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專題2 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化
第三單元 化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化
化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
【我思我學(xué)】
想一想
1、你能舉出日常生活中化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的一些例子嗎？
2、原電池的工作原理是什么?
【同步導(dǎo)學(xué)】
一、評價要點
1.原電池的工作原理
原電池是將 能轉(zhuǎn)化為 能的一種裝置，電子流出的一極稱為 極，該
極發(fā)生 反應(yīng)，電子流入的一極叫 極，該極發(fā)生 反應(yīng)。原電池中電子流動的方向為：從 極經(jīng)外電路流向 極。
2．構(gòu)成原電池的條
（1）具有活潑性不同的兩個電極，較活潑金屬作 極，發(fā)生 反應(yīng)。較不活潑金屬或能導(dǎo)電的非金屬單質(zhì)（如石墨等）作 極，發(fā)生 反應(yīng)。
（2）具有電解質(zhì)溶液（一般與活潑性強的電極發(fā)生氧化還原反應(yīng)）
（3）形成閉合回路（或在溶液中接觸）
（4）原電池反應(yīng)是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。
二、方法指引
1．原電池正負極的判斷方法
（1）可由組成原電池的電極材料判斷。一般活潑的金屬為負極，活潑性較弱的金屬
或能導(dǎo)電的非金屬為正極；
（2）根據(jù)電流的方向或電子流動的方向判斷。電流是由正極流經(jīng)外電路流向負極，電子流動方向正好相反。
2．原電池電極反應(yīng)的書寫方法
原電池反應(yīng)所依托的化學(xué)反應(yīng)原理是氧化還原反應(yīng)，書寫電極反應(yīng)的方法歸納如下：
(1)寫出總化學(xué)反應(yīng)方程式（即氧化還原反應(yīng)方程式）；
(2)根據(jù)總反應(yīng)方程式從電子得失（或元素化合價升降）的角度，將總反應(yīng)分成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)；
(3)氧化反應(yīng)在負極發(fā)生，還原反應(yīng)在正極發(fā)生，注意介質(zhì)可能參與反應(yīng)；
(4)驗證；兩電極反應(yīng)式相加所得式子和原化學(xué)方程式相同，則書寫正確。
三、典型例題
1、把a、b、c、d四塊金屬浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池，若a、b相連時，a為負極；c、d相連時，電流由d到c；a、c相連時， c極上產(chǎn)生大量氣泡；b、d相連時，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動性順序為 （ ）
A．a(chǎn)>b>c>d B.a>c>d>b C.c>a>b>d D.b>d>c>a
解析：根據(jù)原電池原理：作為負極的金屬活動性比正極的金屬活動性強，電子流動方向是由負極流向正極，電流方向與電子流動方向相反，因此依次作出判斷：活潑性a>b;c>d;a>c;d>b。答案為B
2、在用Zn片、Cu片和稀硫酸組成的原電池裝置中，經(jīng)過一段時間工作后，下列說法正確的是 （ ）
A．鋅片是正極，銅片上有氣泡產(chǎn)生 B．電流方向是從鋅片流向銅片
C．溶液中硫酸的物質(zhì)的量濃度減小 D．電解質(zhì)溶液的pH保持不變
解析：活潑金屬鋅為負極，電流方向由正極到負極，與電子流動方向相反，隨著H+消耗，pH逐漸增大。答案為C
【隨堂檢學(xué)】
1、下列關(guān)于原電池的敘述,錯誤的是 （ ）
A.構(gòu)成原電池的正極和負極必須是兩種不同的金屬
B.原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置
C.在原電池中,電子流出的一極是負極,發(fā)生氧化反應(yīng)
D.原電池放電時,電流的方向是從負極到正極
2、下列關(guān)于實驗現(xiàn)象的描述不正確的是 （ ）
A.銅鋅組成的原電池中電子是從鋅經(jīng)過導(dǎo)線流向銅
B.把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中,銅片表面出現(xiàn)氣泡
C.把銅片插入FeCl3溶液中,在銅片表面出現(xiàn)一層鐵
D.把鋅片放入盛有鹽酸的試管中,加入幾滴CuCl2溶液,氣泡放出速率加快
3、下列變化中屬于原電池的是 （ ）
A.在空氣中金屬鋁表面迅速氧化形成保護層
B.白鐵(鍍鋅)表面有劃損時,也能阻止鐵被氧化
C.紅熱的鐵絲與水接觸表面形成藍黑色保護層
D.鐵與稀硫酸反應(yīng)時,加入少量硫酸銅溶液時,可使反應(yīng)加速
4、實驗室中欲制氫氣,最好的方法是 （ ）
A.純鋅與稀硫酸反應(yīng) B.純鋅與濃硫酸反應(yīng)
C.純鋅與稀鹽酸反應(yīng) D.粗鋅(含鉛、銅雜質(zhì))與稀硫酸反應(yīng)
5、鐵制品上的鉚釘應(yīng)該選用下列哪些材料制成 （ ）
A.鋁鉚釘 B.銅鉚釘 C.鋅鉚釘 D.錫鉚釘
6、由銅、鋅和稀硫酸組成的原電池工作時，電解質(zhì)溶液的pH怎樣變化 （ ）
A．不變 B.先變小后變大 C.逐漸變大 D.逐漸變小
7、對銅-鋅-稀硫酸構(gòu)成的原電池中,當導(dǎo)線中有1mol電子通過時,理論上的兩極變化是
①鋅片溶解了32.5g②鋅片增重了32.5g③銅片上析出1g H2④銅片上析出1molH2
A. ①③ B. ①④ C. ②③ D. ②④ （ ）
8、 X、Y、Z都是金屬，把X浸入Z的硝酸鹽溶液中，X的表面有Z析出，X與Y組成的原電池時，Y為電池的負極，則X、Y、Z三種金屬的活動順序為 （ ）
A.X > Y > Z B. X > Z > Y C. Y > X > Z D. Y > Z > X
9、將銅棒和鋁棒用導(dǎo)線連接后插入濃硝酸溶液中，下列敘述正確的是 （ ）
A.該裝置能形成原電池，其中鋁是負極 B．該裝置能形成原電池，其中銅是負極
C．該裝置不能形成原電池 D.以上說法均不正確
10、堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛使用，鋅-錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)為：Zn(s)+2nO2(s)+H2O(l)?Zn(OH)2(s)+n2O3(s)
下列說法錯誤的是 （ ）
A．電池工作時，鋅失去電子
B．電池正極的電極反應(yīng)式為：2nO2(s)+H2O(l)+2e-?n2O3(s)+2OH-(aq)
C．電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極
D．外電路中每通過0.2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5g
11、微型鋰電池可作植入某些心臟病人體內(nèi)的心臟起博器所用的電，這種電池中的電解質(zhì)是固體電解質(zhì)LiI，其中的導(dǎo)電離子是I-.下列有關(guān)說法正確的是 （ ）
A．正極反應(yīng)：2Li - 2e- = 2Li+ B．負極反應(yīng)：I2 + 2e- = 2I-
C．總反應(yīng)是：2Li + I2 = 2LiI D．金屬鋰作正極
12、某原電池總反應(yīng)離子方程式為2Fe3+ + Fe = 3Fe2+能實現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是 （ ）
A.正極為銅，負極為鐵，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液
B.正極為銅，負極為鐵，電解質(zhì)溶液為Fe(NO3)2溶液
C.正極為鐵，負極為鋅，電解質(zhì)溶液為Fe2(SO4)3
D.正極為銀，負極為鐵，電解質(zhì)溶液為CuSO4
13、鋅錳干電池在放電時，電池總反應(yīng)方程式可以表示為：
Zn + 2nO2 + 2NH4+ = Zn2+ + n2O3 + 2NH3 + H2O
在此電池放電時，正極（碳棒）上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是 （ ）
A. Zn B. 碳棒 C. nO2 和NH4+ D. Zn2+ 和NH4+
14、將鋅片和銅片插入某種電解質(zhì)溶液,鋅片和銅片用導(dǎo)線相連,形成原電池裝置。
(1)若電解質(zhì)溶液是稀硫酸,則發(fā)生氧化反應(yīng)的是 極(“鋅”、“銅”),銅極發(fā)生的反應(yīng)是 ,該電池的總反應(yīng)方程式是
(2)若電解質(zhì)溶液是硫酸銅溶液,在導(dǎo)線中電子是由 極流向 極,銅極上反應(yīng)的電極反應(yīng)方程式是 ,該電池總反應(yīng)方程式是 　 。
15、某同學(xué)想測定A、B、C三種金屬活動順序,他把這三種金屬放到相同物質(zhì)的量濃度的鹽酸中,反應(yīng)速率都較慢,不易分辨出三者差異,現(xiàn)只有鹽酸一種化學(xué)試劑,應(yīng)該用什么方法迅速測出三種金屬的活動性順序?

