高中化學(xué) 第1章 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 第3節(jié) 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池 第1課時 原電池的工作原理、化學(xué)電源作業(yè)2 魯科版選修4

《高中化學(xué) 第1章 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 第3節(jié) 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池 第1課時 原電池的工作原理、化學(xué)電源作業(yè)2 魯科版選修4》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中化學(xué) 第1章 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 第3節(jié) 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能——電池 第1課時 原電池的工作原理、化學(xué)電源作業(yè)2 魯科版選修4（5頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第1課時 原電池的工作原理、化學(xué)電源 知能演練　輕松闖關(guān)[學(xué)生用書單獨成冊] [基礎(chǔ)溫故] 1．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(fù)極 解析：選B。鋰離子電池可以充電后再次使用，屬于二次電池，A項正確；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項錯；電池的實質(zhì)是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，C項正確；鋅錳干電池中，Zn失去電子生成Zn2＋，故做為負(fù)極，D項正確。 2．銅鋅原電池(如圖)工作時，下列

2、敘述正確的是(　　) A．正極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋ B．一段時間后銅片增重，鹽橋中K＋移向CuSO4溶液 C．電子從銅片經(jīng)導(dǎo)線流向鋅片 D．電池工作時Zn2＋和Cu2＋的濃度保持不變 解析：選B。在銅鋅原電池中，正極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu，負(fù)極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋，所以銅片增重，鹽橋中K＋移向CuSO4溶液，電子由鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片，故A、C錯誤，B正確；由電極反應(yīng)知，電池工作時，c(Zn2＋)增大，c(Cu2＋)減小，故D錯誤。 3．電池是人類生產(chǎn)和生活中的重要能量來源，各式各樣電池的發(fā)明是化學(xué)對人類的一項重大貢獻(xiàn)，下列有關(guān)電池的敘述正確的是

3、(　　) A．鋅錳干電池工作一段時間后碳棒變細(xì) B．氫氧燃料電池可將熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔? C．氫氧燃料電池工作時氫氣在負(fù)極被氧化 D．太陽能電池的主要材料是高純度的二氧化硅 解析：選C。選項A中ZnMn干電池做負(fù)極的是Zn，石墨做電池的正極，只起導(dǎo)電的作用，被腐蝕的是Zn；選項B中氫氧燃料電池是把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，而不是把熱能直接轉(zhuǎn)化為電能；選項D中太陽能電池的主要材料是高純度的單晶硅，它的能量轉(zhuǎn)化率高。 4．根據(jù)圖示，下列判斷中正確的是(　　) A．燒杯a中的溶液pH升高 B．燒杯b中發(fā)生還原反應(yīng) C．燒杯a中發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑ D．燒杯b中發(fā)生

4、的反應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑ 解析：選A。分析題圖知，該電池的總反應(yīng)為2Zn＋O2＋2H2O===2Zn(OH)2。燒杯a中發(fā)生的反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－，溶液pH升高；燒杯b中發(fā)生的反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋，發(fā)生氧化反應(yīng)。 5．用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋(裝有瓊脂KNO3的U形管)構(gòu)成一個原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是(　　) ①在外電路中，電流由銅電極流向銀電極?、谡龢O反應(yīng)為Ag＋＋e－===Ag?、蹖嶒炦^程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作　④將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同 A．

5、①②　　　　　　　　　　 B．②③ C．②④ D．③④ 解析：選C。該原電池中Cu做負(fù)極、Ag做正極，負(fù)極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋，正極反應(yīng)式為Ag＋＋e－===Ag，所以②正確；在外電路中，電子由Cu電極流向Ag電極，而電流方向與電子流向相反，所以①錯誤；沒有鹽橋，原電池不能繼續(xù)工作，所以③錯誤；無論是否為原電池，反應(yīng)實質(zhì)相同，均為氧化還原反應(yīng)，所以④正確。 6．某原電池的總反應(yīng)方程式為2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋，能實現(xiàn)該反應(yīng)的為(　　) A B C D 正極 材料 Cu 石墨 Fe Ag 負(fù)極 材料 Fe Cu Cu

6、Cu 電解質(zhì) 溶液 CuSO4 Fe2(SO4)3 FeCl3 AgNO3 解析：選B。從所給電池反應(yīng)看，Cu是還原劑做負(fù)極，正極應(yīng)是惰性電極或活潑性不如Cu的金屬，電解質(zhì)溶液中應(yīng)存在Fe3＋，則符合這些要求的只有B。 7．食品保鮮所用的“雙吸劑”是由還原鐵粉、生石灰、氯化鈉、炭粉等按一定比例組成的混合物，可吸收氧氣和水。下列分析不正確的是(　　) A．“雙吸劑”中的生石灰有吸水作用 B．“雙吸劑”吸收氧氣時，發(fā)生了原電池反應(yīng) C．吸收氧氣的過程中，鐵做原電池的負(fù)極 D．炭粉上發(fā)生的反應(yīng)為O2＋4e－＋4H＋===2H2O 解析：選D。由CaO＋H2O===Ca(OH

