2025春高一化學(xué)必修第二冊人教版教學(xué)課件 6.1 第2課時 化學(xué)反應(yīng)與電能

第六章

化學(xué)反應(yīng)與能量第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量變化第2課時化學(xué)反應(yīng)與電能[明確學(xué)習(xí)目標(biāo)]1．了解化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化關(guān)系。2．初步了解原電池的工作原理及應(yīng)用。3．了解研制新型電池的重要性。4．會書寫簡單的電極反應(yīng)式。[核心素養(yǎng)對接]1．通過對原電池的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理和模型認知的能力。2．通過對常見化學(xué)電源的學(xué)習(xí)培養(yǎng)學(xué)生證據(jù)推理與模型認知的能力。3．通過認識提高燃料的燃燒效率、開發(fā)高能清潔燃料和研制新型電池的重要性，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任。課前篇

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自主學(xué)習(xí)固基礎(chǔ)一、原電池原理

[知識梳理]1．燃煤發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化(1)過程：化學(xué)能――――→________能――――→________能―――→電能(2)________(氧化還原反應(yīng))是使化學(xué)能間接轉(zhuǎn)化為電能的關(guān)鍵。燃料燃燒蒸汽輪機發(fā)電機熱機械燃燒2．原電池(1)實驗探究實驗序號ⅠⅡⅢ實驗裝置續(xù)表實驗序號ⅠⅡⅢ實驗現(xiàn)象鋅片：______________________；銅片：沒有變化鋅片：_______________；銅片：_______________鋅片：________；銅片：_________；電流表：指針________逐漸溶解，有氣泡產(chǎn)生逐漸溶解有氣泡產(chǎn)生逐漸溶解有氣泡產(chǎn)生發(fā)生偏轉(zhuǎn)(2)原電池概念：將________能轉(zhuǎn)化為________能的裝置。(3)銅鋅原電池工作原理：電極材料電子轉(zhuǎn)移電極反應(yīng)式反應(yīng)類型Zn________________________________Cu________________________________電池總反應(yīng)：______________________________________?；瘜W(xué)電失電子

Zn－2e－===Zn2＋

氧化反應(yīng)得電子2H＋＋2e－===H2↑

還原反應(yīng)Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑(4)反應(yīng)本質(zhì)：原電池反應(yīng)的本質(zhì)是________________。(5)構(gòu)成原電池的條件理論上，自發(fā)的________________均可設(shè)計成原電池。①兩個___________________(或一個為金屬，一個為能_________的非金屬)電極。②具有________溶液。③形成____________。氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)活潑性不同的金屬導(dǎo)電電解質(zhì)閉合回路二、化學(xué)電源1．鋅錳干電池(一次電池)(1)結(jié)構(gòu)：鋅錳干電池是以鋅筒為________極，石墨棒為________極，在石墨棒周圍填充的NH4Cl糊作________________。(2)原理：鋅錳電池是________電池，放電之后________充電，內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)________________。負正電解質(zhì)溶液一次不能無法逆向進行2．充電電池(二次電池)(1)充電電池又稱________電池。充電電池在放電時所進行的____________反應(yīng)，在充電時可以________進行。使電池恢復(fù)到放電前的狀態(tài)，從而實現(xiàn)放電(________轉(zhuǎn)化為________)與充電(________轉(zhuǎn)化為________)的循環(huán)。二次氧化還原逆向化學(xué)能電能電能化學(xué)能(2)功能充電電池可實現(xiàn)化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化，可表示如下：(3)鉛酸蓄電池①構(gòu)成該電池以________和________分別作負、正極材料，________作電解質(zhì)溶液。②電極反應(yīng)式負極：_____________________________________正極：PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－===PbSO4＋2H2O總的電池反應(yīng)：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O鉛氧化鉛硫酸Pb＋SO－2e－===PbSO4

③工作原理放電時二氧化鉛電極上發(fā)生還原反應(yīng)，鉛電極上發(fā)生氧化反應(yīng)。充電時二氧化鉛電極上發(fā)生氧化反應(yīng)，鉛電極上發(fā)生還原反應(yīng)。(4)鋰離子電池負極材料是________，鋰離子電池是新一代可充電的綠色電池。鋰3．燃料電池(1)燃料電池是通過________與________在兩個電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)，將________能直接轉(zhuǎn)化為________能的裝置。(2)燃料電池與火力發(fā)電相比，能量轉(zhuǎn)化率高。與干電池或者蓄電池的主要差別在于反應(yīng)物________________________，而是由外設(shè)裝備提供。燃料氧化劑化學(xué)電不是儲存在電池內(nèi)部

[自我排查](1)火力發(fā)電是化學(xué)能間接轉(zhuǎn)化為電能的過程(

)(2)HCl＋NaOH===NaCl＋H2O是放熱反應(yīng)，可以設(shè)計成原電池(

)(3)將銅片和鋅片用導(dǎo)線連接插入酒精中，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)(

)??一、微判斷?(4)在銅-鋅-稀硫酸原電池中，電子由鋅通過導(dǎo)線流向銅，再由銅通過電解質(zhì)溶液到達鋅(

)(5)原電池中陽離子向正極移動(

)(6)原電池中的負極反應(yīng)一定是電極材料失電子(

)(7)鋅錳干電池工作一段時間后碳棒變細(

)????(8)氫氧燃料電池是將熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?

