化学反应原理是MgH2SO4=MgSO4H2，乙同学依据的化学反应原理是2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。但是由于Al与碱的反应是一个特例，不可作为判断金属性强弱的依据。故判断一个原电池的正负极应依据实验事实。答案：(1)2H2e=H2(2)2Al8OH6e=2AlO4H2O2Al2OH2H2O=2AlO3H2 (3)MgAl(4)AD(5)不可靠将两种金属作电极连上电流计后插入电解质溶液，构成原电池，利用电流计测定电流的方向，从而判断

11、电子流动方向，再确定原电池正负极10铜片、锌片和200 mL稀硫酸组成的原电池中，若锌片被腐蚀，当铜片上放出3.36 L(标准状况下)气体时，硫酸恰好全部作用完。试回答：(1)写出正极、负极反应式。(2)产生这些气体消耗了多少克锌？(3)有多少个电子通过了导线？(4)原稀硫酸的物质的量浓度是多少？答案：(1)正极：2H2e=H2负极：Zn2e=Zn2(2)9.75 g(3)1.806×1023(4)0.75 mol/L第2课时 化学电源1了解新型电池的重要性。2熟悉各种化学电源的正负极判断。要点 1锌锰干电池(一次电池)。(1)普通锌锰电池。负极材料是： 锌；正极材料是：碳；电解质是

12、NH4Cl。(2)碱性锌锰干电池。负极材料是： Zn；正极材料是：MnO2；电解质是KOH。改进后碱性锌锰电池的优点：电量大，电流稳定。2充电电池(二次电池)。(1)铅蓄电池。负极材料是： Pb；正极材料是：PbO2；电解质是H2SO4。(2)镉镍电池。负极材料是： Cd；正极材料是：NiO(OH) ；电解质是KOH。(3)锂电池。锂亚硫酰氯电池(LiSOCl2)：8Li3SOCl2=6LiClLi2SO32S。负极材料：Li；正极材料：SOCl2。3氢氧燃料电池。负极通入氢气；正极通入氧气。(1)原理：利用原电池的工作原理将氢气和氧气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：

13、反应物不储存在电池内部而是由外设装备提供燃料和氧化剂。1关于原电池的下列说法中错误的是(B) A原电池是一种将化学能直接转化为电能的装置 B原电池中正极发生氧化反应 C在原电池的电解质溶液中，阳离子向正极移动 D在燃料电池的负极上发生反应的通常是可燃性气体2对化学电源的叙述正确的是(A) A化学电源比火力发电对化学能的利用率高 B化学电源所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位 C化学电源均是安全、无污染的 D化学电源即为可充电电池3 废电池的污染引起人们的广泛重视，废电池中对环境形成污染的主要物 质是(B) A锌 B汞 C石墨 D二氧化锰1下列有关电池的说法不正确的是(B) A手机上用的

14、锂离子电池属于二次电池 B铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极 C氢氧燃料电池可把化学能转化为电能 D锌锰干电池中，锌电极是负极解析：A.锂离子电池中能循环使用，属于二次电池，故A正确；B.铜锌原电池中，锌易失电子而作负极，铜作正极，电子从负极沿导线流向正极，故B错误；C.燃料电池属于原电池，是将化学能转变为电能的装置，故C正确；D.锌锰干电池中，锌易失电子发生氧化反应而作负极，故D正确；故选B。2废电池进行回收集中处理的首要原因是(B) A利用电池外壳的金属材料 B防止电池中汞、镉和铅等金属离子对土壤和水源的污染 C不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他的物品 D回收其中的石墨电极解析：

15、废电池中的汞、镉和铅等重金属离子对环境污染严重，因而必须回收集中处理。3 微型纽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溶液。电极反应式为：Zn2OH2e=ZnO H2O、Ag2OH2O2e=2Ag2OH，总反应式为Ag2OZn=ZnO2Ag。根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是(C) A在使用过程中，电池负极区溶液的pH增大 B在使用过程中，电子由Ag2O经外电路流向Zn极 CZn是负极，Ag2O是正极 DZn极发生还原反应，Ag2O极发生氧化反应解析：A.原电池工作原理中，化合价升高的那一极是负极，锌是负极，电极反应式：Zn2OH2e

16、=ZnOH2O ，消耗OH使得pH减小，错误；B.原电池的工作原理，电子从负极经外电路流向正极，锌是负极，氧化银是正极，电子由锌经外电路流向氧化银，错误；C.原电池工作原理中：化合价升高的那一极作负极，锌作负极，化合价降低的那一极作正极，氧化银作正极，正确；D.锌作负极，化合价升高，被氧化，氧化银作正极，化合价降低，被还原，错误；故答案为C。4 下图是氢氧燃料电池(电解质溶液为H3PO4溶液)构造示意图。关于该电池 的说法不正确的是(C) Aa极是负极 B电子由a通过灯泡流向b C正极的电极反应是：O22H2O4e=4OH D氢氧燃料电池是环保电池解析：A.在氢氧燃料电池中，通入氢气的一极发生

