高中化學(xué) 第二章 第二節(jié) 第2課時(shí) 發(fā)展中的化學(xué)電源課時(shí)作業(yè) 新人教版必修2

第2課時(shí)發(fā)展中的化學(xué)電源一、原電池工作原理的應(yīng)用1．加快氧化還原反應(yīng)速率如實(shí)驗(yàn)室用Zn和稀H2SO4(或稀HCl)反應(yīng)制H2，常用粗鋅，它產(chǎn)生H2的速率快。原因是粗鋅中的雜質(zhì)和鋅、稀H2SO4形成________，加快了反應(yīng)，使產(chǎn)生H2的速率加快。2．比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱原電池中，一般活動(dòng)性強(qiáng)的金屬為____極，活動(dòng)性弱的金屬為____極。例如有兩種金屬A和B，用導(dǎo)線連接后插入到稀硫酸中，觀察到A極溶解，B極上有氣泡產(chǎn)生，由原電池原理可知，金屬活動(dòng)性______。3．設(shè)計(jì)原電池已知一個(gè)氧化還原反應(yīng)，首先分析找出氧化劑、還原劑，一般________為負(fù)極材料(或在負(fù)極上被______)，________(電解質(zhì)溶液中的陽離子)在正極上被還原。例如，利用Cu＋2AgNO3=Cu(NO3)2＋2Ag的氧化還原反應(yīng)可設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池，該原電池的電極反應(yīng)式為：負(fù)極(Cu)：______________________(氧化反應(yīng))正極(C)：________________________(還原反應(yīng))4．化學(xué)電源人們利用原電池原理，將______能直接轉(zhuǎn)化為____能，制作了多種電池。如干電池、蓄電池、充電電池、高能燃料電池等，以滿足不同的需要。在現(xiàn)代生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展中，電池發(fā)揮著重要的作用，大至宇宙火箭、人造衛(wèi)星、飛機(jī)、輪船，小至電腦、電話、電子手表、心臟起搏器等，都離不開各種各樣的電池。二、發(fā)展中的化學(xué)電源1．干電池普通鋅錳干電池電池組成：____作負(fù)極；位于中央的頂蓋帶有__________作正極；電解質(zhì)是______糊。負(fù)極反應(yīng)為________________。2．充電電池充電電池是一種____________。充電放電可循環(huán)進(jìn)行，至一定周期后終止。最早也是使用最廣泛的是鉛蓄電池，______是Pb，______是PbO2，電解質(zhì)是________。封閉式體積小的充電電池——鎳鎘電池，負(fù)極是________，正極是__________，電解質(zhì)是__________。另外還有鋰離子電池等。3．燃料電池燃料電池是一種高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置。如氫氧燃料電池，在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)的是________，在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的是________，產(chǎn)物是________。燃料電池與干電池的主要區(qū)別在于________不是儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，而是用外加的設(shè)備提供______和________等，使反應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。電池反應(yīng)：2H2＋O2=2H2O(1)電解質(zhì)溶液為稀硫酸：負(fù)極：_____________________________________________________________，正極：_______________________________________________________________。(2)電解質(zhì)溶液為KOH溶液：負(fù)極：________________________________________________________________正極：______________________________________________________________。知識(shí)點(diǎn)一化學(xué)電源電極的判斷及電極反應(yīng)方程式的書寫1．