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1、 專題一 第二單元 化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化第一課時(shí) 原電池的工作原理一、學(xué)習(xí)目標(biāo):1、以銅鋅原電池為例,熟練掌握原電池工作原理。2、能夠熟練寫出電極、電池反應(yīng)方程式。3、能夠正確判斷原電池的正負(fù)極。二、重點(diǎn)難點(diǎn):1、原電池工作原理。2、能夠熟練寫出電極、電池反應(yīng)方程式。 三、知識(shí)點(diǎn)回顧、書寫熱化學(xué)方程式應(yīng)該注意的幾個(gè)問(wèn)題:1、 2、 3、 4、 求焓變常見的計(jì)算公式1、 2、 四、學(xué)習(xí)過(guò)程1、電極反應(yīng)及總反應(yīng)負(fù)極: ,_電子,發(fā)生_反應(yīng), 現(xiàn)象:電極不斷 正極: ,_電子,_反應(yīng), 現(xiàn)象:電極表面有 析出總反應(yīng):_ _2、原電池電路的形成(在此鋅銅原電池中)外電路:電子由 流向 ;內(nèi)電路:通過(guò) 形
2、成內(nèi)電路;鹽橋內(nèi)K+向Cu電極定向移動(dòng);Cl-向Zn電極定向移動(dòng)。鹽橋的組成:含有瓊膠的KCl飽和溶液鹽橋的作用:使連接的兩溶液保持電中性,氧化還原反應(yīng)得以繼續(xù)進(jìn)行?!具w移應(yīng)用】分析圖示的原電池 現(xiàn)象為: 正極反應(yīng): 負(fù)極反應(yīng): 總反應(yīng)為: 【歸納總結(jié)】:原電池正負(fù)極判定方法依據(jù)原電池兩極材料:負(fù)極一般為 金屬,正極一般為活潑性 的金屬或 ,根據(jù)電流方向或電子流向:電流(內(nèi)電路)由 極流向 極;電子則由 極經(jīng)外電路流向原電池的 極。根據(jù)電解質(zhì)溶液中離子遷移方向:陽(yáng)離子移向原電池 極,陰離子移向 極。根據(jù)原電池中反應(yīng)類型:正極:_電子,發(fā)生_反應(yīng),現(xiàn)象是伴隨金屬的析出或H2的放出。負(fù)極:_電子,
3、發(fā)生_反應(yīng),現(xiàn)象則是電極本身的消耗,質(zhì)量減小。學(xué)生活動(dòng):原電池的應(yīng)用(一)根據(jù)原電池原理判斷金屬活動(dòng)性1:X、Y、W都是金屬,把X浸入W的硝酸鹽溶液中,X的表面有W析出,X與Y組成原電池時(shí),Y作負(fù)極。X、Y、W三種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)椋?AXYW BXWY CYXW DYWX2:把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中,用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時(shí),a為負(fù)極;c、d相連時(shí),電流由d到c;a、c相連時(shí),c極上產(chǎn)生大量氣泡,b、d相連時(shí),b上有大量氣泡產(chǎn)生,則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的為:Aa>b>c>d Ba>c>d>b Cc>a>b&
4、gt;d Db>d>c>a(二)根據(jù)氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池 1、一個(gè)電池反應(yīng)的離子方程式是 Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu,該反應(yīng)的的原電池正確組合是( )ABCD正極ZnCuCuFe負(fù)極CuZnZnZn電解質(zhì)溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl【對(duì)點(diǎn)練習(xí)】1、下列關(guān)于原電池的敘述正確的是 ( ) A. 構(gòu)成原電池的正極和負(fù)極必須是兩種不同的金屬B. 原電池是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置C. 在原電池中,電子流出的一極是負(fù)極,該電極被還原D. 原電池放電時(shí),電流的方向是從負(fù)極到正極2.下列裝置能夠組成原電池,產(chǎn)生電流的是( ) A B C D E 3.某原電池的總反
5、應(yīng)離子方程式為2Fe3Fe=3Fe2,不能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是( )A、正極為Cu、負(fù)極為Fe, 電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液。B、正極為Cu、負(fù)極為Zn,電解質(zhì)溶液為Fe2(SO4)3溶液。C、正極為Cu、負(fù)極為Fe,電解質(zhì)為Fe(NO3)3溶液。D、正極為Ag、負(fù)極為Fe,電解質(zhì)為CuSO4溶液。4. 由銅、鋅和稀硫酸組成的原電池工作時(shí),電解質(zhì)溶液PH怎樣變化( ) A. 不變 B. 先變小后變大 C.逐漸變大 D. 逐漸變小5. 下列說(shuō)法正確的是( )A. 原電池中較活潑金屬作正極 B.原電池中電子流出的一極是正極,發(fā)生氧化反應(yīng)C.原電池兩極均
