专题6 第3单元 第2课时 化学电源-【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2课时　化学电源 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．锌锰干电池 (1)结构 锌锰干电池是以锌筒为______极，石墨棒为_____极， 在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作____________。 (2)原理 锌锰干电池是一次电池，放电之后不能充电，内部的氧化还原反应是不可逆的。电池反应为________________________________________________。 负 正 电解质溶液 Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH) 预习作业 4 2．铅蓄电池 (1)常作汽车电瓶，电压稳定，使用方便安全。负极材料是_____，正极材料是________，电解质溶液是___________。 (2)铅蓄电池属于充电电池又称________电池。电池总反应为 __________________________________________。 Pb PbO2 硫酸溶液 二次 预习作业 5 3．氢氧燃料电池 (1)燃料电池是利用燃料和氧化剂之间发生的氧化还原反应，将化学能直接转化为________的化学电源。 (2)以KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反应如下： 负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O； 正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－； 总反应：__________________。 4．将________转化为________的装置称为电解池。 电能 2H2＋O2===2H2O 电能 化学能 预习作业 6 1．下列关于充电电池的叙述不正确的是(　　) A．充电电池的化学反应原理是氧化还原反应 B．充电电池可以无限制地反复充电、放电 C．充电过程是放电时的氧化还原反应逆向进行的过程 D．长时间不使用用电器时，最好从用电器中取出电池，妥善存放 预习作业 7 2．如图所示是银锌纽扣电池，该电池的总反应为Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。下列说法不正确的是(　　) A．锌作负极 B．正极发生还原反应 C．电池工作时，电流从Ag2O经导线流向Zn D．负极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋ 解析　碱性条件下Zn2＋生成Zn(OH)2，所以负极的电极反应式为Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，故D错误。 预习作业 8 3．某普通锌锰干电池的结构如图所示。下列说法正确的是(　　) A．锌筒是原电池的正极 B．石墨电极上发生氧化反应 C．铵根离子流向石墨电极 D．电子经石墨沿电解质溶液流向锌筒 预习作业 9 4．一种新型绿色燃料电池是把H2、CO、CH4的混合气体和空气不断输入，将化学能转化为电能，被称为“21世纪的绿色发电站”。下列关于这种燃料电池的说法不正确的是(　　) A．通入空气的一极为正极 B．H2、CO、CH4的混合气体在电池内部燃烧，放出大量的热，然后电池将热能转化为电能 C．电池实际运行时的电解液应选择碱性溶液 D．电池的正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－ 预习作业 10 解析　正极上得电子发生还原反应，所以通入空气的电极为正极，A正确；燃料电池将化学能转化为电能，燃料在负极失电子发生氧化反应，氧气在正极得电子发生还原反应，发生的总反应与燃烧反应相同，但能量的转化与燃烧反应不同，B错误；该反应中有二氧化碳生成，如果用非碱性溶液作电解液，生成的二氧化碳气体会造成内部的压强增大，有安全隐患，所以用碱性溶液作电解质溶液，C正确；用碱液作电解液，正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，D正确。 预习作业 11 课时分层练 (建议用时：40分钟) [学习·理解] 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 13 类题通法　原电池正、负极的判断 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 14 2．某种碱性氢氧燃料电池的正极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。下列有关该电池的叙述正确的是(　　) A．工作时，电解质溶液中的OH－向正极移动 B．工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量浓度减小 C．负极的电极反应式为H2－2e－===2H＋ D．若电池在工作过程中有0．4 mol电子转移，则正极消耗2．24 L O2 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 15 解析　电池工作时，电解质溶液中的OH－向负极移动，A错误；该电池为碱性氢氧燃料电池，负极电极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O，C错误；根据正极电极反应式，电池工作过程中有0．4 mol电子转移时，正极消耗0．1 mol O2，但由于温度和压强未知，无法计算消耗O2的体积，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 16 3．华中科技大学一项科学研究表明：一种被称为Li­空气微型石墨烯超级电容器的电池，它充电和放电的速率是标准电池的100～1000倍。该电池由单原子层的碳构成，放电时将锂氧化产生锂离子和电子，空气中的氧分子得到电子，从而产生电能。则下列说法正确的是(　　) A．