高中化学 第二章 第二节 第2课时 发展中的化学电源课后作业 新人教版必修2

第2课时发展中的化学电源

一、原电池工作原理的应用

1．加快氧化还原反应速率

如实验室用Zn和稀H2SO4(或稀HCl)反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4形成________，加快了反应，使产生H2的速率加快。

2．比较金属的活动性强弱

原电池中，一般活动性强的金属为____极，活动性弱的金属为____极。例如有两种金属A和B，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，由原电池原理可知，金属活动性______。

3．设计原电池

已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般________为负极材料(或在

负极上被______)，________(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。例如，利用Cu ＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag的氧化还原反应可设计成如图所示的原电池，该原电池的电极反应式为：

负极(Cu)：______________________(氧化反应)

正极(C)：________________________(还原反应)

4．化学电源

人们利用原电池原理，将______能直接转化为____能，制作了多种电池。如干电池、蓄电池、充电电池、高能燃料电池等，以满足不同的需要。在现代生活、生产和科学技术的发展中，电池发挥着重要的作用，大至宇宙火箭、人造卫星、飞机、轮船，小至电脑、电话、电子手表、心脏起搏器等，都离不开各种各样的电池。

二、发展中的化学电源

1．干电池

普通锌锰干电池

电池组成：____作负极；位于中央的顶盖带有__________作正极；电解质是______糊。

负极反应为________________。

2．充电电池

充电电池是一种____________。充电放电可循环进行，至一定周期后终止。最早也是使用最广泛的是铅蓄电池，______是Pb，______是PbO2，电解质是________。

封闭式体积小的充电电池——镍镉电池，负极是________，正极是__________，电解质是__________。

另外还有锂离子电池等。

3．燃料电池

燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置。如氢氧燃料电池，在负极上发生氧化反应的是________，在正极上发生还原反应的是________，产物是________。

燃料电池与干电池的主要区别在于________不是储存在电池内部，而是用外加的设备提供______和________等，使反应连续进行。

电池反应：2H2＋O2===2H2O

(1)电解质溶液为稀硫酸：

负极：_____________________________________________________________，

正极：_______________________________________________________________。

(2)电解质溶液为KOH溶液：

负极：________________________________________________________________

正极：______________________________________________________________。

知识点一化学电源电极的判断及电极反应方程式的书写

1．如下图，锌锰干电池在放电时总反应方程式可表示为Zn＋2MnO2＋2NH＋4===Zn2＋＋

Mn2O3(s)＋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

C．MnO2和NH＋4D．Zn2＋和NH3

2．人造地球卫星用到一种高能电池——银锌蓄电池，其电池电极反应为Zn＋2OH－－2e

－===ZnO＋H

2O，Ag2O＋H2O＋2e －===2Ag＋2OH－。据此判断氧化银是( )

A．负极，并被氧化B．正极，并被还原

C．负极，并被还原D．正极，并被氧化

3．2009年奔驰和宝马汽车公司推出锂电池混合动力车。该锂电池具有高能量、寿命长、可靠性高等优点，即使是在非常低的温度下作业也能有出色的表现。某种锂电池的总反应为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法不正确的是( )

A．Li是负极，电极反应为Li－e－===Li＋

B．Li是正极，电极反应为Li＋e－===Li－

C．MnO2是正极，电极反应为MnO2＋e－===MnO－2

D．锂电池是一种环保型电池

知识点二燃料电池

4．燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是( )

A．负极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－

B．负极反应式：CH4＋8OH－－8e－===CO2＋6H2O

C．随着放电的进行，溶液中的氢氧根离子浓度不变

D．放电时溶液中的阴离子向负极移动

5．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进

入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池的负极反应为( )

A．H2＋2OH－－2e－===2H2O

B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O

C．H2－2e－===2H＋

D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－

练基础落实

1．下列有关电池的说法不正确的是( )

A．手机上用的锂离子电池属于二次电池

B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极

C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能

D．锌锰干电池中，锌电极是负极

2．日常所用干电池的电极分别为石墨棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作

电解质(其中加入MnO2吸收H2)，电极反应式可简化为：Zn－2e－===Zn2＋，2NH＋4＋2e－

===2NH3↑＋H2↑(NH3与Zn2＋能生成一种稳定的物质)。根据上述判断，下列结论正确的是( )

