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2019-2020年高二化學《2-2 化學能與電能》學案 一、考點、熱點回顧 （一）、一次能源和二次能源 1.直接從自然界取得的能源稱為 能源，如 、 、 、 、 等。經過加工、轉換得到的能源稱為 能源如 、 等。 2.化學能是怎樣轉化成電能的呢？2001年我國發(fā)電總量表明，火電比率仍占首位。燃煤發(fā)電是一個由 能轉化為 能的過程。 燃煤發(fā)電的能量轉換過程： → → → （二）、原電池及其工作原理 以Cu-Zn原電池為例，分析原電池的工作原理： 電極 電極材料 電極反應 反應類型 電子流向 電流方向 負極 正極 1.原電池是把 轉變?yōu)? 的裝置。 2.組成原電池的條件：① ② ③ ④ [思考]以下裝置不能形成原電池的是 。 3.原電池的電極判斷 (1)負極總是_______電子，化合價______，發(fā)生______反應； 正極總是_______電子，化合價______，發(fā)生______反應。 (2)電子流出的一極是__________，電子流入的一極是__________； (3)一般活潑的金屬為________，活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為________。 4.化學電池的反應本質： （三）、化學電源 1.鋅錳干電池(一次性電池) (1)普通鋅錳電池 負極材料： 正極材料： 電解質是 負極（鋅筒）： 正極（石墨）： 總反應： (2)堿性鋅錳干電池 負極材料： 正極材料： 電解質是 負極： 正極： 總反應： 改進后堿性鋅錳電池的優(yōu)點：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 2.充電電池(二次性電池) 充電電池又稱 ，它放電時所進行的 反應，在充電時可以 ，使電池恢復到放電前的狀態(tài)。這樣可以實現 轉變?yōu)? ，再由 轉變?yōu)? 。最早使用的充電電池是 。 (1)鉛蓄電池 負極： 正極： 總反應： (2)鎘鎳電池 負極： 正極： 總反應： (３)鋰電池 鋰亞硫酰氯電池(Li-SOCl2)：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S 負極： ；正極： 。 3.氫-氧燃料電池 燃料電池：燃料燃燒是一種劇烈的 反應，通過燃料燃燒所釋放的 再轉化為 　 ，負極通入 正極通入 燃料電池電極反應： 負極： 正極： 總反應： 4. 各燒杯中盛有海水，能夠形成原電池且鐵為正極的是?。ā　。? 5．據報道，鋅電池可能取代目前廣泛使用的鉛蓄電池，因為鋅電池容量更大，而且沒有鉛污染，其電池總反應為2Zn＋O2===2ZnO，原料為鋅粒、電解液和空氣，則下列敘述正確的是(　　) A．鋅為正極，空氣進入負極反應 B．負極反應為Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O C．正極發(fā)生氧化反應 D．電解液肯定不是強酸 6．如圖所示裝置，在盛有水的燒杯中，鐵圈和銀圈的相接處吊著一根絕緣的細絲，使之平衡。小心地向燒杯中央滴入CuSO4溶液。 (1)片刻后可觀察到的現象是(指懸吊的金屬圈)________。 A．鐵圈和銀圈左右搖擺不定 B．保持平衡狀態(tài)不變 C．鐵圈向下傾斜 D．銀圈向下傾斜 (2)產生上述現象的原因是 (3)寫出反應的化學方程式：______________________________。 （二）化學電源 1．日常所用干電池的電極分別為碳棒(上面有銅帽)和鋅皮，以糊狀NH4Cl和ZnCl2作電解質(其中加入MnO2吸收H2)，電極反應式簡化為Zn－2e－===Zn2＋，2NH＋2e－===2NH3↑＋H2↑(NH3與Zn2＋能生成一種穩(wěn)定的物質)。根據上述判斷，下列結論正確的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　 A．Zn為正極，碳為負極　　　　 B．