广东省阳东广雅学校高一化学下学期 第6周 第2章 第1、2节教案.doc

第二章 化学反应与能量（第一、二节）年级高一科目化学主备教师日期课题第二章 化学反应与能量（第一、二节）课时参与人员 1、确定本周课程教学内容内容和进度：第二章 化学反应与能量 第一课时：化学能与热能第二课时：化学能与电能 第一课时 原电池第三课时：化学能与电能 第二课时 发展中的化学电源 2、教学目标：本节教学重点：化学能与热能之间的内在联系以及化学能与热能的相互转化。初步认识原电池概念、原理、组成及应用。本节教学难点：从本质上（微观结构角度）理解化学反应中能量的变化，从而建立起科学的能量变化观。通过对原电池实验的探究，引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质以及这种转化的综合利用价值。 3、资料准备：必修2教材、创新设计、实验器材、药品 4、授课方式（含疑难点的突破）： 本节教材涉及的化学基本概念较多，内容抽象。根据高一学生的心理特点，他们虽具有一定的理性思维能力，但抽象思维能力较弱，还是易于接受感性认识。因此，本节课的教学，应低起点，小台阶，充分利用现代化教学手段，进行多媒体辅助教学，来突出重点，突破难点。第一课时 化学能与热能教学流程：首先从一个燃烧实验入手启发学生理解物质发生化学反应的同时还伴随着能量的变化，而这些能量变化通常又表现为热能变化进入实验探究教学提出“为什么有的化学反应吸热，而有的化学反应放热” 的问题进入理论思考教学提出人类如何利用化学反应产生的热量问题进入实际应用教学。在探讨化学反应放热、吸热本质时，要使学生明确三点：1.热量变化是化学反应中能量变化的主要表现形式；2.化学反应过程中的能量守恒；3.化学反应在发生过程中是吸热还是放热，决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。建议将实验2-1和实验2-3安排为学生分组实验，由于实验2-2中产生氨气，因此要在通风条件好的环境下安排学生分组实验，此实验直观，现象明显、有趣，能很好的调动学生的参与热情。经过分组实验，学生有了完整丰富的感性认识后，引导学生进行高质量的理性分析则是至关重要的。通过学生汇报、小组内交流、填写实验报告等多种多样的形式，给学生创造机会学习对现象的描述和分析、对实验事实和数据的处理、依据事实和数据进行抽象等科学方法。最后，为了能使实验教学进入高层次的创造性实验和创造性思维阶段，可以提出一些富有挑战性的学习问题或任务，供学生在课堂内讨论或课外深入学习。例如，除了触摸、使用温度计和观察少量水是否结冰等方法外，还有没有其他指示反应放热或吸热的方法？将你认为可行的方法列出来，并根据这些方法设计实验；在定性实验的基础上能否定量测定一个反应所放出或吸收的热量？如果能，应该怎样设计实验？你怎样设计实验比较两个反应放出能量的大小？实验建议：实验要点：铝与稀酸和弱酸反应现象不明显，常常需要加热，所以要选择强酸且浓度不要太低。尽量使用纯度好的铝条，反应前要用砂纸打磨光亮，这样进行实验时，用手触摸才能明显感觉到反应放热，用温度计测量效果会更好。【实验2-2】实验要点：这个实验成功的关键是在短时间内反应充分进行，使体系温度快速降低，将玻璃片上的水凝固。实验中要注意两点：（1）将ba(oh)28h2o晶体研磨成粉末，以便与nh4cl晶体充分接触；（2）由于该反应属于固相反应，一定要在晶体混合后立即用玻璃棒快速搅拌混合物，以使它们很快起反应；（3）反应放出有刺激性气味的氨气，会造成学习环境的污染，所以要注意对氨气的吸收。【实验2-3】建议将教材中的实验改为下列三组对比实验。实验要点：通过三组强酸和强碱之间的反应对比实验，定性的抽象出“中和热”概念。在实验中要注意：（1）三组实验所处条件要相同，如使用的仪器、外界环境中温度和压强要相同；（2）三组实验酸和碱的用量要相同，以保证生成水的量相同；（3）控制相同的反应时间。这里所列举的两类反应说明了化学反应与热能之间的辩证关系以及它们之间的相互转化：一方面，用煤、石油、天然气的燃烧放热来说明化学能向热能的转化，人们利用这些化学反应获取能量；另一方面，用caco3经过高温煅烧分解生成cao来阐述热能对化学反应的支持作用，人们利用热能来完成常温下很难发生的化学反应。第二、三课时 化学能与电能教学流程：教学策略设计： 教学过程课程内容教学策略设计发现问题提出任务创设情景：分析火力发电体系中的各种要素。1.电力在当今社会的应用和作用。2.我国目前和未来发电总量构成。3.火力发电的原理分析。4.火力发电利与弊分析。5.燃烧的氧化还原反应本质。建立新思路：能否将化学能直接转化为电能？提出新的研究任务：研究“化学能直接转化为电能”的原理 教育资源利用：1.利用学生的生活经验和生动的事例说明电力在当今社会的巨大作用。2.