2.2化学能与电能知识点+习题

第二节 化学能与电能

一、原电池

1、概念：原电池是将化学能转化为电能的装置。原电池反应的本质是氧化还原反应。 如右图所示，组成的原电池：电解质溶液为稀H2SO4 电极反应：

负极（Zn电极）：Zn －2e - = Zn 2+（氧化反应） 正极（Cu电极）：2H+ +2e- =H2↑ （还原反应） 总反应：Zn+2H2+=Zn2++ H2↑ （离子方程式） Zn+H2SO4=ZnSO4+ H2↑ （化学方程式） 2、原电池的形成条件：两极一液一连线

⑴有两种活动性不同的金属（或一种是非金属单质或金属氧化物）作电极。 ⑵电极材料均插入电解质溶液中。 ⑶两极相连形成闭合电路

⑷内部条件：能自发进行氧化还原反应。

二、化学电池（将化学能变成电能的装置）

分类: ①一次电池又称不可充电电池——如：干电池 ②二次电池又称充电电池——蓄电池 ③燃料电池 干电池(普通锌锰电池）

干电池用锌制桶形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充NH4Cl、ZnCl2和淀粉作电解质溶液，还填充MnO2的黑色粉末吸收正极放出的H2，防止产生极化现象。电极总的反应式为：2NH4Cl+2Zn+2MnO2=ZnCl2+2NH3 ↑ + Mn2O3 +H2O 负极：Zn-2e-=Zn2+ 正极：2NH4++2e-=2NH3+H2 总反应：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H2 2、碱性锌锰干电池

负极是Zn，正极是MnO2，电解质是KOH（代替NH4Cl） 3、铅蓄电池

1）电极材料及原料：正极：PbO2 负极：Pb 2）电解质溶液：H2SO4溶液

3）电极反应式： ①放电时—— 负极（Pb）: Pb- 2e-+ SO4 2 - =PbSO4 正极（PbO2）: PbO2+4H++SO42 -+ 2e-= PbSO4 +2H2O 总反应：Pb+PbO2+2H2SO4 =2PbSO4 +2H2O

②充电过程：aq是溶液； s是固体；l是液体；g是气体

阴极（接电源负极）：PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- (aq) （还原反应）

阳极（接电源正极）：PbSO4 (s)+2H2O(l) -2e- = PbO2(s) + 4H+(aq)+ SO42-(aq)（氧化反应） 放电时负极反应式与充电时阴极反应式刚好相反

铅蓄电池的充放电过程：2PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 4、燃料电池

燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。

氢氧燃料电池工作原理

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练习

一、能源

1. 能源可分为一级能源和二级能源，自然界中以现成形式提供的能源称一级能源，需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二级能源。据此判断，下列叙述正确的是 （ ）

A.天然气是二级能源 B.石油是二级能源 C.电能是一级能源 D.水力是一级能源 2.下列叙述不正确的是（ ）

A.根据一次能源和二次能源的划分，氢气为二次能源

B.电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源 C.火电是将燃料中的化学能直接转化为电能的过程

D.在火力发电时,化学能转化为热能的过程实际上是氧化还原反应发生的过程,伴随着能量的变化 二、原电池

（一）原电池形成条件

1. 下列说法正确的是（ ）

A.原电池是把电能转化为化学能的装置 B.原电池中电子流出的一极是正极

C.原电池的两极发生的反应均为氧化还原反应 D.形成原电池后，原电池中的阳离子移向正极 2.下图所示的装置能够组成原电池且产生电流的是

下列反应不可能是原电池反应的是（ ）

A. Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑ B. 2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+ C. 2H2 + O2 = 2H2O D. H+ + OH- = H2O