如下圖，鋅錳干電池在放電時(shí)總反應(yīng)方程式可表示為Zn＋2MnO2＋2NHeq\o\al(＋,4)=Zn2＋＋Mn2O3(s)＋2NH3↑＋H2O。在此電池放電時(shí)，正極(碳棒)上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是()A．Zn B．碳C．MnO2和NHeq\o\al(＋,4) D．Zn2＋和NH32．人造地球衛(wèi)星用到一種高能電池——銀鋅蓄電池，其電池電極反應(yīng)為Zn＋2OH－－2e－=ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－。據(jù)此判斷氧化銀是()A．負(fù)極，并被氧化 B．正極，并被還原C．負(fù)極，并被還原 D．正極，并被氧化3．年奔馳和寶馬汽車公司推出鋰電池混合動(dòng)力車。該鋰電池具有高能量、壽命長、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，即使是在非常低的溫度下作業(yè)也能有出色的表現(xiàn)。某種鋰電池的總反應(yīng)為Li＋MnO2=LiMnO2，下列說法不正確的是()A．Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為Li－e－=Li＋B．Li是正極，電極反應(yīng)為Li＋e－=Li－C．MnO2是正極，電極反應(yīng)為MnO2＋e－=MnOeq\o\al(－,2)D．鋰電池是一種環(huán)保型電池知識(shí)點(diǎn)二燃料電池4．燃料電池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧氣(或空氣)起反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，若電解質(zhì)溶液是強(qiáng)堿溶液，下面關(guān)于甲烷燃料電池的說法正確的是()A．負(fù)極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－B．負(fù)極反應(yīng)式：CH4＋8OH－－8e－=CO2＋6H2OC．隨著放電的進(jìn)行，溶液中的氫氧根離子濃度不變D．放電時(shí)溶液中的陰離子向負(fù)極移動(dòng)5．科學(xué)家近年來研制出一種新型細(xì)菌燃料電池，利用細(xì)菌將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為氫氣，氫氣進(jìn)入以磷酸為電解質(zhì)的燃料電池發(fā)電。電池的負(fù)極反應(yīng)為()A．H2＋2OH－－2e－=2H2OB．O2＋4H＋＋4e－=2H2OC．H2－2e－=2H＋D．O2＋2H2O＋4e－=4OH－練基礎(chǔ)落實(shí)1．下列有關(guān)電池的說法不正確的是()A．手機(jī)上用的鋰離子電池屬于二次電池B．銅鋅原電池工作時(shí)，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極C．甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D．鋅錳干電池中，鋅電極是負(fù)極2．日常所用干電池的電極分別為石墨棒(上面有銅帽)和鋅皮，以糊狀NH4Cl和ZnCl2作電解質(zhì)(其中加入MnO2吸收H2)，電極反應(yīng)式可簡化為：Zn－2e－=Zn2＋，2NHeq\o\al(＋,4)＋2e－=2NH3↑＋H2↑(NH3與Zn2＋能生成一種穩(wěn)定的物質(zhì))。根據(jù)上述判斷，下列結(jié)論正確的是()①鋅為正極，石墨為負(fù)極②鋅為負(fù)極，石墨為正極③工作時(shí)，電子由石墨極經(jīng)過外電路流向鋅極④長時(shí)間連續(xù)使用時(shí)，內(nèi)裝糊狀物可能流出腐蝕用電器A．①③ B．②③ C．③④ D．②④3．燃料電池是目前電池研究的熱點(diǎn)之一。現(xiàn)有某課外小組自制的氫氧燃料電池，如圖所示，a、b均為惰性電極。下列敘述不正確的是()A．a(chǎn)極是負(fù)極，該電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．b極反應(yīng)是O2＋4OH－－4e－=2H2OC．總反應(yīng)方程式為2H2＋O2=2H2OD．氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源4．鉛蓄電池的兩極分別為Pb、PbO2，電解質(zhì)溶液為硫酸，工作時(shí)反應(yīng)為：Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O下列結(jié)論正確的是()A．Pb為正極被氧化B．