以分析“燃烧取暖、烧火煮饭”的能量转化关系为切入点，利用学生的“化学能与热能的相互转化”背景知识启发学生理解火力发电的原理。3.采用图片、图表、录像等直观材料和相关数据来分析火力发电的利与弊思考与交流思考问题：1.当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学能要经过一系列能量转换才能转化为电能。2.把氧化剂和还原剂分开，使氧化反应和还原反应在两个不同区域进行。3.需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子从氧化剂区域流向还原剂区域。4.考虑氧化反应和还原反应发生的条件和环境，化学物质的选择。5.从电学角度考虑仪器选择和组装问题 1.学生活动形式：组成课堂学习小组进行讨论，建立思维模型。2.挖掘学生已有的氧化还原反应知识来分析氧化剂和还原剂之间电子转移中的能量转化。3.积极引导学生思考将氧化反应和还原反应拆开的有关问题（怎样实现上述想法？氧化剂和还原剂分别选择什么物质？它们怎样给出和接受电子？等）。4.鼓励学生画出装置图并与同学交流实验探究实验设计：1. cu-zn原电池实验： cu、zn分别插入稀硫酸中。 cu、zn同时插入稀硫酸中，但不接触。 将cu、zn用导线连接起来。 在cu、zn导线之间接电流表。 将cu、zn导线互换再接电流表。2. zn-zn与稀硫酸进行实验。3. cu-石墨与稀硫酸进行实验。4. zn-石墨与稀硫酸进行实验。5. fe-zn与稀硫酸进行实验。6. cu-zn与乙醇进行实验。7. cu-zn与一个西红柿进行实验。8. cu-zn与两个西红柿进行实验 1.学生活动形式：组成课堂学习小组按要求进行分组实验。2.组织学生按教师预先设计好的实验步骤和要求做实验1，使学生初步掌握原电池实验的操作方法和观察实验现象的方法。3.向学生提供几种电极材料、电解质和非电解质溶液、水果、蔬菜等实验用品。启发学生自己设计实验并进行各种尝试，使学生初步学会控制实验条件的方法。要注意给学生思考空间，不要过多的限制学生。4.要求学生记录实验现象数据处理和分析 1.表格化处理：将上述实验及现象以表格对比的形式呈现出来。 两极材料不同的各种现象。 不同溶液的各种现象。 电极在同一容器和不同容器中的现象。2.化学用语化：将上述各种成功转化实验中的反应，用电极反应式和总化学方程式的形式呈现出来 1.学生活动形式：自发组成课堂学习小组，按要求对实验事实进行整理。2.让学生填写教师预先设计好的表格和学生自己根据实验编制的表格，两种方式相结合以培养学生处理化学事实的能力。3.组织学生书写反应式，通过书面表达，训练学生使用化学用语的技能形成概念1.归纳、概括形成原电池概念：将化学能转化为电能的装置叫做原电池。2.总结归纳原电池的构成条件： 有两种活动性不同的金属（或非金属单质）作电极。 电极材料均插入电解质溶液中。 两极相连形成闭合电路。3.抽象出原电池化学反应本质：较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）通过外电路流向较不活泼的金属（正极） 1.学生活动形式：各个课堂学习小组之间进行讨论，交流有关原电池的各种观点。2.设计一系列题目进行交流： 电极材料的选择，名称、功能、发生的反应、工作一段时间后的质量变化等。 电解质溶液的选择，功能、质量变化等。 整个装置怎样形成闭合电路？3.给学生陈述自己观点的机会，完成感性认识到理性认识的转变实际应用1.社会应用：将原电池转化成技术产品化学电源。 干电池：锌锰电池的组成、工作原理，使用过程中应注意的问题。 充电电池：铅蓄电池、镍镉电池、锂电池的组成、工作原理，使用过程中应注意的问题。 燃料电池：h2和ch4燃料电池组成、工作原理，使用过程中应注意的问题。2.创新应用：几种水果、蔬菜、果汁原电池的制作1.采用图片、图表、录像等直观的内容呈现形式，让学生了解各种化学电源。2.组织学生利用课堂内外的活动时间，积极参与各种水果、蔬菜、果汁原电池的制作过程。3.利用教材和课外等阅读材料，指导学生采用多种学习方式进行学习，如社会调查、上网、去图书馆查资料等评价反思反思评价过程：1.对研究成果的评价和反思： 化学电源在当今社会中的广泛应用 化学电源的使用所引起的环境问题2.对学习过程和结果的评价和反思： 对原电池概念、组成、工作原理等知识掌握的程度。 在实验探究过程中学会了哪些方法，各种基本技能有没有提高。 在执行学习任务过程中所采取的态度以及与其他同学和老师的合作情况学生活动形式：1.以自己的方式总结，如默写、编制知识框图，与同学交流等。2.完成形成性练习（多媒体呈现）和课堂同步检测（书面呈现）。3.自我评价或同学互评。 依据知识总结和习题完成情况，进行自我知识评价。 对自己在学习过程中设计、实验、推理、判断、分析、归纳、抽象等技能方法进行评价。 思考：过去所学的哪些知识对你在本节课的学习有所帮助？