Li电极是该电池的正极 B．O2在电极上发生氧化反应，其电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ C．放电时，电池中不存在OH－ D．放电时，电池中有OH－向负极移动 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 17 解析　在该电池中，Li失去电子，发生氧化反应，所以Li是负极，A错误；O2在反应中得到电子，发生还原反应，其电极反应式为O2＋4e－===2O2－，B错误；由于电池中没有水的存在，所以O2得到电子变为O2－，不会存在OH－，C正确；放电时，电池中不会存在OH－，也就没有OH－向负极移动，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 18 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 19 5．“盐水动力”玩具车的电池以镁片、活性炭为电极，向极板上滴加食盐水后电池便可工作，电池反应为2Mg＋O2＋2H2O===2Mg(OH)2。下列关于该电池的说法错误的是(　　) A．活性炭作为正极 B．食盐水作为电解质溶液 C．电池工作时镁片逐渐被消耗 D．实现了电能向化学能的转化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 20 6．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KOH溶液为电解液，电池反应为Zn＋2MnO2＋H2O===Zn(OH)2＋Mn2O3。下列有关说法错误的是(　　) A．电池工作时，锌失去电子被氧化 B．电池工作时，电解液中的OH－向锌极移动 C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D．当外电路中每通过0．2 mol电子时，锌的质量理论上减小6．5 g 解析　电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 21 7．银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Ag2O＋Zn＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2，下列说法中不正确的是(　　) A．原电池放电时，负极上发生反应的物质是Zn B．负极发生的反应是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2 C．工作时，负极附近溶液中c(OH－)减小 D．溶液中OH－向正极移动，K＋、H＋向负极移动 解析　放电时，电解质溶液中OH－向负极移动，K＋、H＋向正极移动，故D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 22 [应用·实践] 8．某鱼雷采用Al－Ag2O动力电池，该电池以溶解有氢氧化钾的流动海水为电解液，电池总反应为2Al＋3Ag2O＋2KOH===6Ag＋2KAlO2＋H2O。下列说法不正确的是(　　) A．Ag2O为电池的正极 B．Al在电池反应中被氧化 C．电子由Ag2O极经外电路流向Al极 D．电解液中的OH－向Al极迁移 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 23 解析　根据原电池工作原理可知，负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，则铝作电池的负极，Ag2O作电池的正极，电子从负极经外电路流向正极，即由Al极经外电路流向Ag2O极，故C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 24 9．研究人员发现了一种“水”电池，这种电池能够利用淡水与海水之间含盐量的差别进行发电。在海水中电池总反应可表示为5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl，下列关于“水”电池在海水中放电过程的有关说法正确的是(　　) A．正极的电极反应式：Ag＋Cl－－e－===AgCl B．每生成1 mol Na2Mn5O10，转移2 mol电子 C．Na＋不断向“水”电池的负极移动 D．AgCl是还原产物 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 25 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 26 10．如图所示是一种以液态肼(N2H4)为燃料，氧气为氧化剂，某固体氧化物为电解质的新型燃料电池。该固体氧化物电解质的工作温度高达700～900 ℃时，O2－可在该固体氧化物电解质中自由移动，反应生成物均为无毒无害的物质。下列说法正确的是(　　) A．电极甲发生还原反应 B．电池内的O2－由电极乙移向电极甲 C．电池总反应为N2H4＋2O2===2NO＋2H2O D．当甲电极上有1 mol N2H4消耗时，乙电极上有22．4 L O2参与反应 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 27 解析　通氧气的一极为正极，通N2H4的一极为负极，即电极甲为负极，依据原电池的工作原理，电极甲上发生氧化反应，A错误；根据原电池的工作原理，O2－从正极移向负极，B正确；因为反应生成无毒无害物质，即N2H4转化成N2和H2O，C错误；题目中没有说明条件是否为标准状况，因此无法计算气体的体积，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 28 类题通法　燃料电池 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 29 11．乙醇(C2H5OH)燃料电池是一种新型电池，其中采用酸性电解质溶液，在200 ℃左右时供电，电池总反应为C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，该电池的工作原理如图所示。下列说法正确的是(　　) A．