化学反应与能量变化-化学反应与电能第2课时-讲与练高一化学必修二

化学反应与电能第2课时讲与练知识点一设计原电池基本知识：1．原理：已知一个氧化还原反应，首先分析找出，一般还原剂为材料(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。2．设计思路(1)定：确定一个能够自发进行的。(2)拆：将氧化还原反应拆分为反应和反应两个半反应，分别作为和的电极反应。还原剂－ne－=(负极电极反应)；氧化剂＋ne－=(正极电极反应)。(3)找：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的和溶液，极一般选择比极稳定的金属或能导电的非金属。(4)画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图（以Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu为例）。电极反应式材料选择装置负极：正极：负极：正极：Cu或C等(活泼性比Fe差的金属或导电的石墨棒均可)电解质溶液：溶液答案：1．氧化剂、还原剂，负极还原。2．设计思路(1)氧化还原反应。(2)拆：氧化反应和还原反应，负极和正极。氧化产物；还原产物。(3)负极和电解质溶液，正极负极。电极反应式材料选择装置负极：Fe－2e－=Fe2＋正极：Cu2＋＋2e－=Cu负极：Fe正极：Cu或C等(活泼性比Fe差的金属或导电的石墨棒均可)电解质溶液：CuSO4溶液随堂演练1．某兴趣小组设计的简易原电池装置如图所示。该电池工作时，下列说法正确的是()A．锌片作正极B．碳棒上有气泡产生C．可将电能转化为化学能D．电子由碳棒经导线流向锌片【答案】B【解析】电池工作时，Zn失去电子，作负极，故A错误；碳棒为正极，氢离子在正极上得到电子生成氢气，有气泡产生，故B正确；原电池是将化学能转化为电能的装置，故C错误；Zn为负极，电子由锌片经导线流向碳棒，故D错误。2．利用下列化学反应能设计成原电池的是()A．CH4＋2O2eq\o(=,\s\up7(点燃))CO2＋2H2OB．CaCO3＋2HCl=CaCl2＋CO2↑＋H2OC．Na2O＋H2O=2NaOHD．Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2O【答案】A【解析】CH4＋2O2eq\o(=,\s\up7(点燃))CO2＋2H2O的反应属于自发的氧化还原反应，能设计成原电池，故A正确；CaCO3＋2HCl=CaCl2＋CO2↑＋H2O的反应不是氧化还原反应，不能设计成原电池，故B错误；Na2O＋H2O=2NaOH的反应不是氧化还原反应，不能设计成原电池，故C错误；Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2O的反应不是氧化还原反应，不能设计成原电池，故D错误。3．(2019·湖北四地七校期中联考)如图是某化学课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列有关该装置的说法正确的是()A．铜为负极，其附近的溶液变蓝，溶液中有Cu2＋产生B．其能量转化的形式主要是化学能→电能→光能C．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向将发生改变D．如果将稀硫酸换成柠檬汁，LED灯将不会发光【答案】B【解析】锌片作负极，发生氧化反应，铜片作正极，发生还原反应，A错误；该装置的能量转化形式是“化学能→电能→光能”，B正确；如把锌片换为铁片，铜片依然为正极，电路中的电流方向不会发生改变，C错误；如将稀H2SO4换为柠檬汁，由于柠檬汁中含有柠檬酸，溶液呈酸性，LED灯也会发光，D错误。4．选择适宜的材料和试剂，请利用反应“Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋”设计一个化学电池。回答下列问题：(1)负极材料：________；正极材料：________；电解质溶液：____________。(2)写出电极反应式：正极：________________________________________________________________________；负极：________________________________________________________________________。(3)原电池中电子从________极流出，电解质溶液中阴离子流向________极(填“正”或“负”)。【答案】(1)铜银(或碳棒)AgNO3溶液(2)2Ag＋＋2e－=2AgCu－2e－=Cu2＋(3)铜(或负)负知识点二化学电源基本知识：1．一次电池(1)特点：电池放电后充电(内部的氧化还原反应逆向进行)，如锌锰干电池属于一次电池。(2)锌锰干电池的构造如图所示。①锌筒为，电极反应是。②石墨棒为，最终被还原的物质是。③NH4Cl糊的作用是。2．二次电池(充电电池)(1)特点：二次电池在放电时所进行的，在充电时可以，使电池恢复到放电前的状态。(2)能量转化：化学能eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))电能(3)常见的充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池。3．氢氧燃料电池（1）电池组成：铂碳/氢气、铂碳/氧气，氢氧化钾溶液(或H2SO4溶液)(2)特点：①反应物储存在电池外部；②能量转换效率高、清洁、安全；③供电量易于调节。(3)燃料电池常用的燃料有：、、乙醇等；常用氧化剂：氧气。（4）氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种种类酸性碱性负极反应式2H2－4e－=4H＋正极反应式O2＋2H2O＋4e－=4OH－电池总反应式2H2＋O2=2H2O答案：1．(1)不能无法。(2)①负极，Zn－2e－=Zn2＋。②正极，二氧化锰。③作电解质溶液。2．(1)氧化还原反应，逆向进行。3．(2)氢气、甲烷。（4）2H2＋4OH－－4e－=4H2OO2＋4e－＋4H＋=2H2O随堂演练1.下图为番茄制作的水果电池，下列说法正确的是()A．一段时间后，铜片质量减小B．锌电极发生氧化反应C．电流由锌通过导线流向铜D．铜电极是该电池的负极【答案】B【解析】锌的金属性强于铜，所以锌是负极，铜是正极，溶液中的氢离子在正极得到电子生成氢气，所以选项B正确。2.某燃料电池的结构如图K6-3,有关该电池的说法不正确的是 ()图K6-3A.电池工作时,电流由负荷的a流向bB.电池工作一段时间后,电解质物质的量理论上保持不变C.通入空气的一极的电极反应式是O2+2H2O+4e-4OH-D.外电路中每通过0.2mol电子,所消耗的燃料体积不小于2.24L(标准状况下)【答案】C【解析】外电路中电流由电池的正极流向负极,A项正确;电解质仅为传导作用,电解质物质的量理论上保持不变,B项正确;通入空气的一极是O2得到电子生成O2-,电极反应式为O2+4e-2O2-,C项错误;因2H2+O22H2O,2CO+O22CO2,故外电路中每通过0.2mol电子时,需消耗的氢气和一氧化碳总体积不小于2.24L(标准状况下),D项正确。3.下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是()A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏C．铅蓄电池在工作中，负极每消耗1mol铅，则硫酸溶液中就转移2mol电子D．氢氧燃料电池是一种具有广阔应用前景的绿色电源【答案】C【解析】干电池是一次性电池，铅蓄电池是可充电电池，属于二次电池，氢氧燃料电池属于燃料电池，故A正确；在干电池中，Zn作负极，被氧化，故B正确；铅蓄电池工作过程中负极每消耗1mol铅，则线路中会转移2mol电子，硫酸溶液中无电子转移，故C错误；氢氧燃料电池是一种具有广阔应用前景的绿色电源，故D正确。4.(1)某种氢氧燃料电池是用固体金属氧化物陶瓷作电解质,两极上发生的电极反应分别为A极:2H2+2O2--4e-2H2O;B极:O2+4e-2O2-。则A极是电池的极;电子从该极(填“流入”或“流出”)。

