高中化学必修2第二章第二节化学能与电能教师版.docx

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高中化学必修2第二章第二节化学能与电能教师版

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。

①定义：

把化学能直接转化为电能的装置。

②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。

③反应本质：

化学电池的反应本质是自发进行的氧化还原反应。

（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：

④⑥

2．根据Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑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）

A．Zn＋Ag2O＋H2O===Zn（OH）2＋2Ag

B．Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O

C．Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4

D．C＋CO2===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，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，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。

7．①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。

①②相连时，外电路电流从②流向①；

①③相连时，③为正极；

②④相连时，②上有气泡逸出；

③④相连时，③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．①③②④B．①③④②

C．③④②①D．③①②④

解析：

①②相连时，外电路电流从②流向①，说明电子从①流向②，则①比较活泼；①③相连时，③为正极，①为负极，①比较活泼；②④相连时，②上有气泡逸出，氢离子放电生成氢气，则②为正极，④比较活泼；③④相连时，③的质量减少，③作负极，③比较活泼。

据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是①③④②；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：

Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，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：

Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。

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6mol/LH2SO4溶液中，乙同学将电极放入6mol/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。

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Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑，乙同学依据的化学反应原理是2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。

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）2H＋＋2e－===H2↑

（2）2Al＋8OH－－6e－===2AlO

＋4H2O

2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO

＋3H2↑

（3）Mg　Al　（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，从而判断电子流动方向，再确定原电池正负极

10．铜片、锌片和200mL稀硫酸组成的原电池中，若锌片被腐蚀，当铜片上放出3.36L（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：

2H＋＋2e－===H2↑　负极：

Zn－2e－===Zn2＋　

（2）9.75g　（3）1.806×1023

（4）0.75mol/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（Li－SOCl2）：

8Li＋3SOCl2===6LiCl＋Li2SO3＋2S。

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：

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