化學(xué)第四章第一節(jié)原電池 化學(xué)電源導(dǎo)學(xué)案

2013-2014學(xué)年度第一學(xué)期高二化學(xué)選修4導(dǎo)學(xué)案編號：22第四章第1、2節(jié)原電池化學(xué)電源【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、進(jìn)一步了解原電池的工作原理及構(gòu)成條件，知道正負(fù)極的判斷方法2、能根據(jù)簡單的氧化還原反應(yīng)設(shè)計原電池3、熟悉原電池原理的主要應(yīng)用4、了解常見的化學(xué)電源的種類及其工作原理，知道它們在生產(chǎn)、生活和國防中的實際應(yīng)用?！局攸c難點】1、原電池的工作原理2、常見化學(xué)電源的工作原理【知識回顧】一、原電池1、概念：原電池是__________________________的裝置。原電池反應(yīng)的本質(zhì)是___________反應(yīng)。2、如右圖所示，組成的原電池：（電解質(zhì)溶液為稀CuSO4）（1）實驗現(xiàn)象：電流表指針；鋅片；銅片。（2）工作原理：Zn電極是極，其電極反應(yīng)為__________________，該反應(yīng)是_______反應(yīng)；Cu電極是___極，其電極反應(yīng)為____________,該反應(yīng)是____反應(yīng)。電子：從流出，經(jīng)過導(dǎo)線流向；電流：從流向；溶液中陽離子向移動，陰離子向移動。3、構(gòu)成條件(1)兩個的電極．(2)將電極插入中．(3)用導(dǎo)線連接電極構(gòu)成．(4)能自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)．【拓展練習(xí)】下列哪些裝置能組成原電池？（）4、原電池的正負(fù)極的判斷方法（1）微觀判斷（根據(jù)電子流動方向）：電子流出的極——___極，電子流入的極——極（2）宏觀判斷：①根據(jù)電極材料：較活潑的電極材料——___極，較不活潑的電極材料——____極②根據(jù)原電池電極發(fā)生的反應(yīng)；發(fā)生氧化反應(yīng)的極——____極，發(fā)生還原反應(yīng)的極——___極③根據(jù)電極變化：工作后質(zhì)量減少的電極——___極，工作后質(zhì)量增加的電極——____極；工作后，有氣泡冒出的電極為___極【拓展練習(xí)】（1）若燒杯中溶液為稀硫酸，則觀察到的現(xiàn)象：兩極反應(yīng)式為：正極；負(fù)極。該裝置將能轉(zhuǎn)化為能。（2）若燒杯中溶液為氫氧化鈉溶液，則負(fù)極為，總反應(yīng)方程為。5、原電池的主要應(yīng)用：（1）利用原電池原理設(shè)計新型化學(xué)電池；（2）改變化學(xué)反應(yīng)速率，如實驗室用粗鋅與硫酸反應(yīng)制取氫氣；（3）進(jìn)行金屬活動性強(qiáng)弱比較；（4）電化學(xué)保護(hù)法，即將金屬作為原電池的正極而受到保護(hù)。如在鐵器表面鍍鋅。【學(xué)習(xí)新知】對鋅銅原電池工作原理的進(jìn)一步探究【思考與交流】圖1是我們在必修2中學(xué)習(xí)過的將鋅片和銅片置于稀硫酸的原電池，如果用它做電源，不但效率低，而且時間稍長電流就很快減弱，因此不適合實際應(yīng)用。這是什么原因造成的呢？有沒有什么改進(jìn)措施？原因：改進(jìn)措施：圖4-1圖4-1圖1【自學(xué)指導(dǎo)一】觀察實驗4-1，說出實驗現(xiàn)象。【思考與交流】1、改進(jìn)后的裝置為什么能夠持續(xù)、穩(wěn)定的產(chǎn)生電流？鹽橋在此的作用是什么？[附：鹽橋制法：1)將熱的瓊膠溶液倒入U形管中(注意不要產(chǎn)生裂隙)，將冷卻后的U形管浸泡在KCl或NH4NO3的飽和溶液中即可。2)將KCl或NH4NO3的飽和溶液裝入U形管，用棉花堵住管口即可]改進(jìn)后產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流的原因：鹽橋的作用：2、上述原電池裝置是將什么反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能的？指出電池的正負(fù)極，并分別寫出其中負(fù)極和正極的電極反應(yīng)式以及該電池的總反應(yīng)方程式。負(fù)極（片）：正極（片）：電池反應(yīng)（總化學(xué)方程式）：化學(xué)電源【自學(xué)指導(dǎo)一】閱讀教材74頁，思考并回答下列問題。①目前化學(xué)電池主要分為哪幾個大類？在性能等方面它們各有什么特點？產(chǎn)生電能的基本原理是什么？②化學(xué)電池與其他能源相比有哪些優(yōu)點？③判斷電池的優(yōu)劣標(biāo)準(zhǔn)主要是什么？【自學(xué)指導(dǎo)二】閱讀教材75-78頁，思考并完成下列問題?；瘜W(xué)電源是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，它包括、和等幾大類。一次電池（又稱干電池）如：普通鋅錳電池、堿性鋅錳電池、鋅銀電池、鋰電池等。