鲁科版选修1 主题3课题1电池探秘 学案.doc

化学鲁科版选修1主题3课题1电池探秘学习要求学习要点1.能以铜锌原电池为例，分析原电池的工作原理，知道原电池的组成条件。2了解如何从实验室中的原电池改进到实际应用的电池。3介绍日常生活中常用的化学电源和新型化学电池，了解电池的发展方向。4通过电池探秘的学习，体会化学知识在实际生活中的应用。1.掌握原电池的反应原理。2理解化学电池的表示方法。一、电池是怎样工作的1原理电池是把_转化成_的装置，其实质是发生了_反应。以铜锌原电池为例，_失去电子，电子经导线流向_，溶液中的h从_上得到电子被_成氢原子，继而结合成氢分子，在_上放出，其中电子流出的极为_极，发生_反应，电子流入的极为_极，发生_反应，总的电池反应为_。2形成原电池的条件(1)_；(2)_；(3)_；(4)_。预习交流如何正确判断原电池的正负极？二、认识几种电池1锌锰干电池锌锰干电池以外围的锌筒做_，插在电池中心的碳棒与顶端的金属帽相连做_，选用氯化铵做_。锌筒与碳棒之间装满了用nh4cl溶液拌湿的二氧化锰和石墨的混合物，混合物里还含有少量氯化锌，电池上端用酚醛塑料、蜡和沥青等绝缘材料密封加盖。锌锰干电池剖面示意图锌锰干电池工作时，锌筒上的锌原子_电子，电子通过外电路、金属帽流向碳棒，电池内部的_从碳棒上得到电子被_。电池内部填充的石墨不参与化学反应，仅起导电作用。2铅蓄电池铅酸蓄电池用两组铅板(pb)作为电极材料。其中，一组铅板的孔穴中填充二氧化铅(pbo2)做_，另一组铅板的孔穴中填充海绵状金属铅做_，选用稀硫酸做_。随着放电反应的进行，硫酸被消耗，溶液的浓度_、密度_，所以可以通过检查硫酸溶液的密度来确定电池是否应该充电。充电时，硫酸铅在两个电极上又分别转化为_和_，同时生成_，电能以化学能的形式储存起来，供继续使用。这种电池中发生的氧化还原反应为：pbpbo22h2so42pbso42h2o3燃料电池(1)原理：利用_和_间的_提供电能的电池。(2)最大的特点是_。(3)氢氧燃料电池：正极输入_，负极输入_，电解质_，总反应为_。(4)优点：效率高，无污染，装置可重复使用。4化学电池的表示方法为：()负极|电解质|正极()，请用这种方法表示下列原电池锌锰干电池：_，锌氧化汞电池：_，铅蓄电池：_，氢氧燃料电池：_，铜锌原电池：_，碱性锌锰电池：_。预习交流为什么说燃料电池从原理上产生了飞跃？答案：一、1.化学能电能氧化还原锌铜铜还原铜负氧化正还原zn2h=zn2h22活泼性不同的电极电解质溶液闭合回路能自发进行的氧化还原反应预习交流：答案：(1)由组成原电池两极的电极材料判断，一般是活泼性较强的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。(2)根据外电路中电流方向或电子流动方向判断，电流在外电路中是由正极流向负极；电子在外电路中流动方向是由负极流向正极。(3)根据原电池两极发生的变化来判断，原电池的负极总是失电子发生氧化反应，其正极总是得电子发生还原反应。二、1.负极正极电解质失去二氧化锰还原2正极负极电解质降低减小铅二氧化铅硫酸3(1)燃料氧化剂氧化还原反应(2)工作时不断地从外界输入燃料和氧化剂(3)氧气氢气koh2h2o2=2h2o4()zn|nh4cl，zncl2|mno2，c()()zn|koh|hgo，c()()pb|h2so4|pbo2()()pt，h2|koh|o2，pt()()zn|h2so4|cu()()zn|koh|mno2，c()预习交流：答案：燃料电池是从原理上产生飞跃的电池，它虽然仍是利用氧化还原反应，但其工作物质可以源源不断由外部输入，因此可长时间不间断工作。电池工作时将反应物(燃料)中的化学能直接转化为电能，燃料和氧化剂不断分别输至电池两极，确保电池连续稳定工作。