在本节课的学习中你认为最有用的方法是什么？学习中你是怎样与本组同学进行合作的？等等本节课可划分为两课时：第一课时是实验探究形成原电池概念，初步了解原电池组成。第二课时是展示自己制作的原电池，抽象出原电池工作原理；了解化学电源的应用和发展；进行反思评价。实验要点：1.实验中使用铜片的面积要大一些，便于学生观察。使用的锌片越纯越好，这样可以减少锌片上的气泡。2.如果使用物理示教电流计，应选择好量程，使指针偏转较大同时又不烧毁电流计。用发光二极管代替电流计，可以提高学生的学习兴趣。【科学探究】原电池的构成条件探究。活动形式学生分组实验。实验类型对比实验。实验目的使学生学会控制实验条件的方法。探究活动组织1.组织学生根据实验用品，如zn、cu、石墨棒、fe、稀硫酸、乙醇、cuso4溶液、znso4溶液，导线、西红柿（或其他水果）、电流计等自己设计对比实验。2.让学生设计表格整理实验信息，然后将化学事实用化学式表达出来。3.活动总结汇报。说明：教师要指导学生设计对比实验方案和编制对比表格。附：新课教学设计第一节化学能与热能目标导航1.知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。2.了解化学反应中热量变化的实质，理解化学反应吸热或放热的原因。3.了解化学能与热能的相互转化，理解中和热的概念。4.了解人类能源利用的历史和前景，提高节能意识。一、化学键与化学反应中能量变化的关系1化学反应中能量变化的原因微观角度(1)化学反应的实质原子的重新组合，即反应物中旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成过程。(2)化学反应中能量变化的原因原因实例断裂1 mol hh键(hh2h)吸收436 kj能量，形成1 mol hh键(2hhh)放出436 kj能量；断裂4 mol ch键(ch4c4h)吸收1 660 kj能量，形成1 mol ch键(chch)放出415 kj能量。结论化学反应中能量变化的主要原因是化学键的断裂和形成。2化学反应中能量变化的决定因素宏观角度结论：化学反应中的能量变化决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。点拨物质具有的能量越低，断开其中的化学键需要的能量越多，该物质越稳定；物质具有的能量越高，断开其中的化学键需要的能量越少，该物质越不稳定。【议一议】1判断正误(1)化学键断裂需要吸收能量，化学键形成会放出能量。()(2)化学反应必然伴随能量变化。()(3)相同条件下由原子形成1 mol hcl 键所放出的能量与断开1 mol hcl 键吸收的能量相等。()(4)放出能量越多的反应通常生成物越不稳定。()答案(1)(2)(3)(4)二、化学能与热能的相互转化1两个基本自然规律“质量守恒”和“能量守恒”(1)质量守恒定律：自然界中的物质发生转化时总质量保持不变。(2)能量守恒定律：不同形式的能量发生转换时总能量保持不变。2吸热反应和放热反应(1)定义。吸热反应：吸收热量的化学反应；放热反应：放出热量的化学反应。(2)实验探究。铝和稀盐酸的反应。实验现象有气泡产生；用温度计测量，水银柱上升离子反应2al6h=2al33h2实验结论活泼金属与酸反应是放热反应ba(oh)28h2o和氯化铵反应。实验现象闻到刺激性气味，烧杯壁发凉；玻璃片和烧杯黏结在一起，混合物呈糊状化学反应ba(oh)28h2o2nh4cl=bacl22nh310h2o实验结论该反应是吸热反应盐酸与氢氧化钠反应。实验现象混合后溶液温度比原两种溶液的温度高离子反应hoh=h2o实验结论酸碱中和反应是放热反应3.中和热：酸和碱发生中和反应生成1_mol水时所释放的热量。点拨常见的吸热反应有：大多数的分解反应，c和co2、c和h2o的反应，ba(oh)28h2o与nh4cl的反应等。常见的放热反应有：大多数的化合反应，酸碱中和反应，金属与酸或水的反应，燃烧反应，爆炸反应等。【议一议】2(1)做实验时，不管是吸热反应还是放热反应都可能用到酒精灯，怎样根据加热的方法判断该反应是吸热反应还是放热反应？放热反应加热的目的是什么？(2)放热反应一定容易发生，吸热反应一定难发生吗？答案(1)持续用酒精灯加热，撤掉酒精灯反应就停止的反应是吸热反应；开始用酒精灯加热，反应开始后，撤去酒精灯仍能继续反应的反应是放热反应。放热反应加热的目的一般是引发反应进行或加快反应速率。(2)不一定。反应放热和吸热与反应的条件无关，有些放热反应必须加热才能发生，如木炭的燃烧；而有些吸热反应在常温下就能发生，如ba(oh)28h2o与nh4cl的反应。