6、發(fā)生氧化還原反應(yīng) D.原電池中的陽(yáng)離子向負(fù)極移動(dòng)6. 原電池的電極名稱不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān),也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。下列說(shuō)法中不正確的是( )A由Al、Cu、稀H2SO4組成原電池,其負(fù)極反應(yīng)式為:Al3eAl3+B由Mg、Al、NaOH溶液組成原電池,其負(fù)極反應(yīng)式為:Al3e4OHAlO22H2OC由Fe、Cu、FeCl3溶液組成原電池,其負(fù)極反應(yīng)式為:Cu2eCu2+D由Al、Cu、濃硝酸組成原電池,其負(fù)極反應(yīng)式為:Cu2eCu2+【高考鏈接】1.(2007海南14)依據(jù)氧化還原反應(yīng):2Ag(aq)Cu(s)Cu2(aq)2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題:
7、60; (1)電極X的材料是 ;電解質(zhì)溶液Y是 ; (2)銀電極為電池的 極,發(fā)生的電極反應(yīng)為
8、0; ;X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為 ; (3)外電路中的電子是從 電極流向 電極。2.(2008廣東)用銅片、銀片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、 導(dǎo)線和鹽橋(裝有瓊脂
9、-KNO3的U型管)構(gòu)成一個(gè)原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是在外電路中,電流由銅電極流向銀電極正極反應(yīng)為:Ag+e - =Ag實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取出鹽橋,原電池仍繼續(xù)工作將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同 ( ) A. B.C.D.重難點(diǎn)一 原電池正負(fù)極判斷的方法1由組成原電池的兩極材料判斷較活潑的金屬為負(fù)極,較不活潑的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。2根據(jù)電流方向或電子流向判斷外電路中,電流由正極流向負(fù)極,電子由負(fù)極流向正極。3根據(jù)原電池電解質(zhì)溶液中離子的移動(dòng)方向判斷在原電池電解質(zhì)溶液中,陽(yáng)離子移向正極,陰離子移向負(fù)極。4根據(jù)原電池中兩極發(fā)生的反應(yīng)判斷原電池中,負(fù)極總是發(fā)生
10、氧化反應(yīng),正極總是發(fā)生還原反應(yīng)。若給出一個(gè)總方程式,則可根據(jù)化合價(jià)升降來(lái)判斷。5根據(jù)電極質(zhì)量的變化判斷原電池工作后,某一電極質(zhì)量增加,說(shuō)明溶液中的陽(yáng)離子在該電極上放電,該極為正極,活潑性較弱;反之,如果某一電極質(zhì)量減輕,則該電極溶解,為負(fù)極,活潑性較強(qiáng)。6根據(jù)電極上有氣泡產(chǎn)生判斷原電池工作后,如果某一電極上有氣體產(chǎn)生,通常是因?yàn)樵撾姌O發(fā)生了析出H2的反應(yīng),說(shuō)明該電極為正極,活潑性較弱。7根據(jù)某電極(X)附近pH的變化判斷析氫或吸氧的電極反應(yīng)發(fā)生后,均能使該電極附近電解質(zhì)溶液的pH增大,因而原電池工作后,X極附近的pH增大了,說(shuō)明X極為正極,金屬活動(dòng)性較強(qiáng)。特別提醒應(yīng)用此要點(diǎn),須注意:原電池的電
11、極類型不僅跟電極材料有關(guān),還與電解質(zhì)溶液的性質(zhì)有關(guān)。如鎂鋁電極在稀硫酸中構(gòu)成原電池,鎂為負(fù)極,鋁為正極,但若以氫氧化鈉為電解質(zhì)溶液,則鋁為負(fù)極,鎂為正極。重難點(diǎn)二 電極反應(yīng)式的書寫方法書寫電極反應(yīng)式時(shí),按照負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),正極發(fā)生還原反應(yīng),首先正確判斷出電極反應(yīng)產(chǎn)物,然后結(jié)合反應(yīng)物及轉(zhuǎn)移電子數(shù)量寫出反應(yīng)式,再結(jié)合質(zhì)量守恒、電荷守恒配平各電極反應(yīng)式。兩電極反應(yīng)式相加則得總反應(yīng)式。結(jié)合具體的情況,我們可以概括為以下兩種情況:(1)根據(jù)兩個(gè)電極反應(yīng)式,寫出總反應(yīng)式。使兩個(gè)電極反應(yīng)式得失電子數(shù)相等后,將兩式相加,消去相同的化學(xué)式。(2)根據(jù)總反應(yīng)式,寫電極反應(yīng)式一般分四個(gè)步驟:列物質(zhì),標(biāo)得失,選離子