电子、电荷移动方向的判断

1.关于如图所示装置的叙述，正确的是（ ）

A.铜片是负极，有气泡产生 B.铜片质量逐渐减少

C.电流从锌片经导线流向铜 D.氢离子在铜片表面被还原

2. 下列关于实验现象的描述不正确的是 （ ）

A.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 B.铜锌原电池的正极是锌,电解质溶液是稀硫酸

C.把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁

D.把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快 （三）正负极判断及电极反应式的书写

1. 写出下列原电池的电极反应式和总反应的化学方程式

组别 1

负极 铁 正极 铜 电解质溶液 稀硫酸

2

2 铜 银 硝酸银

编号 X Y Z A Zn Cu 稀硫酸 B Cu Zn 稀硫酸 C Cu Ag 硫酸铜溶液 D Ag Zn 硝酸银溶液

（1）负极：_____________________________；正极:________________________________ ； 总反应式：__________________________________________

(2) 负极：___________________________________；正极：______________________________； 总反应式：__________________________________________。

2. 已知空气－锌电池的电极反应：锌片：Zn+2OH－－2e－ ＝ ZnO＋ H2O， 石墨：1/2 O2＋H2O＋2e－＝2OH－ 据此推断锌片

A. 负极，被氧化 B. 负极，被还原 C. 正极，被氧化 D. 正极，被还原

3. 某原电池的总离子方程式为：2Fe3+ + Fe = 3Fe2+，不能实现该反应的原电池是（ ） A.Cu为正极，Fe为负极，电解质溶液为FeCl3溶液

B.石墨为正极，Fe为负极，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液 C.Fe为正极，Zn为负极，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液 D.Ag为正极，Fe为负极，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液

4. X、Y两根金属棒插入Z溶液中构成右图的装置，实验中电流表指针发生偏转，同时X棒变粗，Y棒变细，则X、Y、Z可能是下列中的（ ） G

XY Z溶液

5. 把a、b、c、d 4块金属片浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池：若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，c为负极；a、c相连时，c为正极；b、d相连时，b为正极。则这4种金属的活动性顺序由大到小为

A. a > b> c> d B. a > c> d > b C. c > a > b > d D. b > d > c> a

6. 等质量的两份锌粉a、b中分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，下列各图表示的是产生H2的体积V与时间t的关系，其中正确的是

7. 利用反应 Zn + 2FeCl3 = ZnCl2 +2FeCl2，设计了一个原电池，则

正极为:_____,其电极反应式为 ___________________；负极为:_____,其电极反应式___________________； 8. 从铜、铁及碳棒中选取合适的电极材料设计一个原电池，实现如下反应： 3Cu+8HNO3(稀)=3Cu(NO3)2+2NO↑+4H2O，

则负极为____，电极反应式为__________________，正极应选_____，电极反应式______________________。 燃料电池

1. 下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是 ? ?

A. a电极是负极 B. b电极的电极反应：4OH?－4e? ＝2H2O＋Ｏ2? C. 氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源

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D. 氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置 课后练习

1.自行车、电动自行车、普通汽车消耗能量的类型分别是( ) ①生物能 ②核能 ③电能 ④太阳能 ⑤化学能 A.①④⑤ B.①③⑤ C.①②③ D.①③④

2.下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是( )

3. 下列关于铜-锌-稀H2SO4构成的原电池的有关叙述中错误的是（ ） A．锌为负极，失去电子 ZnCu Ag Cu Ag Cu ZnCu A B C D B．铜为正极，铜不易失去电子而受到保护 C．负极发生还原反应，正极发生氧化反应

D．外电路电子流入的一极为正极，电子流出的一极为负极 4. 下列关于原电池的叙述中错误的是（ ）

A. 构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属

B. 原电池产生电流的实质是电极上进行的氧化还原反应中会有电子的转移 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，电流的方向是从正极到负极

5. 根据Zn+Cu2+====Zn2++Cu的反应原理设计一个原电池，当Zn为负极时，正极可以选用的金属材料是( ) A.镁 B.石墨 C.铝 D.铅

6. 由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验，已知B能够置换出C溶液中的C离子，根据实验现象填表： 装置 现象 金属A溶解 C的质量增加 A上有气泡产生 正极反应式 四种金属活动性有强到弱的顺序是: 4

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