)(9)氫氧燃料電池工作時氫氣在負極上被氧化(

)(10)太陽能電池的主要材料是高純度的二氧化硅(

)???二、嘗試解答Cu-Zn-H2SO4溶液形成的原電池工作時，電子、離子及電流分別怎樣移動？____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________提示：電子由鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片；電流方向與電子流動方向剛好相反，由銅片經(jīng)過導(dǎo)線流向鋅片；溶液中的陽離子Zn2＋、H＋移向銅極(正極)，陰離子SO42－、OH－移向鋅極(負極)。三、微訓(xùn)練1．下列幾種化學(xué)電池中，不屬于可充電電池的是(

)A．堿性鋅錳電池 B．手機用鋰電池C．汽車用鉛酸蓄電池 D．玩具用鎳氫電池A2．下列有關(guān)電池的說法不正確的是(

)A．手機上用的鋰離子電池屬于二次電池B．銅鋅原電池工作時，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，鋅電極是負極B3．下列裝置中能夠組成原電池的是_______________。④⑥⑦⑨解析：構(gòu)成原電池的條件缺一不可：①②缺少一個電極；③中電極相同；⑤中酒精為非電解質(zhì)；⑧中不能形成閉合回路。課堂篇

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重點難點要突破研習(xí)1原電池的工作原理

[重點講解]1．原電池的構(gòu)成條件活動性不同的兩個導(dǎo)電電極電解質(zhì)溶液能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)形成閉合回路原電池2．原電池的工作原理(1)工作原理(2)原電池中的三個方向①電流方向：正極→負極；②電子流動方向(導(dǎo)線中)：負極→正極；③電解質(zhì)溶液中陰陽離子移動方向

陽離子：負極→正極；

陰離子：正極→負極。3．原電池正、負極的判斷(1)依據(jù)電極材料——一般情況下，活潑的易失電子的為負極，不活潑的為正極。(2)依據(jù)電子的流向——電子流出的為負極，電子流入的為正極。(3)依據(jù)化學(xué)反應(yīng)——失電子發(fā)生氧化反應(yīng)的為負極，得電子發(fā)生還原反應(yīng)的為正極。(4)依據(jù)電極現(xiàn)象——溶解的為負極，產(chǎn)生氣體或有固體析出的為正極。(5)依據(jù)陰陽離子的定向移動——陽離子移向正極，陰離子移向負極。以上方法之間的聯(lián)系如圖。

[舉一反三]1．如圖所示，兩電極分別為碳棒和鐵片，若電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，且a極上有大量氣泡生成，則下列敘述正確的是(

)A．a(chǎn)為負極，是鐵片，燒杯中的溶液為稀硫酸B．b為負極，是鐵片，燒杯中的溶液為硫酸銅溶液C．a(chǎn)為正極，是碳棒，燒杯中的溶液為稀硫酸D．b為正極，是碳棒，燒杯中的溶液為硫酸銅溶液C解析：原電池中，一般是負極的較活潑金屬失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，逐漸溶解，質(zhì)量減小，故A極為負極，B極為正極，A錯誤，D正確；A、B、C分別為Zn、Cu和稀鹽酸時，可以構(gòu)成原電池，且現(xiàn)象符合題意，B正確；電解質(zhì)溶液中陽離子移向正極，C錯誤。3．下列裝置中，能構(gòu)成原電池的是________，其他不能構(gòu)成原電池的原因是___________________________________________________________________________________________________________________________________________________。D

裝置A不能構(gòu)成原電池，原因是酒精為非電解質(zhì)；裝置B不能構(gòu)成原電池，原因是沒有形成閉合回路；裝置C不能構(gòu)成原電池，原因是兩個電極的金屬活潑性相同。[規(guī)律方法]判斷原電池正負極的注意事項一般是較活潑金屬作負極，較不活潑金屬作正極，但也要注意電解質(zhì)溶液的性質(zhì)。(1)鎂鋁用導(dǎo)線連接插入稀硫酸中，鎂作負極，鋁作正極；若電解質(zhì)是氫氧化鈉，則鎂作正極，鋁作負極。(2)銅鋁用導(dǎo)線連接插入稀硫酸中，鋁作負極，銅作正極；若插入濃硝酸中，鋁作正極，銅作負極。研習(xí)2原電池原理的應(yīng)用