SOeq\o\al(2－,4)只向PbO2極移動(dòng)C．電解質(zhì)溶液密度不斷減小D．溶液的pH值不斷減小5.根據(jù)反應(yīng)：2Ag＋＋Cu=Cu2＋＋2Ag，設(shè)計(jì)如右圖所示原電池，下列說法錯(cuò)誤的是()A．X可以是銀或石墨B．Y是硫酸銅溶液C．電子從銅電極經(jīng)外電路流向X電極D．X極上的電極反應(yīng)式為Ag＋＋e－=Ag6．下圖是一種航天器能量儲(chǔ)存系統(tǒng)原理示意圖。下列說法正確的是()A．該系統(tǒng)中只存在3種形式的能量轉(zhuǎn)化B．裝置Y中負(fù)極的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－=4OH－C．裝置X能實(shí)現(xiàn)燃料電池的燃料和氧化劑再生D．裝置X、Y形成的子系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的零排放，并能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能間的完全轉(zhuǎn)化練方法技巧——化學(xué)電源中的計(jì)算技巧7．以鋅片和銅片為兩極、稀硫酸為電解液組成原電池，當(dāng)導(dǎo)線中通過2mol電子時(shí)，下列說法正確的是()A．鋅片溶解了1mol，銅片上析出1mol氫氣B．兩極上溶解和析出的物質(zhì)的質(zhì)量相等C．鋅片溶解了1g，銅片上析出1g氫氣D．電解質(zhì)溶液pH不變8．堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為Zn＋MnO2＋H2O=ZnO＋Mn(OH)2下列說法中，錯(cuò)誤的是()A．電池工作時(shí)，鋅失去電子B．電池正極的電極反應(yīng)式為MnO2＋2H2O＋2e－=Mn(OH)2＋2OH－C．電池工作時(shí)，電子由正極通過外電路流向負(fù)極D．外電路中每通過0.2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減少6.5g題號(hào)12345678答案練綜合拓展9．利用生活中或?qū)嶒?yàn)中常見的物品，根據(jù)氧化還原反應(yīng)知識(shí)和電化學(xué)知識(shí)，自己動(dòng)手設(shè)計(jì)一個(gè)原電池。請(qǐng)?zhí)顚懴铝锌瞻祝?1)實(shí)驗(yàn)原理：Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑。(2)實(shí)驗(yàn)原理：電極(______、______)、________、________、稀硫酸、耳機(jī)(或者電流計(jì))。(請(qǐng)?jiān)诳崭裰刑顚懰钡膶?shí)驗(yàn)用品)(3)實(shí)驗(yàn)裝置(如右圖)。(4)原電池設(shè)計(jì)及注意的問題：①按如圖所示連接好實(shí)驗(yàn)儀器，注意觀察(耳朵聽)耳機(jī)是否有聲音發(fā)出，如果沒有，可將原電池的兩個(gè)電極中的一極接觸耳機(jī)插頭上的一極(注意：接觸的同時(shí)耳機(jī)的另一極是連接在原電池的另一個(gè)電極上的)，這時(shí)可以聽見耳機(jī)發(fā)出“嚓嚓嚓……”的聲音。其原因是：在原電池中，由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為________，在耳機(jī)中又由________轉(zhuǎn)化為聲音這種能量。②如果將裝置中的耳機(jī)改為電流計(jì)，則鐵釘應(yīng)該接電流計(jì)的________極，電極反應(yīng)是________________________________________________________________________，發(fā)生了________反應(yīng)。10．人們應(yīng)用原電池原理制作了多種電池以滿足不同的需要。在現(xiàn)代生活、生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展中，電池發(fā)揮著越來越重要的作用，如在宇宙飛船、人造衛(wèi)星、空間電視轉(zhuǎn)播站、飛機(jī)、輪船、電腦、收音機(jī)、照相機(jī)、電子手表、心臟起搏器等，都離不開各式各樣的電池，同時(shí)廢棄的電池隨便丟棄也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。請(qǐng)根據(jù)題中提供的信息，回答下列問題：(1)電子表和電子計(jì)算器中所用的是紐扣式微型銀鋅電池，其電極分別為Ag2O和Zn，電解質(zhì)為KOH溶液，工作時(shí)電池總反應(yīng)為Ag2O＋Zn＋H2O=2Ag＋Zn(OH)2。