①锌为正极，石墨为负极②锌为负极，石墨为正极

③工作时，电子由石墨极经过外电路流向锌极

④长时间连续使用时，内装糊状物可能流出腐蚀用电器

A．①③ B．②③ C．③④ D．②④

3．燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所

示，a、b均为惰性电极。下列叙述不正确的是( )

A．a极是负极，该电极上发生氧化反应

B．b极反应是O2＋4OH－－4e－===2H2O

C．总反应方程式为2H2＋O2===2H2O

D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源

4．铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为硫酸，工作时反应为：

Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O

下列结论正确的是( )

A．Pb为正极被氧化

B．SO2－4只向PbO2极移动

C．电解质溶液密度不断减小

D．溶液的pH值不断减小

5.

根据反应：2Ag＋＋Cu===Cu2＋＋2Ag，设计如右图所示原电池，下列说法错误的是( ) A．X可以是银或石墨

B．Y是硫酸铜溶液

C．电子从铜电极经外电路流向X电极

D．X极上的电极反应式为Ag＋＋e－===Ag

6．下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是( )

A．该系统中只存在3种形式的能量转化

B．装置Y中负极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生

D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化

练方法技巧——化学电源中的计算技巧

7．以锌片和铜片为两极、稀硫酸为电解液组成原电池，当导线中通过2 mol电子时，下

列说法正确的是( )

A．锌片溶解了1 mol，铜片上析出1 mol氢气

B．两极上溶解和析出的物质的质量相等

C．锌片溶解了1 g，铜片上析出1 g氢气

D．电解质溶液pH不变

8．碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧

化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn＋MnO2＋H2O===ZnO＋Mn(OH)2

下列说法中，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

MnO2＋2H2O＋2e－===Mn(OH)2＋2OH－

C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极

题号 1 2 3 4 5 6 7 8 答案

9．利用生活中或实验中常见的物品，根据氧化还原反应知识和电化学知识，自己动手设

计一个原电池。请填写下列空白：

(1)实验原理：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。

(2)实验原理：电极(______、______)、________、________、稀硫酸、耳机(或者电流计)。

(请在空格中填写所缺的实验用品)

(3)实验装置(如右图)。

(4)原电池设计及注意的问题：

①按如图所示连接好实验仪器，注意观察(耳朵听)耳机是否有声音发出，如果没有，可

将原电池的两个电极中的一极接触耳机插头上的一极(注意：接触的同时耳机的另一极是

连接在原电池的另一个电极上的)，这时可以听见耳机发出“嚓嚓嚓……”的声音。其原

因是：在原电池中，由化学能转化为________，在耳机中又由________转化为声音这种能量。

②如果将装置中的耳机改为电流计，则铁钉应该接电流计的________极，电极反应是

________________________________________________________________________，发生了________反应。

10．人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。在现代生活、生产和科学技术发展中，电池发挥着越来越重要的作用，如在宇宙飞船、人造卫星、空间电视转播站、飞机、轮船、电脑、收音机、照相机、电子手表、心脏起搏器等，都离不开各式各样的电池，同时废弃的电池随便丢弃也会对环境造成污染。请根据题中提供的信息，回答下列问题：

(1)电子表和电子计算器中所用的是纽扣式微型银锌电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电

解质为KOH溶液，工作时电池总反应为Ag2O＋Zn＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2。

①工作时电流从________极流向________极(填“Ag 2O”或“Zn”)。

②电极反应式：正极______________________________________________，

负极：_______________________________________________________________。 ③工作时电池正极区的pH________(填“增大”、“减小”或“不变”)。

(2)氢镍电池是近年来开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢

镍电池的总反应式是12H 2＋NiO(OH) Ni(OH)2。 电池放电时，负极是____________，负极的电极反应式为_________，正极的电极反应式

