2018-2019版高中化學(xué) 第2章 化學(xué)鍵 化學(xué)反應(yīng)與能量 第3節(jié) 化學(xué)反應(yīng)的利用 第2課時 化學(xué)反應(yīng)為人類提供能量學(xué)案 魯科版必修2.doc

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第2課時　化學(xué)反應(yīng)為人類提供能量 一、化學(xué)反應(yīng)為人類提供能量 1．物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)與能量變化的原因 2．化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的主要形式 (1)即熱飯盒、鋁熱反應(yīng)：化學(xué)能主要轉(zhuǎn)化為熱能； (2)電解飽和食鹽水制備燒堿、氫氣和氯氣：電能主要轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。 (3)綠色植物進(jìn)行光合作用時，光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。 (4)煤燃燒時，化學(xué)能主要轉(zhuǎn)化為熱能和光能。 例1　下列說法中正確的是(　　) A．化學(xué)反應(yīng)中的能量變化，其表現(xiàn)形式除熱能外還可能是光能和電能等 B．化學(xué)反應(yīng)中的能量變化不一定遵循能量守恒定律 C．在一個確定的化學(xué)反應(yīng)關(guān)系中，反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量可能相同 D．在一個確定的化學(xué)反應(yīng)關(guān)系中，反應(yīng)物的總能量總是高于生成物的總能量 考點(diǎn)　化學(xué)能與熱能的相互轉(zhuǎn)化 題點(diǎn)　化學(xué)反應(yīng)中能量變化的相關(guān)綜合 答案　A 解析　化學(xué)反應(yīng)中的能量變化一定遵循能量守恒定律；物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的變化，所以反應(yīng)物的總能量與生成物的總能量一定不同；在一個確定的化學(xué)反應(yīng)中，反應(yīng)物的總能量(E1)與生成物的總能量(E2)之間的關(guān)系：E1＞E2，化學(xué)反應(yīng)為放熱反應(yīng)，E1＜E2，化學(xué)反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。 思維啟迪　 任何化學(xué)反應(yīng)除遵循質(zhì)量守恒定律外，同樣也遵循能量守恒定律，不同形式的能量之間可以轉(zhuǎn)化，但總能量保持不變。反應(yīng)物與生成物的能量差若以熱能形式表現(xiàn)出來，即為放熱反應(yīng)或吸熱反應(yīng)。 二、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 1．實(shí)驗探究 實(shí)驗步驟 現(xiàn)象 結(jié)論 鋅片逐漸溶解，表面有氣泡；銅片表面無氣泡 鋅與稀硫酸發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生H2，而銅則不能 鋅片逐漸溶解，銅片表面有氣泡，檢流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) 導(dǎo)線中有電流，化學(xué)反應(yīng)中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 兩鋅片逐漸溶解且表面都有氣泡，檢流計指針不偏轉(zhuǎn) 鋅與稀硫酸反應(yīng)，導(dǎo)線中無電流 無現(xiàn)象 乙醇是非電解質(zhì)，導(dǎo)線中無電流 2.原電池的概念 原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置； 原電池的反應(yīng)本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。 3．原電池的構(gòu)成條件 理論上，自發(fā)的氧化還原反應(yīng)均可構(gòu)成原電池。 具體條件是：(1)具有活動性不同的兩個電極(金屬與金屬或金屬與能導(dǎo)電的非金屬)。 (2)溶液：兩電極均插入電解質(zhì)溶液中。 (3)導(dǎo)線：兩電極用導(dǎo)線相連，形成閉合回路。 4．原電池的工作原理 (1)分析下圖并填空 原電池總反應(yīng)式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑； (2)能量轉(zhuǎn)化：化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋? 