专题6 第3单元 第1课时 化学能转化为电能-【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（苏教版2019）

0 专题6　化学反应与 能量变化 第三单元　化学能与 电能的转化 第1课时　化学能转化为电能 课时分层练 02 目录 CONTENTS 预习作业 01 预习作业 (建议用时：15分钟) 1．将________转变为________的装置称为原电池。 2．原电池工作原理(以铜－锌－稀硫酸原电池为例) (1)_______剂在负极_______电子，发生_______反应。负极反应式：__________________。 _______剂在正极________电子，发生________反应。正极反应式：____________________。 化学能 还原 失去 电能 氧化 Zn－2e－===Zn2＋ 氧化 得到 还原 2H＋＋2e－===H2↑ 预习作业 4 (2)电子流向和电流方向：在外电路中，电子从_____极经导线流向_____极，电流从原电池的正极经导线流向负极。 (3)离子移动方向：在电解质溶液中，阳离子移向_____极，阴离子移向_____极。电池总反应：________________________。 3．原电池反应的本质是______________。 4．____________与电解质溶液接触，发生________反应，________________失去电子被氧化，这种腐蚀叫作电化学腐蚀。 正 负 Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ 负 正 氧化还原反应 不纯的金属 原电池 比较活泼的金属 预习作业 5 5．钢铁的电化学腐蚀中铁作_____极，电极反应式为___________________，碳作_____极，电极反应式为_________________________，然后Fe2＋与OH－结合成Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧化成_________，__________在一定条件下发生脱水反应，生成红色的铁锈(主要成分为_______________)。 负 2Fe－4e－===2Fe2＋ 正 2H2O＋O2＋4e－===4OH－ Fe(OH)3 Fe(OH)3 Fe2O3·xH2O 预习作业 6 1．下列叙述正确的是(　　) A．反应AlCl3＋4NaOH===NaAlO2＋3NaCl＋2H2O可以设计成原电池 B．Zn和稀硫酸反应时，加入少量CuSO4溶液能加快产生H2的速率 C．把Fe片和Cu片放入稀硫酸中，并且导线把二者相连，观察到Cu片上产生大量气泡，说明Cu与H2SO4能发生反应而Fe被钝化 D．Zn­Cu原电池工作过程中，溶液中H＋向负极作定向移动 预习作业 7 2．下列各装置中，有电流产生的是(　　) 预习作业 8 3．某电池总反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，下列与此电池总反应不符的原电池是(　　) A．铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池 B．石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池 C．铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池 D．银片、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池 解析　由电池总反应可知，Fe失去电子应作原电池的负极，正极的电极反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，则电解液必为含Fe3＋的盐溶液，且正极的电极材料相对Fe较不活泼，故C错误。 预习作业 9 4．由Fe和Pt构成的原电池装置如图所示，下列叙述正确的是(　　) A．该装置中Pt为正极，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ B．该装置中Fe为负极，电极反应为Fe－2e－===Fe2＋ C．溶液中Na＋向Fe极移动 D．该原电池装置的最终产物是Fe(OH)2 预习作业 10 解析　该装置中Pt为正极，氧气发生还原反应，电极反应为O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故A正确；该装置中Fe为负极，电极反应为Fe－2e－＋2OH－===Fe(OH)2，故B错误；Fe为负极，Pt为正极，因此溶液中Na＋向Pt极移动，故C错误；氢氧化亚铁易被氧化，因此该原电池装置的最终产物是Fe(OH)3，故D错误。 预习作业 11 课时分层练 (建议用时：40分钟) [学习·理解] 1．原电池产生电流的本质原因是(　　) A．原电池中溶液能电离出自由移动的离子 B．有两根导线将两个活泼性不同的电极连接 C．电极上进行的氧化还原反应的生成物为电子 D．电极上进行的氧化还原反应中会有电子的转移 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课时分层练 13 2．下列装置中能形成原电池的是(　　) A．①③⑤ B．②④⑥ C．①⑤⑥ D．②③④ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课时分层练 14 类题通法 原电池的构成条件 (1)有一个能自发进行的氧化还原反应。 (2)有两个能导电的电极，一般为两种活动性不同的导体(金属或能导电的非金属或其他能导电的物质)作电极。 (3)有电解质溶液(或熔融电解质)。 (4)两电极与电解质溶液(或熔融电解质)形成闭合回路。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课时分层练 15 3．如图是课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法不正确的是(　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课时分层练 16 4．