《化学能与电能的转化第一课时》教案5.doc

化学能与电能的转化第一课时教案课标要求体验化学能与电能相互转化的探究过程，了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。课标解读1以铜锌原电池为例，体验化学能与电能相互转化的探究过程。2熟悉原电池的工作原理。3会正确判断原电池的正板和负极；学会原电池电极反应式的书写方法。教学地位本课时内容在必修2已有一定的了解，本课时是该内容的加深和发展。不仅要求理解原电池的工作原理，而且要求根据有关原理进行原电池设计，并写出相应方程式，这是电化学知识中的重要内容之一，因此成为历年高考的必考内容。新课导入1780年11月的一天，意大利生物学家伽伐尼教授正在厨房里做菜，今天他准备做的菜是烩蛙腿这是一道传统的波洛尼亚名菜。伽伐尼教授是位解剖专家，当用铜钩将剥光了皮的青蛙勾住挂在铁制架子上时，他发现蛙腿抽搐了几下，这使他大为惊奇，难道青蛙又复活了？1791年伽伐尼发表了一篇关于蛙腿抽搐的论文，错误地指出：使蛙腿抽搐的电流来自青蛙本身，并称之为“动物电”。著名科学家伏特教授通过多次的反复对比实验发现，在铜制解剖盘里做实验，蛙腿出现抽搐现象，在木板上实验时蛙腿不再出现抽搐现象了，终于找到了一个重要的事实：只有用活泼性不同的两种金属同时接触蛙腿时才会产生抽搐现象，由此伏特得出一个重要的结论，并据此设计出了世界上第一个将化学能转化为电能的装置伏打电池(伏特曾叫它伽伐尼电池)。伏特得出的一个重要的结论是什么？课程安排1原电池定义将化学能转化为电能的装置。2原电池的构成条件发生氧化还原反应两个电极构成闭合回路原电池电解质溶液3原电池原理(以锌铜原电池为例)得失电子失电子得电子电极名称负极正极电子流向流出流入反应类型氧化反应还原反应电极反应式Zn2e=Zn2Cu22e=Cu总反应式ZnCu2=Zn2Cu【思考题1】原电池工作时，电解质溶液中的离子是怎样移动的？【答案】电解质溶液中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。4原电池的构成条件（1）首要前提(反应本质)自发进行的氧化还原反应。（2）有两种活泼性不同的导体(金属或导电的非金属作电极)。（3）两个电极均需插入电解质溶液(可以是同一种溶液，若为不同溶液则用盐桥相连)。（4）两极必须相互接触或连接，构成闭合回路。韵语巧记：一强一弱两块板，两极必用导线连，同时插入电解液，活泼性导体溶里边。【思考题2】盐桥在原电池中有何作用？【答案】利用溶液中离子的移动，使两个半电池中的溶液形成闭合回路。5原电池正负极的判断方法【问题导思】原电池的正负极与电子的得失有何关系？【答案】正极，得到电子；负极，失去电子。发生原电池反应时，一般质量减轻的电极是正极还是负极？为什么？【答案】一般质量减轻的电极是负极，因为负极材料较活泼，易失去电子而变成离子进入溶液中。（1）由组成原电池两极的电极材料判断。一般是较活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。（2）根据电流方向或电子流向判断。电流是由正极流向负极；电子是由负极流向正极。（3）根据原电池里电解质溶液内离子的定向移动方向判断。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向的极是正极，阴离子移向的极是负极。（4）根据原电池两极发生的变化来判斯。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。（5）根据电极现象判断。溶解的一极为负极，增重或有气泡放出的一极为正极。【提示】原电池的电极类型不仅跟电极材料有关，还与电解质溶液的性质有关。如镁铝电极在稀硫酸中构成原电池，镁为负极，铝为正极；而镁铝电极在氢氧化钠溶液中构成原电池，铝为负极，镁为正极。【例1】(多选)铜锌原电池(如下图)工作时，下列叙述正确的是()A正极反应为：Zn2e=Zn2B电池反应为：ZnCu2=Zn2CuC在外电路中，电子从负极流向正极D盐桥中的K移向ZnSO4溶液【解析】A项，正极发生还原反应：Cu22e=Cu，负极发生氧化反应：Zn2e=Zn2；B项，由正、负两极发生的半反应合并得总反应：ZnCu2=Zn2Cu；C项，电子流向为负极沿导线到正极；D项，由于Cu2放电，为使CuSO4溶液保持电中性，则盐桥中的K移向CuSO4溶液，Cl移向ZnSO4溶液。【答案】BC【变式】关于如图所示装置的叙述，正确的是()A铜是负极，铜片上有气泡产生B铜片质量逐渐减少C电流从锌片经导线流向铜片D氢离子在铜片表面被还原【解析】由所给图示可知Zn为原电池负极，失去电子被氧化，电子经导线流向正极铜电极，溶液中的氢离子在正极得到电子而被还原为H2。电流与电子流动的方向相反。