通入乙醇的a电极是正极 B．氧气在b电极上发生氧化反应 C．电池工作时，质子向电池的负极迁移 D．电池工作时，电流由b极沿导线流向a极 解析　C2H5OH发生氧化反应，通入C2H5OH的一极(a极)为负极，A错误；O2发生还原反应，通入O2的一极(b极)为正极，B错误；电池工作时，阳离子(质子)向电池的正极迁移，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 30 12．如图所示是原电池的装置图。请回答： (1)若C为稀H2SO4溶液，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe 且作负极，则A电极上发生的电极反应式为_____________________； 反应进行一段时间后溶液C的pH将________(填“升高”“降低”或“基本 不变”)。 (2)若A、B分别是Cu、Zn，C为CuCl2溶液，Zn是_____极，Cu极发生_______反应，电极反应为____________________。反应过程溶液中c(Cu2＋)________(填“变大”“变小”或“不变”)。 2H＋＋2e－===H2↑ 升高 负 还原 Cu2＋＋2e－===Cu 变小 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 31 解析　(1)铁作负极，则该原电池反应是铁与稀硫酸置换氢气的反应，所以正极反应是氢离子得电子生成氢气，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑；溶液中氢离子放电，导致溶液中氢离子浓度减小，pH升高。 (2)Zn比较活泼，在原电池中作负极，Cu作正极，正极发生还原反应，Cu2＋在正极得到电子变成Cu，电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，则c(Cu2＋)变小。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 32 [创新·提高] 13．(1)Zn­MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2­NH4Cl混合溶液。 ①该电池的负极材料是__________。电池工作时，电子流向______(填“正极”或“负极”)。 ②若ZnCl2­NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2＋，会加速其电极的腐蚀，其主要原因是____________________________________________。欲除去Cu2＋，最好选用下列试剂中的_____(填字母)。 A．NaOH B．Zn C．Fe D．NH3·H2O Zn(或锌) 正极 锌与还原出的铜形成铜锌原电池而加快锌的腐蚀 B 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 33 (2)目前已经使用的乙醇(CH3CH2OH)燃料电池X极电极反应为O2＋2H2O＋ 4e－===4OH－，则 ①X是________(填“正极”或“负极”)，发生_______(填“氧化”或“还原”)反应。该电池的电解质显________(填“酸性”“碱性”或“中性”)。 ②若将电解质换成酸性介质，则正极反应为__________________________，通入乙醇的一极是_____(填“正”或“负”)极。 ③标准状况下，有44．8 L O2完全反应，则电路中转移_____ mol电子。 正极 还原 碱性 O2＋4H＋＋4e－===2H2O 负 8 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 34 解析　(1)②除杂的基本要求是不能引入新杂质，所以应选Zn将Cu2＋置换为单质而除去。 (2)X极是O2得电子，是正极，发生还原反应，根据X极的电极反应式确定电解质显碱性；在标准状况下，有44．8 L(2 mol)O2完全反应，1 mol O2得4 mol电子，则电路上转移电子为8 mol。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 课时分层练 35 　　　　　　　　　　　　　 R PbO2＋Pb＋2H2SO4eq \o(,\s\up15(放电),\s\do15(充电))2PbSO4＋2H2O 1．镍－镉(Ni­Cd)可充电电池的总反应为Cd(OH)2＋2Ni(OH)2eq \o(,\s\up15(充电),\s\do15(放电))Cd＋2NiO(OH)＋2H2O，由此可知，该电池的负极材料是(　　) A．Cd B．NiO(OH) C．Cd(OH)2 D．Ni(OH)2 4．铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解液为稀硫酸，工作时的反应为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，下面结论正确的是(　　) A．Pb为正极，被氧化 B．负极的质量逐渐减小 C．SOeq \o\al(2－,4)只向PbO2处移动 D．电解液密度不断减小 解析　由总反应式可知，Pb化合价升高，被氧化，Pb为原电池负极，A错误；负极电极反应为Pb＋SOeq \o\al(2－,4)－2e－===PbSO4，生成硫酸铅，质量增大，B错误；阴离子向负极移动，即向Pb处移动，C错误。 解析　负极的电极反应式为Ag＋Cl－－e－===AgCl，AgCl是氧化产物，A、D错误；正极的电极反应式为5MnO2＋2e－===Mn5Oeq \o\al(2－,10)，即每生成1 mol Na2Mn5O10，转移2 mol电子，B正确；Na＋不断向“水”电池的正极移动，C错误。 (1)通入燃料的一极为负极，通入O2或空气的一极为正极。 (2)燃料电池正极反应式的书写： ①酸性环境：O2＋4H＋＋4e－===2H2O ②中性或碱性环境：O2＋2H2O＋4e－===4OH－ ③固体电解质：O2＋4e－===2O2－ ④熔融盐：O2＋2CO2＋4e－===2COeq \o\al(2－,3) (3)燃料电池负极反应式可由总反应式减去正极反应式得到。 $$