高中化學(xué) 專題2 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 第3單元 化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化 第1課時 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 化學(xué)電源學(xué)案 蘇教版必修2

《高中化學(xué) 專題2 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 第3單元 化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化 第1課時 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 化學(xué)電源學(xué)案 蘇教版必修2》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高中化學(xué) 專題2 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 第3單元 化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化 第1課時 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 化學(xué)電源學(xué)案 蘇教版必修2（10頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第1課時　化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能　化學(xué)電源 學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.通過銅­鋅原電池的實(shí)驗探究，初步了解原電池原理。(重點(diǎn))2.了解化學(xué)電源的原理與應(yīng)用。3.了解鋼鐵的電化學(xué)腐蝕。 [自 主 預(yù) 習(xí)·探 新 知] 一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 1．實(shí)驗探究 實(shí)驗步驟 現(xiàn)象 解釋或說明 鋅片溶解，表面有氣泡產(chǎn)生；銅片無明顯變化 鋅與稀硫酸發(fā)生反應(yīng)生成H2，而銅與稀硫酸不反應(yīng) 鋅片溶解，銅片表面有氣泡產(chǎn)生，電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn) 鋅與稀硫酸反應(yīng)，但氫氣在銅片上產(chǎn)生，導(dǎo)線中有電流 2.原電池 (1)概念：將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。 (2)工作原理(以鋅­銅&

2、#173;稀硫酸原電池為例) 裝置 電極 Zn電極 Cu電極 現(xiàn)象 鋅片逐漸溶解 銅片上產(chǎn)生氣泡 得失電子 失電子 得電子 正、負(fù)極判斷 負(fù)極 正極 電子流向 流出 流入 電極反應(yīng)式 Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ 總反應(yīng)式 Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ (3)構(gòu)成原電池的“一個反應(yīng)，三個條件” ①原理反應(yīng)：自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。 ②三個條件 二、鋼鐵的電化學(xué)腐蝕 實(shí)驗內(nèi)容 在一塊表面無銹的鐵片上滴一大滴含酚酞的食鹽水，放置一段時間 實(shí)驗現(xiàn)象 溶液周圍逐漸呈現(xiàn)紅色，并慢慢形成褐色的銹斑 實(shí)驗

3、結(jié)論 鋼鐵在潮濕的空氣中很快被腐蝕 鋼鐵的電化學(xué)腐蝕原理 圖示 形成條件 鋼鐵表面形成的電解質(zhì)溶液中溶有O2，通常溶液呈中性弱酸性或弱堿性 電極材料 負(fù)極是Fe，正極是C 電極反應(yīng) 負(fù)極反應(yīng)式：2Fe－2e－===2Fe2＋，正極反應(yīng)式：2H2O＋O2＋4e－===4OH－ 總反應(yīng)式 2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2 溶液中的反應(yīng) 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3 Fe(OH)3脫水生成紅色鐵銹 電化學(xué)腐蝕概念 不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸，發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子被氧化，這種腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕 三、化學(xué)

4、電源 1．優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)化率比燃料燃燒要大得多。 2．化學(xué)電源的分類 (1)一次電池：用過之后不能復(fù)原，如鋅錳干電池等。 (2)二次電池：充電后能繼續(xù)使用，如銀鋅紐扣電池。 (3)燃料電池：燃料和氧化劑分別在兩個電極上反應(yīng)，如氫氧燃料電池、甲醇­空氣燃料電池等。 3．實(shí)例 (1)銀鋅紐扣電池的總反應(yīng)為Zn＋Ag2O＋H2OZn(OH)2＋2Ag，則該電池的負(fù)極為Zn，發(fā)生氧化反應(yīng)。 (2)氫氧燃料電池工作時負(fù)極反應(yīng)的物質(zhì)為H2，正極反應(yīng)的物質(zhì)為O2。 [基礎(chǔ)自測] 1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”) (1)原電池是一種將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置

5、。(　　) (2)原電池中活潑金屬作負(fù)極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。(　　) (3)原電池工作時，溶液中的陽離子向負(fù)極移動。(　　) (4)燃料電池工作時燃料在電池中燃燒，然后熱能轉(zhuǎn)化為電能。(　　) 【答案】　(1)×　(2)√　(3)×　(4)× 2．將純鋅片和純銅片按圖示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時間，以下敘述正確的是(　　) ①兩裝置中銅片表面均無氣泡產(chǎn)生 ②甲中銅片是正極，乙中銅片是負(fù)極 ③兩裝置中溶液中的c(H＋)均減小 ④產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙慢 ⑤甲中SO向Zn片移動，H＋向Cu片移動 ⑥乙中電流從Cu片流向Zn片 ⑦兩裝