（1）堿性鋅錳電池，電解質(zhì)是KOH，其電極反應(yīng)：負(fù)極（Zn）：正極（MnO2）：總反應(yīng)：（2）鋅銀電池的負(fù)極是Zn，正極是Ag2O，電解質(zhì)是KOH，其電極總反應(yīng)如下：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag則：負(fù)極()：正極()：二次電池（又稱充電電池或蓄電池）放電如：鉛蓄電池。反應(yīng)方程式如下：放電充電Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)充電①其放電電極反應(yīng)：負(fù)極()：正極()：②其充電反應(yīng)是上述反應(yīng)的逆過程，則電極反應(yīng)：（電化學(xué)上規(guī)定：發(fā)生氧化反應(yīng)的電極為陽極，發(fā)生還原反應(yīng)的電極為陰極）陰極：陽極：燃料電池燃料電池是一種持續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。它與一般的化學(xué)電源不同，一般化學(xué)電池的活性物質(zhì)儲存在電池內(nèi)部，故而限制了電池的容量，而燃料電池的電極本身不包括活性物質(zhì)，只是一個催化轉(zhuǎn)化元件。如：氫氧燃料電池。①酸性介質(zhì)時，電極反應(yīng)：負(fù)極：正極：總反應(yīng)：②堿性介質(zhì)時，電極反應(yīng)：負(fù)極：正極：總反應(yīng)：除H2外，烴、肼、甲醇、氨、煤氣等液體或氣體，均可作燃料電池的燃料；除純氧氣外，空氣中的氧氣也可作氧化劑?！就卣咕毩?xí)】新型燃料電池，甲烷、氧氣及KOH電解質(zhì)溶液，用Pt作兩個電極，寫出兩個電極的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式?！拘〗Y(jié)】書寫電極反應(yīng)式應(yīng)注意以下幾點：1．電極反應(yīng)是一種離子反應(yīng)，遵循書寫離子反應(yīng)的所有規(guī)則（如“拆”、“平”）；2．將兩極反應(yīng)的電子得失數(shù)配平后，相加得到總反應(yīng)，總反應(yīng)減去一極反應(yīng)即得到另一極反應(yīng)；負(fù)極失電子所得氧化產(chǎn)物和正極得電子所得還原產(chǎn)物，與溶液的酸堿性有關(guān)（如＋4價的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在堿性溶液中以CO32-形式存在）?！菊n時作業(yè)】1、理論上不能用于設(shè)計成原電池的反應(yīng)是()A．HCl＋NaOH=NaCl＋H2OΔH＜0B．2CH3OH(l)＋3O2(g)eq\o(→,\s\up7(點燃))2CO2(g)＋4H2O(l)ΔH＜0C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)=4Fe(OH)3(s)ΔH＜0D．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH＜02、一原電池可以觀察到電流計指針偏轉(zhuǎn)，M與N是兩極，P是電解質(zhì)溶液，一段時間后，M變粗N變細(xì)，下列可以成立的是（）A.M--鋅，N--銅，P—稀硫酸溶液B.M--銅，N—鐵，P—稀鹽酸溶液C.M—銀，N--鋅，P—硝酸銀溶液D.M--鋅，N—鐵，P—硝酸鐵溶液3、把a.b.c.d四塊金屬浸入在稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a，b相連時，a為負(fù)極；c，d相連時，電流由d到c；a，c相連時，c極上產(chǎn)生大量氣泡，b，d相連時，b極上產(chǎn)生大量氣泡，則四種金屬的活動順序由強(qiáng)到弱為（）A.a>b>c>dB.a>c>d>bC.a>c>b>dD.b>d>c>a將鐵棒和鋅棒用導(dǎo)線連接插入硫酸銅溶液中，當(dāng)電池中有0.2mol電子通過時，負(fù)極質(zhì)量的變化為（）A.增加6.5克B.減少6.5克C.減少5.6克D.增加6.4克5、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是（）A、鐵圈和銀圈左右搖擺不定B、保持平衡狀態(tài)C、鐵圈向下傾斜，銀圈向上傾斜D、銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜6、可用于電動汽車的鋁空氣燃料電池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液，鋁合金為負(fù)極，空氣電極為正極。下列說法正確的是()A．以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時，正極反應(yīng)都為：O2＋2H2O＋4e－=4OH－B．以NaOH溶液為電解液時，負(fù)極反應(yīng)為：Al＋3OH－－3e－=Al(OH)3↓C．以NaOH溶液為電解液時，電池在工作過程中電解液的pH保持不變D．電池工作時，電子通過外電路從正極流向負(fù)極7、Li-Al/FeS電池是一種正在開發(fā)的車載電池，該電池中正極的電極反應(yīng)式為：2Li＋＋FeS＋2e－=Li2S＋Fe，有關(guān)該電池的下列說法中