为___________，正极附近溶液的pH 如何变化？______________。

第2课时 发展中的化学电源

基础落实

一、

1．原电池

2．负 正 A>B

3．还原剂 氧化 氧化剂 Cu －2e －===Cu 2＋ 2Ag ＋＋2e －===2Ag

4．化学 电

二、

1．锌 铜帽的石墨棒 NH 4Cl Zn －2e －===Zn 2＋

2．二次电池 负极 正极 稀硫酸 Cd NiO(OH) KOH

3．H 2 O 2 H 2O 反应物 燃料 氧化剂

(1)2H 2－4e －===4H ＋ O 2＋4e －＋4H ＋===2H 2O (2)2H 2－4e －＋4OH －===4H 2O O 2＋4e －＋

2H 2O===4OH －

对点训练

1．C 2.B 3.B

4．D [与一般原电池工作原理相似，电解质溶液中阴离子向负极移动。]

5．C [由题意可知，该电池实际上是氢氧燃料电池，以氧气(空气)为氧化剂与氢气发生氧化还原反应来产生电流，总反应式为2H 2＋O 2===2H 2O ，负极是氢气，发生氧化反应，正极是氧气，发生还原反应；该反应在酸性介质(磷酸为电解质)中进行，所以负极反应为H 2

－2e －===2H ＋，正极反应为O 2＋4H ＋＋4e －===2H 2O ，C 项正确，其余不正确。]

课后作业

1．B [锂离子电池可以充电再次使用，属于二次电池，A 项正确；铜锌原电池中铜为正极，故电流由铜流向锌，而电子是由锌流向铜，B 项错；电池的实质即化学能转化成电能，

C 项正确；Zn 失去电子生成Zn 2＋，故作为负极，

D 项正确。]

2．D [由负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应或根据原电池的形成条件，相对活泼(指金属性)的一极为负极，相对不活泼的一极为正极可判断出①错②对。在外电路，电子从负极流向正极，故③不正确。长时间连续使用该电池，由于锌皮慢慢溶解而破损，且MnO 2不断吸收H 2而产生H 2O ，糊状物也越来越稀，故其容易流出而腐蚀用电器。]

3．B [A 项，a 极通H 2为负极，电极反应应为2H 2＋4OH －－4e －===4H 2O ，发生氧化反应；

B 项，b 极通O 2为正极，电极反应为O 2＋2H 2O ＋4e －===4OH －，B 项不正确；

C 项，正负极电极

反应式相加得总反应为2H 2＋O 2===2H 2O ；D 项，氢氧燃料电池的能量高，且产物为水，对环境无污染，故是具有应用前景的绿色电源。]

4．C [根据方程式：

Pb 0＋Pb ＋4O 2＋2H 2SO 4===2Pb ＋2

SO 4＋2H 2O

原电池中失电子的物质为负极，所以Pb 为负极，PbO 2为正极。又因负极Pb －2e －===Pb

2＋进入溶液，溶液中SO 2－4也向Pb 极移动，生成难溶的PbSO 4，所以电解质溶液密度不断减小。

由于H ＋的物质的量浓度不断减小，pH 值不断增大。综上分析得出答案为C 。]

5．B [从题给氧化还原反应方程式分析可知：铜被氧化，作原电池的负极，X 为正极，

电极材料是比铜不活泼的导体，A 正确；Ag ＋在X 电极上被还原，则电解质溶液提供Ag ＋，B 放电 充电

项错误，D项正确；外电路中铜失去电子，流向X电极，C项正确。]

6．C

7．A [锌片、铜片和稀硫酸构成原电池时，锌为负极，铜为正极，负极锌片溶解，正极析出H2；根据电子守恒原理，溶解1 mol锌，就有2 mol电子转移，则析出的H2为1 mol，A项正确；溶解的锌和析出的H2物质的量相等，但质量不相等，B项不正确；溶解的锌和析出的H2质量比应为65∶2，C项不正确；H＋得电子变成H2，H2SO4被消耗，溶液pH变大，D 项不正确。]

8．C

9．(2)铁钉或铁条铜片(其他合理答案也可) 烧杯导线

(4)①电能电能②负Fe－2e－===Fe2＋

氧化

解析根据电池反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑可知，正极为不比铁活泼的金属或非金属导体。耳机发出声音是电能转化为声音。由于铁为负极，应连接电流计的负极。

