化學(xué)：221化學(xué)能與電能（1）化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化學(xué)案（人教版必修2）

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1、化學(xué)劉老師 QQ:55763479 13546362715 【新編導(dǎo)學(xué)案】高中化學(xué)人教版必修2：2.2.1化學(xué)能與電能（1）化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化 第二章 第二節(jié) 化學(xué)能與電能（1） 化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】 1.掌握原電池的工作原理、能寫(xiě)出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。 2.了解常見(jiàn)化學(xué)電源的種類(lèi)及工作原理。 【學(xué)習(xí)重點(diǎn)】原電池的工作原理。 【學(xué)習(xí)難點(diǎn)】原電池的工作原理。 【預(yù)備知識(shí)】 1.在化學(xué)反應(yīng)中，物質(zhì)中化學(xué)能的變化通常表現(xiàn)為的 變化，即 轉(zhuǎn)化為 。 2.金屬活動(dòng)性順序表

2、 3.在氧化還原反應(yīng)中：氧化劑 電子，發(fā)生 反應(yīng)，還原劑 電子，氧化還原反應(yīng)本質(zhì) 。 【自主學(xué)習(xí)】 1.直接從自然界取得的能源稱(chēng)為 ，如 、 、 、 、 等。經(jīng)過(guò)加工、轉(zhuǎn)換得到的能源稱(chēng)為 如 、 等。 2.化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化 ⑴間接轉(zhuǎn)化 我國(guó)發(fā)電總量構(gòu)成上，火力發(fā)電居首位。燃煤發(fā)電過(guò)程中

3、的能量轉(zhuǎn)化過(guò)程為 化學(xué)能 燃燒 ________能 蒸汽 ________能 發(fā)電機(jī) ________能。 ⑵直接轉(zhuǎn)化------原電池 原電池是將__________能轉(zhuǎn)化為_(kāi)______能的裝置。在原電池中氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個(gè)不同的區(qū)域進(jìn)行，使其間電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，在閉合回路下形成電流，可見(jiàn)原電池反應(yīng)的本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。 一、原電池及其工作原理 [Cu-Zn原電池實(shí)驗(yàn)探究] 實(shí)驗(yàn)2－4 現(xiàn) 象 銅片插入稀硫酸 銅片表面 鋅片插入稀硫酸 鋅片表面 銅片和鋅片連接在一起插入稀硫酸 銅片表面

4、 鋅片表面 銅片和鋅片之間連一電流表 銅片表面 鋅片表面 電流表指針 以Cu-Zn原電池為例，分析原電池的工作原理： 電極 電極材料 電極反應(yīng) 反應(yīng)類(lèi)型 電子流向 電流方向 負(fù)極 正極 1.原電池是把 轉(zhuǎn)變?yōu)? 的裝置。 2.組成原電池的條件：w.w.w..c.o.m ① ②

5、 ③ ④ [思考]⑴以下裝置不能形成原電池的是 。 ⑵在銅、鋅和稀硫酸構(gòu)成的原電池中，溶液的PH值如何變化？硫酸根離子的濃度呢？ 3.原電池的電極判斷 (1)負(fù)極總是_______電子，化合價(jià)______，發(fā)生______反應(yīng)； 正極總

6、是_______電子，化合價(jià)______，發(fā)生______反應(yīng)。 (2)電子流出的一極是__________，電子流入的一極是__________； (3)一般活潑的金屬為_(kāi)_______，活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為_(kāi)_______。 4.化學(xué)電池的反應(yīng)本質(zhì)： 離子 離子 反應(yīng) 正極 負(fù)極 電子，沿導(dǎo)線(xiàn)傳遞，有 產(chǎn)生， 電解質(zhì)溶液 反應(yīng) 【概括整合】

7、 【疑點(diǎn)反饋】：（通過(guò)本課學(xué)習(xí)、作業(yè)后你還有哪些沒(méi)有搞懂的知識(shí)，請(qǐng)記錄下來(lái)） 【基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)】 1．對(duì)于原電池的電極名稱(chēng)敘述有錯(cuò)誤的是(　　) A．發(fā)生氧化反應(yīng)的為負(fù)極 B．正極為電子流入的一極 C．比較不活潑的金屬為負(fù)極 D．電流的方向由正極到負(fù)極 2．下面是四個(gè)化學(xué)反應(yīng)，你認(rèn)為理論上不可用于設(shè)計(jì)

8、原電池的化學(xué)反應(yīng)是(　　) A．Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag B．Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O C．Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4 D．C＋CO22CO 3．茫茫黑夜中，航標(biāo)燈為航海員指明了方向。航標(biāo)燈的電源必須長(zhǎng)效、穩(wěn)定。我國(guó)科技工作者研制出以鋁合金、PtFe合金網(wǎng)為電極材料的海水電池。在這種電池中(　　) ①鋁合金是正極?、阡X合金是負(fù)極　③海水是電解液?、茕X合金電極發(fā)生還原反應(yīng) A．②③ B．②④ C．①② D．①④ 4．下列燒杯中盛放的都是稀硫酸，在銅電極上能產(chǎn)生氣泡的是(　　)

9、 5. 如圖所示，兩電極一為碳棒，一為鐵片，若電流表的指針發(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 練方法技巧——原電池正、負(fù)極及電極反應(yīng)的判斷 6．鎳鎘(NiCd)可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用，它的充放電反應(yīng)按下式進(jìn)行： Cd(OH)2＋2Ni(OH)2充電 放電 Cd＋2NiO(OH)＋2H2O 由此可知，該電池放電時(shí)的負(fù)極材料是(　　) A．C

