河北省唐山市开滦第二中学高中化学 第三单元 化学能与电能的转化（第2课时）导学案 苏教版必修2(1).doc

河北省唐山市开滦第二中学2014高中化学 第三单元 化学能与电能的转化（第2课时）导学案 苏教版必修2【学习目标】1理解原电池原理2通过查阅资料了解常见化学电源的种类及其工作原理，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用【重点难点】常见化学电源的种类及其工作原理【学习内容】【知识回顾】请以反应fe+h2so4=feso4+h2设计一个原电池：【讨论】根据自己设计的原电池回答下列问题：1、构成原电池的条件是什么？2、标出原电池的正负极，并说明判断的依据。3、在原电池中，电子的流动方向是怎样的？电流方向呢？4、在原电池溶液中，各离子如何移动？5、原电池工作过程中，溶液的ph值怎样变化？并写出电极反应。6、原电池是如何将化学能转化为电能的呢？一化学电源以及电极反应的书写1一次电池（1）碱性锌锰干电池 碱性锌锰干电池的负极为锌，正极为金属棒，电池反应方程式：zn+2h2o+2mno2 =2mnooh+zn(oh)2，则电极反应为：负极： 正极： （2）银锌纽扣电池银锌纽扣电池的电极分别是zn和ag2o，电解质溶液是koh溶液，电池反应的产物是zno和ag，则其电极反应和电池反应为：负极： 正极： 电池反应方程式： 2二次电池（1）铅蓄电池 铅蓄电池其电极分别是pb、pbo2，电解质是一定浓度的硫酸，工作时的电极反应为：负极： 正极： 放电时总反应方程式：pb+pbo2+2h2so4=2pbso4+2h2o （2）镍镉蓄电池正极(镍)上有ni(oh)3，负极主要是镉(含有一些铁)，所用电解质为koh溶液。放电时发生的电极反应式：负极：cd+2oh-2e-=cd(oh)2正极：2ni(oh)3 +2e-= 2ni(oh)2+2oh-电池总反应式： 3燃料电池燃料电池中，电极的导电材料一般为多孔的金属板，负极是通入还原剂的一方，正极是通入氧化剂的一方。（1）氢氧燃料电池一般用30koh溶液作这种电池的电解质溶液。电极可用含有催化剂的多孔石墨电极(负极中催化剂可用铂或钯，正极中催化剂可用ago或coo)。其放电时电极反应：负极： 正极： 电池总反应式： （2）甲烷燃料电池甲烷燃料电池；电解质溶液为氢氧化钾溶液，电极反应为：正极： 负极： ch4 + 10oh- -8e = co32- + 7h2o总反应： 【讨论】根据上述原电池电极反应，总结如何书写原电池的电极反应。【总结】电极反应的书写：1原电池的正负极确定a由两极的相对活泼性确定：相对活泼性较强的金属为负极（一般负极材料与电解质溶液发生反应），但不是绝对的。如mg-al-hcl溶液构成的原电池中，负极为 ，但mg-al-naoh溶液构成的原电池中，负极为 。b根据反应的类型判断：可根据总反应式来分析电极是发生氧化反应还是还原反应，若发生氧化反应，则为负极，若发生还原反应，则为正极。2书写电极反应注意的问题a电极反应是一种离子反应，遵循书写离子方程式的一切规则；两电极反应式中得失电子数目一般相等。b负极失电子所得氧化产物、正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如+4价的c在酸性溶液中以co2形式存在、在碱性溶液中以co32-形式存在）；c溶液中不存在o2-在酸性溶液中它h与结合成h2o、在碱性或中性溶液中它与h2o结合成oh-。d两极反应相加得到总反应，总反应减去负极反应得到正极反应、总反应减去正极反应得到负极反应。e对于可逆电池反应，要弄清楚充电和放电的方向，放电过程体现原电池原理，充电过程体现电解池原理。二、方法指引化学电源有一次电池和二次电池之分，一次电池用过后不能复原，二次电池充电后能继续使用。一次性干电池中的氧化还原反应是不可逆的，放完电之后就不能再使用；而蓄电池中的氧化还原反应是可逆的，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，使生成物恢复原状。三、典型例题1银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可表示为 ，此电池放电时，负极上发生反应的物质是 （ ）解析：因为放电发生ag2o + zn + h2o = 2ag + zn(oh)2的反应，负极失去电子，发生氧化反应，做还原剂，因此负极为zn，答案为d21991年我国首创以铝空气海水电池作为能源的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光，其总反应方程式为：4al + 3o2 + 6h2o = 4al(oh)3,则该电源的负极材料为 ，正极材料为 ，负极反应 ，正极反应 。解析：al 、o2（空气）之间的氧化还原反应为：4al + 3o2 = al2o3 ，将该反应与原电池原理、铝的导电性等知识进行综合分析可知，铝既是负极产物，又是反应材料，o2是正极反应物，正极材料应该选择还原性比铝弱的导电性强的材料，如石墨等铝、o2的氧化反应、还原反应分别为：al 3e- = al3+，o2 + 2h2o + 4e- = 4oh答案：铝 石墨 al 3e- = al3+，o2 + 2h2o + 4e- = 4oh【课后作业与练习】1 随着人们生活质量的不断提高,废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程,其首要原因是 ( ) a利用电池外壳的金属材料b防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染c不使电池中渗泄的电解液腐蚀其它物品 d回收其中石墨电极2 li-cd池在现代生活中有广泛应用,它的充放电反应按下式进行:cd(oh)2 + 2ni(oh)2 cd + 2nio(oh) + 2h2o由此可知,该电池放电时的负极材料是 ( ) acd(oh)2 bni(oh)2 ccd dnio(oh) 3 电子表和电子计算器的电源通常用微型银-锌电池,其电极分别为ag2o和zn,电解质为koh溶液，电极总反应为：ag2o + h2o + zn = zn(oh)2 + 2ag，下列叙述正确的是( )azn是正极, ag2o是负极 bzn是负极, ag2o是正极c工作时负极区溶液的ph增大 d工作时电子由ag2o极经外电路流向zn极4据报道，美国在研究用锌电池取代目前广泛使用的蓄电池，它具有容量大、污染小的特点其电池反应为：2zn + o2 = 2zno,其原料为锌、空气和电解质溶液，则下列叙述正确是( ) a锌为正极，空气为负极反应b负极还原反应，正极氧化反应c负极的电极反应为：zn - 2 e- + 2oh- = zno + h2od电池工作时溶液的ph降低5微型纽扣电池在现代生活中有广泛使用，有一种银锌电池其电极分别为ag2o和zn，电解质溶液为koh，电极反应为：zn + 2oh- - 2e- = zno + h2o，ag2o + h2o + 2e- = 2ag + 2oh-根据上述反应式，判断下列叙述正确的是 ( ) a在使用过程中，电极负极区溶液的ph减小b使用过程中，电子由ag2o极经外电路流向zn极czn是负极，ag2o是正极dzn电极发生还原反应，ag2o电极发生氧化反应6 将两个铂电极插入氢氧化钾溶液，向两极分别通入甲烷和氧气，即构成甲烷燃料电池，已知通入甲烷的一极电极反应为：ch4 + 10oh- - 8e- = co32- + 7h2o;通入氧气的一极电极反应式是2o2 + 4h2o + 8e- = 8oh-,下列叙述正确的是（ ） a通入甲烷的电极为正极 b正极发生氧化反应c该电池使用一段时间后应补充氢氧化钾d燃料电池工作时，溶液中的阴离子向正极移动7 航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便和不