人教版必修2 第二章 第二節(jié)　化學(xué)能與電能 學(xué)案.doc

第二節(jié)化學(xué)能與電能課標要求1了解化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化關(guān)系。2初步了解原電池的工作原理及應(yīng)用。3了解研制新型電池的重要性。4會書寫簡單的電極反應(yīng)式。1構(gòu)成原電池的條件(1)具有活潑性不同的兩個電極；(2)兩電極必須插入電解質(zhì)溶液中；(3)形成閉合回路；(4)能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)。2原電池工作原理口訣：原電池分為兩極；負極氧化正還原；電子由負流向正；離子陽正陰向負。3原電池正、負極的判斷方法：首先準確判斷元素化合價的變化，然后根據(jù)原電池工作原理判斷?；蟽r升高失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)負極；化合價降低得到電子發(fā)生還原反應(yīng)正極。1一次能源和二次能源2.化學(xué)能間接轉(zhuǎn)化為電能火力發(fā)電過程能量轉(zhuǎn)換化學(xué)能熱能機械能電能關(guān)鍵化石燃料的燃燒(氧化還原反應(yīng))3化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能原電池(1)實驗探究實驗裝置實驗現(xiàn)象結(jié)論銅片：有氣泡產(chǎn)生鋅片：溶解電流表：指針偏轉(zhuǎn)有電流產(chǎn)生，裝置中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能(2)概念：把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。(3)工作原理負極正極電池反應(yīng)：zn2h=zn2h2(4)電子的流向：電子由負極經(jīng)導(dǎo)線流向正極。(5)反應(yīng)本質(zhì)：原電池反應(yīng)的本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。特別提醒原電池工作時電子的流向與電流的方向相反，即電子由負極流向正極，而電流是由正極流向負極。1下列裝置中，哪些能構(gòu)成原電池？其他不能構(gòu)成原電池的原因是什么？提示：裝置d能構(gòu)成原電池；裝置a不能構(gòu)成原電池，原因是酒精為非電解質(zhì)；裝置b不能構(gòu)成原電池，原因是沒有形成閉合回路；裝置c不能構(gòu)成原電池，原因是兩個電極的金屬活潑性相同。2原電池工作時，電子和離子分別怎樣移動？提示：電子是從負極經(jīng)過導(dǎo)線移向正極；在原電池電解質(zhì)溶液中，陽離子移向正極，陰離子移向負極。1構(gòu)成原電池的條件(1)具有活潑性不同的兩個電極；(2)兩電極插入電解質(zhì)溶液中；(3)形成閉合回路；(4)能自發(fā)地發(fā)生放熱的氧化還原反應(yīng)。2原電池的工作原理(1)反應(yīng)類型：負極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)。(2)電子的移動方向：從負極流出，經(jīng)導(dǎo)線流向正極。(3)離子的移動方向：陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。3原電池正、負極的判斷4電極反應(yīng)式的書寫(1)負極反應(yīng)式的書寫活潑金屬作負極時，電極本身被氧化：a若生成的陽離子不與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，其產(chǎn)物可直接寫為金屬陽離子，如：zn2e=zn2，cu2e=cu2。b若生成的金屬陽離子與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為兩反應(yīng)合并后的反應(yīng)式。如mgal(koh)原電池，負極反應(yīng)式為al3e4oh=alo2h2o；鉛蓄電池負極反應(yīng)式：pb2eso=pbso4。負極本身不反應(yīng)時，常見書寫方法為：氫氧(酸性)燃料電池，負極反應(yīng)式為h22e=2h。氫氧(堿性)燃料電池，負極反應(yīng)式為h22e2oh=2h2o。(2)正極反應(yīng)式的書寫首先根據(jù)化合價變化或氧化性強弱判斷得電子的微粒；其次確定該微粒得電子后變成哪種形式。如氫氧(酸性)燃料電池，正極反應(yīng)式為o24h4e=2h2o。氫氧(堿性)燃料電池，正極反應(yīng)式為o22h2o4e=4oh。鉛蓄電池正極反應(yīng)式：pbo22e4hso=pbso42h2o。1判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“”)。