化學反應與能量變化-化學反應與電能第2課時-講與練高一化學必修二

化學反應與電能第2課時講與練知識點一設計原電池基本知識：1．原理：已知一個氧化還原反應，首先分析找出，一般還原劑為材料(或在負極上被氧化)，氧化劑(電解質溶液中的陽離子)在正極上被。2．設計思路(1)定：確定一個能夠自發(fā)進行的。(2)拆：將氧化還原反應拆分為反應和反應兩個半反應，分別作為和的電極反應。還原劑－ne－=(負極電極反應)；氧化劑＋ne－=(正極電極反應)。(3)找：根據(jù)氧化還原反應中的還原劑和氧化劑確定原電池的和溶液，極一般選擇比極穩(wěn)定的金屬或能導電的非金屬。(4)畫：連接電路形成閉合回路，畫出原電池示意圖（以Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu為例）。電極反應式材料選擇裝置負極：正極：負極：正極：Cu或C等(活潑性比Fe差的金屬或導電的石墨棒均可)電解質溶液：溶液答案：1．氧化劑、還原劑，負極還原。2．設計思路(1)氧化還原反應。(2)拆：氧化反應和還原反應，負極和正極。氧化產(chǎn)物；還原產(chǎn)物。(3)負極和電解質溶液，正極負極。電極反應式材料選擇裝置負極：Fe－2e－=Fe2＋正極：Cu2＋＋2e－=Cu負極：Fe正極：Cu或C等(活潑性比Fe差的金屬或導電的石墨棒均可)電解質溶液：CuSO4溶液隨堂演練1．某興趣小組設計的簡易原電池裝置如圖所示。該電池工作時，下列說法正確的是()A．鋅片作正極B．碳棒上有氣泡產(chǎn)生C．可將電能轉化為化學能D．電子由碳棒經(jīng)導線流向鋅片【答案】B【解析】電池工作時，Zn失去電子，作負極，故A錯誤；碳棒為正極，氫離子在正極上得到電子生成氫氣，有氣泡產(chǎn)生，故B正確；原電池是將化學能轉化為電能的裝置，故C錯誤；Zn為負極，電子由鋅片經(jīng)導線流向碳棒，故D錯誤。2．利用下列化學反應能設計成原電池的是()A．CH4＋2O2eq\o(=,\s\up7(點燃))CO2＋2H2OB．CaCO3＋2HCl=CaCl2＋CO2↑＋H2OC．Na2O＋H2O=2NaOHD．Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2O【答案】A【解析】CH4＋2O2eq\o(=,\s\up7(點燃))CO2＋2H2O的反應屬于自發(fā)的氧化還原反應，能設計成原電池，故A正確；CaCO3＋2HCl=CaCl2＋CO2↑＋H2O的反應不是氧化還原反應，不能設計成原電池，故B錯誤；Na2O＋H2O=2NaOH的反應不是氧化還原反應，不能設計成原電池，故C錯誤；Al2O3＋2NaOH=2NaAlO2＋H2O的反應不是氧化還原反應，不能設計成原電池，故D錯誤。3．(2019·湖北四地七校期中聯(lián)考)如圖是某化學課外活動小組設計的用化學電源使LED燈發(fā)光的裝置。下列有關該裝置的說法正確的是()A．銅為負極，其附近的溶液變藍，溶液中有Cu2＋產(chǎn)生B．其能量轉化的形式主要是化學能→電能→光能C．如果將鋅片換成鐵片，電路中的電流方向將發(fā)生改變D．如果將稀硫酸換成檸檬汁，LED燈將不會發(fā)光【答案】B【解析】鋅片作負極，發(fā)生氧化反應，銅片作正極，發(fā)生還原反應，A錯誤；該裝置的能量轉化形式是“化學能→電能→光能”，B正確；如把鋅片換為鐵片，銅片依然為正極，電路中的電流方向不會發(fā)生改變，C錯誤；如將稀H2SO4換為檸檬汁，由于檸檬汁中含有檸檬酸，溶液呈酸性，LED燈也會發(fā)光，D錯誤。4．選擇適宜的材料和試劑，請利用反應“Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋”設計一個化學電池?；卮鹣铝袉栴}：(1)負極材料：________；正極材料：________；電解質溶液：____________。(2)寫出電極反應式：正極：________________________________________________________________________；負極：________________________________________________________________________。(3)原電池中電子從________極流出，電解質溶液中陰離子流向________極(填“正”或“負”)?！敬鸢浮?1)銅銀(或碳棒)AgNO3溶液(2)2Ag＋＋2e－=2AgCu－2e－=Cu2＋(3)銅(或負)負知識點二化學電源基本知識：1．一次電池(1)特點：電池放電后充電(內部的氧化還原反應逆向進行)，如鋅錳干電池屬于一次電池。(2)鋅錳干電池的構造如圖所示。①鋅筒為，電極反應是。②石墨棒為，最終被還原的物質是。③NH4Cl糊的作用是。2．二次電池(充電電池)(1)特點：二次電池在放電時所進行的，在充電時可以，使電池恢復到放電前的狀態(tài)。(2)能量轉化：化學能eq\o(,\s\up7(放電),\s\do5(充電))電能(3)常見的充電電池：鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池。3．氫氧燃料電池（1）電池組成：鉑碳/氫氣、鉑碳/氧氣，氫氧化鉀溶液(或H2SO4溶液)(2)特點：①反應物儲存在電池外部；②能量轉換效率高、清潔、安全；③供電量易于調節(jié)。(3)燃料電池常用的燃料有：、、乙醇等；常用氧化劑：氧氣。（4）氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分酸性和堿性兩種種類酸性堿性負極反應式2H2－4e－=4H＋正極反應式O2＋2H2O＋4e－=4OH－電池總反應式2H2＋O2=2H2O答案：1．(1)不能無法。(2)①負極，Zn－2e－=Zn2＋。②正極，二氧化錳。③作電解質溶液。2．(1)氧化還原反應，逆向進行。3．(2)氫氣、甲烷。（4）2H2＋4OH－－4e－=4H2OO2＋4e－＋4H＋=2H2O隨堂演練1.下圖為番茄制作的水果電池，下列說法正確的是()A．一段時間后，銅片質量減小B．鋅電極發(fā)生氧化反應C．電流由鋅通過導線流向銅D．銅電極是該電池的負極【答案】B【解析】鋅的金屬性強于銅，所以鋅是負極，銅是正極，溶液中的氫離子在正極得到電子生成氫氣，所以選項B正確。2.某燃料電池的結構如圖K6-3,有關該電池的說法不正確的是 ()圖K6-3A.電池工作時,電流由負荷的a流向bB.電池工作一段時間后,電解質物質的量理論上保持不變C.通入空氣的一極的電極反應式是O2+2H2O+4e-4OH-D.外電路中每通過0.2mol電子,所消耗的燃料體積不小于2.24L(標準狀況下)【答案】C【解析】外電路中電流由電池的正極流向負極,A項正確;電解質僅為傳導作用,電解質物質的量理論上保持不變,B項正確;通入空氣的一極是O2得到電子生成O2-,電極反應式為O2+4e-2O2-,C項錯誤;因2H2+O22H2O,2CO+O22CO2,故外電路中每通過0.2mol電子時,需消耗的氫氣和一氧化碳總體積不小于2.24L(標準狀況下),D項正確。3.下面是幾種常見的化學電源示意圖，有關說法不正確的是()A．上述電池分別屬于一次電池、二次電池和燃料電池B．干電池在長時間使用后，鋅筒被破壞C．鉛蓄電池在工作中，負極每消耗1mol鉛，則硫酸溶液中就轉移2mol電子D．氫氧燃料電池是一種具有廣闊應用前景的綠色電源【答案】C【解析】干電池是一次性電池，鉛蓄電池是可充電電池，屬于二次電池，氫氧燃料電池屬于燃料電池，故A正確；在干電池中，Zn作負極，被氧化，故B正確；鉛蓄電池工作過程中負極每消耗1mol鉛，則線路中會轉移2mol電子，硫酸溶液中無電子轉移，故C錯誤；氫氧燃料電池是一種具有廣闊應用前景的綠色電源，故D正確。4.(1)某種氫氧燃料電池是用固體金屬氧化物陶瓷作電解質,兩極上發(fā)生的電極反應分別為A極:2H2+2O2--4e-2H2O;B極:O2+4e-2O2-。則A極是電池的極;電子從該極(填“流入”或“流出”)。