5．原電池工作原理的應(yīng)用 (1)比較金屬活動性 原電池中，做負(fù)極的金屬活動性一般比做正極的金屬活動性強(qiáng)。 (2)改變化學(xué)反應(yīng)速率 如：在Zn和稀硫酸反應(yīng)時，滴加少量CuSO4溶液，則Zn置換出的銅和鋅能構(gòu)成原電池的正負(fù)極，從而加快Zn與稀硫酸反應(yīng)的速率。 (3)設(shè)計原電池 如：把Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋設(shè)計成原電池，可用Fe做負(fù)極，銅(或石墨)做正極，F(xiàn)eCl3溶液做電解質(zhì)溶液。 (4)制造多種化學(xué)電源 ①干電池(又稱一次電池)：如鋅錳電池； ②蓄電池(又稱二次電池)：如鉛蓄電池、鎳氫電池、鋰電池(手機(jī)用)； ③燃料電池：如氫氧燃料電池，其能量轉(zhuǎn)化率高，對環(huán)境無污染。 (1)電子只能在導(dǎo)體中定向移動，不能通過溶液。 (2)電解質(zhì)溶液中離子移動方向：陽離子移向正極、陰離子移向負(fù)極。 例2　如圖所示裝置能夠組成原電池的是_________________________________________。 其他不能構(gòu)成原電池的說明理由：__________________________________________________。 考點(diǎn)　能源與構(gòu)成原電池的條件 題點(diǎn)　原電池的形成條件與判斷方法 答案　EFG A裝置的兩個電極的活潑性相同，電子不會流動形成電流；B裝置為非電解質(zhì)溶液，不能發(fā)生氧化還原反應(yīng)；C裝置電解質(zhì)溶液在兩個分開的裝置中，不成形成閉合回路；D裝置無導(dǎo)線連接電極，不能形成閉合回路。它們均不能構(gòu)成原電池 思維啟迪——原電池的判斷方法 一看反應(yīng)原理(能否自發(fā)地進(jìn)行氧化還原反應(yīng))；二看構(gòu)成條件(兩極一液成回路：兩個活潑性不同的電極，插入電解質(zhì)溶液中，裝置形成閉合回路)。 例3　如圖所示檢流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時A極的質(zhì)量減小，B極上有氣泡產(chǎn)生，C為電解質(zhì)溶液，下列說法錯誤的是(　　) A．B極為原電池的正極 B．A、B、C分別可以為Zn、Cu和稀鹽酸 C．C中陽離子向A極移動 D．A極發(fā)生氧化反應(yīng) 考點(diǎn)　原電池工作原理及正負(fù)極的判斷 題點(diǎn)　原電池工作原理 答案　C 解析　原電池中，負(fù)極金屬失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)溶解，質(zhì)量減小，故A極為負(fù)極，B極為正極，A、D項正確；A、B、C分別為Zn、Cu和稀鹽酸時，可以構(gòu)成原電池，且現(xiàn)象符合題意，B項正確；電解質(zhì)溶液中陽離子移向正極，C項錯誤。 思維啟迪——多個角度判斷原電池的正極和負(fù)極 例4?、佗冖邰芩姆N金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池。①②相連時，外電路電流從②流向①；①③相連時，③為正極；②④相連時，②上有氣泡逸出；③④相連時，③的質(zhì)量減少。據(jù)此判斷這四種金屬活潑性由大到小的順序是(　　) A．①③②④ B．①③④② C．③④②① D．③①②④ 答案　B 解析?、佗谙噙B時，外電路電流從②流向①，則金屬活潑性①大于②；①③相連時，③為正極，則金屬活潑性①大于③；②④相連時，②上有氣泡逸出，則金屬活潑性④大于②；③④相連時，③的質(zhì)量減少，則金屬活潑性③大于④，故金屬活潑性由大到小的順序為①③④②。 思維啟迪——形成原電池、比較金屬活動性 根據(jù)原電池原理比較金屬活動性，做負(fù)極的金屬活動性較強(qiáng)，做正極的金屬活動性較弱。 例5　某原電池的離子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，該原電池正確的組成是(　　) 選項 正極 負(fù)極 電解質(zhì)溶液 A Cu Zn HCl B Zn Cu CuSO4 C Cu Zn CuSO4 D Cu Zn ZnCl2 考點(diǎn)　原電池原理的應(yīng)用 題點(diǎn)　設(shè)計原電池 答案　C 解析　將Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu拆成兩個半反應(yīng)： 氧化反應(yīng)(負(fù)極反應(yīng))：Zn－2e－===Zn2＋。 還原反應(yīng)(正極反應(yīng))：Cu2＋＋2e－===Cu。 則電池的負(fù)極是Zn，正極是比鋅不活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘伲娊赓|(zhì)溶液中含Cu2＋。 