[重點講解]1．加快氧化還原反應(yīng)的速率(1)原理：在原電池中，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極進行，使溶液中的粒子運動時相互間的干擾減小，使反應(yīng)速率增大。(2)應(yīng)用：實驗室用Zn和稀H2SO4(或稀鹽酸)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(或稀鹽酸)形成原電池，加快了鋅的反應(yīng)，使產(chǎn)生H2的速率加快。2．比較金屬活動性的強弱(1)原理：在原電池中，一般活動性強的金屬為負極，活動性弱的金屬為正極。(2)應(yīng)用：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，金屬活動性A>B。(3)金屬性判斷易錯①利用原電池原理比較金屬性強弱時，A、B兩金屬用導(dǎo)線相連一般浸入非氧化性酸中，例如鹽酸或稀硫酸。②在判斷原電池正負極時，既要考慮金屬活動性的強弱，也要考慮電解質(zhì)溶液的性質(zhì)。例如Mg－Al－HCl溶液構(gòu)成的原電池中，負極為Mg；但是Mg－Al－NaOH溶液構(gòu)成的原電池中，負極為Al，正極為Mg。故原電池中負極金屬活動性不一定強于正極。3．設(shè)計原電池(1)設(shè)計原電池的步驟(2)實例

以Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑為例

[舉一反三]1．某原電池總反應(yīng)為Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，下列能實現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是(

)A選項ABCD電極材料Cu、CCu、AgCu、ZnFe、Zn電解質(zhì)溶液Fe(NO3)3FeSO4FeCl3CuSO4解析：根據(jù)原電池的總反應(yīng)以及原電池工作原理分析，Cu的化合價升高，Cu作負極，電解質(zhì)溶液中應(yīng)含有Fe3＋，另一個電極應(yīng)為比Cu不活潑的導(dǎo)電物質(zhì)。A項，符合題述要求；B項，電解質(zhì)溶液中不含F(xiàn)e3＋，不符合題述要求；C項，Zn比Cu活潑，Zn作負極，不符合題述要求；D項，發(fā)生的電池總反應(yīng)是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，不符合題述要求。2．有a、b、c、d四個金屬電極，有關(guān)的實驗裝置及部分實驗現(xiàn)象如下：實驗裝置部分實驗現(xiàn)象a極質(zhì)量減小，b極質(zhì)量增大b極有氣體產(chǎn)生，c極無變化d極溶解，c極有氣體產(chǎn)生電流從a極流向d極由此可判斷這四種金屬的活動性順序是(

)A．a(chǎn)>b>c>d B．b>c>d>aC．d>a>b>c D．a(chǎn)>b>d>cC解析：裝置一是原電池，a極質(zhì)量減小，說明a極金屬失電子形成離子，故a極金屬比b極金屬活潑；裝置二沒有形成原電池，可知b比c活潑；裝置三形成原電池，易知d比c活潑；裝置四中，電流從a極流向d極，則電子是從d極流向a極，知d比a活潑。因此四種金屬的活動性順序為d>a>b>c。3．已知電極材料：鐵、銅、銀、石墨、鋅、鋁；電解質(zhì)溶液：CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、稀硫酸。按要求回答下列問題：(1)電工操作上規(guī)定：不能把銅導(dǎo)線和鋁導(dǎo)線連接在一起使用。原因是________________________________________________________________________________________________________。(2)若電極材料選銅和石墨，電解質(zhì)溶液選Fe2(SO4)3溶液，外加導(dǎo)線，________(填“能”或“不能”)構(gòu)成原電池。若能，寫出電極反應(yīng)，負極：________________，正極__________________。二者連接在一起時，接頭處在潮濕的空氣中構(gòu)成原電池而加快鋁導(dǎo)線的腐蝕，在接頭處易斷開能Cu－2e－===Cu2＋

2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋(3)設(shè)計一種以鐵和稀硫酸反應(yīng)為原理的原電池，要求畫出裝置圖(需標(biāo)明電極材料及電池的正、負極)。解析：(2)因為Fe2(SO4)3能與Cu發(fā)生氧化還原反應(yīng)：Fe2(SO4)3＋Cu===2FeSO4

＋CuSO4，因此根據(jù)給出的條件可以設(shè)計成原電池，其負極為Cu，電極反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2＋；正極為石墨，電極反應(yīng)為2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。(3)因為電池總反應(yīng)為Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，所以負極為Fe，正極可為Cu、Ag或石墨，電解質(zhì)溶液為稀硫酸，即可畫出裝置圖。研習(xí)3電極反應(yīng)式的書寫