Zn為負極，碳為正極 C．工作時，電子由碳極經過外電路流向Zn極 D．長時間連續(xù)使用時，內裝糊狀物可能流出腐蝕用電器 2. 下列關于充電電池敘述，不正確的是 （ ） A．充電電池的化學反應原理是氧化還原反應 B．充電電池可以無限制地反復放電、充電 C．充電是使放電時的氧化還原反應逆向進行 D．較長時間不使用電器時，最好從電器中取出電池，并妥善存放 3．二次電池又叫可逆電池，下列電池屬于二次電池的是 （ ） A．酸性鋅錳干電池和堿性鋅錳干電池 B．鉛蓄電池 C．氫氣燃料電池和甲烷燃料電池 D．鎳鎘電池和鋰電池 ４．燃料電池是目前電池研究的熱點之一。現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極是負極，該電極上發(fā)生氧化反應 B．b極反應是O2＋4OH－－4e－===2H2O C．總反應方程式為2H2＋O2===2H2O D．氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源 ５. 鋰電池是一代新型高能電池，它以質量輕、能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰電池。 某種鋰電池的總反應式是Li＋MnO2 ＝ LiMnO2。下列說法正確的是（ ） A．Li是負極，電極反應為Li－e－＝Li+ B．Li是正極，電極反應為Li＋e－＝Li－ C．MnO2是負極，電極反應為MnO2＋e－＝MnO2－ D．鋰電池能量高的原因是它所含電子多 ６．汽車的啟動電源常用鉛蓄電池。其結構如下圖所示，放電時的電池反應如下：PbO2＋Pb＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O 根據此反應判斷下列敘述中正確的是(　　) A．PbO2是電池的負極 B．Pb是負極 C．PbO2得電子，被氧化 D．電池放電時，溶液酸性增強 7. 以鋅片和銅片為兩極，以稀硫酸為電解質溶液組成原電池，當導線中通過2mol電子時，下列說法正確的是（ ） A.鋅片溶解了1mol時，銅片上析出了1mol氫氣 B.兩極上溶解和析出的物質質量相等 C.鋅片溶解了1g，銅片上析出了1g氫氣 D.鋅片溶解了1mol，硫酸消耗了1mol 三、課后練習 （一）原電池 1.化學電池可以直接將化學能轉化為電能，化學電池的本質是(　 ) A.化合價的升降 B. 電子的轉移 C.氧化還原反應 D.電能的儲存 2.實驗室中制取氫氣，最好的方法是( ) A.純鋅與稀硫酸反應 B.純鋅與濃硫酸反應 C.純鋅與稀鹽酸反應 D.粗鋅(含銅、銀)與稀硫酸反應 3.鋅片和碳棒用導線連接后插入稀硫酸中，鋅片是( ) A.陰極 B.正極 C.陽極 D.負極 4.能源可分為一級能源和二級能源，自然界中以現成形式提供的能源稱一級能源，需依靠其他能源的能量間接制取的能源稱為二級能源。據此判斷，下列敘述正確的是 ( 　) A.天然氣是二級能源 B.石油是二級能源 C.電能是一級能源 D.水力是一級能源 ５.原電池是將化學能轉化為電能的裝置，但其構成具有一定的條件，這些條件是 ( )。 ①電極(負極與正極：金屬活動性不同)、②電解質溶液、③閉合回路、④燈泡 A.①②③④ B.①②③ C.①②④ D.②③④ ６.下列燒杯中盛放的都是稀H2SO4，在Cu電極上產生大量氣泡的是(A ) ７.下列不能構成原電池的是( ) ８.下列說法中正確的是( ) A.原電池是把電能轉為化學能的裝置 B.原電池中電子流出的一極是正極，發(fā)生氧化反應 C.原電池兩極均發(fā)生氧化還原反應 D.原電池中的陽離子向正極移動 ９.某金屬能和鹽酸反應生成氫氣，該金屬與鋅組成原電池時，鋅為負極，則該金屬可能為( ) A.鋁 B.銅 C.錫 D.硅 10.一個原電池的總反應的離子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu，該反應的原電池的組成正確的是( ) A B C D 正極 Zn Ag Cu Cu 負極 Cu Cu Zn Zn 電解質溶液 CuCl2 H2S04 CuSO4 FeCl2 11.