12、,配電荷,配個(gè)數(shù),巧用水,兩式加,驗(yàn)總式。重難點(diǎn)三 原電池原理的應(yīng)用根據(jù)原電池原理,把各種氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)成電池從理論上講,任何一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng),都可以設(shè)計(jì)成原電池。關(guān)鍵是選擇合適的電解質(zhì)溶液和兩個(gè)電極。(1)電解質(zhì)溶液的選擇電解質(zhì)是使負(fù)極放電的物質(zhì)。因此電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)?;蛘唠娊赓|(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)(如空氣中的氧氣)。但如果兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)容器中進(jìn)行(中間連接鹽橋),則左右兩個(gè)容器中的電解質(zhì)溶液選擇與電極材料相同的陽(yáng)離子。如,在銅鋅硫酸構(gòu)成的原電池中,負(fù)極金屬鋅浸泡在含有Zn2的電解質(zhì)溶液中,而正極銅浸泡在含有Cu2的溶液中。(2)電極材料的選擇
13、在原電池中,選擇還原性較強(qiáng)的物質(zhì)作為負(fù)極;氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)作為正極。并且,原電池的電極必須導(dǎo)電。電池中的負(fù)極必須能夠與電解質(zhì)溶液反應(yīng),容易失去電子,因此負(fù)極一般是活潑的金屬材料(也可以是還原性較強(qiáng)的非金屬材料如H2、CH4等)。正極和負(fù)極之間產(chǎn)生的電勢(shì)差是電子(陰、陽(yáng)離子)移動(dòng)的動(dòng)力。 專題一 第二單元 化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化第二課時(shí) 化學(xué)電源一、學(xué)習(xí)目標(biāo):1、熟練掌握可充電電池、燃料電池工作原理。2、能夠熟練寫出燃料電池反應(yīng)方程式。3、可以正確區(qū)分一次電池、二次電池二、重點(diǎn)難點(diǎn):1、充電電池、燃料電池工作原理2、能夠熟練寫出燃料電池反應(yīng)方程式。 三、知識(shí)點(diǎn)回顧、原電池的概念:將 轉(zhuǎn)化成 的裝置。
14、、構(gòu)成原電池的條件:1、兩種活動(dòng)性不同的金屬(或一種非金屬導(dǎo)體)作電極。2、電極材料均插入 中。3、兩電極相連形成 。4、能自發(fā)地發(fā)生 反應(yīng)。(這是原電池反應(yīng)的實(shí)質(zhì)!)如右圖:現(xiàn)象為: 正極反應(yīng): 負(fù)極反應(yīng): 總反應(yīng)為: 四、學(xué)習(xí)過(guò)程化學(xué)電源包括一次電池、二次電池和燃料電池等1、 常見的一次電池(不可重復(fù)使用)(1)干電池普通鋅錳電池總反應(yīng):Zn +2H2O+2MnO2= Zn(OH)2+2MnO(OH) 負(fù)極( ): 正極( ): (2)堿性鋅錳電池(3)鋅銀紐扣電池總反應(yīng)為:Ag2O +H2O+ Zn =2Ag + Zn(OH)2 電解質(zhì)溶液: 負(fù)極( ): 正極( ): (4)鋰電池鋰電
15、池是一種高能電池,它具有比能量高、電壓高、工作溫度寬和可儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),因而已用于電腦、照相機(jī)、手表、心臟起搏器上,以及作為火箭、導(dǎo)彈等的動(dòng)力電源。2、 常見的二次電池(可充電電池)普通鉛蓄電池鉛蓄電池:汽車上用的鉛蓄電池是以一組充滿海綿狀態(tài)銅的鉛板和另一組結(jié)構(gòu)相似的充滿二氧化鉛的鉛板組成,用H2SO4作電解液??偡磻?yīng)為:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O(1)試寫出正、負(fù)極反應(yīng)式放電: 正極:_ 負(fù)極:_充電:陰極: 陽(yáng)極: (2)鉛蓄電池工作時(shí),當(dāng)外電路上有2mol電子通過(guò)時(shí),負(fù)極消耗Pb的物質(zhì)的量_ _; 溶液中消耗H2SO4的物質(zhì)的量為_。(3)鉛蓄電池放電時(shí),溶液