方法技巧——設(shè)計原電池的方法 (1)依據(jù)：已知一個氧化還原反應(yīng)，首先分析找出氧化劑、還原劑，一般還原劑為負(fù)極材料(或在負(fù)極上被氧化)，氧化劑(電解質(zhì)溶液中的陽離子)在正極上被還原。 (2)選擇合適的材料 ①電極材料：電極材料必須導(dǎo)電。負(fù)極材料一般選擇較活潑的金屬材料，或者在該氧化還原反應(yīng)中，本身失去電子的材料。 ②電解質(zhì)溶液：電解質(zhì)溶液一般能與負(fù)極反應(yīng)。 原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。其工作原理是 1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“”) (1)用導(dǎo)線連接銅片和鋅片插入到稀H2SO4中，鋅片上有大量氣泡(　　) (2)原電池中電子流出的一極是正極，發(fā)生氧化反應(yīng)(　　) (3)NaOH＋HCl===NaCl＋H2O是放熱反應(yīng)，可以設(shè)計成原電池(　　) (4)原電池中的陽離子由負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動(　　) (5)在Zn|稀硫酸|Cu原電池中，電子由鋅通過導(dǎo)線流向銅，再由銅通過電解質(zhì)溶液到達(dá)鋅(　　) (6)把鋅粒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(　　) 答案　(1)　(2)　(3)　(4)√　(5)　(6)√ 2．(2017北京101中學(xué)期中)下列設(shè)備工作時，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的是(　　) A B C D 鋰離子電池 太陽能集熱器 燃?xì)庠? 硅太陽能電池 考點(diǎn)　能源與構(gòu)成原電池的條件 題點(diǎn)　能量的轉(zhuǎn)化方式 答案　A 解析　A項，鋰離子電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故正確；B項，太陽能集熱器是把太陽能轉(zhuǎn)化為熱能，故錯誤；C項，燃燒是放熱反應(yīng)，是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，故錯誤；D項，硅太陽能電池是把太陽能轉(zhuǎn)化為電能，故錯誤。 3．(2017合肥高一檢測)某學(xué)生將檢流計用導(dǎo)線與兩個電極連接在一起，再將兩個電極同時插入某種電解質(zhì)溶液中，能觀察到有電流產(chǎn)生的是(　　) A．用銅片、鉛筆芯做電極插入稀硫酸中 B．用兩個銅片做電極插入硝酸銀溶液中 C．用鋅片、銅片做電極插入番茄中 D．用銅片、鐵片做電極插入酒精中 答案　C 解析　要構(gòu)成原電池，除要形成閉合回路外，還需要有兩個活動性不同的電極材料，一般其中一個電極要能與電解質(zhì)溶液發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。A項，銅和石墨與稀硫酸均不反應(yīng)；B項，電極材料相同；D項，酒精是非電解質(zhì)；C項，一些水果中含有有機(jī)酸，可做電解質(zhì)溶液。 4．(2017湖南郴州適應(yīng)性測試)如圖為某興趣小組制作的番茄電池，下列說法正確的是(　　) A．電子由銅通過導(dǎo)線流向鋅 B．該裝置是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置 C．鋅電極發(fā)生氧化反應(yīng) D．電流由鋅通過導(dǎo)線流向銅 考點(diǎn)　原電池工原理和正負(fù)極的判斷 題點(diǎn)　原電池工作原理 答案　C 解析　A項，銅做正極，鋅做負(fù)極，因此電子由鋅流向銅，故錯誤；B項，該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故錯誤；C項，鋅做負(fù)極失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，故正確；D項，電子與電流的方向相反，因此電流由銅極流向鋅極，故錯誤。 5．如圖所示裝置，檢流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時A極逐漸變粗，B極逐漸變細(xì)，C為電解質(zhì)溶液，則A、B、C應(yīng)是下列各組中的(　　) A．A是Zn，B是Cu，C為稀硫酸 B．A是Cu，B是Zn，C為稀硫酸 C．A是Fe，B是Ag，C為稀AgNO3溶液 D．A是Ag，B是Fe，C為稀AgNO3溶液 答案　D 解析　A極逐漸變粗，說明A極為原電池的正極，溶液中的金屬陽離子得到電子后在A極上析出；B極逐漸變細(xì)，說明B極為原電池的負(fù)極，失去電子后變成離子進(jìn)入溶液中。