①工作時(shí)電流從________極流向________極(填“Ag2O”或“Zn”)。②電極反應(yīng)式：正極______________________________________________，負(fù)極：_______________________________________________________________。③工作時(shí)電池正極區(qū)的pH________(填“增大”、“減小”或“不變”)。(2)氫鎳電池是近年來開發(fā)出來的可充電電池，它可以取代會(huì)產(chǎn)生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池的總反應(yīng)式是eq\f(1,2)H2＋NiO(OH)放電充電Ni(OH)2。放電充電電池放電時(shí)，負(fù)極是____________，負(fù)極的電極反應(yīng)式為_________，正極的電極反應(yīng)式為___________，正極附近溶液的pH如何變化？______________。第2課時(shí)發(fā)展中的化學(xué)電源基礎(chǔ)落實(shí)一、1．原電池2．負(fù)正A>B3．還原劑氧化氧化劑Cu－2e－=Cu2＋2Ag＋＋2e－=2Ag4．化學(xué)電二、1．鋅銅帽的石墨棒NH4ClZn－2e－=Zn2＋2．二次電池負(fù)極正極稀硫酸CdNiO(OH)KOH3．H2O2H2O反應(yīng)物燃料氧化劑(1)2H2－4e－=4H＋O2＋4e－＋4H＋=2H2O(2)2H2－4e－＋4OH－=4H2OO2＋4e－＋2H2O=4OH－對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1．C2.B3.B4．D[與一般原電池工作原理相似，電解質(zhì)溶液中陰離子向負(fù)極移動(dòng)。]5．C[由題意可知，該電池實(shí)際上是氫氧燃料電池，以氧氣(空氣)為氧化劑與氫氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)來產(chǎn)生電流，總反應(yīng)式為2H2＋O2=2H2O，負(fù)極是氫氣，發(fā)生氧化反應(yīng)，正極是氧氣，發(fā)生還原反應(yīng)；該反應(yīng)在酸性介質(zhì)(磷酸為電解質(zhì))中進(jìn)行，所以負(fù)極反應(yīng)為H2－2e－=2H＋，正極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e－=2H2O，C項(xiàng)正確，其余不正確。]課后作業(yè)1．B[鋰離子電池可以充電再次使用，屬于二次電池，A項(xiàng)正確；銅鋅原電池中銅為正極，故電流由銅流向鋅，而電子是由鋅流向銅，B項(xiàng)錯(cuò)；電池的實(shí)質(zhì)即化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，C項(xiàng)正確；Zn失去電子生成Zn2＋，故作為負(fù)極，D項(xiàng)正確。]2．D[由負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)或根據(jù)原電池的形成條件，相對(duì)活潑(指金屬性)的一極為負(fù)極，相對(duì)不活潑的一極為正極可判斷出①錯(cuò)②對(duì)。在外電路，電子從負(fù)極流向正極，故③不正確。長時(shí)間連續(xù)使用該電池，由于鋅皮慢慢溶解而破損，且MnO2不斷吸收H2而產(chǎn)生H2O，糊狀物也越來越稀，故其容易流出而腐蝕用電器。]3．B[A項(xiàng)，a極通H2為負(fù)極，電極反應(yīng)應(yīng)為2H2＋4OH－－4e－=4H2O，發(fā)生氧化反應(yīng)；B項(xiàng)，b極通O2為正極，電極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－，B項(xiàng)不正確；C項(xiàng)，正負(fù)極電極反應(yīng)式相加得總反應(yīng)為2H2＋O2=2H2O；D項(xiàng)，氫氧燃料電池的能量高，且產(chǎn)物為水，對(duì)環(huán)境無污染，故是具有應(yīng)用前景的綠色電源。]4．C[根據(jù)方程式：eq\o(Pb,\s\up6(0))＋eq\o(Pb,\s\up6(＋4))O2＋2H2SO4=2eq\o(Pb,\s\up6(＋2))SO4＋2H2O原電池中失電子的物質(zhì)為負(fù)極，所以Pb為負(fù)極，PbO2為正極。又因負(fù)極Pb－2e－=Pb2＋進(jìn)入溶液，溶液中SOeq\o\al(2－,4)也向Pb