[重點講解]1．書寫電極反應(yīng)式時要遵循的原則原電池的電極反應(yīng)均是氧化還原反應(yīng)，因此電極反應(yīng)式的書寫要遵循質(zhì)量守恒、得失電子守恒及電荷守恒，兩電極反應(yīng)式相加得電池總反應(yīng)。2．電極反應(yīng)式的書寫(1)負極反應(yīng)式的書寫若負極材料本身被氧化，要考慮金屬原子失去電子生成的陽離子是否與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)。①金屬電極失去電子生成的金屬陽離子不與電解質(zhì)溶液反應(yīng)：M－ne－===Mn＋。②金屬電極失去電子生成的金屬陽離子與電解質(zhì)溶液反應(yīng)：將金屬失電子的反應(yīng)、金屬陽離子與電解質(zhì)溶液的反應(yīng)疊加在一起。如鉛酸蓄電池的負極反應(yīng)為Pb－2e－＋SO42－===PbSO4。若負極材料本身不參與反應(yīng)，如燃料電池，在書寫電極反應(yīng)式時，要將燃料失電子的反應(yīng)及其產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液的反應(yīng)疊加在一起寫。如氫氧燃料電池(KOH溶液為電解質(zhì)溶液)的負極反應(yīng)式為H2－2e－＋2OH－===2H2O。(2)正極反應(yīng)式的書寫首先要判斷在正極發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)。①若負極金屬與電解質(zhì)溶液能發(fā)生反應(yīng)，則在正極上電解質(zhì)溶液中氧化性強的離子被還原。如鋅、銅、稀硫酸組成的原電池，鋅能與稀硫酸反應(yīng)，正極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑。若電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液，則正極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu。②若負極金屬與電解質(zhì)溶液不發(fā)生反應(yīng)，則在正極上被還原的物質(zhì)是溶解在電解質(zhì)溶液中的O2。例如，鐵、銅、氫氧化鈉溶液組成的原電池，F(xiàn)e與NaOH溶液不反應(yīng)，正極反應(yīng)式為O2＋4e－＋2H2O===4OH－。3．書寫電極反應(yīng)式的基本類型(1)題目給定原電池的裝置圖，未給總反應(yīng)式。①首先找出原電池的正、負極，即分別找出氧化劑和還原劑。②結(jié)合電解質(zhì)判斷出還原產(chǎn)物和氧化產(chǎn)物。③寫出電極反應(yīng)式，將兩電極反應(yīng)式相加(注意兩極得失電子數(shù)相等)可得總反應(yīng)式。(2)題目中給出原電池的總反應(yīng)式。①分析原電池總反應(yīng)式中各元素的化合價變化情況，找出氧化劑及其對應(yīng)的還原產(chǎn)物，氧化劑發(fā)生的反應(yīng)即為正極反應(yīng)；找出還原劑及其對應(yīng)的氧化產(chǎn)物，還原劑發(fā)生的反應(yīng)即為負極反應(yīng)。②當(dāng)氧化劑、還原劑、氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物由多種元素組成時，還應(yīng)考慮電解質(zhì)是否參與了反應(yīng)。③若有一個電極反應(yīng)式較難寫出，可先寫出較易寫出的電極反應(yīng)式，然后再用總反應(yīng)式減去該電極反應(yīng)式即得到另一電極反應(yīng)式。4．氫氧燃料電池中電極反應(yīng)式氫氧燃料電池在不同的介質(zhì)中的總反應(yīng)式相同，均為2H2＋O2===2H2O。但正、負極反應(yīng)式與電解質(zhì)溶液有關(guān)，正、負極反應(yīng)式歸納如下：電解質(zhì)溶液負極正極酸性(H＋)H2－2e－===2H＋O2＋4H＋＋4e－===2H2O中性(Na2SO4)H2－2e－===2H＋O2＋2H2O＋4e－===4OH－堿性(OH－)H2－2e－＋2OH－===2H2OO2＋2H2O＋4e－===4OH－5．甲烷燃料電池中電極反應(yīng)式甲烷燃料電池在不同的介質(zhì)中的總反應(yīng)式不相同，在酸性條件下，電池總反應(yīng)式為CH4＋2O2===CO2＋2H2O；在堿性條件下為CH4＋2O2＋2OH－===CO32－＋3H2O。在不同電解質(zhì)中正、負極反應(yīng)式歸納如表：電解質(zhì)溶液負極正極酸性(H＋)CH4－8e－＋2H2O==CO2＋8H＋2O2＋8e－＋8H＋==4H2O堿性(OH－)CH4－8e－＋10OH－==CO32-＋7H2O2O2＋8e－＋4H2O==8OH－

[聯(lián)想質(zhì)疑]1780年意大利著名動物學(xué)家伽伐尼做了如下實驗：用一根銅鉤插入死青蛙的脊髓中，再掛在鐵欄桿上，當(dāng)青蛙腿碰到鐵欄桿時，就發(fā)生顫抖。善于質(zhì)疑的意大利物理學(xué)家伏打，提出了疑問：為什么只有青蛙腿與銅器和鐵器接觸時才發(fā)生抽搐？伏打用實驗證明，兩種活潑性不同的金屬同時接觸蛙腿，蛙腿才會抽搐，其原因是構(gòu)成了原電池，有電流產(chǎn)生。這就是舉世聞名的伏打電池的來源。如圖為銀鋅紐扣電池，其電極分別是Ag2O和Zn，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，總反應(yīng)為Ag2O＋Zn===ZnO＋2Ag，其中一個電極反應(yīng)為Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。[問題探討]1．該紐扣電池的正、負極材料分別是什么？判斷的理由是什么？提示：正極材料為Ag2O，負極材料為Zn；根據(jù)電池總反應(yīng)可知，Zn失去電子被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)的是負極材料；Ag2O得電子被還原，發(fā)生還原反應(yīng)的是正極材料。2．電極反應(yīng)Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－是正極反應(yīng)還是負極反應(yīng)？寫出另一極的電極反應(yīng)并判斷反應(yīng)類型。提示：該電極反應(yīng)是得電子的還原反應(yīng)，故為正極反應(yīng)式。用總反應(yīng)減去正極反應(yīng)，可得紐扣電池的負極反應(yīng)：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，發(fā)生的是氧化反應(yīng)。3．該電池在使用過程中，電解質(zhì)溶液中KOH的物質(zhì)的量怎樣變化？提示：不變；電池中KOH只起到增強導(dǎo)電的作用，不參與總反應(yīng)，故電池使用過程中KOH的物質(zhì)的量不變。4．當(dāng)該電池工作時通過電路對外提供了1mol電子時，計算消耗負極材料的質(zhì)量。提示：電池工作時的負極反應(yīng)為Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，當(dāng)線路中通過1mol電子時，負極消耗Zn的物質(zhì)的量為0.5mol，其質(zhì)量為32.5g。

