逍遥学能 2013-06-25 21:34
专题2 化学反应与能量转化
第三单元 化学能与电能的转化
化学能转化为电能
【我思我学】
想一想
1、你能举出日常生活中化学能与电能相互转化的一些例子吗？
2、原电池的工作原理是什么?
【同步导学】
一、评价要点
1.原电池的工作原理
原电池是将 能转化为 能的一种装置，电子流出的一极称为 极，该
极发生 反应，电子流入的一极叫 极，该极发生 反应。原电池中电子流动的方向为：从 极经外电路流向 极。
2．构成原电池的条
（1）具有活泼性不同的两个电极，较活泼金属作 极，发生 反应。较不活泼金属或能导电的非金属单质（如石墨等）作 极，发生 反应。
（2）具有电解质溶液（一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应）
（3）形成闭合回路（或在溶液中接触）
（4）原电池反应是自发的氧化还原反应。
二、方法指引
1．原电池正负极的判断方法
（1）可由组成原电池的电极材料判断。一般活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属
或能导电的非金属为正极；
（2）根据电流的方向或电子流动的方向判断。电流是由正极流经外电路流向负极，电子流动方向正好相反。
2．原电池电极反应的书写方法
原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应，书写电极反应的方法归纳如下：
(1)写出总化学反应方程式（即氧化还原反应方程式）；
(2)根据总反应方程式从电子得失（或元素化合价升降）的角度，将总反应分成氧化反应和还原反应；
(3)氧化反应在负极发生，还原反应在正极发生，注意介质可能参与反应；
(4)验证；两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同，则书写正确。
三、典型例题
1、把a、b、c、d四块金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池，若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时， c极上产生大量气泡；b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序为 （ ）
A．a>b>c>d B.a>c>d>b C.c>a>b>d D.b>d>c>a
解析：根据原电池原理：作为负极的金属活动性比正极的金属活动性强，电子流动方向是由负极流向正极，电流方向与电子流动方向相反，因此依次作出判断：活泼性a>b;c>d;a>c;d>b。答案为B
2、在用Zn片、Cu片和稀硫酸组成的原电池装置中，经过一段时间工作后，下列说法正确的是 （ ）
A．锌片是正极，铜片上有气泡产生 B．电流方向是从锌片流向铜片
C．溶液中硫酸的物质的量浓度减小 D．电解质溶液的pH保持不变
解析：活泼金属锌为负极，电流方向由正极到负极，与电子流动方向相反，随着H+消耗，pH逐渐增大。答案为C
【随堂检学】
1、下列关于原电池的叙述,错误的是 （ ）
A.构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属
B.原电池是将化学能转变为电能的装置
C.在原电池中,电子流出的一极是负极,发生氧化反应
D.原电池放电时,电流的方向是从负极到正极
2、下列关于实验现象的描述不正确的是 （ ）
A.铜锌组成的原电池中电子是从锌经过导线流向铜
B.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡
C.把铜片插入FeCl3溶液中,在铜片表面出现一层铁
D.把锌片放入盛有盐酸的试管中,加入几滴CuCl2溶液,气泡放出速率加快
3、下列变化中属于原电池的是 （ ）
A.在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层
B.白铁(镀锌)表面有划损时,也能阻止铁被氧化
C.红热的铁丝与水接触表面形成蓝黑色保护层
D.铁与稀硫酸反应时,加入少量硫酸铜溶液时,可使反应加速
4、实验室中欲制氢气,最好的方法是 （ ）
A.纯锌与稀硫酸反应 B.纯锌与浓硫酸反应
C.纯锌与稀盐酸反应 D.粗锌(含铅、铜杂质)与稀硫酸反应
5、铁制品上的铆钉应该选用下列哪些材料制成 （ ）
A.铝铆钉 B.铜铆钉 C.锌铆钉 D.锡铆钉
6、由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH怎样变化 （ ）
A．不变 B.先变小后变大 C.逐渐变大 D.逐渐变小
7、对铜-锌-稀硫酸构成的原电池中,当导线中有1mol电子通过时,理论上的两极变化是
①锌片溶解了32.5g②锌片增重了32.5g③铜片上析出1g H2④铜片上析出1molH2
A. ①③ B. ①④ C. ②③ D. ②④ （ ）
