人教版高中化学必修二 第2课时发展中的化学电源课后作业

第2课时 发展中的化学电源

一、原电池工作原理的应用

1．加快氧化还原反应速率

如实验室用Zn和稀H2SO4(或稀HCl)反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率快。原因

是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4形成________，加快了反应，使产生H2的速率加快。

2．比较金属的活动性强弱

原电池中，一般活动性强的金属为____极，活动性弱的金属为____极。例如有两种金属

A和B，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，由原电

池原理可知，金属活动性______。

3．设计原电池

已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般________为负极材料(或在

负极上被______)，________(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。例如，利用Cu

＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag的氧化还原反应可设计成如图所示的原电池，该原电池的

电极反应式为：

负极(Cu)：______________________(氧化反应)

正极(C)：________________________(还原反应)

4．化学电源

人们利用原电池原理，将______能直接转化为____能，制作了多种电池。如干电池、蓄

电池、充电电池、高能燃料电池等，以满足不同的需要。在现代生活、生产和科学技术

的发展中，电池发挥着重要的作用，大至宇宙火箭、人造卫星、飞机、轮船，小至电脑、

电话、电子手表、心脏起搏器等，都离不开各种各样的电池。

二、发展中的化学电源

1．干电池

普通锌锰干电池 电池组成：____作负极；位于中央的顶盖带有__________作正极；电解质是______糊。

负极反应为________________。

2．充电电池

充电电池是一种____________。充电放电可循环进行，至一定周期后终止。最早也是使

用最广泛的是铅蓄电池，______是Pb，______是PbO2，电解质是________。

封闭式体积小的充电电池——镍镉电池，负极是________，正极是__________，电解质

是__________。

另外还有锂离子电池等。

3．燃料电池

燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置。如氢氧燃料电池，在负极上发生氧化反应

的是________，在正极上发生还原反应的是________，产物是________。

燃料电池与干电池的主要区别在于________不是储存在电池内部，而是用外加的设备提

供______和________等，使反应连续进行。

电池反应：2H2＋O2===2H2O

(1)电解质溶液为稀硫酸：

负极：_____________________________________________________________，

正极：_______________________________________________________________。

(2)电解质溶液为KOH溶液：

负极：________________________________________________________________

正极：______________________________________________________________。

知识点一 化学电源电极的判断及电极反应方程式的书写

1．如下图，锌锰干电池在放电时总反应方程式可表示为Zn＋2MnO2＋2NH＋4===Zn2＋＋

Mn2O3(s)＋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

C．MnO2和NH＋4 D．Zn2＋和NH3

2．人造地球卫星用到一种高能电池——银锌蓄电池，其电池电极反应为Zn＋2OH－－2e －===ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。据此判断氧化银是( )

A．负极，并被氧化 B．正极，并被还原

C．负极，并被还原 D．正极，并被氧化

3．2009年奔驰和宝马汽车公司推出锂电池混合动力车。该锂电池具有高能量、寿命长、

可靠性高等优点，即使是在非常低的温度下作业也能有出色的表现。某种锂电池的总反

应为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法不正确的是( )

A．Li是负极，电极反应为Li－e－===Li＋

B．Li是正极，电极反应为Li＋e－===Li－

C．MnO2是正极，电极反应为MnO2＋e－===MnO－2

D．锂电池是一种环保型电池

知识点二 燃料电池

4．燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装

置，若电解质溶液是强碱溶液，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是( )

A．负极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－

B．负极反应式：CH4＋8OH－－8e－===CO2＋6H2O

C．随着放电的进行，溶液中的氢氧根离子浓度不变

D．放电时溶液中的阴离子向负极移动

5．科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进

入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池的负极反应为( )

A．H2＋2OH－－2e－===2H2O

B．O2＋4H＋＋4e－===2H2O

C．H2－2e－===2H＋

D．O2＋2H2O＋4e－===4OH－

练基础落实

1．下列有关电池的说法不正确的是( )

A．手机上用的锂离子电池属于二次电池 B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极

C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能

D．锌锰干电池中，锌电极是负极

2．日常所用干电池的电极分别为石墨棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作

电解质(其中加入MnO2吸收H2)，电极反应式可简化为：Zn－2e－===Zn2＋，2NH＋4＋2e－

===2NH3↑＋H2↑(NH3与Zn2＋能生成一种稳定的物质)。根据上述判断，下列结论正确的

是( )

①锌为正极，石墨为负极 ②锌为负极，石墨为正极

③工作时，电子由石墨极经过外电路流向锌极

④长时间连续使用时，内装糊状物可能流出腐蚀用电器

A．①③ B．②③ C．③④ D．②④

3．燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所

示，a、b均为惰性电极。下列叙述不正确的是( )

A．a极是负极，该电极上发生氧化反应

B．b极反应是O2＋4OH－－4e－===2H2O

C．总反应方程式为2H2＋O2===2H2O

D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源

4．铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为硫酸，工作时反应为：

Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O

下列结论正确的是( )

A．Pb为正极被氧化

B．SO2－4只向PbO2极移动

C．电解质溶液密度不断减小

D．溶液的pH值不断减小

5.

根据反应：2Ag＋＋Cu===Cu2＋＋2Ag，设计如右图所示原电池，下列说法错误的是( )

A．X可以是银或石墨

B．Y是硫酸铜溶液

C．电子从铜电极经外电路流向X电极

D．X极上的电极反应式为Ag＋＋e－===Ag

6．下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是( )

A．该系统中只存在3种形式的能量转化

B．装置Y中负极的电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－

C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生

D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转

化

练方法技巧——化学电源中的计算技巧

7．以锌片和铜片为两极、稀硫酸为电解液组成原电池，当导线中通过2 mol电子时，下

列说法正确的是( )

A．锌片溶解了1 mol，铜片上析出1 mol氢气

B．两极上溶解和析出的物质的质量相等

C．锌片溶解了1 g，铜片上析出1 g氢气

D．电解质溶液pH不变

8．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。锌锰碱性电池以氢氧

化钾溶液为电解液，电池总反应式为Zn＋MnO2＋H2O===ZnO＋Mn(OH)2

下列说法中，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

MnO2＋2H2O＋2e－===Mn(OH)2＋2OH－ 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0.2 mol电子，锌的质量理论上减少6.5 g

题号 1 2 3 4 5 6 7 8

答案

练综合拓展

9．利用生活中或实验中常见的物品，根据氧化还原反应知识和电化学知识，自己动手设

计一个原电池。请填写下列空白：

(1)实验原理：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。

(2)实验原理：电极(______、______)、________、________、稀硫酸、耳机(或者电流计)。

(请在空格中填写所缺的实验用品)

(3)实验装置(如右图)。

(4)原电池设计及注意的问题：

①按如图所示连接好实验仪器，注意观察(耳朵听)耳机是否有声音发出，如果没有，可

将原电池的两个电极中的一极接触耳机插头上的一极(注意：接触的同时耳机的另一极是

连接在原电池的另一个电极上的)，这时可以听见耳机发出“嚓嚓嚓……”的声音。其原

因是：在原电池中，由化学能转化为________，在耳机中又由________转化为声音这种

能量。

②如果将装置中的耳机改为电流计，则铁钉应该接电流计的________极，电极反应是

________________________________________________________________________，

发生了________反应。

10．人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。在现代生活、生产和科学

技术发展中，电池发挥着越来越重要的作用，如在宇宙飞船、人造卫星、空间电视转播

站、飞机、轮船、电脑、收音机、照相机、电子手表、心脏起搏器等，都离不开各式各