10、d(OH)2 　 B．Ni(OH)2 　　 C．Cd D．NiO(OH) 7．據(jù)報(bào)道，美國(guó)正在研究用鋅電池取代目前廣泛使用的鉛蓄電池，鋅電池具有容量大、 污染少等優(yōu)點(diǎn)，其電池反應(yīng)為2Zn＋O2===2ZnO，其原料為鋅粉、電解液和空氣。則下 列敘述正確的是(　　) A．鋅為正極，空氣進(jìn)入負(fù)極 B．負(fù)極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋ C．正極發(fā)生氧化反應(yīng) D．電解液是酸溶液 題號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 答案 【拓展提升】 8．有甲、乙兩位學(xué)生均想利用原電池反應(yīng)檢測(cè)金屬的活動(dòng)性順序，兩人均使用鎂片與鋁 片作

11、電極，但甲同學(xué)將電極放入6 molL－1 H2SO4溶液中，乙同學(xué)將電極放入6 molL－1 的NaOH溶液中，如下圖所示。 (1)寫(xiě)出甲池中正極的電極反應(yīng)式： 正極：____________________________________________________________。 (2)寫(xiě)出乙池中負(fù)極的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)的離子方程式： 負(fù)極：________________________________________________________________。 總反應(yīng)的離子方程式：_______________________________________

12、_______。 (3)如果甲與乙同學(xué)均認(rèn)為“構(gòu)成原電池的電極材料如果都是金屬，則構(gòu)成負(fù)極材料的金 屬應(yīng)比構(gòu)成正極材料的金屬活潑”，則甲會(huì)判斷出________活動(dòng)性更強(qiáng)，而乙會(huì)判斷出 ________活動(dòng)性更強(qiáng)(填寫(xiě)元素符號(hào))。 (4)由此實(shí)驗(yàn)，可得到如下哪些正確結(jié)論？(　　) A．利用原電池反應(yīng)判斷金屬活動(dòng)順序時(shí)應(yīng)注意選擇合適的介質(zhì) B．鎂的金屬性不一定比鋁的金屬性強(qiáng) C．該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明金屬活動(dòng)順序表已過(guò)時(shí)，已沒(méi)有實(shí)用價(jià)值 D．該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明化學(xué)研究對(duì)象復(fù)雜、反應(yīng)受條件影響較大，因此應(yīng)具體問(wèn)題具體分析 (5)上述實(shí)驗(yàn)也反過(guò)來(lái)證明了“直接利用金屬活動(dòng)順序表判斷原電池中的正負(fù)極”這種

13、 做法________(可靠或不可靠)。如不可靠，請(qǐng)你提出另一個(gè)判斷原電池正負(fù)極的可行實(shí) 驗(yàn)方案_________________________________________________________ ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________ (如可靠，此空可不填)。 【參考答案】 1．C　[原電池中相對(duì)活潑的金屬為

14、負(fù)極，不活潑的為正極，C項(xiàng)錯(cuò)誤；負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，A項(xiàng)正確；原電池工作時(shí)，外電路中電子由負(fù)極流出，由正極流入，電流方向與電子流動(dòng)方向相反，B、D項(xiàng)正確。] 2．D　[D是吸熱的氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)過(guò)程中吸收能量，不能設(shè)計(jì)為原電池。] 3．A　[分析航標(biāo)燈的電源結(jié)構(gòu)，活潑金屬鋁合金作負(fù)極，相對(duì)不活潑金屬PtFe合金作正極，電解液是海水；鋁合金作負(fù)極發(fā)生的是氧化反應(yīng)，故①④錯(cuò)誤，②③正確。] 4．A　[由題給裝置圖知，A、B、C形成原電池，由于金屬活動(dòng)順序表中Cu、Ag排在H的后面，而Zn排在H的前面，故A中有氣體產(chǎn)生。] 5．C　[Fe、C形成的原電池中，負(fù)極鐵失去電子

15、，變成＋2價(jià)的亞鐵離子，由于a極上有大量氣泡生成，所以正極(C)電極反應(yīng)：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。] 6．C　[根據(jù)鎳鎘可充電電池放電的反應(yīng)原理Cd＋2NiO(OH)＋2H2O===Cd(OH)2＋2Ni(OH)2，Cd被氧化生成Cd(OH)2，NiO(OH)被還原生成Ni(OH)2，即Cd發(fā)生氧化反應(yīng)，是失去電子的物質(zhì)，NiO(OH)發(fā)生還原反應(yīng)，是得到電子的物質(zhì)，所以，Cd為負(fù)極，NiO(OH)為正極，即電池的負(fù)極材料是Cd，C項(xiàng)正確。] 7．B　[根據(jù)電池反應(yīng)2Zn＋O2===2ZnO判斷，鋅為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)為Zn－2e－==

16、=Zn2＋，所以A不正確，B正確；正極發(fā)生還原反應(yīng)，所以C不正確；電解液若為強(qiáng)酸，將與鋅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而不是O2與鋅反應(yīng)，所以D不正確。] 8．(1)2H＋＋2e－===H2↑ (2)2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O 2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑ (3)Mg　Al　(4)AD (5)不可靠　將兩種金屬作電極連上電流計(jì)后插入電解質(zhì)溶液，構(gòu)成原電池。利用電流計(jì)測(cè)定電流的方向，從而判斷電子流動(dòng)方向，再確定原電池正負(fù)極 解析　甲同學(xué)依據(jù)的化學(xué)反應(yīng)原理是Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑，乙同學(xué)依據(jù)的化學(xué)反應(yīng)原理是2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。但是由于Al與堿的反應(yīng)是一特例，不可作為判斷金屬性強(qiáng)弱的依據(jù)。所以判斷一個(gè)原電池的正負(fù)極應(yīng)依據(jù)實(shí)驗(yàn)事實(shí)。