專題2 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化
第三單元 化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化
化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
【我思我學(xué)】
想一想
1、你能舉出日常生活中化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的一些例子嗎？
2、原電池的工作原理是什么?
【同步導(dǎo)學(xué)】
一、評價要點
1.原電池的工作原理
原電池是將 能轉(zhuǎn)化為 能的一種裝置，電子流出的一極稱為 極，該
極發(fā)生 反應(yīng)，電子流入的一極叫 極，該極發(fā)生 反應(yīng)。原電池中電子流動的方向為：從 極經(jīng)外電路流向 極。
2．構(gòu)成原電池的條
（1）具有活潑性不同的兩個電極，較活潑金屬作 極，發(fā)生 反應(yīng)。較不活潑金屬或能導(dǎo)電的非金屬單質(zhì)（如石墨等）作 極，發(fā)生 反應(yīng)。
（2）具有電解質(zhì)溶液（一般與活潑性強(qiáng)的電極發(fā)生氧化還原反應(yīng)）
（3）形成閉合回路（或在溶液中接觸）
（4）原電池反應(yīng)是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。
二、方法指引
1．原電池正負(fù)極的判斷方法
（1）可由組成原電池的電極材料判斷。一般活潑的金屬為負(fù)極，活潑性較弱的金屬
或能導(dǎo)電的非金屬為正極；
（2）根據(jù)電流的方向或電子流動的方向判斷。電流是由正極流經(jīng)外電路流向負(fù)極，電子流動方向正好相反。
2．原電池電極反應(yīng)的書寫方法
原電池反應(yīng)所依托的化學(xué)反應(yīng)原理是氧化還原反應(yīng)，書寫電極反應(yīng)的方法歸納如下：
(1)寫出總化學(xué)反應(yīng)方程式（即氧化還原反應(yīng)方程式）；
(2)根據(jù)總反應(yīng)方程式從電子得失（或元素化合價升降）的角度，將總反應(yīng)分成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)；
(3)氧化反應(yīng)在負(fù)極發(fā)生，還原反應(yīng)在正極發(fā)生，注意介質(zhì)可能參與反應(yīng)；
(4)驗證；兩電極反應(yīng)式相加所得式子和原化學(xué)方程式相同，則書寫正確。
三、典型例題
1、把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池，若a、b相連時，a為負(fù)極；c、d相連時，電流由d到c；a、c相連時， c極上產(chǎn)生大量氣泡；b、d相連時，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動性順序為 （ ）
A．a(chǎn)>b>c>d B.a>c>d>b C.c>a>b>d D.b>d>c>a
解析：根據(jù)原電池原理：作為負(fù)極的金屬活動性比正極的金屬活動性強(qiáng)，電子流動方向是由負(fù)極流向正極，電流方向與電子流動方向相反，因此依次作出判斷：活潑性a>b;c>d;a>c;d>b。答案為B
2、在用Zn片、Cu片和稀硫酸組成的原電池裝置中，經(jīng)過一段時間工作后，下列說法正確的是 （ ）
A．鋅片是正極，銅片上有氣泡產(chǎn)生 B．電流方向是從鋅片流向銅片
C．溶液中硫酸的物質(zhì)的量濃度減小 D．電解質(zhì)溶液的pH保持不變
解析：活潑金屬鋅為負(fù)極，電流方向由正極到負(fù)極，與電子流動方向相反，隨著H+消耗，pH逐漸增大。答案為C
【隨堂檢學(xué)】
1、下列關(guān)于原電池的敘述,錯誤的是 （ ）
A.構(gòu)成原電池的正極和負(fù)極必須是兩種不同的金屬
B.原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置
C.在原電池中,電子流出的一極是負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng)
D.原電池放電時,電流的方向是從負(fù)極到正極
2、下列關(guān)于實驗現(xiàn)象的描述不正確的是 （ ）
A.銅鋅組成的原電池中電子是從鋅經(jīng)過導(dǎo)線流向銅
B.把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中,銅片表面出現(xiàn)氣泡
C.把銅片插入FeCl3溶液中,在銅片表面出現(xiàn)一層鐵
D.把鋅片放入盛有鹽酸的試管中,加入幾滴CuCl2溶液,氣泡放出速率加快
3、下列變化中屬于原電池的是 （ ）
A.在空氣中金屬鋁表面迅速氧化形成保護(hù)層
B.白鐵(鍍鋅)表面有劃損時,也能阻止鐵被氧化
C.紅熱的鐵絲與水接觸表面形成藍(lán)黑色保護(hù)層
D.鐵與稀硫酸反應(yīng)時,加入少量硫酸銅溶液時,可使反應(yīng)加速
4、實驗室中欲制氫氣,最好的方法是 （ ）
A.純鋅與稀硫酸反應(yīng) B.純鋅與濃硫酸反應(yīng)
C.純鋅與稀鹽酸反應(yīng) D.粗鋅(含鉛、銅雜質(zhì))與稀硫酸反應(yīng)
5、鐵制品上的鉚釘應(yīng)該選用下列哪些材料制成 （ ）
A.鋁鉚釘 B.銅鉚釘 C.鋅鉚釘 D.錫鉚釘
6、由銅、鋅和稀硫酸組成的原電池工作時，電解質(zhì)溶液的pH怎樣變化 （ ）
A．不變 B.先變小后變大 C.逐漸變大 D.逐漸變小
7、對銅-鋅-稀硫酸構(gòu)成的原電池中,當(dāng)導(dǎo)線中有1mol電子通過時,理論上的兩極變化是
①鋅片溶解了32.5g②鋅片增重了32.5g③銅片上析出1g H2④銅片上析出1molH2
A. ①③ B. ①④ C. ②③ D. ②④ （ ）