(1)原電池是一種電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置()(2)負極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)()(3)正極是電子流出極()(4)用導(dǎo)線連接的銅片和鋅片插入到稀h2so4中，鋅片上有大量氣泡產(chǎn)生()2(1)下列裝置屬于原電池的是_。(2)在選出的原電池中，_是負極，發(fā)生_反應(yīng)，_是正極，該極的現(xiàn)象是_；(3)此原電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。解析：(1)依據(jù)構(gòu)成原電池的條件判斷，只有符合。(2)在裝置中，較為活潑的金屬鐵作負極，發(fā)生氧化反應(yīng)：fe2e=fe2；不活潑的金屬銅作正極，正極上發(fā)生還原反應(yīng)：2h2e=h2 ，所以看到的現(xiàn)象是正極產(chǎn)生氣泡。(3)由上述分析，可確定此原電池的電池總反應(yīng)是feh2so4=feso4h2。答案：(1)(2)fe氧化cu電極上產(chǎn)生氣泡(3)feh2so4=feso4h21加快氧化還原反應(yīng)的速率(1)原理：在原電池中，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極進行，使溶液中粒子運動相互間的干擾減小，使反應(yīng)速率增大。(2)應(yīng)用：實驗室用zn和稀h2so4(或稀鹽酸)反應(yīng)制h2，常用粗鋅，它產(chǎn)生h2的速率快。原因是粗鋅中的雜質(zhì)和鋅、稀h2so4形成原電池，加快了鋅的腐蝕，使產(chǎn)生h2的速率加快。2比較金屬的活動性強弱(1)原理：原電池中，一般活動性強的金屬為負極，活動性弱的金屬為正極。(2)應(yīng)用：有兩種金屬a和b，用導(dǎo)線連接后插入到稀硫酸中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡產(chǎn)生，由原電池原理可知，金屬活動性ab。3設(shè)計原電池(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，一般還原劑為負極材料(或在負極上被氧化)，氧化劑(電解質(zhì)溶液中的陽離子)在正極上被還原。(2)實例：以fecuso4=feso4cu為例裝置材料選擇電極反應(yīng)負極：fe正極：cu或c等(活潑性比fe差的金屬或?qū)щ姷氖艟?電解質(zhì)溶液：cuso4溶液負極：fe2e=fe2正極：cu22e=cu1有a、b、c、d四個金屬電極，有關(guān)的實驗裝置及部分實驗現(xiàn)象如下：實驗裝置部分實驗現(xiàn)象a極質(zhì)量減小，b極質(zhì)量增大b極有氣體產(chǎn)生，c極無變化d極溶解，c極有氣體產(chǎn)生電流從a極流向d極由此可判斷這四種金屬的活動性順序是()aabcdbbcdacdabc dabdc解析：選c裝置一是原電池，a極質(zhì)量減小，說明a極金屬失電子形成離子，故a極金屬比b極金屬活潑；裝置二沒有形成原電池，可知b比c活潑，且c位于金屬活動性順序表中氫的后面；裝置三形成原電池，易知d比c活潑；裝置四中，電流從a極流向d極，則電子是從d極流向a極，知d比a活潑。因此四種金屬的活動性順序為dabc。2鐵及鐵的化合物應(yīng)用廣泛，如fecl3可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血劑等。(1)寫出fecl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式：_。(2)若將(1)中的反應(yīng)設(shè)計成原電池，請畫出原電池的裝置圖，標出正、負極，并寫出電極反應(yīng)式。正極反應(yīng)：_；負極反應(yīng)：_。解析：負極發(fā)生氧化反應(yīng)，反應(yīng)式為cu2e=cu2，正極發(fā)生還原反應(yīng)，反應(yīng)式為2fe32e=2fe2。負極：cu；正極：c或鉑；電解質(zhì)溶液：fecl3溶液。答案：(1)2fe3cu=2fe2cu2(2)裝置圖正極反應(yīng)：2fe32e=2fe2負極反應(yīng)：cu2e=cu21干電池(1)鋅錳電池 (2)堿性鋅錳電池將鋅錳干電池中的電解質(zhì)nh4cl換成濕的koh，并在構(gòu)造上作了改進。2充電電池充電電池又稱二次電池，它在放電時所進行的氧化還原反應(yīng)，在充電時可以逆向進行，使電池恢復(fù)到放電前的狀態(tài)。(1)鉛蓄電池 (2)鎳鎘電池正極材料為nio(oh)，負極材料為cd，電解質(zhì)為koh。(3)鋰離子電池新一代可充電的綠色電池，低功耗電器的主流電源。3燃料電池(1)原理利用原電池的工作原理將燃料和氧化劑反應(yīng)所放出的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。(2)與其他電池的區(qū)別反應(yīng)物由外設(shè)裝備提供，如燃料和氧化劑等。