[舉一反三]1．下列電極反應(yīng)正確的是(

)A．以惰性材料為電極，以KOH溶液為電解質(zhì)溶液構(gòu)成的氫氧燃料電池，負極反應(yīng)為H2－2e－===2H＋B．銅、鋅在稀硫酸溶液中構(gòu)成原電池，正極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑C．以銅為電極，將2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋設(shè)計成原電池，正極反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2＋D．以鋁、鐵為電極，在氫氧化鈉溶液中構(gòu)成原電池，負極反應(yīng)為Al－3e－===Al3＋B解析：A錯誤，在KOH溶液中H＋不能大量存在，負極反應(yīng)為H2－2e－＋2OH－===2H2O；B正確，銅、鋅在稀硫酸溶液中構(gòu)成原電池，銅為正極，H＋在銅極上發(fā)生還原反應(yīng)；C錯誤，正極發(fā)生還原反應(yīng)2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，負極發(fā)生氧化反應(yīng)Cu－2e－===Cu2＋；D錯誤，在氫氧化鈉溶液中Al3＋不能大量存在，負極反應(yīng)為Al－3e－＋4OH－===AlO2－

＋2H2O。2．(雙選)鋰離子電池是一代新型高能電池，它以質(zhì)量輕、能量高等優(yōu)點而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰離子電池。某種鋰離子電池的總反應(yīng)式為Li＋MnO2===LiMnO2，下列說法正確的是(

)A．Li是正極，電極反應(yīng)為Li－e－===Li＋B．Li是負極，電極反應(yīng)為Li－e－===Li＋C．MnO2是正極，電極反應(yīng)為MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2D．Li是負極，電極反應(yīng)為Li－2e－===Li2＋BC解析：由總反應(yīng)Li＋MnO2===LiMnO2可知，Li元素在反應(yīng)前后化合價升高(0→＋1)，Mn元素在反應(yīng)前后化合價降低(＋4→＋3)。Li被氧化，在電池中作負極，電極反應(yīng)為Li－e－===Li＋，MnO2在正極上發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為MnO2＋e－＋Li＋===LiMnO2。＋3＋10＋43．Li-SOCl2電池可用于心臟起搏器。該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4-SOCl2。電池的總反應(yīng)式可表示為4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2↑。請回答下列問題：(1)電池的負極材料為_____________，發(fā)生的電極反應(yīng)為______________________________________________________；(2)電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為_________________________________________；Li

Li－e－===Li＋2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑(3)SOCl2易揮發(fā)，實驗室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴到SOCl2中，實驗現(xiàn)象是_____________________________________________________，反應(yīng)的化學(xué)方程式為__________________________________________________；(4)組裝該電池必須在無水、無氧的條件下進行，原因是_____________________________________________________。出現(xiàn)白霧，有刺激性氣味的氣體生成SOCl2＋H2O===SO2↑＋2HCl↑Li能和氧氣、水反應(yīng)，且SOCl2也能與水反應(yīng)解析：分析反應(yīng)的化合價變化，可得Li為還原劑，SOCl2為氧化劑。(1)負極材料為Li(還原劑)，發(fā)生反應(yīng)：Li－e－===Li＋。(2)正極反應(yīng)式可由總反應(yīng)式減去負極反應(yīng)式得到：2SOCl2＋4e－===4Cl－＋S＋SO2↑。(3)題中給出有堿液吸收時的產(chǎn)物，則沒有堿液而用水吸收時的產(chǎn)物應(yīng)為SO2和HCl，所以實驗現(xiàn)象應(yīng)該為出現(xiàn)白霧和有刺激性氣味的氣體生成。(4)Li能和氧氣、水反應(yīng)，且SOCl2也能與水反應(yīng)。

演習(xí)篇

·

學(xué)業(yè)測試速達標(biāo)1．下列裝置中，電解質(zhì)溶液均為稀硫酸，其中不能構(gòu)成原電池的是(

)D解析：由構(gòu)成原電池的條件可知，D項不能形成閉合回路，所以不能構(gòu)成原電池。2．如圖是生活中常用的鋅錳干電池的示意圖，下列有關(guān)說法中，不正確的是(

