化学反应与能量转化

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专题2 化学反应与能量转化
第三单元 化学能与电能的转化
化学能转化为电能
【我思我学】
想一想
1、你能举出日常生活中化学能与电能相互转化的一些例子吗?
2、原电池的工作原理是什么?
【同步导学】
一、评价要点
1.原电池的工作原理
原电池是将 能转化为 能的一种装置,电子流出的一极称为 极,该
极发生 反应,电子流入的一极叫 极,该极发生 反应。原电池中电子流动的方向为:从 极经外电路流向 极。
2.构成原电池的条
(1)具有活泼性不同的两个电极,较活泼金属作 极,发生 反应。较不活泼金属或能导电的非金属单质(如石墨等)作 极,发生 反应。
(2)具有电解质溶液(一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应)
(3)形成闭合回路(或在溶液中接触)
(4)原电池反应是自发的氧化还原反应。
二、方法指引
1.原电池正负极的判断方法
(1)可由组成原电池的电极材料判断。一般活泼的金属为负极,活泼性较弱的金属
或能导电的非金属为正极;
(2)根据电流的方向或电子流动的方向判断。电流是由正极流经外电路流向负极,电子流动方向正好相反。
2.原电池电极反应的书写方法
原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应,书写电极反应的方法归纳如下:
(1)写出总化学反应方程式(即氧化还原反应方程式);
(2)根据总反应方程式从电子得失(或元素化合价升降)的角度,将总反应分成氧化反应和还原反应;
(3)氧化反应在负极发生,还原反应在正极发生,注意介质可能参与反应;
(4)验证;两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同,则书写正确。
三、典型例题
1、把a、b、c、d四块金属浸入稀硫酸中,用导线两两相连组成原电池,若a、b相连时,a为负极;c、d相连时,电流由d到c;a、c相连时, c极上产生大量气泡;b、d相连时,b上有大量气泡产生,则四种金属的活动性顺序为 ( )
A.a>b>c>d B.a>c>d>b C.c>a>b>d D.b>d>c>a
解析:根据原电池原理:作为负极的金属活动性比正极的金属活动性强,电子流动方向是由负极流向正极,电流方向与电子流动方向相反,因此依次作出判断:活泼性a>b;c>d;a>c;d>b。答案为B
2、在用Zn片、Cu片和稀硫酸组成的原电池装置中,经过一段时间工作后,下列说法正确的是 ( )
A.锌片是正极,铜片上有气泡产生 B.电流方向是从锌片流向铜片
C.溶液中硫酸的物质的量浓度减小 D.电解质溶液的pH保持不变
解析:活泼金属锌为负极,电流方向由正极到负极,与电子流动方向相反,随着H+消耗,pH逐渐增大。答案为C
【随堂检学】
1、下列关于原电池的叙述,错误的是 ( )
A.构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属
B.原电池是将化学能转变为电能的装置
C.在原电池中,电子流出的一极是负极,发生氧化反应
D.原电池放电时,电流的方向是从负极到正极
2、下列关于实验现象的描述不正确的是 ( )
A.铜锌组成的原电池中电子是从锌经过导线流向铜
B.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡
C.把铜片插入FeCl3溶液中,在铜片表面出现一层铁
D.把锌片放入盛有盐酸的试管中,加入几滴CuCl2溶液,气泡放出速率加快
3、下列变化中属于原电池的是 ( )
A.在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层
B.白铁(镀锌)表面有划损时,也能阻止铁被氧化
C.红热的铁丝与水接触表面形成蓝黑色保护层
D.铁与稀硫酸反应时,加入少量硫酸铜溶液时,可使反应加速
4、实验室中欲制氢气,最好的方法是 ( )
A.纯锌与稀硫酸反应 B.纯锌与浓硫酸反应
C.纯锌与稀盐酸反应 D.粗锌(含铅、铜杂质)与稀硫酸反应
5、铁制品上的铆钉应该选用下列哪些材料制成 ( )
A.铝铆钉 B.铜铆钉 C.锌铆钉 D.锡铆钉
6、由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时,电解质溶液的pH怎样变化 ( )
A.不变 B.先变小后变大 C.逐渐变大 D.逐渐变小
7、对铜-锌-稀硫酸构成的原电池中,当导线中有1mol电子通过时,理论上的两极变化是
①锌片溶解了32.5g②锌片增重了32.5g③铜片上析出1g H2④铜片上析出1molH2
A. ①③ B. ①④ C. ②③ D. ②④ ( )
8、 X、Y、Z都是金属,把X浸入Z的硝酸盐溶液中,X的表面有Z析出,X与Y组成的原电池时,Y为电池的负极,则X、Y、Z三种金属的活动顺序为 ( )
A.X > Y > Z B. X > Z > Y C. Y > X > Z D. Y > Z > X
9、将铜棒和铝棒用导线连接后插入浓硝酸溶液中,下列叙述正确的是 ( )
A.该装置能形成原电池,其中铝是负极 B.该装置能形成原电池,其中铜是负极
C.该装置不能形成原电池 D.以上说法均不正确
10、碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛使用,锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应为:Zn(s)+2nO2(s)+H2O(l)?Zn(OH)2(s)+n2O3(s)
下列说法错误的是 ( )
A.电池工作时,锌失去电子
B.电池正极的电极反应式为:2nO2(s)+H2O(l)+2e-?n2O3(s)+2OH-(aq)
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,锌的质量理论上减小6.5g
11、微型锂电池可作植入某些心脏病人体内的心脏起博器所用的电,这种电池中的电解质是固体电解质LiI,其中的导电离子是I-.下列有关说法正确的是 ( )
A.正极反应:2Li - 2e- = 2Li+ B.负极反应:I2 + 2e- = 2I-
C.总反应是:2Li + I2 = 2LiI D.金属锂作正极
12、某原电池总反应离子方程式为2Fe3+ + Fe = 3Fe2+能实现该反应的原电池是 ( )
A.正极为铜,负极为铁,电解质溶液为FeCl3溶液
B.正极为铜,负极为铁,电解质溶液为Fe(NO3)2溶液
C.正极为铁,负极为锌,电解质溶液为Fe2(SO4)3
D.正极为银,负极为铁,电解质溶液为CuSO4
13、锌锰干电池在放电时,电池总反应方程式可以表示为:
Zn + 2nO2 + 2NH4+ = Zn2+ + n2O3 + 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. 碳棒 C. nO2 和NH4+ D. Zn2+ 和NH4+
14、将锌片和铜片插入某种电解质溶液,锌片和铜片用导线相连,形成原电池装置。
(1)若电解质溶液是稀硫酸,则发生氧化反应的是 极(“锌”、“铜”),铜极发生的反应是 ,该电池的总反应方程式是
(2)若电解质溶液是硫酸铜溶液,在导线中电子是由 极流向 极,铜极上反应的电极反应方程式是 ,该电池总反应方程式是   。
15、某同学想测定A、B、C三种金属活动顺序,他把这三种金属放到相同物质的量浓度的盐酸中,反应速率都较慢,不易分辨出三者差异,现只有盐酸一种化学试剂,应该用什么方法迅速测出三种金属的活动性顺序?