【活用所學(xué)】
16、氫氧燃料電池用于航天飛船，電極反應(yīng)產(chǎn)生的水，經(jīng)過冷凝后可用作航天員的飲用水，其電極反應(yīng)如下：
負極：2H2 + 4OH- - 4e- = 4H2O 正極：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
當?shù)玫?.8L飲用水時，電池內(nèi)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)約為 （ ）
A.1.8mol B.3.6mol C.100mol D.200mol
17、市場上出售的“熱敷袋”其中主要成分是鐵屑、碳粉和少量的NaCl、水等.熱敷袋在啟用前用塑料袋使之與空氣隔絕,啟用時,打開塑料袋輕輕揉搓,就會放出熱量,使用完后,會發(fā)現(xiàn)袋內(nèi)有許多鐵銹生成,回答:
(1)熱敷袋放出的熱量于 放出的熱量.
(2)碳粉的作用是 .
(3)加入NaCl的作用是 .
(4)寫出有關(guān)的電極反應(yīng)式和化學(xué)方程式 .
18、請設(shè)計一個原電池,其總反應(yīng)為:Zn + 2FeCl3 ＝ ZnCl2 + 2FeCl2

參考答案
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) 鋅 2H+ ＋ 2e- = H2↑ Zn ＋ 2H+ = Zn2+ ＋ H2 ↑
(2)鋅 銅 Cu2+ ＋ 2e- = Cu Zn ＋ Cu2+ = Zn2+ ＋ Cu
15.將A、B、C三種金屬兩兩連接起，放入鹽酸溶液中，觀察哪種金屬上產(chǎn)生氣泡，則其活動性較差。
16.D
17.（1）鐵屑被氧化 （2）碳粉與鐵及NaCl溶液組成原電池，作為原電池的正極。
（3）NaCl與水作用形成電解質(zhì)溶液。（4）負極Fe － 2e- = Fe2+
正極 2H2O ＋ O2 ＋4e- = 4OH-
18.該總反應(yīng)中，Zn為還原劑，Zn可直接作負極材料，F(xiàn)eCl3是氧化劑易溶于水可作電解質(zhì)溶液，用不活潑的金屬或能導(dǎo)電的非金屬（如石墨等）作正極，用導(dǎo)線連接正、負極即可。

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