)

A．電池內(nèi)部含有電解質(zhì)B．鋅是負極，石墨棒是正極C．電池用完后可埋入土壤D．鋅錳干電池是一次電池C解析：鋅錳干電池是一次電池，負極材料是Zn，正極材料是石墨棒，電解質(zhì)溶液是NH4Cl糊。因為廢電池中含有多種重金屬、酸、堿等物質(zhì)，隨意丟棄對生態(tài)環(huán)境和人體健康危害很大，故應(yīng)對廢電池進行集中處理，不能埋入土壤。3．芬蘭某公司制造出一種紙質(zhì)電池，其電池總反應(yīng)式為Zn＋2MnO2＋H2O===2MnO(OH)＋ZnO。下列說法正確的是(

)A．該電池的正極為鋅B．該電池反應(yīng)中二氧化錳起催化作用C．當(dāng)0.1molZn完全溶解時，流經(jīng)電解液的電子個數(shù)為1.204×1023D．電池正極發(fā)生還原反應(yīng)D解析：A項，根據(jù)電池總反應(yīng)式可知，Zn失去電子，為電池的負極；B項，MnO2得到電子，為電池的正極；C項，電子只能經(jīng)外電路流動，而不能在電解液中流動，電解液內(nèi)的電流是陰、陽離子定向移動形成的；D項，電池正極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)。4．(雙選)汽車的啟動電源常用鉛酸蓄電池。其結(jié)構(gòu)如圖所示，放電時的電池反應(yīng)如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，根據(jù)此反應(yīng)判斷下列敘述正確的是(

)A．PbO2是電池的負極B．放電時，溶液中的H＋向正極區(qū)移動C．放電時，電子由Pb電極通過導(dǎo)線流向PbO2D．正極的電極反應(yīng)式為Pb－2e－＋SO42－===PbSO4BC解析：由PbO2→PbSO4發(fā)生的是還原反應(yīng)，PbO2應(yīng)是電池的正極，A錯誤；放電時，溶液中的H＋向正極區(qū)移動，B正確；放電時電子由負極(Pb)通過導(dǎo)線流向正極(PbO2)，C正確；電池中正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，D錯誤。5．將純鋅片和純銅片按如圖所示方式插入等濃度的稀硫酸中一段時間，以下敘述正確的是(

)

A．兩個裝置都構(gòu)成了原電池B．甲裝置構(gòu)成了原電池，乙裝置沒有構(gòu)成原電池C．兩燒杯中的鋅片上都有大量氣泡產(chǎn)生D．產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙慢B解析：甲裝置構(gòu)成了銅鋅原電池，鋅作負極，失電子，在反應(yīng)中逐漸溶解；銅作正極，H＋在銅極上得電子，生成H2；總反應(yīng)式為Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑；乙裝置沒有構(gòu)成原電池，因為沒有形成閉合回路；構(gòu)成原電池后生成H2的速率加快。6．理論上講，任何自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池。請利用反應(yīng)“Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋”設(shè)計一個化學(xué)電池(正極材料用石墨棒)，據(jù)此回答下列問題：(1)該電池的負極材料是________，發(fā)生________反應(yīng)(填“氧化”或“還原”)，電解質(zhì)溶液是_______________。(2)正極上出現(xiàn)的現(xiàn)象是_______________________________________________。Cu

氧化AgNO3溶液石墨棒上析出銀白色物質(zhì)(3)若導(dǎo)線上轉(zhuǎn)移電子1mol，則生成正極產(chǎn)物的質(zhì)量為______g。解析：在Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋中，Cu作還原劑，作原電池的負極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；Ag＋作氧化劑，在原電池的正極得電子，故石墨棒上有銀白色物質(zhì)析出，且每轉(zhuǎn)移1mol電子，生成銀108g；電解質(zhì)是含Ag＋的可溶性鹽，通常是AgNO3溶液。108課時作業(yè)(九)

化學(xué)反應(yīng)與電能A篇·知識對點訓(xùn)練1．下列說法不正確的是(

)A．根據(jù)一次能源和二次能源的劃分，氫氣為二次能源B．電能是現(xiàn)代社會中應(yīng)用最廣泛、使用最方便、污染最小的一種二次能源C．原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置D．水力發(fā)電是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程D解析：氫氣不能從自然界中直接獲得，是二次能源，電能也是二次能源，且使用方便，污染最小，A、B都正確。原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，C正確。水力發(fā)電是把勢能轉(zhuǎn)化為電能，不是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，D錯誤。2．如圖所示，把鋅片和銅片用導(dǎo)線相連后插入稀硫酸溶液構(gòu)成原電池。下列敘述正確的是(

)

A．Zn是負極，發(fā)生還原反應(yīng)B．電流從鋅片流向銅片C．一段時間后，銅片質(zhì)量減輕D．該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹹解析：A中Zn發(fā)生氧化反應(yīng)，B中電流的方向從正極(銅片)→負極(鋅片)，C中一段時間后，鋅片質(zhì)量減輕，故只有D正確。3．下列關(guān)于化學(xué)電源的說法正確的是(