17、氧化反应，为原电池的负极，所以a极是负极，正确；B.电子从负极流向正极，所以电子从a极流出，经灯泡流向b，正确；C.正极是氧气得到电子的反应，电解质为酸性，则生成的氢氧根离子与氢离子反应生成水，即氧气得到电子与氢离子结合生成水，错误；D.氢氧燃料电池的产物是水，无污染，所以属于环保电池，正确；答案选C。5 日常所用干电池的电极分别为石墨棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状NH4Cl 和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2吸收H2)，电极反应式可简化为：Zn2e =Zn2，2NH2e=2NH3H2(NH3与Zn2能生成一种稳定的物质)。 根据上述判断，下列结论正确的是(D)锌为正极，石墨为负极锌为负极

18、，石墨为正极工作时，电子由石墨极经过外电路流向锌极长时间连续使用时，内装糊状物可能流出腐蚀用电器 A B C D解析：由负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应或根据原电池的形成条件，相对活泼(指金属性)的一极为负极，相对不活泼的一极为正极可判断出错对。在外电路，电子从负极流向正极，故不正确。长时间连续使用该电池，由于锌皮慢慢溶解而破损，且MnO2不断吸收H2而产生H2O，糊状物也越来越稀，故其容易流出而腐蚀用电器。6观察下图，回答问题。(1)该装置叫_装置，可以将_能转化为_能。(2)负极是_，电极反应为_。(3)正极是_，电极反应为_，总反应为_。解析：(1)根据装置可判断，该装置叫

19、原电池，可以将化学能能转化为电能。(2)原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，正极得到电子，发生还原反应。铁比铜活泼，则铁是负极，失去电子，因此负极电极反应为Fe2e=Fe2。(3)铜是正极，溶液中的铜离子在正极被还原，电极反应为Cu22e=Cu，总反应为FeCu2=CuFe2。答案：(1)原电池化学电(2)铁Fe2e=Fe2(3)铜Cu22e=Cu FeCu2=CuFe27微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是(A) A正极反应中有CO2生成 B微生物促进了

20、反应中电子的转移 C质子通过交换膜从负极区移向正极区 D电池总反应为C6H12O66O2=6CO26H2O解析：首先根据原电池反应判断出厌氧反应为负极区，有氧反应为正极区。A.根据厌氧反应中碳元素的化合价的变化：葡萄糖分子中碳元素平均为0价，二氧化碳中碳元素的化合价为4价，所以生成二氧化碳的反应为氧化反应，所以在负极生成，错误；B.在微生物的作用下，该装置为原电池装置。原电池能加快氧化还原反应速率，故可以说微生物促进了电子的转移，正确；C.原电池中阳离子向正极移动，正确；D.电池的总反应实质是葡萄糖的氧化反应，正确。8 以锌片和铜片为两极、稀硫酸为电解液组成原电池，当导线中通过2 mol 电子

21、时，下列说法正确的是(A) A锌片溶解了1 mol，铜片上析出1 mol氢气 B两极上溶解和析出的物质的质量相等 C锌片溶解了1 g，铜片上析出1 g氢气 D电解质溶液pH不变解析：锌片、铜片和稀硫酸构成原电池时，锌为负极，铜为正极，负极锌片溶解，正极析出H2；根据电子守恒原理，溶解1 mol 锌，就有2 mol电子转移，则析出的H2为1 mol，A项正确；溶解的锌和析出的H2物质的量相等，但质量不相等，B项不正确；溶解的锌和析出的H2质量比应为652，C项不正确；H得电子变成H2，H2SO4被消耗，溶液pH变大，D项不正确。 9 燃料电池是利用燃料(如CO、H2、CH4等)与氧气反应，将反应产生的化学能转变为电能的装置，通常用氢氧化钾作为电解质溶液。完成下列关于甲烷 (CH4)燃料电池的填空。(1)甲烷与氧气反应的化学方程式为_。(2)已知燃料电池的总反应式为CH42O22KOH=K2CO33H2O，电池中有一极的电极反应为CH410OH8e=CO7H2O，这个电极是燃料电池的_(选填“正极”或“负极”)，另一电极上的电极反应式为_。(3)随着电池不断放电，电解质溶液的碱性_(选填“增大”