A和B兩項中的反應(yīng)為Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，則在A選項中A極變細(xì)，B選項中A極不變。C和D兩項中的反應(yīng)為Fe＋2AgNO3===2Ag＋Fe(NO3)2，其中C選項中A極變細(xì)，D選項中A極變粗。 6．在銅鋅原電池中(如下圖)，以硫酸銅為電解質(zhì)溶液，鋅為________極，電極上發(fā)生的是________(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)，電極反應(yīng)式為_______________________________。 鋅片上觀察到的現(xiàn)象為__________________________________________________________； 銅為________極，電極上發(fā)生的是________(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)，電極反應(yīng)式________________________________________________________________________；銅片上觀察到的現(xiàn)象為______________________________________________________________，原電池總反應(yīng)的離子方程式為_______________________________________________________。 考點(diǎn)　原電池工作原理和正負(fù)極的判斷 題點(diǎn)　?？级嘧兊匿\銅原電池 答案　負(fù)　氧化　Zn－2e－===Zn2＋　鋅片溶解　正　還原　Cu2＋＋2e－===Cu　銅極變粗　Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu 解析　CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液時，銅鋅原電池的負(fù)極為鋅，電極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2＋，所以鋅片不斷溶解，正極為銅，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu，所以銅極不斷變粗，原電池總反應(yīng)式為Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。 [對點(diǎn)訓(xùn)練] 題組一　原電池的構(gòu)成條件 1．下列各組的電極材料和電解液，不能組成原電池的是(　　) A．銅片、石墨棒，乙醇 B．銅片、石墨棒，硝酸銀溶液 C．鋅片、銅片，稀鹽酸 D．銅片、鉑片，F(xiàn)eCl3溶液 答案　A 2．如圖所示各裝置中，不能構(gòu)成原電池的是(燒杯中所盛液體都是稀硫酸)(　　) 考點(diǎn)　能源與構(gòu)成原電池的條件 題點(diǎn)　原電池的形成條件與判斷 答案　D 解析　原電池的形成條件包括活動性不同的電極、電解質(zhì)溶液、形成閉合回路、自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。對圖示各個裝置進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)只有D不能形成閉合回路，因此不能形成原電池。 題組二　原電池工作原理 3．下列關(guān)于原電池的敘述，正確的是(　　) A．構(gòu)成原電池的正極和負(fù)極材料必須是兩種活潑性不同的金屬 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(fù)極，該電極被還原 D．原電池放電時，電流的方向是從負(fù)極到正極 考點(diǎn)　原電池工作原理和正負(fù)極的判斷 題點(diǎn)　原電池構(gòu)成和原理的理解 答案　B 解析　構(gòu)成原電池的正極和負(fù)極可以是兩種活潑性不同的金屬，也可以是導(dǎo)電的非金屬(如石墨棒)和金屬，A錯誤；原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，B正確；在原電池中，負(fù)極上發(fā)生失去電子的氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生得到電子的還原反應(yīng)，所以電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極，C錯誤；原電池放電時，電子從負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極，則電流的方向是從正極到負(fù)極，D錯誤。 4．如圖所示，兩電極一為碳棒，一為鐵片，若檢流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，且a極上有大量氣泡生成，則以下敘述正確的是(　　) A．