)A．干電池放電之后還能再充電B．充電電池在放電和充電時都將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C．充電電池可以無限制地反復(fù)放電、充電D．氫氧燃料電池是一種環(huán)境友好電池D解析：A項，干電池是一次電池，放電之后不能再充電，A錯誤；B項，充電電池在放電時化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，充電時將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，B錯誤；C項，充電電池不能無限制地反復(fù)放電、充電，C錯誤；D項，氫氧燃料電池的生成物是水，是一種環(huán)境友好電池，D正確。4．將純鋅片和純銅片按下圖所示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時間，以下敘述正確的是(

)

A．兩個裝置都構(gòu)成了原電池B．甲裝置構(gòu)成了原電池，乙裝置沒有構(gòu)成原電池C．兩燒杯中的鋅片上都有大量氣泡產(chǎn)生D．產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙慢B解析：甲中構(gòu)成了銅鋅原電池，鋅作負極，失電子；銅作正極，氫離子在銅極上得電子，生成氫氣；總反應(yīng)式為Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。乙裝置沒有構(gòu)成原電池，因為沒有形成閉合回路。構(gòu)成原電池后生成氫氣的速率加快。5．化學(xué)電源在日常生活和高科技領(lǐng)域中都有廣泛應(yīng)用。下列說法不正確的是(

)A解析：Zn較Cu活潑，作負極，Zn失電子變?yōu)閆n2＋，電子經(jīng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到銅電極，銅電極負電荷變多，吸引了溶液中的陽離子，因而Zn2＋和H＋遷移至銅電極、H＋得電子變?yōu)镠2，因而c(H＋)減小，A錯誤；Ag2O作正極，得到來自Zn失去的電子，被還原成Ag，結(jié)合KOH作電解液，故電極反應(yīng)為Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－，B正確；Zn為較活潑電極，作負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋，鋅溶解，因而鋅筒會變薄，C正確；鉛酸蓄電池總反應(yīng)為PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O，可知放電時H2SO4不斷被消耗，一段時間后，電解質(zhì)溶液的酸性減弱，導(dǎo)電能力下降，D正確。放電充電6．X、Y、Z都是金屬，把X浸入Z的硝酸鹽溶液中，X的表面有Z析出，X和Y組成原電池時，Y為電池的負極。X、Y、Z三種金屬的活動性順序為(

)A．X>Y>Z B．X>Z>YC．Y>X>Z D．Y>Z>XC解析：根據(jù)原電池原理，負極的金屬比正極活潑，可知Y>X，根據(jù)金屬活動性順序和置換反應(yīng)原理，可知X>Z，故有Y>X>Z。7．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)溶液是強堿溶液，下面關(guān)于甲烷燃料電池的說法正確的是(

)A．負極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－B．負極反應(yīng)式：CH4＋8OH－－8e－===CO2＋6H2OC．隨著放電的進行，溶液中氫氧根濃度不變D．放電時溶液中的陰離子向負極移動D解析：O2＋2H2O＋4e－===4OH－應(yīng)為正極反應(yīng)式。燃料氧化生成的二氧化碳不可能從強堿溶液中逸出，它將進一步反應(yīng)轉(zhuǎn)化成碳酸根，所以負極反應(yīng)式為CH4＋10OH－－8e－===CO32－＋7H2O。由于部分堿液和二氧化碳反應(yīng)，所以溶液中c(OH－)將減小。8．一個原電池的總反應(yīng)的離子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，該原電池的合理組成是(

)C

正極負極電解質(zhì)溶液AZnCuCuCl2BCuZnH2SO4CCuZnCuSO4DZnFeCuCl2解析：由總反應(yīng)式知，Zn被氧化作原電池的負極，符合條件的有B、C兩項，正極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu，B選項中是2H＋＋2e－===H2↑，C正確。9．有甲、乙兩位同學(xué)均想利用原電池反應(yīng)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(xué)將電極放入6mol·L－1的H2SO4溶液中，乙同學(xué)將電極放入6mol·L－1的NaOH溶液中，如圖所示。(1)寫出甲中正極的電極反應(yīng)式：_________________________________________________。2H＋＋2e－===H2↑(2)乙中負極為________，總反應(yīng)的離子方程式：_____________________________________________________。Al

2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑

(3)如果甲與乙同學(xué)均認為“構(gòu)成原電池的電極材料如果都是金屬，則負極材料的金屬應(yīng)比正極材料的金屬活潑”，則甲會判斷出________金屬活動性更強，而乙會判斷出________金屬活動性更強。(填寫元素符號)。Mg

Al

(4)由此實驗得出的下列結(jié)論中，正確的有________。A．利用原電池反應(yīng)判斷金屬活動性順序時應(yīng)注意選擇合適的介質(zhì)B．鎂的金屬性不一定比鋁的金屬性強C．該實驗說明金屬活動性順序表已過時，沒有實用價值了D．該實驗說明化學(xué)研究對象復(fù)雜、反應(yīng)受條件影響較大，因此應(yīng)具體問題具體分析AD