有人以化学反应2Zn+O2+4H+2Zn2++2H2O为基础设计一种原电池,移入人体内作为心脏起搏器的能源,它们靠人体内血液中溶有一定浓度的O2、H+、Zn2+进行工作。则原电池的负极材料是(填名称),发生的电极反应式为。

【答案】(1)负流出(2)锌Zn-2e-Zn2+【解析】(1)A极是失去电子发生氧化反应的电极,所以A极是负极,电子从该极流出。5．(2019·山西应县一中高一期中)(1)有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均用镁片和铝片作电极，但甲同学将电极放入1mol·L－1的H2SO4溶液中，乙同学将电极放入1mol·L－1的NaOH溶液中，如图所示。①写出甲中负极的电极反应式：___________________________________________________。②乙中负极反应式为_____________________________________________________________，总反应的离子方程式为___________________________________________________________。(2)将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CO和O2，则发生了原电池反应，该原电池中的负极反应式为____________________________________________；正极反应式为___________________________________________________________________。【答案】(1)①Mg－2e－=Mg2＋②Al－3e－＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑(2)2CO－4e－＋8OH－=2COeq\o\al(2－,3)＋4H2OO2＋4e－＋2H2O=4OH－【解析】(1)①甲中Mg、Al都可以与H2SO4反应，但Mg的活动性比Al强，所以Mg作负极，负