第6章 第1节 第2课时 化学反应与电能-【金版教程】2024-2025学年高中化学必修第二册作业与测评课件PPT（人教版2019）

0 第六章　化学反应与能量 第一节　化学反应 与能量变化 第2课时　化学反应与电能 能力作业 02 目录 CONTENTS 基础作业 01 基础作业 (建议用时：10分钟) 考点一　原电池的工作原理 1．下列装置能形成原电池的是(　　) 1 2 3 4 5 6 7 基础作业 4 2．下列叙述中不正确的是(　　) A．原电池的负极发生的反应是氧化反应 B．原电池的正极上发生的反应为还原反应 C．原电池电解质溶液中阳离子移向负极，阴离子移向正极 D．原电池中电子流入的极一定是正极 1 2 3 4 5 6 7 基础作业 5 3．下列关于铜－锌－稀硫酸构成的原电池的有关叙述，错误的是(　　) A．锌为负极，锌发生氧化反应 B．负极发生还原反应，正极发生氧化反应 C．铜为正极，铜不易失去电子而受到保护 D．外电路电子流入的一极为正极，电子流出的一极为负极 1 2 3 4 5 6 7 基础作业 6 4．实验室用锌片、铂片和AgNO3溶液组成原电池，正极反应为(　　) A．2H＋＋2e－===H2↑ 　 B．Zn－2e－===Zn2＋ C．Ag＋＋e－===Ag 　 D．Ag===Ag＋＋e－ 1 2 3 4 5 6 7 基础作业 7 考点二　化学电源 5．下列电池工作时，O2在正极得电子的是(　　) A B C D 锌锰电池 铅酸蓄电池 氢氧燃料电池 镍镉电池 1 2 3 4 5 6 7 基础作业 8 6．镍－镉(Ni­Cd)可充电电池的总反应为Cd(OH)2＋2Ni(OH)2 Cd＋2NiO(OH)＋2H2O，由此可知，放电时该电池的负极材料是(　　) A．Cd B．NiO(OH) C．Cd(OH)2 D．Ni(OH)2 1 2 3 4 5 6 7 基础作业 9 7．海水电池为探索深海提供了能源保障。一种锂－海水电池以金属锂为负极，石墨为正极，下列关于该电池的描述正确的是(　　) A．正极上发生氧化反应 B．电流由Li流向石墨 C．Li＋由正极向负极迁移 D．电池的总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑ 1 2 3 4 5 6 7 基础作业 10 能力作业 (建议用时：40分钟) 题号 1 2 3 4 5 6 7 难度 ★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ 对点 判断可设计原电池的反应 Fe­C原电池工作原理及分析 常见电池工作原理分析 根据现象判断电池正、负极等 根据现象推断原电池的组成 由原电池推测金属活泼性强弱 原电池的设计与 分析 题号 8 9 10 11 12 13 难度 ★★ ★★ ★★ ★★ ★★ ★★★ 对点 铅酸蓄电池工作原理及分析 Li­空气电池工作原理及分析 Cu­Zn原电池工作原理分析及简单计算 甲烷燃料电池工作原理及分析 高铁电池工作原理及分析 原电池工作原理分析及电极反应式的书写 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 12 解析：只有自发的氧化还原反应才能用于设计原电池。C项反应前后元素化合价不变，不属于自发的氧化还原反应，不能设计成原电池。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 13 重难点拨　原电池的设计方法 (1)定：确定一个能够自发进行的氧化还原反应，只有自发进行的氧化还原反应才能被设计成原电池。 (2)拆：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，分别作为负极和正极的电极反应，还原剂－ne－===氧化产物(负极电极反应)；氧化剂＋ne－===还原产物(正极电极反应)。 (3)找：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液，正极一般选择比负极稳定的金属或能导电的非金属。 (4)画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 14 2．下列关于图示装置说法正确的是(　　) A．碳棒是负极 B．该装置能将电能转化为化学能 C．电子由铁片流出经过电流表流向碳棒 D．铁片上发生的反应为Fe＋2e－===Fe2＋ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 15 3．下列说法正确的是(　　) A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细 B．氢氧燃料电池是将热能直接转变为电能 C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极上被氧化 D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅 解析：锌锰干电池工作时Zn会被消耗，而作正极的碳棒不参加反应，不会变细，A错误。氢氧燃料电池工作时将化学能转化为电能，B错误。氢氧燃料电池工作时还原剂H2在负极上发生氧化反应，C正确。太阳能电池的主要材料是高纯硅，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 16 4．如图所示，电流计指针发生偏转，同时A极质量减少，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是(　　) A．B极为原电池的正极 B．A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸 C．C中阳离子向A极移动 D．A极发生氧化反应 解析：原电池中，负极金属失去电子溶解，质量减小，故A极是负极，B极是正极，根据构成情况可判断A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸，A、B正确；离子移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，C错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 17 选项 M N P A 锌 铜 稀硫酸 B 铜 铁 稀盐酸 C 银 锌 硝酸银溶液 D 铜 铁 硝酸铁溶液 5．