《江苏省徐州市2016-2017学年高一化学苏教版必修2导学案：专题2第3单元 化学能与电能的转化》由会员分享，可在线阅读，更多相关《江苏省徐州市2016-2017学年高一化学苏教版必修2导学案：专题2第3单元 化学能与电能的转化（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第三单元第三单元 化学能与电能的转化化学能与电能的转化第第 1 课时课时 化学能转化为电能化学能转化为电能 化学电源化学电源【目标导航目标导航】1.通过实验探究认识化学能可以转化为电能及原电池的构成条件。2.知道干电池、充电电池、燃料电池等发展中的化学电源的特点。3.会书写简单的原电池的电极反应式及电池总反应方程式(离子方程式)。【自主学习自主学习】一、 原电池的工作原理1实验探究实验步骤现象结论锌片_锌与稀硫酸_铜片_铜与稀硫酸_锌片_失去电子铜片_H在_表面得到电子生成 H2电流计指针_导线中有电子定向移动而产生_两锌片_锌与稀硫酸_电流计_导线中_锌片_Zn、Cu 与铜片_乙醇_电流计_
2、导线中_2.原电池(1)概念：将_转化成_的装置称为原电池，在原电池中发生的化学反应是_反应。(2)工作原理： (以 ZnH2SO4Cu 原电池为例)电极材料锌铜电极名称电极反应Zn2e=Zn22H2e=H2反应类型_反应_反应外电路电子流向由_片沿导线流向_片内电路离子移向溶液中_向正极移动，在_片上被还原为_原电池总反应Zn2H=Zn2H2(3)构成条件：本质有自发进行的_反应；电极有活泼性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)；溶液两电极插入_溶液或熔融电解质；回路形成闭合回路(电极插入电解质溶液，且两电极接触或用导线连接)。议一议1是否所有的化学反应理论上都可以设计成原电池
3、？2根据课本中的活动与探究回答：H得到的电子是 Cu 失去的吗？在这个过程中 Cu 起什么作用？你怎样知道导线中有电子通过？3以铜和 Ag 为电极，稀硫酸为电解质溶液能否形成原电池？4若将铜锌原电池中的 Cu 电极换成石墨，可以吗？为什么？二、钢铁的电化学腐蚀实验内容在一块表面无锈的铁片上滴一大滴含酚酞的食盐水放置一段时间实验现象液滴周围逐渐呈现红色，并慢慢形成红色的锈斑实验结论钢铁在潮湿的空气中很快被腐蚀图示形成条件钢铁表面形成的电解质溶液中溶有_，通常溶液呈_或_性电极材料负极是_，正极是_电极反应负极反应式是_，正极反应式是_总反应式原电池原理溶液中的反应电化学腐蚀概念不纯金属或合金与电
4、解质溶液接触，发生_反应，比较活泼的金属_被氧化，这种腐蚀叫做_议一议1钢铁在干燥的空气中长时间不易生锈，但在潮湿的空气里很快就会生锈，纯的铁片在潮湿的空气里也不容易生锈，这是什么原因呢？2. 右图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。图中 A、B、C、D 四个区域，(1)生成铁锈最多的是_(填字母)，并解释原因？(2)如果在 B 处用导线接上一块锌，能否起到保护铁闸的作用？三、化学电源1分类(1)一次电池：不能充电，用过之后不能复原。(2)二次电池：可充电，可多次重复使用。2常见的化学电源电池名称电池组成电池反应锌锰干电池锌筒为_极，石墨棒为_极，MnO2和 NH4Cl 作_Z
5、n2NH4Cl2MnO2=Zn(NH3)2Cl22MnO(OH)银锌纽扣电池负极是_，正极是_，电解质溶液是_溶液ZnAg2OH2O 放电充电Zn(OH)22Ag铅蓄电池负极是_，正极是_，电解质溶液是_溶液PbPbO22H2SO4 放电充电2PbSO42H2O镍氢电池负极是_，正极是_，电解质溶液是_溶液NiO(OH)MHNiOMH2O(M放电充电H 表示贮氢合金 M 中吸收结合的氢)氢氧燃料电池负极通_，正极通_，_溶液为电解质溶液甲醇空气燃料电池负极通_，正极通入_，电解质溶液是_溶液2CH3OH3O24OH=2CO6H2O23议一议燃料电池两电极反应有何特点？【难点突破难点突破】一、原
6、电池工作原理1原电池正、负极的判断方法关键提醒 判断原电池要“四看”一看本质：反应是自发进行的氧化还原反应。二看电极：具有两个活泼性不同的电极(燃料电池的电极一般是惰性电极)。三看溶液：电解质溶液(一般负极材料与电解质溶液反应)。四看回路：电极、电解质溶液构成闭合回路。2原电池的工作原理(以铜锌原电池为例)例 1 右图是 Zn 和 Cu 组成的原电池示意图，某小组做完该实验后，在读书卡片上记录如下，卡片上描述合理的是( )实验记录：导线中电流方向：ZnCuCu 极上有气泡产生，发生还原反应锌片变薄实验结论：Zn 为正极，Cu 为负极正极反应式：Cu2e=Cu2，发生氧化反应H向 Cu 极移动，
7、SO向 Zn 极移动24A BC D方法拓展 判断电极时，有时不能只看金属的活泼性强弱，还要看电解质溶液的性质，如：Al 在强碱性溶液中比 Mg 更易失电子，Al 作负极，Mg 作正极；Fe、Al 在浓 HNO3中钝化后，比 Cu 等金属更难失电子，Cu 等金属作负极，Fe、Al 作正极。变式训练 1 一个原电池反应的离子方程式是 ZnCu2=Zn2Cu，该原电池的合理组成是( )正极负极电解质溶液AZnCuCuCl2BCuZnH2SO4CCuZnCuSO4DCuZnZnCl2方法规律 (1)已知原电池的总反应方程式判断原电池的正、负极时，可以直接根据化合价的升降来判断。发生氧化反应的一极为负