10．(1)①Ag2O Zn

②Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－

Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2

③增大

(2)H21

2

H2－e－＋OH－===H2O

NiO(OH)＋e－＋H2O===Ni(OH)2＋OH－

增大

小课堂：如何培养中学生的自主学习能力？自主学习是与传统的接受学习相对应的一种现代化学习方式。在中学阶段，至关重要！！以学生作为学习的主体，学生自己做主，不受别人支配，不受外界干扰通过阅读、听讲、研究、观察、实践等手段使个体可以得到持续变化（知识与技能，方法与过程，情感与价值的改善和升华）的行为方式。如何培养中学生的自主学习能力？

01学习内容的自主性

1、以一个成绩比自己好的同学作为目标，努力超过他。

2、有一个关于以后的人生设想。

3、每学期开学时，都根据自己的学习情况设立一个学期目标。

4、如果没有达到自己的目标，会分析原因，再加把劲。

5、学习目标设定之后，会自己思考或让别人帮助分析是否符合自己的情况。

6、会针对自己的弱项设定学习目标。

7、常常看一些有意义的课外书或自己找(课外题)习题做。

8、自习课上，不必老师要求，自己知道该学什么。

9、总是能很快选择好对自己有用的学习资料。

10、自己不感兴趣的学科也好好学。

11、课堂上很在意老师提出的重点、难点问题。

12、会花很多时间专攻自己的学习弱项。

02时间管理

13、常常为自己制定学习计划。

14、为准备考试，会制定一个详细的计划。

15、会给假期作业制定一个完成计划，而不会临近开学才做。

16、常自己寻找没有干扰的地方学习。

17、课堂上会把精力集中到老师讲的重点内容上面。

18、做作业时，先选重要的和难一点的来完成。

19、作业总是在自己规定的时间内完成。

20、作业少时，会多自学一些课本上的知识。

03 学习策略

21、预习时，先从头到尾大致浏览一遍抓住要点。

22、根据课后习题来预习，以求抓住重点。

23、预习时，发现前面知识没有掌握的，回过头去补上来。

24、常常归纳学习内容的要点并想办法记住。

25、阅读时，常做标注，并多问几个为什么。

26、读完一篇文章，会想一想它主要讲了哪几个问题。

27、常寻找同一道题的几种解法。

28、采用一些巧妙的记忆方法，帮助自己记住学习内容。

29、阅读时遇到不懂的问题，常常标记下来以便问老师。

30、常对学过的知识进行分类、比较。

31、常回忆当天学过的东西。

32、有时和同学一起“一问一答”式地复习。

33、原来的学习方法不管用时，马上改变方法。

34、注意学习别人的解题方法。

35、一门课的成绩下降了，考虑自己的学习方法是否合适。

36、留意别人好的学习方法，学来用用。

37、抓住一天学习的重点内容做题或思考。

38、不断试用学习方法，然后找出最适合自己的。

04学习过程的自主性

39、解题遇到困难时，仍能保持心平气和。

40、在学习时很少烦躁不安。

41、做作业时，恰好有自己喜欢的电视节目，仍会坚持做作业。

42、学习时有朋友约我外出，会想办法拒绝。

43、写作文或解题时，会时刻注意不跑题。

44、解决问题时，要检验每一步的合理性。

45、时时调整学习进度，以保证自己在既定时间内完成任务。05学习结果的评价与强化

46、做完作业后，自己认真检查一遍。

47、常让同学提问自己学过的知识。

48、经常反省自己一段时间的学习进步与否。

49、常常对一天的学习内容进行回顾。

50、考试或作业出现错误时，仔细分析错误原因。

51、每当取得好成绩时，总要找一找进步的原因。

52、如果没有按时完成作业，心里就过意不去。

53、如果因贪玩而导致成绩下降，就心里责怪自己。

54、考试成绩不好的时候，鼓励自己加倍努力。

06学习环境的控制

55、总给自己树立一个学习的榜样。

56、常和别人一起讨论问题。

57、遇到问题自己先想一想，想不出来就问老师或同学。

58、自己到书店选择适合自己的参考书。

59、常到图书馆借阅与学习有关的书籍。

60、经常查阅书籍或上网查找有关课外学习的资料。

小课堂：如何培养中学生的自主学习能力？自主学习是与传统的接受学习相对应的一种现代化学习方式。在中学阶段，至关重要！！以学生作为学习的主体，学生自己做主，不受别人支配，不受外界干扰通过阅读、听讲、研究、观察、实践等手段使个体可以得到持续变化（知识与技能，方法与过程，情感与价值的改善和升华）的行为方式。如何培养中学生的自主学习能力？