一、化学反应中的能量变化【例1】化学反应a2b2=2ab的能量变化如图所示，则下列说法正确的是()a该反应是吸热反应b断裂1 mol aa键和1 mol bb键放出x kj的能量c断裂2 mol ab键需要吸收y kj的能量d2 mol ab的总能量高于1 mol a2和1 mol b2的总能量答案c解析从题图可以看出，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应是放热反应，a、d项错误；断键时需要吸收能量，b项错误，c项正确。规律总结如果反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量，反应物转化为生成物时化学反应放出能量，反之，化学反应吸收能量。如图所示：变式训练1根据下面的信息，判断下列叙述正确的是()a氢气跟氧气反应生成水的同时释放能量b氢气跟氧气反应生成水的同时吸收能量c1 mol h2跟 mol o2反应生成1 mol h2o一定释放能量245 kjd2 mol h2(g)跟1 mol o2(g)反应生成2 mol h2o(g)吸收能量490 kj答案a解析由题中信息可知，1 mol h2(g)的共价键断裂吸收能量436 kj， mol o2(g)的共价键断裂吸收能量249 kj，两项共吸收能量685 kj；1 mol h2(g)与mol o2(g)形成1 mol h2o(g)共释放能量930 kj。在1 mol h2(g)跟 mol o2(g)反应生成1 mol h2o(g)的过程中，放出的能量比吸收的能量多245 kj，c项中缺少物质的状态，所以释放的能量不一定是245 kj。二、放热反应和吸热反应理解【例2】(双选)下列说法正确的是()a需要加热方能发生的反应一定是吸热反应b放热的反应在常温下一定很容易发生c反应是放热还是吸热必须看反应物和生成物所具有的总能量的相对大小d吸热反应在一定的条件下也能发生答案cd解析化学反应的能量变化主要表现为放热和吸热。反应是放热还是吸热主要取决于反应物和生成物所具有的总能量的相对大小。放热反应和吸热反应在一定条件下都能发生。反应开始时需要加热的反应可能是吸热反应，也可能是放热反应。比如，木炭的燃烧需加热引燃，一旦反应开始便会放热。规律总结1易错点提示(1)“三个不一定”。需加热才能发生的反应不一定是吸热反应，如碳和氧气的反应；放热反应常温下不一定容易发生，如铝热反应；吸热反应也不一定需要加热，如ba(oh)28h2o晶体和nh4cl晶体的反应。(2)吸热反应和放热反应都是化学变化，如naoh固体溶于水是放热过程，但不是放热反应；如升华、蒸发等过程是吸热过程，但不是吸热反应。2常见的放热反应和吸热反应变式训练2下列变化中属于吸热反应的是_。液态水汽化将胆矾加热变为白色粉末苛性钠固体溶于水氯酸钾分解制氧气生石灰跟水反应生成熟石灰干冰升华答案解析水汽化是物理变化，不属于吸热反应。cuso45h2o受热分解生成cuso4和h2o，属于吸热反应。是放热反应，均为物理变化。1下列各图中，表示该化学反应是吸热反应的是()答案a解析吸热反应中反应物的总能量小于生成物的总能量，a项正确。2已知断裂1 mol共价键所需要吸收的能量分别为hh：436 kj，ii：151 kj，hi：299 kj，下列对h2(g)i2(g)2hi(g)的反应类型判断错误的是()a放出能量的反应 b吸收能量的反应c氧化还原反应 d可逆反应答案b解析依题意，断裂1 mol hh键和1 mol ii键吸收的能量为436 kj151 kj587 kj，生成2 mol hi键放出的能量为299 kj2598 kj，因为598 kj587 kj，所以，该反应的正反应是放出能量的反应，即该反应是放出能量的反应；根据反应式可知该反应是可逆反应，也是氧化还原反应。3下列说法正确的是()a对于吸热反应，反应物所具有的总能量总是低于生成物所具有的总能量b任何放热反应在常温条件下一定能发生反应c形成生成物化学键释放的能量大于破坏反应物化学键所吸收的能量时，反应为吸热反应d等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的热量多答案a解析放热反应在常温下不一定能发生，如煤的燃烧，b错误。形成生成物化学键释放的能量大于破坏反应物化学键所吸收的能量时，反应为放热反应，c错误；等量的硫蒸气和硫固体分别完全燃烧，后者放出的热量少，d错误。4(1)在1 mol氢分子中，含有_mol氢原子，含有_mol hh键。(2)已知在25 和101 kpa条件下，由2 mol h原子形成1 mol hh键时，放出436 kj的能量。若要使1 mol氢分子变为2 mol氢原子时，需要断开1 mol hh键，其能量变化是_。(3)在ch4中，断开1 mol ch键要吸收415 kj的能量。若要形成1 mol ch4中的ch键其能量变化是_。答案(1)21(2)吸收436 kj的能量(3)放出4 mol415 kjmol11 660 kj的能量5某同学做如下实验，以检验反应中的能量变化。