把活泼金属片a和b放在盛有稀食盐水和酚酞混合液的表面皿中，构成如图所示原电池，一段时间后观察到区域Ⅰ变红色，则下列叙述正确的是(　　) A．a是原电池的负极 B．b的活泼性大于a C．无电流产生 D．b上有气泡产生 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课时分层练 17 解析　由于电解质溶液是稀食盐水和酚酞混合液，而活泼金属与电解质不反应，故正极上应该是O2得电子，发生的电极反应是O2＋4e－＋2H2O===4OH－，使溶液呈碱性，酚酞变红，故b为原电池的正极，a是原电池的负极，则b的活泼性小于a，B错误，A正确；题给图示符合原电池的形成条件，发生了原电池反应，故有电流产生，C错误；由b上发生的电极反应可知，b上无气泡产生，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课时分层练 18 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课时分层练 19 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课时分层练 20 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课时分层练 21 7．如图是利用反应c设计的原电池装置。 (1)反应c的离子方程式是____________________。 (2)该装置将氧化反应和还原反应分开进行，还原反应在 _______(填“铁”或“石墨”)上发生。 解析　(2)该装置将氧化反应和还原反应分开进行，铁电极上发生氧化反应：Fe－2e－===Fe2＋，石墨电极上发生还原反应：Fe3＋＋e－===Fe2＋，所以还原反应在石墨上发生。 Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋ 石墨 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课时分层练 22 [应用·实践] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课时分层练 23 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课时分层练 24 9．某兴趣小组模拟纸电池进行实验(如图)，有关说法正确的是(　　) A．Zn为正极 B．工作时Cu电极发生氧化反应 C．工作时电子经外电路由Cu流向Zn D．工作一段时间后Cu电极质量增加 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课时分层练 25 解析　由于Zn比Cu更活泼，故Zn为负极，A错误；工作时Cu电极作正极，发生还原反应，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，B错误；工作时电子经外电路由负极Zn流向正极Cu，C错误；浸有硫酸铜溶液的滤纸，说明电解质溶液为硫酸铜溶液，工作时Cu2＋在铜电极得电子生成Cu，电极反应为Cu2＋＋ 2e－===Cu，工作一段时间后Cu电极质量增加，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课时分层练 26 10．如图所示，烧杯内盛有浓硝酸，在烧杯内放入用导线连接的铁、铅两个电极，已知原电池停止工作时，Fe、Pb均有剩余。下列说法正确的是(　　) A．Fe比Pb活泼，故Fe始终作负极 B．Fe在浓硝酸中钝化，故始终不溶解 C．原电池停止工作时，溶液中有Fe(NO3)3 D．利用浓硝酸作电解质溶液不符合“绿色化学”的思想 解析　开始时，浓硝酸使铁发生钝化，铅失电子作负极，铁作正极，随着反应的进行，硝酸的浓度逐渐降低，而稀硝酸能溶解铁，所以铁作负极，铅作正极，A、B错误；原电池停止工作时铁有剩余，故溶液中不可能存在Fe3＋，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课时分层练 27 11．电池是人类生产和生活中重要的能量来源，电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。 (1)依据NaOH与HCl的反应原理设计原电池，你认为是否可行？______(填“是”或“否”)，理由是___________________________________。 (2)理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应“Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋”设计一个化学电池(正极材料用碳棒)，回答下列问题： ①电池的负极材料是_____，发生______反应(填“氧化”或“还原”)，电解质溶液是_____________________； 否 NaOH与HCl的反应不是氧化还原反应 Fe 氧化 CuSO4溶液(合理即可) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课时分层练 28 ②正极上出现的现象是____________________； ③若导线上转移电子1 mol，则生成铜______g。 (3)设计一个实验方案，使如图装置中的铁棒上析出铜，而铁不溶解(作图表示)。 碳棒上出现红色物质 32 答案 (合理即可) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课时分层练 29 解析　(2)①由反应方程式可知，Fe发生氧化反应，Fe作负极，正极上Cu2＋得电子发生还原反应，所以电解质是可溶性的铜盐，可用硫酸铜作电解质。②正极上发生得电子的还原反应，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，有红色物质析出。