【活用所学】
16、氢氧燃料电池用于航天飞船,电极反应产生的水,经过冷凝后可用作航天员的饮用水,其电极反应如下:
负极:2H2 + 4OH- - 4e- = 4H2O 正极:O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
当得到1.8L饮用水时,电池内转移的电子数约为 ( )
A.1.8mol B.3.6mol C.100mol D.200mol
17、市场上出售的“热敷袋”其中主要成分是铁屑、碳粉和少量的NaCl、水等.热敷袋在启用前用塑料袋使之与空气隔绝,启用时,打开塑料袋轻轻揉搓,就会放出热量,使用完后,会发现袋内有许多铁锈生成,回答:
(1)热敷袋放出的热量于 放出的热量.
(2)碳粉的作用是 .
(3)加入NaCl的作用是 .
(4)写出有关的电极反应式和化学方程式 .
18、请设计一个原电池,其总反应为:Zn + 2FeCl3 = ZnCl2 + 2FeCl2


参考答案
1.AD 2.C 3.BD 4.D 5.AC 6.C 7.A 8.C 9.B 10.C 11.C 12.A 13.C
14.(1) 锌 2H+ + 2e- = H2↑ Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 ↑
(2)锌 铜 Cu2+ + 2e- = Cu Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu
15.将A、B、C三种金属两两连接起,放入盐酸溶液中,观察哪种金属上产生气泡,则其活动性较差。
16.D
17.(1)铁屑被氧化 (2)碳粉与铁及NaCl溶液组成原电池,作为原电池的正极。
(3)NaCl与水作用形成电解质溶液。(4)负极Fe - 2e- = Fe2+
正极 2H2O + O2 +4e- = 4OH-
18.该总反应中,Zn为还原剂,Zn可直接作负极材料,FeCl3是氧化剂易溶于水可作电解质溶液,用不活泼的金属或能导电的非金属(如石墨等)作正极,用导线连接正、负极即可。




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