8、极，发生还原反应的一极为正极。(2)根据原电池总反应方程式设计原电池时，一般原电池的负极材料与电解质溶液反应。二、原电池原理的应用1加快氧化还原反应的速率自发进行的氧化还原反应，形成原电池时反应速率增大。例如，Zn 与稀 H2SO4反应时，滴加少量 CuSO4溶液，则 Zn 和置换出的 Cu 在稀 H2SO4中构成原电池，加快 Zn 与稀硫酸反应的速率。2比较金属的活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。例如，有两种金属 a、b，用导线连接插入到稀 H2SO4中，观察到 a 极溶解，b 极上有气泡产生，则 a 为负极，b 为正极，金属活动性 ab。3用于金属
9、腐蚀保护使金属制品作原电池正极而得到保护。例如，将铁质输水管道与锌块相连，锌作原电池的负极失电子，保护铁不被腐蚀。4设计电池理论上能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池。如：把 Fe2Fe3=3Fe2设计成原电池，可用 Fe 作负极，铜(或石墨)作正极，FeCl3溶液作电解质溶液。例 2 现有如下两个反应：ANaOHHCl=NaClH2OBCu2Ag=2AgCu2(1)根据上述两反应的本质，_(填序号)反应能设计成原电池，其原因是_。(2)将上述反应中能设计成原电池的反应设计成原电池。写出电极反应式及反应类型：负极：_，_；正极：_，_。画出装置图并标明电极材料与名称、电解质溶液、电子流向
10、。若导线上通过电子 1 mol，则正极质量增加_ g。方法规律 设计原电池的具体方法(1)将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应：氧化反应和还原反应。(2)选择电极材料和电解质溶液：要结合原电池的电极反应特点和两个半反应选择。电极材料的选择：一般选择较活泼的金属作负极，较不活泼金属或非金属导体作正极。负极一般能与电解质溶液或电解质溶液中溶解的物质反应。电解质溶液的选择：电解质溶液一般能与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的物质能与负极发生反应。(3)按要求画出原电池装置图，作必要的标注，注意形成闭合回路。变式训练 2 四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池，相连时，外电路电流从流向；相连时
11、，为正极；相连时，有气泡逸出； 相连时，的质量减少。据此判断这四种金属活动性由强到弱的顺序是( )A BC D方法总结 金属活动性强弱的判断方法(1)与水或酸反应置换出氢气的难易。(2)最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱。(3)置换反应，活动性强的金属置换出活动性弱的金属。(4)一般阳离子的氧化性越弱，金属的活动性越强。(5)通常情况下原电池中负极金属活动性强于正极金属。【当堂过关当堂过关】1下列关于原电池的叙述中正确的是( )A正极和负极必须是两种不同的金属B电子流入的一极为正极C原电池工作时，正极和负极上发生的都是氧化反应D锌、铜和盐酸构成的原电池工作时，锌片上有 6.5 g 锌溶解，正极
12、上就有 0.1 g 氢气生成2下列装置不能构成原电池的是( )3钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是( )A2H2e=H2BFe22e=FeC2H2OO24e=4OHDFe3e=Fe24常用的纽扣电池为银锌电池，它分别以锌和氧化银为电极。放电时锌电极上的电极反应是 Zn2OH2e=Zn(OH)2，氧化银电极上的反应是 Ag2OH2O 2e=2Ag2OH，下列判断中正确的是( )A锌是负极，发生氧化反应，氧化银是正极，发生还原反应B锌是正极，发生氧化反应，氧化银是负极，发生还原反应C锌是负极，发生还原反应 ，氧化银是正极，发生氧化反应D锌是正极，发生还原反应，氧化银是负极，发生氧化反应5在
13、盛装稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片。下列叙述不正确的是( )A负极附近 SO的浓度逐渐增大24B电子由铜片通过导线流向锌片C反应一段时间后，溶液中 c(H)减小D铜片上有 H2逸出6回答下列问题：(1)如图所示，将锌片和铜片插入硫酸铜溶液形成原电池，锌为_极，电极上发生的是_(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为_。锌片上观察到的现象为_；铜为_极，电极上发生的是_(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式是_；铜片上观察到的现象是_，原电池总反应的离子方程式为_。(2)若将反应 FeH2SO4=FeSO4 H2设计成原电池，用稀 H2SO4作电解质溶液，铜为原电池的某一电极材料，则铜为原电池的_(填“正”或“负”)极。铜片的现象为_，另一电极材料为_，外电路中电子由_(填“正
