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1、第十三单元 化学能与电能的转化 常见能源的利用 学考标准1原电池的概念(a)。2.铜锌原电池的原理及电极反应式(b)。3.原电池的构成条件(a)。4.常见化学电源(b)。5.太阳能开发利用的途径和方式(a)。6.生物质能的利用途径(a)。7.氢能的优点、开发与利用(a)。8.了解化石燃料的不可再生性及其给环境带来的问题(a)。一、原电池1原电池把化学能转化成电能的装置称为原电池，在原电池中发生的化学反应是氧化还原反应。2构成条件(1)活泼性不同的两电极。(2)电解质溶液。(3)形成闭合回路(导线连接或直接接触且电极插入电解质溶液)。(4)自发进行的氧化还原反应(本质条件)。3工作原理： (以Z
2、n|H2SO4|Cu原电池为例)电 极： 正极 负极电极材料： Cu Zn 电极反应：2H2e =H2 Zn2e=Zn2 反应类型： 还原反应 氧化反应电极变化： 质量不变 质量减小 电子流向： 流入 流出 电池总反应： 2H Zn =H2Zn2示图：二、常见化学电源1锌锰干电池(1)负极是锌筒，正极是石墨电极，还有填充MnO2黑色粉末(吸收正极放出的H2)，电解质是NH4Cl和淀粉糊。(2)总反应为：Zn2NH4Cl2MnO2=Zn(NH3)2Cl22MnO(OH)。2铅蓄电池(1)铅蓄电池是可充电电池。正极为PbO2，负极是Pb，电解质溶液是30%H2SO4溶液。(2) 放电过程：负极：P
3、b2eSO=PbSO4；正极：PbO22e4HSO=PbSO42H2O; 总反应式：PbPbO22H2SO42PbSO42H2O。3氢氧燃料电池(1)两个惰性电极(铂碳电极)，负极上通H2，正极上通O2，电解质溶液是KOH溶液。(2)电极反应：负极：2H24e4OH=2H2O；正极：O24e2H2O=4OH；总反应式：2H2O2=2H2O。4新型燃料电池甲醇/空气燃料电池(1)负极是钯碳/甲醇，正极是铂烧结镍/空气，电解质溶液是KOH溶液。(2)电极反应：负极：2CH3OH12e16OH=2CO12H2O；正极：3O212e6H2O=12OH；总反应式：2CH3OH3O24KOH=2K2CO3
4、6H2O。三、太阳能、生物质能和氢能的利用1太阳能的利用能源是人类生活和社会发展的基础，地球上最基本的能源是太阳能。(1)直接利用：太阳能以光和热的形式传送到地面，人们可以直接利用太阳辐射获得光和热。(2)植物的光合作用：在太阳光的作用下，绿色植物把光能转化为化学能。(3)间接利用人类所需的能源大多来自于石油、天然气、煤，它们所蕴藏的能量就是远古生物吸收利用的太阳能。动物食用植物体内的淀粉、纤维素、蛋白质是间接利用太阳能。2生物质能的利用生物质能来源于植物及其加工产品所贮存的能量。(1)直接燃烧：用纤维素代表植物枝叶的主要成分，燃烧反应为：(C6H10O5)n6nO26nCO25nH2O。(2
5、)生物化学转换：用含糖类、淀粉较多的农作物，制乙醇的反应化学方程式为： (C6H10O5)nnH2OnC6H12O6、C6H12O62C2H5OH2CO2。制得的乙醇可作为燃料。(3)热化学转换：使生物质能在一定条件下转换为热值较高的可燃气体。3氢能的开发与利用(1)氢能的三大优点。热值高；来源广；无污染。(2)制取氢气的方法：以天然气、石油和煤为原料，高温下与水蒸气反应：CH4H2O(g)CO3H2；CH2O(g)COH2。电解水：2H2O2H2O2。使用催化剂，利用太阳能分解水：2H2O2H2O2。利用蓝绿藻等低等植物和微生物在阳光作用下使水分解产生氢气。(3)利用氢能的途径氢气燃烧放热(
6、如以液态氢作为火箭的燃料)；用高压氢气、氧气制作氢氧燃料电池；利用氢的热核反应释放的核能(如氢弹)。1下列设备工作时，将化学能转化为热能的是()ABCD硅太阳能电池锂离子电池太阳能集热器燃气灶解析硅太阳能电池工作时将光能转化为电能，A项错误；锂离子电池是化学电池，工作时将化学能转化为电能，B项错误；太阳能集热器工作时将光能转化为热能，C项错误；燃气灶工作时将化学能转化为热能，D项正确。答案D2下列各组材料中，不能组成原电池的是()选项ABCD两极材料Zn片、石墨Cu片、Ag片Zn片、Cu片Fe片、Cu片插入溶液H2SO4溶液AgNO3溶液蔗糖溶液稀盐酸解析蔗糖溶液不导电。答案C3下列有关电池的
7、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甲烷燃料电池可把化学能转化为电能D锌锰干电池中，锌电极是负极解析电池中电子由负极流向正极，B项应从Zn电极流向Cu电极。答案B4随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是()A利用电池外壳的金属材料B防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C防止电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品D回收其中的石墨电极解析回收电池的主要目的是防止对环境的污染。答案B5将纯锌片和纯铜片按图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是()A两烧杯中铜片表面均
