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1、第2课时化学反应与电能学业要求核心素养对接1.知道原电池是利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置，通过实验会说明原电池的原理，以及判断原电池的正、负极。2会正确书写电极反应式，熟知原电池的应用。3记住干电池、充电电池、燃料电池等发展中的化学电源的特点。4认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。1.通过对原电池的学习培养学生证据推理和模型认知的能力。2通过对常见化学电源的学习培养学生证据推理与模型认知的能力。3通过认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性，培养学生科学态度与社会责任。知 识 梳 理知识点一化学能转化为电能如图是电能的来源，哪些是化学
2、能转化为电能呢？请完成下列知识点：1燃煤发电的能量转化(1)过程：化学能热能机械能电能(2)燃烧(氧化还原反应)是使化学能转换为电能的关键。2原电池(1)实验实验63实验装置注意图中电子与离子流向实验现象铜片：有气泡产生锌片：逐渐溶解电流表：指针偏转结论有电流产生，装置中化学能转化为电能(2)原电池概念：将化学能转变为电能的装置。(3)铜锌原电池工作原理：电极材料电子转移电极反应式反应类型Zn失电子Zn2e=Zn2氧化反应Cu得电子2H2e=H2还原反应电池总反应：Zn2H=Zn2H2。(4)反应本质：原电池反应的本质是氧化还原反应。(5)构成原电池的条件理论上，自发的氧化还原反应均可设计成原
3、电池。必须自发两个活泼性不同的金属(或一个为金属，一个为能导电 的非金属)电极。具有电解质溶液。形成闭合回路。知识点二常见化学电源如图是常用的化学电源，请完成下列知识点，以对它们有所了解：1干电池干电池是一种一次性电池，放电后不能再充电。2充电电池充电电池又称为二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。铅酸蓄电池镍氢电池锂离子电池3燃料电池(1)原理：利用原电池工作原理将燃料和氧化剂反应所放出的化学能直接转化为电能。(2)与其他电池的区别：反应物由外设装备提供燃料和氧化剂。,微判断(1)火力发电是化学能间接转化为电能的过程()(2)HClNaOH
4、=NaClH2O是放热反应，可以设计成原电池()(3)将铜片和锌片用导线连接插入酒精中，电流表指针发生偏转()(4)在铜锌稀硫酸原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌()(5)原电池中阳离子向正极移动()(6)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子()(7)锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细()(8)氢氧燃料电池是将热能直接转变为电能()(9)氢氧燃料电池工作时氢气在负极上被氧化()(10)太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)微训练1下列几种化学电池中，不属于可充电电池的是()A碱性锌锰电池B手机用锂电
5、池C汽车用铅蓄电池D玩具用镍氢电池答案A2下列有关电池的说法不正确的是()A手机上用的锂离子电池属于二次电池B铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极C甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D锌锰干电池中，锌电极是负极答案B3下列装置中能够组成原电池的是_。解析构成原电池的条件缺一不可：缺少一个电极；中电极相同；中酒精为非电解质；中不能形成闭合回路。答案微思考原电池是由哪几部分组成？各起什么作用？提示构成原电池需有两个活泼性不同的电极，将电极插入电解质溶液中，两电极间用导线连接使之构成闭合回路。电极的作用是导电，有些电池中电极材料会参加反应；导线的作用是传导电子；电解质溶液的作用是通过自由离
6、子的移动传导电荷。学习任务1原电池的构成条件、工作原理及正、负极的判断如图是原电池工作原理示意图，结合本图完成下列讨论：1在铜锌稀硫酸原电池中，电子是怎样移动的？电子能否通过电解质溶液？如果不能，电流是如何形成的？提示由于金属锌比金属铜活泼，锌失去电子，电子通过导线流向铜片。电子不能通过电解质溶液，在稀硫酸中H移向铜片，SO移向锌片，阴、阳离子定向移动形成电流。2(1)若将2中铜片换作石墨棒，能否产生电流？电极反应有无变化？(2)若将2中稀硫酸换作硫酸铜溶液，能否产生电流？电极反应有何不同？(3)若将稀硫酸换为酒精，还能否产生电流？提示(1)改为石墨棒后，仍然可以形成原电池，产生电流。锌为负极
7、，石墨棒为正极，电极反应及原电池反应均不变。(2)将稀硫酸换作硫酸铜溶液，也可以形成原电池，产生电流。锌为负极，发生氧化反应：Zn2e=Zn2，铜为正极，发生还原反应：Cu22e=Cu，总反应为：ZnCu2=Zn2Cu。(3)酒精是非电解质，此时不能构成原电池，因此不能产生电流。1原电池的工作原理(1)反应类型：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。(2)电子的移动方向：负极流出，经导线流向正极。(3)离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。2原电池的判断方法3原电池正、负极的判断方法易错提醒(1)构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石墨。两极材料可
