高中化学苏教版必修2课时作业：3.2化学电源 Word版含答案

第2课时化学电源

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1 化学电源电极的判断及电极反应方程式的书写

1．如图，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．ZnB．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＋H2O， 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2 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．①③B．②③

C．③④D．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，设计如下图所示原电池，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2mol电子时，下列说法正确的是( )

A．锌片溶解了1mol，铜片上析出1mol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1g，铜片上析出1g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

D．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减少6.5g

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Ag 2O 和Zn ，电解质为KOH 溶液，工作时电池总反应为Ag 2O ＋Zn ＋H 2O===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 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.(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

放电 充电

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 ＋4

O 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 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H 2；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H 2为1 mol ，A 项正确；溶解的锌和析出的H 2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H 2质量比应为65∶2，C 项不正确；H ＋

得电子变成H 2，H 2SO 4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 －

===Fe 2＋

氧化

解析 根据电池反应：Fe ＋2H ＋

===Fe 2＋

＋H 2↑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