6、置中Cu片的質(zhì)量均不變 A．①②③　　B．③⑤⑦ C．④⑤⑥ D．②③④⑤⑦ B　[甲是原電池，甲中鋅片作負(fù)極，銅片作正極，正極上發(fā)生還原反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑，有氣泡產(chǎn)生，乙裝置中鋅片上發(fā)生反應(yīng)：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，銅片上無氣體產(chǎn)生，①錯；乙中裝置不構(gòu)成原電池，②、⑥錯；兩裝置中溶液中的氫離子均發(fā)生反應(yīng)，c(H＋)均減小，③正確；原電池反應(yīng)的反應(yīng)速率較快，④錯；陽離子H＋向正極Cu片移動，陰離子SO向Zn片移動，⑤正確；兩裝置中Cu片未參加反應(yīng)，質(zhì)量均不變，⑦正確。故選B。] 3．下列說法正確的是(　　) A．鎳氫電池、鋰電池和堿性鋅錳干電池都是

7、二次電池 B．燃料電池是一種高效但是會污染環(huán)境的新型電池 C．化學(xué)電池的反應(yīng)基礎(chǔ)是氧化還原反應(yīng) D．鉛蓄電池放電的時候正極材料是Pb，負(fù)極材料是PbO2 C　[堿性鋅錳干電池是一次電池；燃料電池是一種高效且不會污染環(huán)境的新型電池；鉛蓄電池放電的時候正極材料是PbO2，負(fù)極材料是Pb。] [合 作 探 究·攻 重 難] 原電池的工作原理 [背景材料] 銅鋅原電池工作原理如圖所示： [思考交流] (1)在銅鋅原電池中，電子是怎樣移動的？電子能否通過電解質(zhì)溶液？原電池工作時電流是怎樣形成的？ 【提示】　鋅失去電子，電子通過導(dǎo)線流向銅片。電子不能通過電解質(zhì)溶

8、液，在溶液中陽離子流向正極，陰離子流向負(fù)極，陰陽離子定向移動形成電流。 (2)若將銅鋅原電池中的稀硫酸換作硫酸銅溶液，能否產(chǎn)生電流？電極反應(yīng)有何不同？ 【提示】　將稀硫酸換作硫酸銅溶液，也可以構(gòu)成原電池，產(chǎn)生電流。鋅為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)Zn－2e－===Zn2＋，銅為正極，發(fā)生還原反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu，總反應(yīng)為Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。 (3)某種燃料電池的工作原理示意圖如下所示，a、b均為惰性電極。 根據(jù)電子流向判斷燃料和氧氣應(yīng)在哪個入口通入？ 【提示】　A口通入燃料，B口通入氧氣。 原電池正、負(fù)極的判斷方法 原電池原理的應(yīng)用 [背景

9、材料] [思考交流] (1)結(jié)合原電池構(gòu)成的條件，思考怎樣依據(jù)反應(yīng)Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋設(shè)計一個原電池？畫出原電池裝置圖并標(biāo)出正、負(fù)極。 【提示】　先確定兩個電極，負(fù)極失電子化合價升高，所以銅作負(fù)極，再找活潑性比銅弱的碳棒或銀棒作正極；從反應(yīng)中可以看出電解質(zhì)溶液中必須含有銀離子，所以用硝酸銀作電解質(zhì)溶液。裝置圖： (2)鋅與稀硫酸反應(yīng)時，若滴幾滴硫酸銅溶液，反應(yīng)速率會加快，試分析其原因。 【提示】　滴加硫酸銅溶液后，會有少量鋅與硫酸銅反應(yīng)置換出銅。然后銅、鋅分別作為原電池的兩個電極而形成原電池，從而加快鋅與稀硫酸的反應(yīng)速率。 原電池原理的應(yīng)用 (1)加快