(1)实验中发现反应后，(a)中温度升高，由此可以判断(a)中反应是_热反应；(b)中温度降低，由此可以判断(b)中反应是_热反应。(2)写出铝与盐酸反应的离子方程式_。(3)根据能量守恒定律，(b)中反应物的总能量应该_其生成物的总能量。答案(1)放吸(2)2al6h=2al33h2(3)低于解析(1)反应后(a)中温度升高，(b)中温度降低，说明(a)中反应为放热反应，(b)中反应为吸热反应。(2)铝与盐酸反应的离子方程式为2al6h=2al33h2。(3)(b)中反应为吸热反应，根据能量守恒定律，(b)中反应物的总能量应该低于其生成物的总能量。第二节化学能与电能第1课时化学能转化为电能目标导航1.熟悉能源的分类和化学能与电能的转化关系。2.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。3.会正确书写电极反应式，熟知原电池的应用。一、一次能源和二次能源1能源按其来源可分为一次能源和二次能源。能源类别定义实例一次能源直接从自然界中取得的能源太阳能、风能、地热能、潮汐能、煤、石油、天然气等二次能源由一次能源经过加工、转换得到的能源电能(水电、火电、核电)、蒸汽能、机械能等2.二次能源火力发电(1)火力发电原理：首先通过化石燃料燃烧，使化学能转变为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，然后带动发电机发电。(2)能量转换过程：化学能热能机械能电能。其中能量转换的关键环节是燃烧。(3)火力发电弊端：煤属于不可再生资源，用一点少一点，用煤发电会造成资源的浪费。能量经过多次转化，利用率低，能量损失大。煤燃烧会产生有害物质(如so2、co、no2、粉尘等)，污染环境。【议一议】1判断正误(1)根据一次能源和二次能源的划分，氢气为二次能源。()(2)电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源。()(3)火力发电是化学能间接转化为电能的过程。()(4)水力发电是将化学能转化为电能的过程。()答案(1)(2)(3)(4)二、化学能直接转化为电能1按要求完成下列实验，并填表实验步骤现象解释或说明锌片逐渐溶解，表面有气泡；铜片表面无气泡锌与稀硫酸发生置换反应产生h2，而铜则不能锌片逐渐溶解，铜片表面有气泡，电流计指针发生偏转锌与稀硫酸反应，但氢气在铜片上产生，导线中有电流两锌片逐渐溶解且表面都有气泡，电流计指针不偏转锌与稀硫酸反应，但导线中无电流无现象乙醇是非电解质，与zn、cu都不反应2.原电池(1)概念：是将化学能转化为电能的装置；原电池的反应本质是氧化还原反应。(2)构成条件原电池反应必须是自发的氧化还原反应，具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)，两电极均插入电解质溶液中，电解质溶液、电极、导线形成闭合回路。(3)原电池的工作原理原电池总反应式：zn2h=zn2h2。(4)能量转化过程：原电池在工作时，负极失电子，电子通过导线流向正极，被氧化性物质得到，闭合回路中形成电流，化学能转变为电能。【议一议】2判断正误：(1)hclnaoh=naclh2o是放热反应，可以设计成原电池。()(2)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。()(3)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。()(4)原电池中阳离子向正极移动。()(5)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子。()答案(1)(2)(3)(4)(5)3原电池中作负极的一定是活泼金属，作正极的一定是不活泼金属吗？答案不一定。在原电池中的两极可以都是活泼金属(如znfe稀硫酸，zn作负极)，也可以都是不活泼金属(如cuagagno3，cu作负极)也可以是一种金属和一种能导电的非金属(如cucagno3，cu作负极)。三、原电池原理的应用1加快氧化还原反应的速率因为形成原电池后，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中的粒子运动时相互间的干扰减小，使反应速率增大。2比较金属活动性的强弱例如：有两种金属a、b，用导线相连后插入稀硫酸中，能溶解的金属活动性较强，表面出现较多气泡的金属活动性较弱。3用于金属的防护原理：使被保护的金属制品作原电池的正极而得到保护。实例：要保护一个铁质的输水管道，可用导线将其与锌块相连，使锌作原电池的负极，铁质管道作原电池的正极。4设计原电池根据原电池的构成条件，可把自发的氧化还原反应设计为原电池。