a(chǎn)為負(fù)極，是鐵片，燒杯中的溶液為硫酸 B．b為負(fù)極，是鐵片，燒杯中的溶液為硫酸銅溶液 C．a(chǎn)為正極，是碳棒，燒杯中的溶液為硫酸 D．b為正極，是碳棒，燒杯中的溶液為硫酸銅溶液 答案　C 解析　Fe、C形成的原電池中，負(fù)極鐵失去電子，變成＋2價的亞鐵離子，由于a極上有大量氣泡產(chǎn)生，所以為正極(C)：2H＋＋2e－===H2↑，a為正極，是碳棒；b為負(fù)極，是鐵片；電解質(zhì)溶液為硫酸溶液。 5．某實(shí)驗興趣小組按如圖裝置實(shí)驗后，所記錄內(nèi)容合理的是(　　) 實(shí)驗記錄 ①Zn片為負(fù)極，質(zhì)量減少，Cu為正極，質(zhì)量不變； ②外電路電流方向是：由Cu→Zn； ③SO向Zn極移動，Cu2＋向Cu極移動； ④Zn電極發(fā)生氧化反應(yīng)； ⑤正極反應(yīng)式：Cu2＋＋2e－═Cu； ⑥電子流動方向：鋅極→導(dǎo)線→銅極→電解質(zhì)溶液→鋅極 A.①②④ B．②③④ C．②③④⑤ D．③⑤⑥ 答案　C 解析　該裝置為原電池，鋅片為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋，銅片為正極，銅片上發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu，電子由鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片，電解質(zhì)溶液中沒有電子通過，SO向負(fù)極Zn極移動，Cu2＋向正極Cu極移動，電流由銅片經(jīng)導(dǎo)線流向鋅片。 6．人造地球衛(wèi)星用到的一種高能電池——銀鋅蓄電池，其電池的電極反應(yīng)式：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。據(jù)此判斷氧化銀是(　　) A．負(fù)極，被氧化 B．正極，被還原 C．負(fù)極，被還原 D．正極，被氧化 考點(diǎn)　原電池工作原理和正負(fù)極的判斷 題點(diǎn)　正、負(fù)極的判斷 答案　B 解析　電池的電極反應(yīng)式：Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，從中可以看出鋅的化合價升高，所以鋅為負(fù)極，被氧化，而氧化銀中的銀化合價降低，被還原，故氧化銀為正極，被還原，故B符合題意。 7．(2017武漢高一檢測)如圖將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接后放入稀硫酸中，發(fā)生原電池反應(yīng)，下列敘述錯誤的是(　　) A．溶液的pH增大 B．溶液中的Zn2＋濃度增大 C．溶液中的SO濃度增大 D．溶液的密度增大 考點(diǎn)　原電池的工作原理和正負(fù)極的判斷 題點(diǎn)　?？级嘧兊匿\銅原電池 答案　C 解析　A項，氫離子濃度降低，溶液的pH增大，正確；B項，鋅不斷溶解，溶液中的Zn2＋濃度增大，正確；C項，由于在反應(yīng)過程中溶液中的SO沒有參加反應(yīng)，所以溶液中c(SO)不變，錯誤；D項，原電池放電時，溶液由硫酸溶液逐漸變成硫酸鋅溶液，所以溶液的密度增大，正確。 8．(2018哈六中期中)有關(guān)電化學(xué)知識的描述正確的是(　　) A．CaO＋H2O===Ca(OH)2，可以放出大量的熱，故可把該反應(yīng)設(shè)計成原電池，把其中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 B．某原電池反應(yīng)為Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，裝置中一定是銀作正極 C．因為鐵的活潑性強(qiáng)于銅，所以將鐵、銅用導(dǎo)線連接后放入濃硝酸中，若能組成原電池，必是鐵作負(fù)極、銅作正極 D．理論上說，任何能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都可設(shè)計成原電池 答案　D 解析　所給反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)，沒有電子轉(zhuǎn)移，雖然為放熱反應(yīng)，但不能將該反應(yīng)設(shè)計成原電池，A項錯誤；根據(jù)所給反應(yīng)，負(fù)極材料應(yīng)該是Cu，但正極材料可以用Ag，也可以用碳棒等惰性電極，B項錯誤；當(dāng)鐵和銅作為電極放入濃硝酸中時，鐵因鈍化瞬間停止反應(yīng)，而銅可持續(xù)被濃硝酸溶解，所以銅是負(fù)極，C項錯誤。 題組三　原電池工作原理的應(yīng)用 9．X、Y、Z、W四種金屬片浸在稀鹽酸中，用導(dǎo)線連接，可以組成原電池，實(shí)驗結(jié)果如圖所示： 則四種金屬的活潑性由強(qiáng)到弱的順序為(　　) A．