16、的pH_溶液的密度_(填增大、減小或不變)。堿性蓄電池這類電池的壽命一般比鉛蓄電池長(zhǎng)很多,且攜帶很方便。3 、燃料電池燃料電池與一般化學(xué)電池的區(qū)別(1)一般化學(xué)電池的活性物質(zhì)儲(chǔ)存在電池內(nèi)部,從而限制了電池的容量。(2)燃料電池的電極本身不包含活性物質(zhì),只是一個(gè)催化轉(zhuǎn)化元件。工作時(shí),燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給,在電極上不斷地進(jìn)行反應(yīng),生成物不斷地被排除,電池可以連續(xù)不斷地提供電能。氫氧燃料電池這是一種高效、低污染的新型電池,主要用于航天領(lǐng)域。其電極材料一般為活化電極,具有很強(qiáng)的催化活性,如鉑電極、活性炭電極等。電解質(zhì)溶液一般為40% KOH溶液。電極反應(yīng)式如下:負(fù)極:2H24e=4H,正極:O
17、24H4e=2H2O,總反應(yīng)式:2H2O2=2H2O。除了氫氧燃料電池外,甲烷、煤氣等燃料,空氣、氯氣等氧化劑也可以作為燃料電池的原料。電解質(zhì)可以呈酸性,也可以呈堿性。燃料電池的優(yōu)點(diǎn) (1)能量轉(zhuǎn)化率高。燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率超過(guò)80%,遠(yuǎn)高于普通燃燒過(guò)程(能量轉(zhuǎn)換率僅30%多)。(2)污染小。如氫氧燃料電池產(chǎn)物為水,不污染環(huán)境。燃料電池發(fā)電站排放廢棄物少,運(yùn)行時(shí)噪音低,被稱為“綠色”發(fā)電站。針對(duì)練習(xí)右圖是氫氧燃料電池示意圖,根據(jù)圖示寫出該電池中的電極反應(yīng)式。 (1)美國(guó)“阿波羅”宇宙飛船中使用的氫氧燃料電池。其構(gòu)造如圖所示,其反應(yīng)為:2H2+O2=2H2O,則負(fù)極通入的是 _,電極反應(yīng)式為:_
18、 _,正極通入的是_ _。電極反應(yīng)式為:_ _。(2)如把KOH改為稀H2SO4做電解質(zhì),則電極反應(yīng)式為:負(fù)極_ _,正極_ _。(3)如把H2改為CH4,KOH做導(dǎo)電物質(zhì),則電極反應(yīng)式為:負(fù)極_ _,正極_ _閱讀P16資料卡片:如何從燃料電池的構(gòu)成原理上解釋燃料電池的能量轉(zhuǎn)化效率遠(yuǎn)高于普通燃料燃燒的能量轉(zhuǎn)化效率?3、甲醇-燃料電池總反應(yīng)為:2CH3OH+3O2 +4 OH-=2CO32-+6 H2O 正極(Pt-Ni) 負(fù)極(Pd-C) 電解質(zhì)溶液 負(fù)極(Pd-C) : 正極(Pt-Ni) : -【燃料電池】【例題】有人設(shè)計(jì)出利用CH4和O2的反應(yīng),用鉑電極在KOH溶液中構(gòu)成原電池。電池的
19、總反應(yīng)類似于CH4在O2中燃燒,則下列說(shuō)法正確的是( ) 每消耗1molCH4可以向外電路提供8mole-負(fù)極上CH4失去電子,電極反應(yīng)式CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O負(fù)極上是O2獲得電子,電極反應(yīng)式為 O2+2H2O+4e-=4OH-電池放電后,溶液PH不斷升高A. B. C. D.重難點(diǎn)1、書寫化學(xué)電源的電極反應(yīng)式應(yīng)遵循的原則原電池兩電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng),因此電極反應(yīng)式的書寫要遵循質(zhì)量守恒、電子守恒及電荷守恒。弱電解質(zhì)、氣體和難溶物均寫成化學(xué)式,其余的用離子符號(hào)表示。正極反應(yīng)產(chǎn)物、負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物根據(jù)題意或化學(xué)方程式確定,也要注意電解質(zhì)溶液的成分對(duì)電極產(chǎn)物的影響。2可充電電池電極反應(yīng)式的書寫在書寫可充電電池電極反應(yīng)式時(shí),由于電極都參加反應(yīng),且正方向、逆方向反應(yīng)都能進(jìn)行,所以要明確電池和電極,放電為原電池,充電為電解池;原電池的負(fù)極與電解池的陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng),對(duì)應(yīng)元素化合價(jià)升高;原電池的正極與電解池的陰極發(fā)生還原反應(yīng),對(duì)應(yīng)元素化合價(jià)降低。鞏固檢測(cè):1、有一種紐扣微型電池,其電極分別是Ag2O和Zn。電解池是KOH溶液,所以俗稱銀鋅電池,該電池的電極反應(yīng)式為Zn+2OH+2e=Zn(
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