8、无气泡产生 B甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C甲中铜被氧化，乙中锌被氧化 D产生气泡的速率甲比乙快解析甲装置构成原电池，锌是负极，铜是正极，锌发生氧化反应，铜片上有气泡产生；乙装置不能构成原电池，锌与稀H2SO4发生反应：ZnH2SO4=ZnSO4H2，铜不反应，故A、B、C项均不正确；因为原电池能够加快反应速率，故D项正确。答案D6人造地球卫星用到的一种高能电池银锌蓄电池，其电池的电极反应式为Zn2OH2e=ZnOH2，Ag2OH2O2e=2Ag2OH。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，并被氧化解析Ag2O得电子，被还原，作正极，故B项正确。答案
9、B7(萧山月考)氢氧燃料电池用于航天飞机，电极反应产生的水，经冷凝后可作为航天员的饮用水，其电极反应如下：负极：2H24OH4e=4H2O正极：O22H2O4e=4OH当得到1.8 L饮用水时，电池内转移的电子数约为()A1.8 mol B3.6 molC100 mol D200 mol解析n(H2O)100 mol，即每生成1 mol H2O则转移2 mol e，当生成100 mol H2O时，转移200 mol e。答案D8生产铅蓄电池时，在两极板上的铅、锑合金棚架上均匀涂上膏状的PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是2PbSO42H2OPbO2Pb2H2SO4。下列对铅蓄
10、电池的说法错误的是()A需要定期补充硫酸B工作时铅是负极，PbO2是正极C工作时负极上发生的反应是Pb2eSO=PbSO4D工作时电解质的密度减小解析铅蓄电池放电时相当于原电池，Pb是负极，PbO2是正极，负极发生的反应是铅失去电子生成Pb2，Pb2与溶液中的SO生成PbSO4沉淀，放电时消耗的硫酸与充电时生成的硫酸相等，在电池制备时，PbSO4的量是一定的，制成膏状的PbSO4干燥后再安装，说明H2SO4不用补充；放电时，H2SO4被消耗，溶液中的H2SO4的物质的量浓度减小，所以溶液的密度也随之减小。答案A9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()Aa电极是负极
11、，发生还原反应Bb电极的电极反应为：O22H2O4e=4OHC总反应方程式为：2H2O2=2H2OD氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源解析a极通入H2，为负极，发生氧化反应，A项错误；B极通入O2，为正极，发生还原反应，电极反应式为O22H2O4e=4OH，B项正确；根据正负极反应式可知，C项正确；氢氧燃料电池的产物是水，无污染，具有良好的应用前景， D项正确。答案A10锂电池反应原理如下：FePO4LiLiFePO4，内部为能够导电的固体电解质。下列有关该电池说法正确的是()A可加入硫酸以提高电解质的导电性B放电时电池内部Li向负极移动C放电时，Li发生还原反应D放电时电池正极反应为：
12、FePO4eLi=LiFePO4解析若加入H2SO4，则Li与H2SO4发生反应，A项错误；放电时，原电池内部阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，B项错误；放电时，Li为负极，失电子发生氧化反应，C项错误；放电时，原电池正极反应为：FePO4eLi=LiFePO4，D项正确。答案D11某原电池反应的离子方程式为Fe2H=Fe2H2，则下列说法正确的是()AHNO3为电解质溶液 B锌为原电池正极C铁极质量不变 D铜可做该原电池正极解析由原电池反应可知，负极应为铁，正极为比铁活动性差的电极，电解质溶液应为非氧化性酸。A项中，HNO3为电解质溶液，被还原的不是H而是NO，还原产物是NO而不是H2，A
13、项错误；B项中，锌比铁活泼，正极不能是锌，B项错误；C项中，铁为负极，电极反应为Fe2e=Fe2，铁极质量减小，C项错误；D项中，铜不如铁活泼，可以作正极，D项正确。答案D12如图所示，电流表G发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的哪一组()AA是Zn、B是Cu、C为稀H2SO4溶液BA是Cu、B是Zn、C为稀H2SO4溶液CA是Fe、B是Ag、C为AgNO3溶液DA是Ag、B是Fe、C为AgNO3溶液解析由A极逐渐变粗，B极逐渐变细，可知：电解质溶液中含有不活泼的金属阳离子，B极为活泼的金属。答案D13下列关于能源和作为能源使用的物质的叙述中错误的是()A化石燃料物质内部储存着能量B太阳能不能直接转化为化学能C物质的化学能可能在不同条件下转化为热能、电能而为人类所用D绿色植物发生光合作用时，将太阳能转化为化学能储存起来解析绿色植物发生光合作用时，就是将太阳能转化为化学能储存起来，因此，选项B错误。答案B14(义乌模拟)下列有关能量转换的说法不正确的是()A煤燃烧时化学能主要转化为热能B化石燃料和植物燃烧时放出的能量均来源于太阳能C动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转变成化学能的过程D