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＞Y C.Y＞X＞Z D.Y＞Z＞X 12.表明金屬甲的活動性比金屬乙的活動性強的敘述正確的是( ) A.在氧化還原反應中，甲失電子比乙失電子多 B.甲比乙同價態(tài)的陽離子的氧化性強 C.甲能與稀鹽酸反應生成氫氣而乙不能 D.將甲與乙組成原電池時，甲為正極 13.關于Cu-Zn原電池裝置的敘述，正確的是() A.銅是陽極，銅片上有氣泡產生B.銅片質量逐漸減少 C.電流從鋅片經導線流向銅片 D.氫離子在銅片表面被還原 14.過量的鋅粉與一定量的稀鹽酸反應，為了減慢反應速率，但是又不影響生成的氫氣總量，可以采取的措施是( ) A.升高溫度 B.加入適量的水 C.加入少量CuSO4溶液 D.加入濃度較大的鹽酸 15.銅片和鋅片用導線連接后插入稀硫酸中，電解質溶液的pH( ) A.不變 B.先變小后邊大 C.逐漸變大 D.逐漸變小 16.下列說法中正確的是( ) A.原電池中的電極一定要由兩種不同的金屬組成 B.原電池中電子流出的一極是正極，發(fā)生氧化反應 C.原電池兩極均發(fā)生氧化還原反應 D.原電池中陽離子向正極移動 17.有A，B，C，D四種金屬。將A與B用導線連接起來浸入電解質溶液中，B不易腐蝕，將A，D分別投入等濃度的鹽酸中，D比A反應劇烈，將銅浸入B的鹽溶液中，無明顯變化，若將銅浸入C的鹽溶液中，有金屬C析出。據此判斷這四種金屬的活動性由強到弱的順序是 ( ) A.D>C>A>B B.D>A>B>C C.D>B>A>C D.B>A>D>C 18.原電池是一種_____________________________________裝置。電子的流動方向是從_______極到_______極；電流方向是從_______極到_______極。 19.由銅、鋅和稀硫酸組成的原電池中，正極是_______，發(fā)生_______反應，電極反應是________________________；負極是_______，發(fā)生________反應，電極反應是________________________，總的反應式(離子方程式)是______________________ （二）化學電源 1.下列電池中不屬于二次電池的是( ) A.堿性鋅錳電池 B.鉛蓄電池 C.鎳鎘電池 D.鋰離子電池 2.人們生活質量的不斷提高，廢電池必須進行集中處理的問題被提到議事日程，其首要原因是( ) A.利用電池外殼的金屬材料 B.防止電池中汞.鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水源的污染 C.不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品 D.回收其中石墨電極 3.已知空氣-鋅電池的電極反應為： 鋅片：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O　　　 石墨：O2+2H2O+4e-=4OH- 根據此判斷，鋅片是( )。 A. 負極，并被氧化 B.負極，并被還原 C.正極，并被氧化 D.正極，并被還原 充電 放電 4.銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充電和放電過程可以表示為 2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O，在此電池放電時，負極上發(fā)生反應的 物質是( ) A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn 5.日常所用干電池其電極分別為碳棒和鋅皮，以糊狀NH4Cl和ZnCl2作電解質(其中加入MnO2氧化吸收H2)，電極反應可簡化為：Zn－2ｅ＝Zn2+；2NH4+＋2e＝2 NH3＋H2(NH3再用于結合Zn2+。)根據上述敘述判斷下列說法中正確的是( ) A.干電池中Zn為正極，碳為負極 B.干電池工作時，電子由Zn極經外電路流向碳極 C.