Z＞Y＞X＞W(wǎng) B．Z＞X＞Y＞W(wǎng) C．Z＞Y＞W(wǎng)＞X D．Y＞Z＞X＞W(wǎng) 考點(diǎn)　原電池工作原理的應(yīng)用 題點(diǎn)　比較金屬活潑性的強(qiáng)弱 答案　A 10．(2018南寧六中5月考試)下面是四個化學(xué)反應(yīng)，你認(rèn)為理論上不可用于設(shè)計原電池的化學(xué)反應(yīng)是(　　) A．2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ B．2H2＋O22H2O C．Mg3N2＋6H2O===3Mg(OH)2＋2NH3↑ D．CH4＋2O2CO2＋2H2O 考點(diǎn)　原電池原理的應(yīng)用 題點(diǎn)　能否設(shè)計原電池的化學(xué)反應(yīng)分析 答案　C 解析　只有屬于氧化還原反應(yīng)，才能用于設(shè)計原電池；A、B、D屬于氧化還原反應(yīng)，均可以設(shè)計為原電池。C不屬于氧化還原反應(yīng)，不能設(shè)計成原電池，C正確。 11．(2018北京四中4月月考)為將反應(yīng)2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，下列裝置能達(dá)到目的的是(鋁條均已除去氧化膜)(　　) 考點(diǎn)　原電池原理的應(yīng)用 題點(diǎn)　原電池的設(shè)計 答案　B 解析　A項為原電池，鋁為負(fù)極，但總反應(yīng)為2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，不符合；C項為原電池，但硝酸是氧化性酸，則總反應(yīng)為Al＋4H＋＋NO===Al3＋＋NO↑＋2H2O，不符合；D項裝置中有外接電源，不屬于原電池，不符合。 12．小穎同學(xué)用如圖所示裝置研究原電池原理，下列說法錯誤的是(　　) A．若將圖1裝置的Zn、Cu直接接觸，Cu片上能看到氣泡產(chǎn)生 B．圖2裝置中SO向Cu片移動 C．若將圖2中的Zn片改為Mg片，Cu片上產(chǎn)生氣泡的速率加快 D．圖2與圖3中正極生成物的質(zhì)量比為1∶32時，Zn片減輕的質(zhì)量相等 考點(diǎn)　原電池原理的應(yīng)用 題點(diǎn)　原電池工作原理的探究 答案　B 解析　Zn、Cu直接接觸就能構(gòu)成閉合回路而形成原電池，Cu片上可看到有氣泡產(chǎn)生，A項正確；SO帶負(fù)電荷，應(yīng)該向負(fù)極Zn片移動，B項錯誤；由于Mg的失電子能力強(qiáng)于Zn，所以將Zn片改為Mg片后，電子轉(zhuǎn)移速率加快，生成H2的速率也加快，C項正確；假設(shè)圖2中正極產(chǎn)生2 g H2，則轉(zhuǎn)移2 mol電子，消耗負(fù)極65 g Zn，而圖3中正極析出64 g Cu，也轉(zhuǎn)移2 mol電子，消耗負(fù)極65 g Zn，故Zn片減輕的質(zhì)量相等，D項正確。 [綜合強(qiáng)化] 13．(2017南寧高一檢測)某同學(xué)為了探究原電池產(chǎn)生電流的過程，設(shè)計了如圖實(shí)驗。 (1)打開K，觀察到的現(xiàn)象為 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)關(guān)閉K，觀察到的現(xiàn)象是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 此電池的負(fù)極的電極反應(yīng)式為 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)關(guān)閉K，溶液中陽離子向________(填“Zn”或“C”)極移動，外電路中，電子流動方向是________________________________________________________________________。 考點(diǎn)　原電池原理的應(yīng)用 題點(diǎn)　原電池的綜合探究實(shí)驗 答案　(1)鋅棒上附著有紅色固體 (2)碳棒上附著有紅色固體　Zn－2e－===Zn2＋ (3)C　Zn→C(或負(fù)極→正極) 解析　(1)打開K，鋅與硫酸銅接觸，置換出銅，所以可以看到鋅棒上附著有紅色固體。(2)關(guān)閉K，形成原電池，鋅做負(fù)極，碳做正極，溶液中的銅離子在碳棒上得到電子生成銅，看到碳棒上附著有紅色固體；負(fù)極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋。(3)關(guān)閉K，溶液中的陽離子向正極移動，即向碳棒移動，電子從鋅出來經(jīng)過導(dǎo)線流向碳。 14．(2017咸寧高一檢測)理論上講，任何自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池。