常用的燃料电池一般用h2、ch4等做燃料。在预习中还有哪些问题需要你在听课时加以关注？请在下列表格中做个备忘吧！我的学困点我的学疑点一、电池的工作原理实验内容和步骤现象原因、结论和化学方程式锌片插入稀硫酸铜片插入稀硫酸锌片和铜片接在一起插入稀硫酸锌片和铜片之间连一电流表插入稀硫酸依据氧化还原反应：2ag(aq)cu(s)=cu2(aq)2ag(s)设计的原电池如图所示。请回答下列问题：(1)电极x的材料是_；电解质溶液y是_；(2)银电极为电池的_极，发生的电极反应为_；x电极上发生的电极反应为_；(3)外电路中的电子是从_电极流向_电极。知识要点实例概念将化学能转化为电能的装置自发反应：实质化学能转化为电能构成前提能自发地发生氧化还原反应构成条件(1)两个电极(2)电解质溶液(3)“两极”“一液”连成回路(4)能自发地发生氧化还原反应电极构成负极：还原性相对较强的材料正极：还原性相对较弱的材料zn片负极cu片正极电极反应负极：失去电子，氧化反应正极：得到电子，还原反应负极：zn2e=zn2正极：cu22e=cu电荷流向电流流向外电路：电子由负极流向正极，电流方向相反内电路：阴离子移向负极，阳离子移向正极，电流由负极流向正极外电路：电子由zn片经导线流向cu片；内电路：so移向zn片(负极)；cu2移向cu片(正极)电极反应与总反应的关系两个电极反应相加，即得总反应负极：zn2e=zn2正极：cu22e=cu总反应：zncu2=zn2cu重要作用(1)制作电池(2)防止金属被腐蚀(3)提高化学反应速率(1)制作干电池、铅蓄电池(2)用粗锌代替纯锌制取h2，反应速率快(3)fe与cu相连接，处于电解质溶液中，cu受保护二、认识几种电池根据下列氧化还原反应设计一个原电池：2fecl3fe=3fecl2。要求：(1)画出此原电池的装置图，装置可采用烧杯和盐桥。(2)注明原电池的正、负极和外电路中电子的流向。_(3)写出两个电极上发生的电极反应。_原电池电极反应和总反应的书写要注意哪些问题？1锌锰干电池负极：zn2e=zn2正极：2nh2e=2nh3h2总反应：zn2nh=zn22nh3h22mno2h2=2mno(oh)zncl24nh3=zn(nh3)4cl2其他干电池：碱性锌锰干电池、银锌纽扣电池等优点：携带方便缺点：电量小，污染大2铅酸蓄电池正极材料上涂有棕褐色的pbo2，负极材料是海绵状的金属铅，两极浸在h2so4溶液中。电极方程式：正极是pbo2，其反应为pbo24hso2e=pbso42h2o，负极是pb，其反应为pbso2e=pbso4。总反应为pbpbo24h2so2pbso42h2o。优点：充、放电方便，稳定性强。缺点：体积大，不方便，寿命短。其他充电电池：镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池。3燃料电池(1)燃料电池：把能源中的燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”。燃料电池中，氢气、甲烷、煤气等燃料做负极燃气；氧气、空气、氯气等氧化剂做正极燃气。(2)氢氧燃料电池氢氧燃料电池构造示意图用氢气和氧气做电极燃气，铂或活性炭做电极，40%的氢氧化钾溶液做电解质溶液。负极：2h24oh4e=4h2o正极：o22h2o4e=4oh总反应：2h2o2=2h2o(3)甲烷氧气燃料电池：用甲烷和氧气做电极燃气，铂做电极，40%的氢氧化钾溶液做电解质溶液。负极：ch410oh8e=co7h2o正极：2o24h2o8e=8oh总反应：ch42o22oh=co3h2o(4)优点：效率高，无污染，装置可重复使用。