点拨原电池正负极判断的注意点：原电池中发生氧化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极。判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看反应的具体情况，如：a.al在强碱性溶液中比mg更易失电子，al作负极，mg作正极；b.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。【议一议】4(1)在大海中航行的轮船，钢制船壳上常镶嵌一定量的锌块，目的是什么？(2)如何利用fe2fecl3=3fecl2设计原电池？答案(1)钢的成分是铁碳合金，轮船在大海中航行，钢铁与海水接触，形成铁碳原电池，能加速铁的腐蚀。由于锌比铁活泼，在船壳上镶嵌锌块后，形成铁锌原电池，锌作负极被腐蚀，从而保护了轮船不被腐蚀。(2)该氧化还原反应可拆分为如下两个半反应：氧化反应(负极反应)：fe2e=fe2。还原反应(正极反应)：2fe32e=2fe2。故fe作负极，活泼性比fe差的材料作正极，如cu、c等，fecl3溶液作电解质溶液，如图。 一、原电池的工作原理【例1】（双选）如图所示，电流计指针发生偏转，同时a极质量减少，b极上有气泡产生，c为电解质溶液，下列说法错误的是()ab极为原电池的负极ba、b、c可能分别为zn、cu、稀盐酸cc中阳离子向a极移动da极发生氧化反应答案ac解析原电池中，负极金属失去电子，溶解，质量减小，故a极是负极，b极是正极，根据构成情况可判断a、b、c可能分别为zn、cu、稀盐酸，a项错误，b项正确；离子移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，c项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，d项正确。知识归纳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原电池正负极的判断变式训练1关于原电池的叙述中正确的是()a构成原电池的两个电极必须是两种不同的金属b原电池是将化学能转变为电能的装置c原电池工作时总是负极溶解，正极上有物质生成d原电池的正极是还原剂发生反应，总是溶液中的阳离子在此被还原答案b解析构成原电池电极的也可以是非金属导体，a项错；燃料电池中负极不溶解，c项错；d选项应是氧化剂在原电池的正极上发生还原反应。二、原电池原理的应用【例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()aabcd bbcdacdabc dabdc答案c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dabc，选c。归纳总结原电池原理的应用(1)比较金属活动性作负极的金属活动性强，作正极的金属活动性弱。(2)改变化学反应速率如：在zn和稀硫酸反应时，滴加少量cuso4溶液，则zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快zn与稀硫酸反应的速率。(3)设计原电池如：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。(4)保护金属设备如：船体是钢铁材料，在海水中易被腐蚀，在船体外壳焊接上比铁活泼的金属(如zn)，则构成以zn、fe为电极的原电池，zn被消耗掉而fe得到保护。变式训练2100 ml 2 moll1的盐酸与过量的锌反应，为加快速率，又不影响产生氢气的总量，可采用的方法是()a加入适量的6 moll1的盐酸b加入数滴氯化铜溶液c加入适量的蒸馏水d加入适量的氯化钠溶液答案b解析a项能加快反应速率，但增加了氢气的总量；c、d两项不影响h2的量，但稀释了盐酸，降低了反应速率；b项发生反应cu2zn=zn2cu，形成cuzn原电池，加快了反应速率。1下列装置能形成原电池的是()a bc d答案a解析装置不能形成闭合回路；装置不具有两个活动性不同的电极，只能发生氧化还原反应；装置中酒精不是电解质溶液。2将纯锌片和纯铜片按下图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是()a两个装置都构成了原电池b甲装置构成了原电池，乙装置没有构成原电池c两烧杯中的锌片上都有大量气泡产生d产生气泡的速率甲比乙慢答案b解析甲中构成了铜锌原电池，锌作负极，失电子；铜作正极，h在铜极上得电子，生成h2；总反应式为znh2so4=znso4h2，乙装置没有构成原电池，因为没有形成闭合电路。构成原电池后生成h2的速率加快。3x、y、z都是金属，把x浸入z的硝酸盐溶液中，x的表面有z析出，x和y组成原电池时，y为电池的负极。