有人以化學反應2Zn+O2+4H+2Zn2++2H2O為基礎設計一種原電池,移入人體內作為心臟起搏器的能源,它們靠人體內血液中溶有一定濃度的O2、H+、Zn2+進行工作。則原電池的負極材料是(填名稱),發(fā)生的電極反應式為。

【答案】(1)負流出(2)鋅Zn-2e-Zn2+【解析】(1)A極是失去電子發(fā)生氧化反應的電極,所以A極是負極,電子從該極流出。5．(2019·山西應縣一中高一期中)(1)有甲、乙兩位同學均想利用原電池反應檢測金屬的活動性順序，兩人均用鎂片和鋁片作電極，但甲同學將電極放入1mol·L－1的H2SO4溶液中，乙同學將電極放入1mol·L－1的NaOH溶液中，如圖所示。①寫出甲中負極的電極反應式：___________________________________________________。②乙中負極反應式為_____________________________________________________________，總反應的離子方程式為___________________________________________________________。(2)將用導線相連的兩個鉑電極插入KOH溶液中，然后向兩極分別通入CO和O2，則發(fā)生了原電池反應，該原電池中的負極反應式為____________________________________________；正極反應式為___________________________________________________________________?！敬鸢浮?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都可以與H2SO4反應，但Mg的活動性比Al強，所以Mg作負極，負