請利用反應(yīng)“Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋”設(shè)計一個化學(xué)電池(正極材料用碳棒)，回答下列問題： (1)該電池的負(fù)極材料是________，發(fā)生________(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)，電解質(zhì)溶液是____________。 (2)正極上出現(xiàn)的現(xiàn)象是________________________________________________________。 (3)若導(dǎo)線上轉(zhuǎn)移電子1 mol，則生成銀______ g。 考點(diǎn)　原電池原理的應(yīng)用 題點(diǎn)　原電池的設(shè)計 答案　(1)Cu　氧化　AgNO3溶液 (2)碳棒上出現(xiàn)銀白色物質(zhì) (3)108 解析　(1)根據(jù)電池的總反應(yīng)，可知負(fù)極一般是失電子的物質(zhì)，所以負(fù)極材料應(yīng)該是銅，發(fā)生氧化反應(yīng)，電解質(zhì)溶液是一種可溶性的銀鹽溶液，所以是AgNO3溶液。(2)正極上是溶液中的銀離子得到電子變成銀單質(zhì)，所以正極上的現(xiàn)象是碳棒上出現(xiàn)銀白色物質(zhì)。(3)當(dāng)導(dǎo)線上轉(zhuǎn)移1 mol電子的時候，正極上會析出1 mol銀單質(zhì)，所以正極上生成的銀的質(zhì)量是108 g。 15．某化學(xué)興趣小組為了探究鋁電極在原電池中的作用，在常溫下，設(shè)計并進(jìn)行了以下一系列實(shí)驗，實(shí)驗結(jié)果記錄如下。 編號 電極材料 電解質(zhì)溶液 檢流計指針偏轉(zhuǎn)方向 1 Al、Mg 稀鹽酸 偏向Al 2 Al、Cu 稀鹽酸 偏向Cu 3 Al、C(石墨) 稀鹽酸 偏向石墨 4 Al、Mg 氫氧化鈉溶液 偏向Mg 5 Al、Zn 濃硝酸 偏向Al 試根據(jù)上表中的實(shí)驗現(xiàn)象回答下列問題： (1)實(shí)驗1、2中Al所做的電極(正極或負(fù)極)是否相同？____________(填“是”或“否”)。 (2)由實(shí)驗3完成下列填空： ①鋁為________極，電極反應(yīng)式： ________________________________________________________________________； ②石墨為________極，電極反應(yīng)式： ________________________________________________________________________； ③電池總反應(yīng)式： ________________________________________________________________________。 (3)實(shí)驗4中鋁做負(fù)極還是正極？________，理由是______________________________。 寫出鋁電極的電極反應(yīng)式：________________________________________________。 (4)解釋實(shí)驗5中檢流計指針偏向鋁的原因： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (5)根據(jù)實(shí)驗結(jié)果總結(jié)出影響鋁在原電池中做正極或負(fù)極的因素： ________________________________________________________________________。 考點(diǎn)　原電池工作原理和正負(fù)極的判斷 題點(diǎn)　多角度判斷正、負(fù)極 答案　(1)否　(2)①負(fù)　2Al－6e－===2Al3＋?、谡? 6H＋＋6e－===3H2↑?、?Al＋6HCl===2AlCl3＋3H2↑ (3)負(fù)極　在NaOH溶液中，活動性：Al＞Mg　Al＋4OH－－3e－===[Al(OH)4]－ (4)Al在濃硝酸中發(fā)生鈍化，Zn在濃硝酸中發(fā)生反應(yīng)，被氧化，即在濃硝酸中，活動性：Zn＞Al，Al是原電池的正極 (5)①另一個電極材料的活動性；②電解質(zhì)溶液 解析　在稀鹽酸中的活動性：Mg＞Al＞Cu。由實(shí)驗1和2可知，原電池中檢流計指針是偏向正極。在實(shí)驗3中檢流計指針偏向石墨，由上述規(guī)律可知，Al是負(fù)極，石墨是正極，化學(xué)反應(yīng)是Al失去電子被氧化為Al3＋，鹽酸中的H＋得到電子被還原為H2。在NaOH溶液中活動性：Al＞Mg，則Al是負(fù)極，Mg是正極。Al在濃硝酸中發(fā)生鈍化，Zn在濃硝酸中被氧化，即在濃硝酸中活動性：Zn＞Al，Zn是負(fù)極，Al是正極，所以在實(shí)驗5中檢流計指針偏向鋁。