x、y、z三种金属的活动性顺序为()axyz bxzycyxz dyzx答案c解析根据原电池原理，负极的金属比正极活泼，可知yx，根据金属活动性顺序和置换反应原理，可知xz，故有yxz。4（双选）已知金属锈蚀的原理是在潮湿空气中金属表面形成水膜，金属与杂质和水膜中溶解的电解质组成原电池，从而使金属锈蚀加快，下列制品的镀层损坏后，金属腐蚀速率加快的是()a镀铝塑扣 b食品罐头盒(镀锡铁盒)c白铁水桶(镀锌) d镀银铜质奖章答案bd解析在构成原电池反应中，被腐蚀的是较活泼的作负极的金属，根据金属活动顺序表，zn、al比fe较活泼，fe比sn(锡)、cu比ag较活泼。5现有如下两个反应：(a)naohhcl=naclh2o(b)cu2ag=2agcu2(1)根据两反应本质，判断能否设计成原电池_。(2)如果不能，说明其原因_。(3)如果可以，则写出正、负极材料、其电极反应式、反应类型(“氧化反应”或“还原反应”)：负极：_，_，_。正极：_，_，_。答案(1)(a)不能，(b)可以(2)(a)为非氧化还原反应，没有电子转移(3)cucu2e=cu2氧化反应碳棒、ag、铂、金(任选一)2ag2e=2ag还原反应解析(1)只有自发的氧化还原反应才能设计成原电池，(b)是氧化还原反应且能自发进行；(3)根据电池反应式cu2ag=2agcu2可知，cu失电子作负极，负极材料是cu，正极材料应是比铜不活泼的金属或导电的非金属；ag得电子，所以此电解质溶液只能为agno3溶液。第2课时发展中的化学电源目标导航1.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。2.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。3.能正确书写简单化学电源的电极反应式。一、常见的化学电源1锌锰干电池(1)结构：锌锰干电池是以锌筒为负极，石墨棒为正极，在石墨棒周围填充糊状的mno2和nh4cl作电解质。(2)原理：锌锰电池是一次性电池，放电之后不能充电，内部的氧化还原反应是不可逆的。负极发生的电极反应为zn2e=zn2，正极发生的电极反应为2mno22nh2e=mn2o32nh3h2o。(3)缺陷与改进：锌锰干电池电量小，而且在放电过程中容易发生气涨或漏液，会导致电器设备的腐蚀。改进措施：在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池；将电池内的电解质nh4cl换成湿的koh，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池。2充电电池(1)充电电池又称二次电池。充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时间内循环进行。充电电池中能量的转化关系是：化学能电能。(2)常见的充电电池铅蓄电池负极是pb，正极是pbo2，电解质溶液是硫酸溶液，常作汽车电瓶，电压稳定，使用方便安全。镍镉电池以cd为负极，nio(oh)为正极，以koh为电解质，寿命比铅蓄电池长，但镉是致癌物质，废弃镍镉电池如不回收，会严重污染环境。碱金属中的li是最轻的金属，活泼性极强，是制造电池的理想物质。锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。3燃料电池(1)燃料电池是通过燃料与氧化剂分别在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置。(2)燃料电池与火力发电相比，其燃料的利用率高、能量转化率高。与干电池或者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。(3)以30%的koh溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反应如下：负极：2h24oh4e=4h2o(氧化反应)；正极：o22h2o4e=4oh(还原反应)；总反应：2h2o2=2h2o。【议一议】1判断正误(1)锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细。()(2)氢氧燃料电池是将热能直接转变为电能。()(3)氢氧燃料电池工作时氢气在负极上被氧化。()(4)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)二、原电池电极反应式的书写方法1负极反应式的书写先判断负极材料，然后再分析其反应特点，并注意电解质溶液的成分对电极产物的影响。(1)锌锰干电池(zncnh4cl)的负极是zn，其负极反应特点是锌本身失去电子生成zn2，zn2与电解质溶液成分不反应，负极反应式是zn2e=zn2。