1相對于普通鋅錳電池來講，堿性鋅錳電池有什么優(yōu)點？提示：堿性鋅錳電池是將普通鋅錳電池中的nh4cl換成濕的koh，這樣可延長電池的壽命和提高其性能。2寫出氫氧燃料電池反應(yīng)的化學(xué)方程式，由此分析兩極反應(yīng)物分別是什么？提示：在2h2o2=2h2o反應(yīng)中，化合價變化h2h2o，氫由01，o2h2o，氧由02，h2發(fā)生氧化反應(yīng)，o2發(fā)生還原反應(yīng)，h2為負極反應(yīng)物，o2為正極反應(yīng)物。1廢舊電池中的鎘、鎳、汞、鉛等重金屬陽離子會對土壤和水造成污染，因此，要回收處理。2二次電池可循環(huán)使用，但充、放電次數(shù)仍有限制，有一定的使用壽命。3燃料電池的燃料可隨時添加，電池可持續(xù)放電，這是其他電池?zé)o法比擬的。4氫氧燃料電池：酸性電池堿性電池負極2h24e=4h2h24oh4e=4h2o正極o24h4e=2h2oo24e2h2o=4oh電池總反應(yīng)2h2o2=2h2o1判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“”)。(1)手機上用的鋰離子電池屬于二次電池()(2)鋅錳干電池中，鋅電極是正極()(3)甲烷燃料電池中通入甲烷的一極為負極，發(fā)生還原反應(yīng)()(4)廢舊電池需回收集中處理的原因是為了利用電池外殼的金屬材料()2人造衛(wèi)星常用到的一種高能電池銀鋅蓄電池，它在放電時的電極反應(yīng)為zn2oh2e=znoh2oag2oh2o2e=2ag2oh，據(jù)此判斷氧化銀是()a負極，被氧化b正極，被還原c負極，被還原 d正極，被氧化解析：選b由電極反應(yīng)式可知，ag2o得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，做原電池的正極。三級訓(xùn)練節(jié)節(jié)過關(guān)1如下圖所示裝置，能夠組成原電池的是()解析：選ca項，兩電極材料相同，且不能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，不能組成原電池，錯誤；b項，兩電極材料相同，不能組成原電池，錯誤；c項，裝置為原電池，zn為負極，cu為正極，發(fā)生反應(yīng)zncu2=zn2cu，正確；d項，乙醇溶液不是電解質(zhì)溶液，不能組成原電池，錯誤。2下列有關(guān)電池的說法正確的是()a鉛蓄電池不屬于二次電池b原電池工作時一定有氧化還原反應(yīng)發(fā)生c廢舊電池可埋入土壤，作為肥料d氫氧燃料電池，通入氫氣的電極為電池的正極解析：選b鉛蓄電池屬于二次電池；原電池工作時一定有電子轉(zhuǎn)移，一定有氧化還原反應(yīng)發(fā)生；廢舊電池中含重金屬，埋入土壤，會污染環(huán)境；氫氧燃料電池中通入h2的電極為負極，通入o2的一極為正極。3.如圖裝置所示，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為()azn22e=znb2h2e=h2czn2e=zn2dcu22e=cu解析：選b根據(jù)圖示可知，該裝置為原電池，由于還原性zncu，所以zn是負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，cu是正極，h在正極上得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式是2h2e=h2。4.如圖是鉛蓄電池構(gòu)造示意圖，下列說法不正確的是()a鉛蓄電池，充電時電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能b電池工作時，電子由pb板通過導(dǎo)線流向pbo2板c電池工作時，pb發(fā)生還原反應(yīng)d電池工作時，h移向pbo2板解析：選ca項，鉛蓄電池充電時把電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，正確；b項，電池工作時，電子從負極經(jīng)外電路流向正極，即電子由pb流向pbo2，正確；c項，電池中pb作負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，錯誤；d項，電池工作時，陽離子向正極移動，正確。5現(xiàn)有如下兩個反應(yīng)：(a)naohhcl=naclh2o，(b)cu2ag=2agcu2。(1)根據(jù)兩反應(yīng)本質(zhì)，判斷能否設(shè)計成原電池_。(2)如果不能，說明其原因_。(3)如果可以，則寫出正、負極材料，其電極反應(yīng)式及反應(yīng)類型(“氧化反應(yīng)”或“還原反應(yīng)”)，電解質(zhì)溶液名稱：負極：_，_，_。正極：_，_，_。電解質(zhì)溶液：_。若導(dǎo)線上轉(zhuǎn)移電子1 mol，則正極質(zhì)量增加_ g。解析：(1)、(2)只有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計成原