8、 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與Y組成的原電池時，Y為電池的負(fù)極，則X、Y、Z三種金屬的活動順序為 （ ）
A.X > Y > Z B. X > Z > Y C. Y > X > Z D. Y > Z > X
9、將銅棒和鋁棒用導(dǎo)線連接后插入濃硝酸溶液中，下列敘述正確的是 （ ）
A.該裝置能形成原電池，其中鋁是負(fù)極 B．該裝置能形成原電池，其中銅是負(fù)極
C．該裝置不能形成原電池 D.以上說法均不正確
10、堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛使用，鋅-錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)為：Zn(s)+2nO2(s)+H2O(l)?Zn(OH)2(s)+n2O3(s)
下列說法錯誤的是 （ ）
A．電池工作時，鋅失去電子
B．電池正極的電極反應(yīng)式為：2nO2(s)+H2O(l)+2e-?n2O3(s)+2OH-(aq)
C．電池工作時，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)量理論上減小6.5g
11、微型鋰電池可作植入某些心臟病人體內(nèi)的心臟起博器所用的電，這種電池中的電解質(zhì)是固體電解質(zhì)LiI，其中的導(dǎo)電離子是I-.下列有關(guān)說法正確的是 （ ）
A．正極反應(yīng)：2Li - 2e- = 2Li+ B．負(fù)極反應(yīng)：I2 + 2e- = 2I-
C．總反應(yīng)是：2Li + I2 = 2LiI D．金屬鋰作正極
12、某原電池總反應(yīng)離子方程式為2Fe3+ + Fe = 3Fe2+能實現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是 （ ）
A.正極為銅，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液
B.正極為銅，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為Fe(NO3)2溶液
C.正極為鐵，負(fù)極為鋅，電解質(zhì)溶液為Fe2(SO4)3
D.正極為銀，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為CuSO4
13、鋅錳干電池在放電時，電池總反應(yīng)方程式可以表示為：
Zn + 2nO2 + 2NH4+ = Zn2+ + n2O3 + 2NH3 + H2O
在此電池放電時，正極（碳棒）上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是 （ ）
A. Zn B. 碳棒 C. nO2 和NH4+ D. Zn2+ 和NH4+
14、將鋅片和銅片插入某種電解質(zhì)溶液,鋅片和銅片用導(dǎo)線相連,形成原電池裝置。
(1)若電解質(zhì)溶液是稀硫酸,則發(fā)生氧化反應(yīng)的是 極(“鋅”、“銅”),銅極發(fā)生的反應(yīng)是 ,該電池的總反應(yīng)方程式是
(2)若電解質(zhì)溶液是硫酸銅溶液,在導(dǎo)線中電子是由 極流向 極,銅極上反應(yīng)的電極反應(yīng)方程式是 ,該電池總反應(yīng)方程式是 。
15、某同學(xué)想測定A、B、C三種金屬活動順序,他把這三種金屬放到相同物質(zhì)的量濃度的鹽酸中,反應(yīng)速率都較慢,不易分辨出三者差異,現(xiàn)只有鹽酸一種化學(xué)試劑,應(yīng)該用什么方法迅速測出三種金屬的活動性順序?
【活用所學(xué)】
16、氫氧燃料電池用于航天飛船，電極反應(yīng)產(chǎn)生的水，經(jīng)過冷凝后可用作航天員的飲用水，其電極反應(yīng)如下：
負(fù)極：2H2 + 4OH- - 4e- = 4H2O 正極：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
當(dāng)?shù)玫?.8L飲用水時，電池內(nèi)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)約為 （ ）
A.1.8mol B.3.6mol C.100mol D.200mol
17、市場上出售的“熱敷袋”其中主要成分是鐵屑、碳粉和少量的NaCl、水等.熱敷袋在啟用前用塑料袋使之與空氣隔絕,啟用時,打開塑料袋輕輕揉搓,就會放出熱量,使用完后,會發(fā)現(xiàn)袋內(nèi)有許多鐵銹生成,回答:
(1)熱敷袋放出的熱量于 放出的熱量.
(2)碳粉的作用是 .
(3)加入NaCl的作用是 .
(4)寫出有關(guān)的電極反應(yīng)式和化學(xué)方程式 .
18、請設(shè)計一個原電池,其總反應(yīng)為:Zn + 2FeCl3 ＝ ZnCl2 + 2FeCl2
參考答案
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) 鋅 2H+ ＋ 2e- = H2↑ Zn ＋ 2H+ = Zn2+ ＋ H2 ↑
(2)鋅 銅 Cu2+ ＋ 2e- = Cu Zn ＋ Cu2+ = Zn2+ ＋ Cu
15.將A、B、C三種金屬兩兩連接起，放入鹽酸溶液中，觀察哪種金屬上產(chǎn)生氣泡，則其活動性較差。
16.D
17.（1）鐵屑被氧化 （2）碳粉與鐵及NaCl溶液組成原電池，作為原電池的正極。
（3）NaCl與水作用形成電解質(zhì)溶液。（4）負(fù)極Fe － 2e- = Fe2+
正極 2H2O ＋ O2 ＋4e- = 4OH-
18.該總反應(yīng)中，Zn為還原劑，Zn可直接作負(fù)極材料，F(xiàn)eCl3是氧化劑易溶于水可作電解質(zhì)溶液，用不活潑的金屬或能導(dǎo)電的非金屬（如石墨等）作正極，用導(dǎo)線連接正、負(fù)極即可。
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