(2)铅蓄电池(pbpbo2h2so4)的负极是pb，其负极反应特点是pb失去电子生成pb2，pb2与电解质溶液中的so反应生成pbso4，负极反应式是pb2eso=pbso4。(3)氢氧燃料电池(ptptkoh)的负极是pt，其负极反应特点是燃料氢气在惰性电极(pt)上失去电子生成h，h与电解质溶液中的oh反应生成h2o，负极反应式是h22e2oh=2h2o。2正极反应式的书写(1)首先判断在正极发生反应的物质当负极材料与电解质溶液能自发的发生氧化反应时，在正极上发生电极反应的物质是电解质溶液中的某种微粒；当负极材料与电解质溶液不能自发的发生氧化反应时，在正极上发生电极反应的物质是溶解在电解质溶液中的o2。(2)然后再根据具体情况写出正极反应式，在书写时也要考虑正极反应产物是否与电解质溶液反应的问题，若参与反应要叠加在一起书写。(3)甲烷燃料电池用铂作电极插入koh溶液中，其正极反应式是o22h2o4e=4oh；铜锌原电池(zncuh2so4)的正极反应式是2h2e=h2。【议一议】2有人设计以铂和锌为电极材料，植入人体做某种心脏病人的心脏起搏器的能源，它依靠人体血液中有一定浓度的o2和h2o进行工作。请讨论解答：(1)负极材料是_，电极反应为_。(2)正极材料是_，电极反应为_。答案(1)锌2zn4e=2zn2(2)铂o22h2o4e=4oh解析以铂和锌为电极材料，植入人体做某种心脏病人的心脏起搏器的能源，正极是铂，负极是锌，电解质溶液是人体血液，工作时，负极锌被氧化，血液中的o2得到电子被还原。正极的反应为o24e2h2o=4oh；负极的反应为2zn4e=2zn2。一、原电池电极反应式的书写【例1】锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到普遍重视，目前已成功研制多种锂电池。某种锂电池的总反应为limno2=limno2，下列说法正确的是()ali是正极，电极反应为lie=libli是负极，电极反应为lie=licmno2是负极，电极反应为mno2e=mnodli是负极，电极反应为li2e=li2答案b解析根据原电池中，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，再结合总反应可知，li失去电子生成li被氧化，为负极；mno2得到电子被还原，为正极。归纳总结书写原电池电极反应式时注意的问题：(1)正确判断原电池的负极和正极，确定两极上分别发生的具体反应。(2)确认电极得失电子后的产物是否与电解质溶液发生反应，若能反应，则应写与电解质溶液反应后的电极反应式。(3)在正极上，若是电解质溶液中的某种离子被还原，提供该离子的电解质无论电离难易如何，一律写离子符号(而在原电池反应中，要遵循离子方程式的书写规则，只有易溶的强电解质用离子符号表示)。变式训练1（双选）可用于电动汽车的铝空气燃料电池，通常以nacl溶液或naoh溶液为电解质溶液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是()a以nacl溶液或naoh溶液为电解液时，正极反应都为：o22h2o4e=4ohb以naoh溶液为电解液时，负极反应为：al3oh3e=al(oh)3c以naoh溶液为电解液时，电池在工作过程中电解质溶液的碱性保持不变d电池工作时，电子通过外电路从正极流向正极答案ad解析当电解质溶液显碱性或中性时，该燃料电池的正极发生的反应均为o22h2o4e=4oh，a项是正确的；铝作负极，负极反应应该是铝失去电子变为铝离子，在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根，因此负极反应为al4oh3e=alo2h2o，b项是错误的；该电池在碱性条件下工作时，消耗了碱，反应的化学方程式为4al3o24oh=4alo2h2o，溶液的碱性减弱，c项是错误的；电池工作时，电子从负极流出来经过外电路流向正极，d项是正确的。二、燃料电池【例2】燃料电池是燃料(如co、h2、ch4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置，若电解质溶液是强碱溶液，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是()a负极反应式：o22h2o4e=4ohb负极反应式：ch48oh8e=co26h2oc随着放电的进行，溶液的氢氧根浓度不变d放电时溶液中的阴离子向负极移动答案d解析o22h2o4e=4oh应为正极反应式。燃料氧化生成的二氧化碳不可能从强碱溶液中逸出，它将进一步反应转化成碳酸根。所以负极反应式为ch410oh8e=co7h2o。由于部分碱液和二氧化碳反应，所以溶液的c(oh)将减小。归纳总结常见的燃料电池有氢氧燃料电池、甲烷燃料电池、甲醇燃料电池等。燃料电池的正极反应物一般为氧气。电解质不同，电极反应就不同，如氢氧燃料电