在如图所示装置中，观察到电流计指针发生偏转，M棒变粗，N棒变细，P为电解质溶液。由此判断下列M、N、P所代表的物质正确的是(　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 18 解析：由分析可知该装置是原电池，其中M棒作正极，有金属单质析出，N棒作负极，失电子溶解。锌、铜、稀硫酸构成原电池，则锌是负极，M棒变细，A错误；铁、铜、稀盐酸构成原电池，M棒上无金属单质析出，B错误；锌、银、硝酸银溶液构成原电池，则锌是负极，M棒上有银析出，C正确；铁离子得到电子转化为亚铁离子，不能析出金属，D错误。 选项 M N P A 锌 铜 稀硫酸 B 铜 铁 稀盐酸 C 银 锌 硝酸银溶液 D 铜 铁 硝酸铁溶液 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 19 重难点拨　原电池中正、负极的确定方法 注：燃料电池的电极不发生反应，电极质量不发生变化。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 20 6．X、Y、Z、W四种金属片浸在稀盐酸中，用导线连接，可以组成原电池，实验结果如图所示： 则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为(　　) A．Z>Y>X>W B．Z>X>Y>W C．Z>Y>W>X D．Y>Z>X>W 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 21 解析：甲中Z为负极，活泼性Z>Y；乙中X上有气泡产生，则X为正极，活泼性Y>X；丙中根据电子流向可知，Z为负极，活泼性Z>W；丁中W上发生还原反应，W为正极，活泼性X>W，综上所得，活泼性Z>Y>X>W。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 22 7．下列有关原电池的说法正确的是(　　) A．将反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋设计为原电池，则可用Zn作负极，Fe作正极，FeCl3溶液作电解质溶液 B．铜片和铝片用导线连接后插入浓硝酸中，铜作负极 C．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极 D．铝片和镁片用导线连接后插入NaOH溶液中，Mg较活泼作负极 解析：Fe作负极，正极材料活泼性应比Fe弱，A错误；Al遇浓HNO3钝化，故Cu作负极，B正确；原电池中，电子由负(锌)极沿外电路流向正(铜)极，C错误；Mg虽活泼性比Al强，但与NaOH溶液不反应，故Al作负极，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 23 重难点拨　活泼金属电极并非一定为负极 原电池的正、负极判断除考虑两极金属的活动性外，还应注意电极能否与电解质溶液发生反应。如图所示，甲中，电解质溶液是稀硫酸，Fe作负极，电极反应：Fe－2e－===Fe2＋；但乙中，电解质溶液是浓硝酸，Fe发生钝化，Cu作负极，电极反应：Cu－2e－===Cu2＋；丙中，电解质溶液是稀硫酸，Mg较活泼作负极，电极反应：Mg－2e－===Mg2＋；但丁中，电解质溶液是NaOH溶液，Al能与NaOH溶液发生反应，Al作负极，电极反应：Al＋4OH－－3e－===[Al(OH)4]－。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 24 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 26 9．锂－空气电池原理模型如图所示。下列说法不正确的是(　　) A．电池正极可以吸附空气中氧气作为氧化剂 B．正极反应式为2Li＋＋O2＋2e－===Li2O2 C．电解质能传递锂离子，可以用水溶液 D．负极反应式为Li－e－===Li＋ 解析：正极发生还原反应，则电池正极可以吸附空气中的O2作氧化剂，A正确；O2得到电子，发生还原反应，电极反应式为2Li＋＋O2＋ 2e－===Li2O2，B正确；锂会与水发生反应，不可以用水溶液作电解质，C错误；Li失去电子发生氧化反应，作负极，电极反应式为Li－e－===Li＋，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 27 10．实验探究是提高学习效果的有力手 段。某同学用如图所示装置研究原电池原理， 下列说法错误的是(　　) A．若将图1中的Zn、Cu下端接触，Zn片 逐渐溶解，Cu片上能看到气泡产生 B．图2中H＋向Zn片移动 C．若将图2中的Zn片改为Mg片，Cu片上产生气泡的速率加快 D．图2与图3中，Zn片减轻的质量相等时，正极产物的质量比为1∶32 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 28 解析：Zn、Cu直接接触就能构成闭合回路而形成原电池，Zn片逐渐溶解，Cu片上可看到有气泡产生，A正确；H＋带正电荷，应该向正极Cu片移动，B错误；由于Mg的失电子能力强于Zn，所以将Zn片改为Mg片后，电子转移速率加快，生成H2的速率也加快，C正确；图2中假设消耗负极65 g Zn，则转移2 mol电子，正极产生2 g H2，而图3中消耗负极65 g Zn，也转移2 mol电子，则正极析出64 g Cu，正极产物的质量比为1∶32，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 29 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 32 解析：放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被还原。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 33 二、非选择题 13．