01学习内容的自主性

1、以一个成绩比自己好的同学作为目标，努力超过他。

2、有一个关于以后的人生设想。

3、每学期开学时，都根据自己的学习情况设立一个学期目标。

4、如果没有达到自己的目标，会分析原因，再加把劲。

5、学习目标设定之后，会自己思考或让别人帮助分析是否符合自己的情况。

6、会针对自己的弱项设定学习目标。

7、常常看一些有意义的课外书或自己找(课外题)习题做。

8、自习课上，不必老师要求，自己知道该学什么。

9、总是能很快选择好对自己有用的学习资料。

10、自己不感兴趣的学科也好好学。

11、课堂上很在意老师提出的重点、难点问题。

12、会花很多时间专攻自己的学习弱项。

02时间管理

13、常常为自己制定学习计划。

14、为准备考试，会制定一个详细的计划。

15、会给假期作业制定一个完成计划，而不会临近开学才做。

16、常自己寻找没有干扰的地方学习。

17、课堂上会把精力集中到老师讲的重点内容上面。

18、做作业时，先选重要的和难一点的来完成。

19、作业总是在自己规定的时间内完成。

20、作业少时，会多自学一些课本上的知识。

03 学习策略

21、预习时，先从头到尾大致浏览一遍抓住要点。

22、根据课后习题来预习，以求抓住重点。

23、预习时，发现前面知识没有掌握的，回过头去补上来。

24、常常归纳学习内容的要点并想办法记住。

25、阅读时，常做标注，并多问几个为什么。

26、读完一篇文章，会想一想它主要讲了哪几个问题。

27、常寻找同一道题的几种解法。

28、采用一些巧妙的记忆方法，帮助自己记住学习内容。

29、阅读时遇到不懂的问题，常常标记下来以便问老师。

30、常对学过的知识进行分类、比较。

31、常回忆当天学过的东西。

32、有时和同学一起“一问一答”式地复习。

33、原来的学习方法不管用时，马上改变方法。

34、注意学习别人的解题方法。

35、一门课的成绩下降了，考虑自己的学习方法是否合适。

36、留意别人好的学习方法，学来用用。

37、抓住一天学习的重点内容做题或思考。

38、不断试用学习方法，然后找出最适合自己的。

04学习过程的自主性

39、解题遇到困难时，仍能保持心平气和。

40、在学习时很少烦躁不安。

41、做作业时，恰好有自己喜欢的电视节目，仍会坚持做作业。

42、学习时有朋友约我外出，会想办法拒绝。

43、写作文或解题时，会时刻注意不跑题。

44、解决问题时，要检验每一步的合理性。

45、时时调整学习进度，以保证自己在既定时间内完成任务。05学习结果的评价与强化

46、做完作业后，自己认真检查一遍。

47、常让同学提问自己学过的知识。

48、经常反省自己一段时间的学习进步与否。

49、常常对一天的学习内容进行回顾。

50、考试或作业出现错误时，仔细分析错误原因。

51、每当取得好成绩时，总要找一找进步的原因。

52、如果没有按时完成作业，心里就过意不去。

53、如果因贪玩而导致成绩下降，就心里责怪自己。

54、考试成绩不好的时候，鼓励自己加倍努力。

06学习环境的控制

55、总给自己树立一个学习的榜样。

56、常和别人一起讨论问题。

57、遇到问题自己先想一想，想不出来就问老师或同学。

58、自己到书店选择适合自己的参考书。

59、常到图书馆借阅与学习有关的书籍。

60、经常查阅书籍或上网查找有关课外学习的资料。