8、 X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X与Y组成的原电池时，Y为电池的负极，则X、Y、Z三种金属的活动顺序为 （ ）
A.X > Y > Z B. X > Z > Y C. Y > X > Z D. Y > Z > X
9、将铜棒和铝棒用导线连接后插入浓硝酸溶液中，下列叙述正确的是 （ ）
A.该装置能形成原电池，其中铝是负极 B．该装置能形成原电池，其中铜是负极
C．该装置不能形成原电池 D.以上说法均不正确
10、碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛使用，锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应为：Zn(s)+2nO2(s)+H2O(l)?Zn(OH)2(s)+n2O3(s)
下列说法错误的是 （ ）
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为：2nO2(s)+H2O(l)+2e-?n2O3(s)+2OH-(aq)
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g
11、微型锂电池可作植入某些心脏病人体内的心脏起博器所用的电，这种电池中的电解质是固体电解质LiI，其中的导电离子是I-.下列有关说法正确的是 （ ）
A．正极反应：2Li - 2e- = 2Li+ B．负极反应：I2 + 2e- = 2I-
C．总反应是：2Li + I2 = 2LiI D．金属锂作正极
12、某原电池总反应离子方程式为2Fe3+ + Fe = 3Fe2+能实现该反应的原电池是 （ ）
A.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液
B.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为Fe(NO3)2溶液
C.正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2(SO4)3
D.正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4
13、锌锰干电池在放电时，电池总反应方程式可以表示为：
Zn + 2nO2 + 2NH4+ = Zn2+ + n2O3 + 2NH3 + H2O
在此电池放电时，正极（碳棒）上发生反应的物质是 （ ）
A. Zn B. 碳棒 C. nO2 和NH4+ D. Zn2+ 和NH4+
14、将锌片和铜片插入某种电解质溶液,锌片和铜片用导线相连,形成原电池装置。
(1)若电解质溶液是稀硫酸,则发生氧化反应的是 极(“锌”、“铜”),铜极发生的反应是 ,该电池的总反应方程式是
(2)若电解质溶液是硫酸铜溶液,在导线中电子是由 极流向 极,铜极上反应的电极反应方程式是 ,该电池总反应方程式是 。
15、某同学想测定A、B、C三种金属活动顺序,他把这三种金属放到相同物质的量浓度的盐酸中,反应速率都较慢,不易分辨出三者差异,现只有盐酸一种化学试剂,应该用什么方法迅速测出三种金属的活动性顺序?
【活用所学】
16、氢氧燃料电池用于航天飞船，电极反应产生的水，经过冷凝后可用作航天员的饮用水，其电极反应如下：
负极：2H2 + 4OH- - 4e- = 4H2O 正极：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
当得到1.8L饮用水时，电池内转移的电子数约为 （ ）
A.1.8mol B.3.6mol C.100mol D.200mol
17、市场上出售的“热敷袋”其中主要成分是铁屑、碳粉和少量的NaCl、水等.热敷袋在启用前用塑料袋使之与空气隔绝,启用时,打开塑料袋轻轻揉搓,就会放出热量,使用完后,会发现袋内有许多铁锈生成,回答:
(1)热敷袋放出的热量于 放出的热量.
(2)碳粉的作用是 .
(3)加入NaCl的作用是 .
(4)写出有关的电极反应式和化学方程式 .
18、请设计一个原电池,其总反应为:Zn + 2FeCl3 ＝ ZnCl2 + 2FeCl2
参考答案
1.AD 2.C 3.BD 4.D 5.AC 6.C 7.A 8.C 9.B 10.C 11.C 12.A 13.C
14.(1) 锌 2H+ ＋ 2e- = H2↑ Zn ＋ 2H+ = Zn2+ ＋ H2 ↑
(2)锌 铜 Cu2+ ＋ 2e- = Cu Zn ＋ Cu2+ = Zn2+ ＋ Cu
15.将A、B、C三种金属两两连接起，放入盐酸溶液中，观察哪种金属上产生气泡，则其活动性较差。
16.D
17.（1）铁屑被氧化 （2）碳粉与铁及NaCl溶液组成原电池，作为原电池的正极。
（3）NaCl与水作用形成电解质溶液。（4）负极Fe － 2e- = Fe2+
正极 2H2O ＋ O2 ＋4e- = 4OH-
18.该总反应中，Zn为还原剂，Zn可直接作负极材料，FeCl3是氧化剂易溶于水可作电解质溶液，用不活泼的金属或能导电的非金属（如石墨等）作正极，用导线连接正、负极即可。