8、能参与反应，也可能不参与反应。(2)两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能自发进行的氧化还原反应。(3)在判断原电池正、负极时，既要考虑金属活泼的强弱也要考虑电解质溶液性质。如MgAlHCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是MgAlNaOH溶液构成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。【例题1】在如图所示装置中，观察到电流表指针发生偏转，M棒变粗，N棒变细，P为电解质溶液。由此判断下列M、N、P所代表的物质可以成立的是()解析经分析可知该装置是原电池，其中M棒作正极，有金属单质析出，N棒作负极，失电子溶解。A项，锌、铜、稀硫酸构成原电池，则锌是负
9、极，M棒变细，A项错误；B项，铁、铜、稀盐酸构成原电池，M棒上无金属单质析出，B项错误；C项，锌、银、硝酸银溶液构成原电池，则锌是负极，M棒上有银析出，C项正确；D项，铁离子得到电子转化为亚铁离子，不能析出金属，D项错误。答案C变式训练1如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下，在卡片上描述合理的是()实验后的记录：AB CD解析在该原电池中，Zn比Cu活泼，故Zn作负极，Cu作正极，电子由Zn流出经导线流向Cu片，负极反应为：Zn2e=Zn2，正极反应为：2H2e=H2，故转移1 mol电子时，产生H2 0.5 mol，在溶液中H向正极移动，SO向负极移动
10、，故错误，正确，选B项。答案B学习任务2原电池原理的应用如图，苹果插上两个不同电极可以构成原电池，那么怎样设计原电池呢？请完成下列讨论：1NaOHHCl=NaClH2O，这个反应能设计成原电池吗，为什么？提示不能，因为它不是氧化还原反应。2CO2C2CO，这个反应能设计成原电池吗，为什么？提示不能，虽然它是氧化还原反应，但不是释放能量的氧化还原反应。3锌与H2SO4反应制H2时向溶液中加少量CuSO4后为什么反应速率加快？提示锌置换出铜构成原电池。1加快氧化还原反应的速率(1)原理：原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。(2)实例：实验室
11、用Zn和稀硫酸反应制取氢气时，可滴入几滴硫酸铜溶液，形成原电池，加快反应速率。2比较金属活泼性强弱(1)原理：一般原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应，不活泼金属作正极，发生还原反应。(2)实例：有两种金属A和B，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生。由原电池原理可知，金属活动性：AB。3设计原电池(1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。(2)选择合适的材料。电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料
12、。电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应。(3)实例：以FeCuSO4=FeSO4Cu为例【例题2】有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：实验装置部分实验现象a极质量减小，b极质量增大b极有气体产生，c极无变化d极溶解，c极有气体产生电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是()AabcdBbcdaCdabcDabdc解析装置一是原电池，a极质量减小，说明a极金属易失去电子形成离子，故a极金属比b极金属活泼；装置二没有形成原电池，可知b比c活泼，且c位于金属活动性顺序表中氢的后面；装置三和四均形成原电池，易知d比c活泼，d比a活泼。因此四种金属的活动性顺序为
13、dabc，故选C。答案C变式训练2锌空气电池(如图所示)适宜用作城市电动车的动力电源，该电池放电时Zn转化为ZnO。则该电池工作时，下列说法正确的是（双选）()AZn电极是该电池的正极BZn电极的电极反应式为ZnH2O2e=ZnO2HCOH向Zn电极移动D氧气在石墨电极上发生还原反应解析氧气得电子发生还原反应，石墨电极是正极，锌电极是负极，A项错误，D项正确；锌作负极，碱性条件下，负极的电极反应式为Zn2OH2e=ZnOH2O，B项错误；原电池工作时，溶液中的阴离子向负极移动，即OH向Zn极移动，C项正确。答案CD学习任务3常见化学电源的特点情境：如图是干电池、铅蓄电池、氢氧燃料电池的构造图，
14、请回答下列问题：1一次电池和二次电池是否指分别只能使用一次和两次的电池？提示一次电池是不可充电电池，电量一旦放完就无法再次使用；二次电池是可充电电池，电量放完后可进行充电，可反复使用多次。2结合所学知识判断：干电池与充电电池的本质区别，燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别。提示干电池是一次性电池，放电之后不能充电，即内部的氧化还原反应是不可逆的；充电电池又称二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂等，这时电池起着类似于试管、烧杯等反应器的作用。几种电池的特点名称干电池(一次电池)充电电池(二次电池)燃料电池特点活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度后，不能再使用电解质溶液为胶状，不流动放电后可再充电使活性物质获得再生可以多次充电，重复使用电极本身不包含