【答案】D6原电池原理的应用【问题导思】某金属与酸反应，如设计成原电池，反应速率怎样变化？【答案】加快。利用原电池反应，如何比较金属的活动性强弱？【答案】通常情况下，做负极的是较活泼的金属。由已知反应，怎样设计化学电池？【答案】步骤如下：a.将总反应式拆成两个半反应；b.选电极材料；c.确定电解质溶液；d.构成闭合回路。（1）加快氧化还原反应的速率例如：在锌与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的速率加快。（2）比较金属活泼性强弱例如：有两种金属a和b，用导线连接后插入到稀H2SO4中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生。根据电极现象判断出a是负极，b是正极，由原电池原理可知，金属活动性ab。（3）设计化学电池例如：以2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2为依据，设计一个原电池。将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应，分别写出原电池的负极、正极电极反应式。负极：Cu2e=Cu2正极：2Fe32e=2Fe2确定电极材料如发生氧化反应的物质为金属单质，可用该金属直接做负极；如为气体(如H2)或溶液中的还原性离子，可用惰性电极(如Pt、碳棒)做负极。确定电解质溶液一般选用反应物中的电解质溶液即可。构成闭合回路。【提示】设计化学电池时，为验证所设计的电池反应是否符合要求，可将所设计的电池进行分析，明确正、负极的电极反应，得出总反应，再与要求设计的反应对照即可。【例2】(云南禄丰高二期中)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)外电路中的电子是从_电极流向_电极。(3)银电极上发生的电极反应式为_。【解析】由总反应知负极：Cu2e=Cu2；正极：2Ag2e=2Ag。(1)由图示分析知X做负极，电极材料是铜，Y中电解液中含Ag，只能是AgNO3溶液。(2)在外电路中，电子从负极流向正极，故电子从X电极流向Ag电极。【答案】(1)CuAgNO3(2)X(或Cu)Ag(3)2Ag2e=2Ag【变式】X、Y、Z、W四块金属分别用导线两两相连浸入稀硫酸中组成原电池。X、Y相连时，X为负极，Z、W相连时，电流方向是WZ；X、Z相连时，Z极上产生大量气泡，W、Y相连时，W极发生氧化反应。据此判断四种金属的活动性顺序是()AXZWYBZXYWCXYZW DYWZX【解析】电解质溶液：稀硫酸【答案】A课堂练习1有关原电池的下列说法中，正确的是()A在外电路中电子由正极流向负极B在原电池中，只有金属锌作负极C原电池工作时，阳离子向正极方向移动D原电池工作时，阳离子向负极方向移动【解析】本题考查的是原电池的工作原理。在原电池中，电子由负极流向正极，A错误；在原电池中，活泼金属作负极，不一定是锌；随着反应的进行，阳离子在正极被还原，所以电解质溶液中的阳离子向正极移动，而阴离子向负极移动。故正确答案为C。【答案】C2在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是()A正极附近的SO浓度逐渐增大B电子通过导线由铜片流向锌片C正极有O2逸出D铜片上有H2逸出【解析】在ZnCuH2SO4组成的原电池中，Zn为负极，发生氧化反应，Cu为正极，发生还原反应，产生H2，电子由锌片流向铜片，由于Zn极带正电，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动，故选D。【答案】D3事实证明，原电池中发生的反应通常是放热反应。利用下列化学反应可以设计成原电池的是()AC(s)H2O(g)=CO(g)H2(g)H0BNaOH(aq)HCl(aq)=NaCl(aq)H2O(l)H0C2H2(g)O2(g)=2H2O(l)H0DCaCO3(s)2HCl(aq)=CaCl2(aq)H2O(l)CO2(g)H0【解析】原电池是自发进行的氧化还原反应，由条件知是放热反应，A为吸热反应，B、D不是氧化还原反应，选C。【答案】C4一个原电池的总反应的离子方程式是ZnCu2=Zn2Cu，该反应的原电池的正确组成是()ABCD正极ZnCuCuMg负极CuZnZnZn电解质溶液CuCl2溶液H2SO4溶液CuSO4溶液CuCl2溶液【解析】根据ZnCu2=Zn2Cu知，Zn发生氧化反应，Zn2e=Zn2，是电池负极；正极反应为Cu22e=Cu，故正极材料可以是石墨或Cu等，电解质溶液应是可溶性铜盐溶液，C符合。【答案】C5(1)下列装置属于原电池的是_。(2)在选出的原电池中，_是负极，发生_反应，_是正极，该极的现象是_。(3)此原