③根据上述分析，正极电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，若导线上转移电子1 mol，则生成铜0．5 mol，铜的质量为0．5 mol×64 g·mol－1＝32 g。 (3)若使铁棒上析出铜，而铁不溶解，则铁棒为正极，则另一极为负极，其活动性比铁强，可以为锌。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课时分层练 30 [创新·提高] 12．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入100 mL相同浓度的稀硫酸中一段时间，请回答下列问题： (1)下列说法正确的是______(填字母)。 A．甲、乙均为化学能转变为电能的装置 B．乙中铜片上没有明显变化 C．甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少 D．两烧杯中溶液的pH均增大 BD 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课时分层练 31 (2)在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速率：甲______乙(填“>”“<”或“＝”)。 (3)当甲中产生1．12 L(标准状况)气体时，通过导线的电子数目为__________。 (4)当乙中产生1．12 L(标准状况)气体时，将锌、铜片取出，再将烧杯中的溶液稀释至1 L，测得溶液中c(H＋)＝0．1 mol·L－1(设反应前后溶液体积不变)。试确定原稀硫酸的物质的量浓度为__________。 > 6.02×1022 1 mol·L－1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课时分层练 32 解析　(1)甲符合原电池构成条件，所以属于原电池，乙不能形成闭合回路，所以不能构成原电池，A错误；乙不能构成原电池，H＋在锌片上得电子发生还原反应，所以乙中铜片上没有明显变化，B正确；甲中铜片作正极，正极上H＋得电子生成H2，所以铜片质量不变，乙中锌和H＋发生置换反应，所以质量减少，C错误；两烧杯中锌和H＋发生置换反应导致溶液中H＋浓度减小，所以溶液的pH均增大，D正确。 (2)作原电池负极的金属加速被腐蚀，所以在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速率：甲>乙。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课时分层练 33 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 课时分层练 34 　　　　　　　　　　　　　 R A．铜片表面有气泡生成，且溶液中SOeq \o\al(2－,4)向该电极移动 B．装置中存在“化学能→电能→光能”的转换 C．如果将硫酸换成柠檬汁，导线中仍有电子流动 D．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变 5．小颖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装置的Zn、Cu直接接触，Cu片上能看到气泡产生 B．图2装置中SOeq \o\al(2－,4)向Cu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中正极生成物的质量之比为1∶32时，Zn片减轻的质量相等 6．图甲是铜锌原电池示意图。图乙中x轴表示原电池工作时流入正极的电子的物质的量，则y轴可以表示(　　) ①c(Zn2＋)　②c(H＋)　③c(SOeq \o\al(2－,4))　④锌棒的质量　⑤铜棒的质量　⑥溶液的质量 A．①⑥ B．②④ C．③⑤ D．⑥ 解析　由题图可知，y轴表示的物理量随流入正极的电子的物质的量增加而增大，根据铜锌原电池工作原理，锌失电子作负极，所以锌棒的质量减小；溶液中开始没有Zn2＋，随着反应进行，溶液中c(Zn2＋)从0开始逐渐增大，溶液的质量增加；H＋得电子生成氢气，所以c(H＋)减小，c(SOeq \o\al(2－,4))不变；铜棒作正极材料，铜棒的质量不变，故D正确。 8．铜锌原电池装置如图所示，其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是(　　) A．铜电极上发生氧化反应 B．电池工作一段时间后，甲池的c(SOeq \o\al(2－,4))减小 C．电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量增加 D．阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡 解析　题图铜锌原电池中，Zn为负极，电极反应式为Zn- 2e－===Zn2＋，Cu为正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，发生还原反应；甲池中Zn2＋通过阳离子交换膜向正极移动，而甲池的c(SOeq \o\al(2－,4))不变；乙池溶液中消耗的Cu2＋与由甲池迁移过来的Zn2＋的物质的量相同，则乙池溶液质量增加；溶液中的阴离子无法通过阳离子交换膜。 (3)甲中，铜电极上H＋得电子生成H2，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，根据电极反应式知，通过电子的物质的量＝eq \f(1.12 L,22.4 L·mol－1)×2＝0．1 mol，即通过导线的电子数目为6．02×1022。 (4)稀释后H＋的物质的量为1 L×0．1 mol·L－1＝0．1 mol，生成氢气时消耗氢离子的物质的量为eq \f(1.12 L,22.4 L·mol－1)×2＝0．1 mol，所以原溶液中H＋的物质的量为0．2 mol，原溶液中H＋的浓度为eq \f(0.2 mol,0.1 L)＝2 mol·L－1，则原溶液中稀硫酸的浓度为1 mol·L－1。 $$