(2024·广东南阳中学高一月考)电能是现代社会应用最广泛 的能源之一，某原电池装置如图所示，请回答下列问题： (1)Zn电极为原电池的_____极(填“正”或“负”)。 (2)Zn电极的电极反应式是__________________。 (3)Cu电极上发生的反应属于______(填“氧化”或“还原”)反应。 (4)下列反应通过原电池装置，可实现化学能直接转化为电能的是____(填序号)。 ①CaO＋H2O===Ca(OH)2　 ②2H2＋O2===2H2O　 ③2FeCl3＋Cu===CuCl2＋2FeCl2 负 Zn－2e－===Zn2＋ 还原 ②③ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 34 (5)某新型电池：镁－空气电池的工作原理如图所示，电池反应方程式为2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2。下列有关该电池的说法正确的是_____。 A．氧气在Pt电极表面得到电子，故Pt电极为负极 B．负极的电极反应式为Mg－2e－===Mg2＋ C．电池工作时，溶液中的Mg2＋由负极移向正极 D．当电路中转移0．04 mol电子时，参加反应的 O2体积为224 mL(标准状况下) D 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 35 解析：(5)氧气在Pt电极表面得到电子，发生还原 反应，所以Pt电极为正极，A错误；负极镁失电子变成 镁离子，与正极移过来的氢氧根离子结合生成氢氧化 镁，所以电极反应式为Mg－2e－＋2OH－===Mg(OH)2， B错误；阳离子Mg2＋不能通过阴离子交换膜，C错误； 根据电池反应：2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2，可知当电路中转移0．04 mol电子时，参加反应的O2为0．01 mol，体积为224 mL(标准状况下)，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 能力作业 36 　　　　　　　　　　　　　 R 一、选择题 1．下面是四个化学反应，你认为理论上不可以用于设计原电池的化学反应是(　　) A．2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑ B．2H2＋O2eq \o(=====,\s\up16(点燃))2H2O C．Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑ D．CH4＋2O2eq \o(=====,\s\up16(点燃))CO2＋2H2O 8．铅酸蓄电池是二次电池，其构造示意图及工作原理示意图分别如图1、2所示。下列说法正确的是(　　) A．负极的电极反应式为PbO2＋SOeq \o\al(2－,4)＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O B．该电池工作时，两极的质量均增加 C．正极的电极反应式为PbSO4＋2e－===Pb＋SOeq \o\al(2－,4) D．该电池工作时，溶液的pH保持不变 解析：铅酸蓄电池的总反应为PbO2＋2H2SO4＋Pb===2PbSO4＋2H2O，放电时，Pb作负极，发生氧化反应，电极反应式为Pb＋SOeq \o\al(2－,4)－2e－===PbSO4，PbO2作正极，发生还原反应，电极反应式为PbO2＋SOeq \o\al(2－,4)＋4H＋＋2e－===PbSO4＋2H2O，A、C错误；该电池工作时，负极Pb转化为PbSO4，正极PbO2转化为PbSO4，两极的质量均增加，B正确；该电池工作时，消耗H2SO4，生成H2O，溶液中的氢离子浓度减小，溶液的pH增大，D错误。 11．甲烷燃料电池能量转化率高。以KOH为电解质溶液，分别向两极通入CH4和O2，即可产生电流，其电极反应式分别为CH4＋10OH－－8e－===COeq \o\al(2－,3)＋7H2O；2O2＋4H2O＋8e－===8OH－。下列说法错误的是(　　) A．CH4在负极发生氧化反应 B．该电池总反应为CH4＋2O2＋2OH－===COeq \o\al(2－,3)＋3H2O C．甲烷燃料电池实现了化学能转化为电能 D．分别将1 mol H2和1 mol CH4作燃料电池的原料，理论上产生的电量一样多 解析：甲烷燃料电池中，CH4在负极发生氧化反应，O2作为氧化剂发生还原反应，电解质溶液为KOH溶液，则电池总反应为CH4＋2O2＋2OH－===COeq \o\al(2－,3)＋3H2O，分别将1 mol H2和1 mol CH4作燃料电池的原料，转移的电子数分别为2 mol和8 mol，故理论上产生的电量不一样。 重难点拨　燃料电池电极反应书写的注意事项 (1)燃料电池的电极不参与反应，只起导电作用。 (2)燃料电池的负极反应物是可燃性气体，失去电子发生氧化反应；正极反应物多为氧气或空气，得到电子发生还原反应，可根据电荷守恒来配平。 (3)燃料电池的电极反应中，酸性溶液中不能生成OH－，碱性溶液中不能生成H＋；水溶液中不能生成O2－，而熔融电解质中O2被还原为O2－或COeq \o\al(2－,3)。 (4)正、负两极的电极反应在得失电子守恒的前提下，相加后的电池反应必然是燃料燃烧反应和燃烧产物与电解质溶液反应的叠加反应，特别是碱性环境，生成的CO2与OH－反应生成COeq \o\al(2－,3)。 12．高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn＋2K2FeO4＋8H2Oeq \o(,\s\up16(放电),\s\do14(充电))3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH。下列叙述不正确的是(　　) A．放电时负极反应为Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2 B．放电时正极反应为2FeOeq \o\al(2－,4)＋8H2O＋6e－===2Fe(OH)3＋10OH－ C．放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被氧化 D．放电时正极附近溶液的碱性增强 $$