7、)2知，A正確；還原鐵粉、氯化鈉、炭粉等構(gòu)成原電池時，鐵做負(fù)極，炭粉上的反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，因此B、C正確，D錯誤。 8．如圖所示是一種航天器能量儲存系統(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)能實現(xiàn)物質(zhì)的零排放，并能實現(xiàn)化學(xué)能與電能間的完全轉(zhuǎn)化 解析：選C。A項，該系統(tǒng)中存在太陽能與電能、電能與機械能、化學(xué)能與電能、電能與化學(xué)能等4種形式的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，不正確；B項，裝置Y是將化學(xué)

8、能轉(zhuǎn)化為電能的燃料電池裝置，負(fù)極應(yīng)該是H2發(fā)生氧化反應(yīng)，不正確；C項，裝置X為電解水，產(chǎn)生氫氣和氧氣，正確；D項，裝置X、Y形成的子系統(tǒng)可以實現(xiàn)物質(zhì)的零排放，但不可能實現(xiàn)化學(xué)能與電能間的完全轉(zhuǎn)化，能量總是有損失的，不正確。 9．甲醇燃料電池的工作原理如圖所示。 (1)該電池工作時，b口通入的物質(zhì)為________，c口通入的物質(zhì)為________。 (2)該電池正極的電極反應(yīng)式為_________________________________________。 (3)工作一段時間后，當(dāng)6.4 g甲醇完全反應(yīng)生成CO2時，有________NA個電子轉(zhuǎn)移。 (4)以上述電池做電源

9、，用如圖所示裝置，在實驗室中模擬鋁制品表面“鈍化”處理的過程中，發(fā)現(xiàn)溶液逐漸變渾濁，原因是(用相關(guān)的電極反應(yīng)式和離子方程式表示) ________________________________________________________________________， ________________________________________________________________________。 解析：(1)由H＋的移動方向知左電極為負(fù)極，b口通入甲醇，右電極為正極，c口通入O2。(2)電池的正極反應(yīng)為O2＋4e－＋4H＋===2H2O。(3)電池總反應(yīng)為2

10、CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O,2 mol CH3OH即64 g完全反應(yīng)轉(zhuǎn)移12 mol電子，則6.4 g甲醇完全反應(yīng)生成CO2轉(zhuǎn)移1.2NA個電子。(4)Al接電源正極做陽極，電極反應(yīng)式為Al－3e－===Al3＋，后Al3＋與HCO反應(yīng)生成Al(OH)3 沉淀和CO2氣體。 答案：(1)CH3OH　O2　(2)O2＋4H＋＋4e－===2H2O (3)1.2　(4)Al－3e－===Al3＋　Al3＋＋3HCO===Al(OH)3↓＋3CO2↑ [能力提升] 10．下列說法中正確的是(　　) A．Mg、Al用導(dǎo)線連接放入氫氧化鈉溶液中，形成原電池，負(fù)極可能發(fā)生的反應(yīng)為

11、Mg＋2OH－－2e－===Mg(OH)2 B．Al放入盛有氫氧化鈉溶液的鐵制容器中，形成原電池，負(fù)極可能發(fā)生的反應(yīng)為Al＋3OH－－3e－===Al(OH)3　 C．鋼鐵放入氯化鈉溶液中，正極反應(yīng)式為2H2O＋O2＋4e－===4OH－ D．堿性甲醇燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式為CH3OH＋H2O－6e－===CO2＋6H＋ 解析：選C。A、B選項，Al與氫氧化鈉溶液反應(yīng)，所以Al為負(fù)極，發(fā)生的反應(yīng)為Al＋4OH－－3e－===[Al(OH)4]－，錯誤；C選項，氯化鈉溶液是中性溶液，正極生成OH－，正確；D選項，應(yīng)該生成CO，錯誤。 11．一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣

12、體；電解質(zhì)是摻雜氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導(dǎo)O2－。下列對該燃料電池說法正確的是(　　) A．在熔融電解質(zhì)中，O2－由負(fù)極移向正極 B．通入丁烷的一極是正極，電極反應(yīng)為C4H10＋26e－＋13O2－===4CO2＋5H2O C．通入空氣的一極是負(fù)極，電極反應(yīng)為O2＋4e－===2O2－ D．電池的總反應(yīng)是2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O 解析：選D。丁烷與氧氣反應(yīng)的化學(xué)方程式(未標(biāo)明條件)：2C4H10＋13O2===8CO2＋10H2O，原電池的負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，對應(yīng)物質(zhì)的化合價升高：C4H10－26e－＋13O2－===4