答案：一、活动与探究：答案：实验内容和步骤现象原因、结论和化学方程式锌片插入稀硫酸锌片溶解，有气泡产生锌与硫酸反应：znh2so4=h2znso4铜片插入稀硫酸无现象铜活泼性比氢弱锌片和铜片接在一起插入稀硫酸锌片溶解、铜片上有气泡产生形成锌铜原电池，锌失电子，电子经导线到达铜片，溶液中的h得电子生成h2。锌片和铜片之间连一电流表，插入稀硫酸电流表偏转有电流产生解析：当把用导线连接的锌片和铜片一同浸入稀硫酸中时，由于锌比铜活泼，容易失去电子，锌被氧化成zn2而进入溶液，电子由锌片通过导线流向铜片，溶液中的h从铜片获得电子被还原成氢原子，氢原子再结合成氢分子从铜片上逸出。锌片和铜片接在一起插入稀硫酸中构成了原电池。电极反应：负极：zn2e=zn2正极：2h2e=h2思考与交流：答案：(1)铜agno3溶液(2)正age=agcu2e=cu2(3)铜银二、活动与探究：答案：(1)装置图如下：(2)电池的正负极及外电路中电子的流向如上图所示。(3)负极(fe)：fe2e=fe2正极(c或ag)：2fe32e=2fe2解析：分析题目所给反应知，固体铁中铁元素的化合价升高，发生氧化反应，应做原电池的负极；fecl3中铁元素的化合价降低，发生还原反应，但因fecl3易溶于水，不能直接做电极，所以要选用一种活动性比铁弱且与fecl3溶液不反应的固体做辅助电极，这里可以采用石墨棒或银棒等。左、右两个半电池中电解质溶液依次为fecl2溶液、fecl3溶液，两个半电池要用装有饱和kcl溶液的盐桥沟通。思考与交流：答案：原电池电极反应和总反应的书写注意事项：(1)两极得失电子数相等。(2)电极反应中若有气体生成需加“”。原电池的总反应，一般把正极和负极的电极反应相加而得。若电解质为弱电解质，则相加时应把离子改为相应的弱电解质。(3)要注意电解质溶液中的离子可能参与反应但不放电，如燃料电池电极反应。(4)若已知电池反应写电极反应，一般先写简单的电极反应，再用总反应减去该电极反应得另一电极反应。1下列叙述正确的是()。原电池是把化学能转化成电能的一种装置原电池的正极发生氧化反应，负极发生还原反应不能自发进行的氧化还原反应，通过原电池的装置均可以实现碳棒不能用来做原电池的电极反应cu2ag=2agcu2，能以原电池的形式来实现abcd2据报道，锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染，其电池反应为2zno2=2zno，原料为锌粒、电解质溶液和空气，则下列叙述正确的是()。a锌为正极，空气进入负极反应b负极反应为zn2oh2e=znoh2oc正极发生氧化反应d电解质溶液肯定不是强酸3将两个铂电极插入koh溶液中，向两极分别通入ch4和o2，构成甲烷燃料电池。已知，通入ch4的一极，其电极反应式是ch410oh8e=co7h2o；通入o2的一极，其电极反应式是2o24h2o8e=8oh。下列叙述不正确的是()。a通入ch4的电极为负极b正极发生氧化反应c燃料电池工作时，溶液中的oh向负极移动d该电池使用一段时间后应补充koh4下图各装置中，属于原电池的是哪几个？_。5利用反应fecuso4=feso4cu设计一个原电池，画出实验装置图，并指出：(1)正极材料为_，电极反应为_；(2)负极材料为_，电极反应为_；(3)电解质溶液为_。(4)实验装置图答案：1a解析：原电池正极得电子，发生还原反应；负极失电子，发生氧化反应。碳棒可导电，可做原电池的电极。2bd解析：2zno2=2zno，zn失电子，o2得电子，即zn为原电池负极，o2在正极上反应，故b项正确；若电解质溶液为强酸，zno则不能存在，故d项也正确。3b解析：在原电池中，负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应，故b项错。4解析：构成原电池要有四个基本条件：电解质溶液；两个电极，其中一个相对较活泼，另一个相对不活泼，两个电极直接或间接地连接在一起，并插入电解质溶液中；能