干電池長時間連續(xù)使用時內裝糊狀物可能流出腐蝕電器 6.現在各類堿性電池已經占有了越來越多的市場份額，這類電池廣泛地應用于各種小型用電器(如照相機.收音機等)中。有一種新型的鋅錳電池就是這種堿性電池，它是在傳統鋅錳電池的基礎上改進的。下列對于堿性鋅錳電池的敘述中正確的是( ) A.由于堿性物質的存在，這種電池的缺點是容易漏液失效 B.這種電池較傳統鋅錳電池使用壽命長 C.這種電池的電解質由傳統的KOH改進為NH4Cl D.這種電池的電解質由傳統的NH4Cl改進為KOH 7.據報道，鋅電池可能取代目前廣泛應用的鉛蓄電池，因為鋅電池容量更大，而且沒有鉛污染。其電池反應為：2Zn+O2＝2ZnO，原料為鋅粒.電解質和空氣，則下列敘述正確的是( ) A.鋅為正極，空氣進入負極反應 B.負極反應為Zn－2e-＝Zn2+ C.正極發(fā)生氧化反應 D.電解液肯定不是強酸 8.在右圖所示的裝置中，a的金屬性比氫要強，b為碳棒，關于此裝置的各種敘述不正確的是( ) A.碳棒上有氣體放出，溶液的pH增大 B.a是正極，b是負極 C.導線中有電子流動，電子從a極流到b極 D.a極上發(fā)生了氧化反應 9.阿波羅宇宙飛船使用的是氫氧燃料電池，其電極反應為： 2H2＋4 OH- 4 H2O＋4e-，O2＋2 H2O＋4e- 4 OH-。 在負極上發(fā)生反應的物質是 負極發(fā)生的是 (填氧化或還原)反應，電池反應是 中和熱的測定是高中重要的定量實驗。取0.55mol/L的NaOH溶液50mL與0.25mol/L的硫酸50mL置于圖所示的裝置中進行中和熱的測定實驗，回答下列問題： (1)從上圖實驗裝置看，其中尚缺少的一種玻璃用品是__________，除此之外，裝置中的一個明顯錯誤是。 (2)為保證該實驗成功該同學采取了許多措施，如圖的碎紙條的作用在于___________。 (3)若改用60mL 0.25molL-1 H2SO4和50mL 0.55molL-1NaOH溶液進行反應與上述實驗相比，所放出的熱量（填“相等”、“不相等”），若實驗操作均正確，則所求中和熱填（填“相等”“不相等”） (4)倒入NaOH溶液的正確操作是：________。 (從下列選出)。 A．沿玻璃棒緩慢倒入　 B．分三次少量倒入 C．一次迅速倒入 (5)使硫酸與NaOH溶液混合均勻的正確操作是________。 (從下列選出)。 A．用溫度計小心攪拌 B．揭開硬紙片用玻璃棒攪拌 C．輕輕地振蕩燒杯 D．用套在溫度計上的環(huán)形玻璃棒輕輕地攪動 (6)上述實驗數值結果與57.3 kJ/mol有偏差，產生偏差的原因可能是(填字母)________。 a．實驗裝置保溫、隔熱效果差 b．用溫度計測定NaOH溶液起始溫度后直接測定H2SO4溶液的溫度 c．分多次把NaOH溶液倒入盛有硫酸的小燒杯中 （1）環(huán)形玻璃攪拌棒（1分）； 小燒杯口未用硬紙板蓋?。ɑ虼鬅瓋人榧垪l塞少了，未將小燒杯墊的足夠高）（1分） （2）隔熱，減少熱量的損失（1分）（3）不相等（1分）；相等（1分） （4）C（1分）（5）D（1分） （6） a b c（3分） 試題分析：（1）在反應過程中需要攪拌，所以還缺少環(huán)形不論攪拌棒。由于在反應過程中要盡可能減少熱量的損失，所以根據裝置圖可知，存在的錯誤是小燒杯口未用硬紙板蓋住（或大燒杯內碎紙條塞少了，未將小燒杯墊的足夠高）。 （2）實驗中的碎紙條可以起到隔熱，減少熱量的損失的作用。 （3）當改變酸或堿的用量時，反應中放出的熱量會發(fā)生變化，但中和熱是不變的。因為中和熱是在一定條件下，稀溶液中，強酸和強堿反應生成1mol水時所放出的熱量，而與酸或堿的用量無關系。 （4）加入氫氧化鈉溶液的過程越慢，熱量損失的越多，所以為減少熱量損失，應該是一次迅速倒入，答案選C。 （5）溫度計不能用來攪拌，A不正確；B和C的操作會引起熱量的損失，所以應該用環(huán)形玻璃攪拌棒進行攪拌，答案選D。 （6）實驗數值結果與57.3 kJ/mol相比偏小，這說明反應中有熱量的損失，a和c正確。用溫度計測定NaOH溶液起始溫度后直接測定H2SO4溶液的溫度，會使硫酸的起始溫度偏高，所以溫度差減小，測定結果偏低，所以答案選abc