10、氧化還原反應(yīng)的速率 自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，形成原電池時反應(yīng)速率增大。 例如，Zn與稀H2SO4反應(yīng)時，滴加少量CuSO4溶液，則Zn和置換出的Cu在稀H2SO4中構(gòu)成原電池，加快Zn與稀硫酸反應(yīng)的速率。 (2)比較金屬的活動性強(qiáng)弱 兩種金屬分別作原電池的兩極時，一般作負(fù)極的金屬比作正極的金屬活潑。 例如，有兩種金屬a、b，用導(dǎo)線連接插入到稀H2SO4中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡產(chǎn)生，則a為負(fù)極，b為正極，金屬活動性a>b。 (3)用于金屬腐蝕保護(hù) 使金屬制品作原電池的正極而得到保護(hù)。 例如，將鐵質(zhì)輸水管道與鋅塊相連，鋅作原電池的負(fù)極失電子，保護(hù)鐵不被腐蝕。 (4)

11、設(shè)計電池 理論上能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池。 如：把Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋設(shè)計成原電池，可用Fe作負(fù)極，銅(或石墨)作正極，F(xiàn)eCl3溶液作電解質(zhì)溶液。 [當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)·固 雙 基] 題組1　構(gòu)成原電池的條件 1．如圖所示的裝置，能夠組成原電池產(chǎn)生電流的是(　　) D 2．下列各組材料中，不能組成原電池的是(　　) A B C D 兩極材料 Zn片、石墨 Cu片、Ag片 Zn片、Cu片 Fe片、Cu片 插入溶液 稀H2SO4溶液 AgNO3溶液 蔗糖溶液 稀鹽酸 C　[蔗糖是非電解質(zhì)，不能構(gòu)成原電池。

12、] 題組2　原電池中正極、負(fù)極的判斷 3.李明在學(xué)完了原電池的知識之后，設(shè)計了如圖所示的檸檬水果電池，觀察到外電路上的電流從電極X流向電極Y。已知他選擇了鐵為X極，則Y極應(yīng)該是(　　) A．鋅　　　B．石墨 C．銀 D．銅 A　[電流的方向與電子的流動方向相反，則電子由電極Y經(jīng)導(dǎo)線流向電極X，因此Y電極的活潑性強(qiáng)于鐵，故Y電極只能為鋅。] 4．下列敘述中正確的是(　　) A．原電池的負(fù)極發(fā)生得電子的還原反應(yīng) B．原電池中較活潑的金屬作正極 C．原電池中的電極一定要由兩種不同的金屬組成 D．原電池中發(fā)生氧化反應(yīng)的電極是負(fù)極 D　[原電池的兩極可

13、以是兩種活潑性不同的金屬，也可以是由金屬與非金屬(例如石墨)構(gòu)成，原電池的負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，故A、B、C選項錯；只有D選項正確。] 題組3　原電池的工作原理 5.右圖是Zn和Cu組成的原電池示意圖，某小組做完該實(shí)驗后，在讀書卡片上記錄如下，卡片上描述合理的是(　　) A．①②③ B．④⑤⑥ C．③④⑤ D．②③⑥ D　[鋅比銅活潑性強(qiáng)，因此在Cu—Zn—H2SO4原電池中，鋅為負(fù)極，電子由鋅→銅，導(dǎo)線中電流由銅→鋅，鋅失去電子而溶解，溶液中的H＋移向銅片，在Cu極得到電子而產(chǎn)生H2氣泡。故D項正確。] 6．堿性鋅錳電池的總反應(yīng)為Zn＋2MnO2＋2H2O=

14、==Zn(OH)2＋2MnO(OH)，下列說法不正確的是(　　) A．該電池Zn為負(fù)極，MnO2為正極，電解質(zhì)是KOH B．放電時外電路電流由Zn流向MnO2 C．電池工作時OH－向鋅電極移動 D．該電池的正極反應(yīng)為 MnO2＋e－＋H2O===MnO(OH)＋OH－ B　[放電時，Zn為負(fù)極，MnO2為正極，電子從Zn電極(負(fù)極)流向MnO2(正極)，電流方向與電子流向相反，從正極流向負(fù)極，故B項錯誤。] 原電池工作中“三個方向”和“一個類型” 題組4　原電池工作原理的應(yīng)用 7．M、N、P、E四種金屬，已知：①M(fèi)＋N2＋===N＋M2＋；②M、P用導(dǎo)線連接放入N