13、CO2＋5H2O；原電池正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，化合價降低：O2＋4e－===2O2－，顯然在熔融電解質(zhì)中O2－從正極移向負(fù)極。 12．鉛蓄電池的工作原理為Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。研讀下圖，下列判斷不正確的是(　　 ) A. K 閉合時，d電極反應(yīng)式：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO B．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子時，Ⅰ中消耗的H2SO4 為0.2 mol C．K閉合時，Ⅱ中SO向c電極遷移 D．K閉合一段時間后，Ⅱ可單獨做為原電池，d電極為正極 解析：選C。K閉合時Ⅰ為原電池，Ⅱ為電解池，Ⅱ中發(fā)生充電反應(yīng)，d電極為

14、陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，其反應(yīng)式為PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO ，選項A正確；在上述總反應(yīng)中，得失電子總數(shù)為2e－，當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2 mol電子時，可以計算出Ⅰ中消耗的硫酸的量為0.2 mol，選項B正確；K閉合時d是陽極，陰離子向陽極移動，選項C錯誤；K閉合一段時間，也就是充電一段時間后Ⅱ可以單獨做為原電池，由于c表面生成Pb，放電時做電源的負(fù)極，d表面生成PbO2，做電源的正極，選項D正確。 13．有一種原電池，它的一個電極材料是NiO2(在堿性環(huán)境中NiO2氧化性比O2還強，還原產(chǎn)物是＋2價的鎳的化合物)，另一電極是鐵，電解質(zhì)溶液是21%的氫氧化鉀溶液。下列對該

15、電池的敘述和有關(guān)反應(yīng)式的書寫正確的是(　　) A．此電池不須密封 B．放電時鐵是負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋ C．放電時，正極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑ D．放電時的總反應(yīng)為Fe＋NiO2＋2H2O===Fe(OH)2＋Ni(OH)2 解析：選D。因電池的電解質(zhì)溶液是KOH溶液，電池應(yīng)密封防止與空氣接觸，否則KOH會與空氣中的CO2發(fā)生反應(yīng)生成K2CO3。在堿性溶液中，負(fù)極Fe失電子后生成的Fe2＋會與OH－結(jié)合成Fe(OH)2，故負(fù)極反應(yīng)式為Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2。在堿性溶液中，NiO2氧化性強于O2，正極發(fā)生還原反應(yīng)的不是H＋，而是Ni

16、O2，正極反應(yīng)式為NiO2＋2e－＋2H2O===Ni(OH)2＋2OH－。對于總反應(yīng)式是否正確，一般從是否是強氧化劑與強還原劑生成弱氧化劑與弱還原劑，與題給條件是否相符，與溶液的酸堿性要求是否一致等方面來判斷。 14．依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設(shè)計的原電池如圖所示。 請回答下列問題： (1)電極X的材料是______；電解質(zhì)溶液Y是______。 (2)銀電極為電池的__________極，發(fā)生的電極反應(yīng)為____________________________；X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為___________________

17、_____。 (3)外電路中的電子是從________電極流向__________電極。 解析：原電池正極發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，Ag＋做氧化劑，正極反應(yīng)式為Ag＋＋e－===Ag，則Cu做負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋，則Y溶液為AgNO3溶液，外電路中的電子由負(fù)極流向正極。 答案：(1)銅　AgNO3溶液　(2)正　Ag＋＋e－===Ag　Cu－2e－===Cu2＋　(3)銅(或X)　銀 15．如圖是一個化學(xué)過程的示意圖。已知甲池的總反應(yīng)式為2CH3OH＋3O2＋4NaOH===2Na2CO3＋6H2O。 請回答下列問題： (1)圖中甲、乙兩池的名稱：

18、甲池是________裝置，乙池是________裝置。 (2)下列電極的名稱：通入CH3OH電極的名稱是________________________________________________________________________， B(石墨)電極的名稱是________。 (3)寫出電極反應(yīng)式： ①通入O2電極的電極反應(yīng)式是________________________________________； ②A(石墨)電極的電極反應(yīng)式為________________________________________。 (4)乙池中反應(yīng)的化學(xué)方程式為______

19、___________________________________。 (5)若反應(yīng)結(jié)束后乙池中A(石墨)電極上共收集到氣體0.050 mol，則甲池中理論上消耗O2________mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。 解析：(1)甲池為CH3OH燃料電池，乙池為以石墨為電極，電解飽和食鹽水的電解裝置。 (5)根據(jù)電子守恒列關(guān)系式： 　O2　　　～4e－～　　　2H2 1 mol 2 mol n(O2) 0.05 mol n(O2)＝0.025 mol，V(O2)＝0.025 mol22.4 L/mol＝0.56 L＝560 mL。 答案：(1)原電池　電解池　(2)負(fù)極　陽極　(3)①O2＋2H2O＋4e－===4OH－　②2H＋＋2e－===H2↑ (4)2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑　(5)560 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375