解析：甲同學(xué)依據(jù)的化學(xué)反應(yīng)原理是Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑，乙同學(xué)依據(jù)的化學(xué)反應(yīng)原理是2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。但是由于Al與堿的反應(yīng)是一特例，不可作為判斷金屬性強弱的依據(jù)，所以判斷一個原電池的正、負極應(yīng)具體問題具體分析。10．[實驗?zāi)康腯利用所學(xué)知識，設(shè)計原電池裝置。[實驗用品]①電極：鎂條、銅片、鐵片等。②電解質(zhì)：果汁(橙汁、蘋果汁、檸檬汁等)。③其他：導(dǎo)線、金屬夾、發(fā)光二極管、500mL燒杯。[實驗方案]①Cu-Mg原電池，電解質(zhì)溶液為橙汁；②Cu-Fe原電池，電解質(zhì)溶液為蘋果汁；③Fe-Mg原電池，電解質(zhì)溶液為檸檬汁。[實驗操作]用導(dǎo)線分別將三種方案中的金屬片連接到金屬夾上，分別將金屬片兩兩插入到盛有果汁的三個500mL的燒杯中，將發(fā)光二極管兩端分別接在三種方案中金屬活動性不同的金屬夾上。觀察現(xiàn)象，連接方式如圖所示。[實驗現(xiàn)象]三種方案中發(fā)光二極管均發(fā)光。[實驗結(jié)論]原電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋；卮饐栴}：(1)連接裝置時活潑金屬接二極管的________極上，較不活潑金屬接二極管的________極上。(2)在方案①②中銅作電極情況：________________________。負正Cu均作正極(3)在方案①③中鎂作電極情況：_________________________。(4)在方案②③中鐵作電極情況：_______________________________________________________。(5)在方案③中負極反應(yīng)為____________________，正極反應(yīng)為______________________，總電池反應(yīng)離子方程式為___________________________________________。鎂均作負極方案②中鐵作負極，方案③中鐵作正極Mg－2e－===Mg2＋

2H＋＋2e－===H2↑

Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑解析：在原電池中較活潑金屬作負極(連接二極管的負極)，較不活潑金屬作正極(連接二極管的正極)。因金屬活動性：Mg>Fe>Cu，故方案①②中Cu均作正極，①③中Mg均作負極，方案②中鐵作負極，方案③中鐵作正極。在方案③中負極反應(yīng)為Mg－2e－===Mg2＋，正極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑，總電池反應(yīng)離子方程式為Mg＋2H＋===Mg2＋＋H2↑。11．(1)現(xiàn)有如下兩個反應(yīng)：(A)NaOH＋HCl===NaCl＋H2O(B)Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋①根據(jù)兩反應(yīng)本質(zhì)，判斷能否設(shè)計成原電池：________________________________。②如果不能，說明其原因：____________________________________________。(A)不能，(B)可以(A)不是氧化還原反應(yīng)，沒有電子轉(zhuǎn)移③如果可以，則寫出正、負極材料，電極反應(yīng)式及反應(yīng)類型(“氧化反應(yīng)”或“還原反應(yīng)”)：負極：________，_______________________，___________。正極：________________________________，_______________________，___________。Cu

Cu－2e－===Cu2＋

氧化反應(yīng)碳棒、Ag、鉑、金(任選一種)

2Ag＋＋2e－===2Ag

還原反應(yīng)(2)利用反應(yīng)2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制備CuSO4，若將該反應(yīng)設(shè)計為原電池：①負極材料是________(寫名稱)，電極反應(yīng)為_______________________________。②正極電極反應(yīng)式為___________________________________________________。③溶液中SO向________極移動。銅Cu－2e－===Cu2＋

O2＋4e－＋4H＋===2H2O

負解析：(1)①只有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計成原電池，(B)是氧化還原反應(yīng)且能自發(fā)進行。③根據(jù)電池反應(yīng)式Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋可知，Cu失電子作負極，負極材料是Cu，正極材料應(yīng)是比銅不活潑的金屬或能導(dǎo)電的非金屬。(2)該氧化還原反應(yīng)中還原劑為Cu，故負極是銅，電極反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2＋，氧化劑是O2，故正極反應(yīng)為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，溶液中陰離子SO42－向負極移動。B篇·綜合提升訓(xùn)練12．(雙選)將鐵片和銀片用導(dǎo)線連接置于同一稀鹽酸中，經(jīng)過一段時間后，下列敘述正確的是(

)A．負極有Cl2逸出，正極有H2逸出B．負極附近Cl－的濃度逐漸增大C．正極附近Cl－的濃度逐漸增大D．溶液中Cl－的濃度基本不變BD解析：鐵片、銀片用導(dǎo)線連接起來插入稀鹽酸中形成原電池，其中鐵片作負極，銀片作正極，溶液中的H＋在正極(Ag片)上得到鐵提供的電子生成H2，而鐵片上的鐵失電子生成Fe2＋，此時，Cl－移向負極。因此負極附近Cl－濃度增大，正極附近Cl－濃度減小，