15、aHSO4溶液中，M表面有大量氣泡產(chǎn)生；③N、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸鹽溶液中，電極反應(yīng)為E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。則這四種金屬的還原性由強(qiáng)到弱的順序是(　　) A．P>M>N>E B．E>N>M>P C．P>N>M>E D．E>P>M>N A　[由①知金屬活動性：M>N；由②知M作原電池的正極，故金屬活動性：P>M；由③知N作負(fù)極，故金屬活動性：N>E。A正確。] 8．試根據(jù)氧化還原反應(yīng)：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2設(shè)計原電池，回答下列問題。 電解質(zhì)

16、溶液是________，負(fù)極是________，電極反應(yīng)式為 ___________________________________________________________， 正極是________，電極反應(yīng)式為________________________。 【解析】　氧化還原反應(yīng)中的氧化劑在正極反應(yīng)，還原劑在負(fù)極反應(yīng)。根據(jù)方程式可知，銅作負(fù)極，F(xiàn)eCl3為電解質(zhì)，正極宜選用不與FeCl3反應(yīng)但能導(dǎo)電的物質(zhì)。 【答案】　FeCl3　Cu　Cu－2e－===Cu2＋　石墨　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ 題組5　鋼鐵的電化學(xué)腐蝕 9．鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，正極上發(fā)生的電

17、極反應(yīng)是(　　) A．2H＋＋2e－===H2↑ B．Fe2＋＋2e－===Fe C．2H2O＋O2＋4e－===4OH－ D．Fe3＋＋e－===Fe2＋ C　[鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，負(fù)極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋，正極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，C正確。] 10．如圖所示，液面上浮著一個空心鐵球。數(shù)天后可觀察到的現(xiàn)象是(　　) ①鐵球表面出現(xiàn)紅棕色銹斑 ②鐵球表面出現(xiàn)黑色銹斑 ③量筒內(nèi)水位下降 ④量筒內(nèi)水位上升 A．①③　 B．①④　　　C．②③　　　D．③④ B　[量筒中的空氣、溶有O2的食鹽水和鐵球(鐵碳合金)組成原電池，發(fā)生了電化

18、學(xué)腐蝕。其負(fù)極反應(yīng)式是2Fe－4e－===2Fe2＋，正極反應(yīng)式是O2＋2H2O＋4e－===4OH－。Fe2＋與OH－結(jié)合成Fe(OH)2，再被氧化成Fe(OH)3，F(xiàn)e(OH)3脫水成為Fe2O3·xH2O而在鐵球表面出現(xiàn)紅棕色銹斑。由于量筒中的O2被吸收，所以量筒內(nèi)的水位會上升。] 題組6　化學(xué)電源 11．常用的紐扣電池為銀鋅電池，它分別以鋅和氧化銀為電極。放電時鋅極上的電極反應(yīng)是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，氧化銀極上的反應(yīng)是Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，下列判斷中，正確的是(　　) A．鋅是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化銀是正極，發(fā)生還原反應(yīng)

19、 B．鋅是正極，發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化銀是負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng) C．鋅是負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)，氧化銀是正極，發(fā)生氧化反應(yīng) D．鋅是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，氧化銀是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng) A　[放電時是原電池。負(fù)極是較活潑金屬，失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；正極是較不活潑金屬或非金屬導(dǎo)體，發(fā)生還原反應(yīng)。] 12．氫氧燃料電池是一種能在航天飛機(jī)上使用的特殊電池，其反應(yīng)原理示意圖如圖。下列有關(guān)氫氧燃料電池的說法不正確的是(　　) A．由于A、B兩電極材料沒有活潑性差別，故不能構(gòu)成原電池 B．A電極是負(fù)極，電極上發(fā)生氧化反應(yīng) C．產(chǎn)物為無污染的水，屬于環(huán)境友好的綠色電池 D．外電路中電流由B電極通過導(dǎo)

20、線流向A電極 A　[A項，燃料電池中電極的活潑性可以是相同的，錯誤；B項，A電極通入的是氫氣，A電極作負(fù)極，電極上發(fā)生氧化反應(yīng)，正確；C項，產(chǎn)物為無污染的水，屬于環(huán)境友好的綠色電池，正確；D項，B電極是正極，則外電路中電流由B電極通過導(dǎo)線流向A電極，正確。] 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375