云南省保山市腾冲县第八中学高中化学 第二章 第二节 化学能与电能学案 新人教版必修2

第二节 化学能与电能（第一课时）【学习目标】知识与技能：1、认识化学能与电能之间的相互转化 2、认识原电池概念，理解原电池原理，了解组成原电池的条件过程与方法：探究原电池的原理和组成条件，培养分析与归纳能力，学习设计原电池的方法。情感态度与价值观：感悟化学能与电能相互转化的意义，认识开发利用新型电池的意义以及使用化学电池对环境的影响。【知识回顾】1、 一次能源：_如：流水、风力、原煤、石油、天然气、天然铀矿等二次能源：_如：电力、蒸汽等2、电解质在熔融状态或水溶液中导电的原因电解质在水溶液中能够导电，是因为它们在溶液中发生了 ，产生了能够 的 。因此，电解质溶液导电能力的强弱只取决于在相同条件下溶液中可以自由移动的离子的 及其_。离子化合物在熔融状态下 ，共价化合物在熔融状态下 【教学过程】一、化学能与电能的相互转化1.电能是现代社会中应用最_、使用最_、污染最_的一种_次能源，我国发电总量中_发电仍居首位。燃烧蒸汽发电机2.火力发电原理是通过_燃烧，使_能转变为_能，加热水使之_以推动蒸汽轮机，然后带动_发电。燃煤发电是从燃煤中的化学能开始的一系列能量转换过程：化学能 _能 _能 _能。思考 能否将化学能直接转化为电能？3、将化学能转换成电能的装置：原电池 探究实验一实验步骤分别把锌片和铜片插入到稀H2SO4中,观察现象。铜片：锌片：解释实验现象探究实验二实验步骤将锌片和铜片用导线连接，中间接入一个电流表，平行插入盛有稀H2SO4的烧杯中,观察现象。铜片：锌片：电流表指针偏转方向解释实验现象 A Zn Cu 原电池定义：将_能转变成_能的装置。原理及结构示意图（以Zn-Cu-稀H2SO4原电池为例）铜片和锌片作电极，稀硫酸做电解质溶液。Zn片为原电池的_极，其电极反应式为_发生_反应（填“氧化”或“还原”）；Cu片为原电池的_极，其电极反应式_，发生_反应。该原电池的总反应式为_，电解质溶液的pH_注意：在同一个电池中两极反应时，“失去电子数”与“得到电子数”要相同。原电池工作时电子、离子运动方向。外电路（导线）：电子从_极经导线流向_极原电池内电解质溶液中：_离子流向负极，_离子流向正极失电子，沿导线流入 还原反应 阴离子阳离子氧化反应 电解质溶液 负 极正 极如图所示： 化学电池氧化还原反应原电池的反应本质是_反应，即 化学能 电能构成原电池的条件 溶液:_ 电极：A_ B_ C_ 形成_回路 在一定条件下存在_反应【目标检测】A1. A、B、C都是金属，A与C组成原电池时，A为负极；A与B组成原电池时，A为正极。则A、B、C三种金属的活动性顺序为（ ）A、ABC B、ACB C、BAC D、BCA2下列叙述中，可以说明金属甲的活动性比金属乙的活动性强的是（ ） A在氧化还原反应中，甲原子失去的电子比乙原子失去的电子多； B同价态阳离子，甲比乙的氧化性强； C甲、乙能跟稀盐酸反应放出氢气，而甲方出的比乙多； D将甲、乙作电极组成原电池时，甲是负极3对于原电池的有关叙述错误的是 （ ）A、发生氧化反应的一极为负极 B、发生氧化反应的一极为正极C、比较不活泼的金属为负极 D、电流是从原电池的正极流向负极4某原电池的离子反应是：Zn+Cu2+=Zn2+Cu ，该电池的正确组成是（ ） ACu为正极，Zn为负极，NaOH为电解质溶液； BZn为正极，Cu为负极，CuSO4为电解质溶液； CCu为正极，Zn为负极，CuSO4为电解质溶液； DCu为正极，Zn为负极，ZnCl2为电解质溶液5.原电池产生电流的本质原因是 （ ） A.原电池中电解质能电离出自由移动的电子 B.有导线将两个活动性不同的电极连接 C.金属易失电子 D.原电池中发生了氧化还原反应6.“自由女神”美国的象征，百年来一直矗立在纽约港，经历着大西洋海风的洗礼,自由女神的外壳材料是铜质，支撑整个雕像的支架是铁质。近些年女神生病了，她的铁骨一层层的被锈蚀，蓬松氧化铁架体积膨胀，铆固的支脚被撑断，有专家指出自由女神生病的原因是发生了原电池反应，下面有关叙述正确的是（ ） A“自由女神”的铜外壳是原电池的负极 B. 铁甲作正极，发生还原反应 C.该原电池电极上进行的氧化还原反应的生成物为电子 D.该原电池反应过程中，电子从铁架转移到铜壳7.实验室中欲制氢气，能较快的制备氢气的方法是 （ ） A.纯锌与稀硫酸反应 B.纯锌与浓硫酸反应 C.纯锌与稀盐酸反应 D.粗锌（含铅、铜杂质）与稀硫酸反应10.等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀H2SO4，同时向a中加少量的CuSO4溶液，下列图表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系，其中正确的是 （ ） V V V V b a b b a a b a 0 t 0 t 0 t 0 t A B C D 8.锌片和铜片及稀硫酸组成的原电池装置工作一段时间后，下列说法正确的是 A锌片是正极，铜片上有气泡 B.电流方向是从锌片流向铜片 C.溶液中硫酸的物质的量浓度减小 D.电解质溶液的PH保持不变9.有四种金属a、b、c、d当他们两两组成原电池时，金属a都是正极；在这四种金属组成的混合物中，加入足量的盐酸，可使金属b和c溶解；过滤后，在滤液中加入过量NaOH溶液，得到c离子形成的沉淀。由此可知这四种金属的活动性由强到弱的正确顺序可能是下列中的 （ ）A. a、c、b、d B. c、b、d、a C. b、c、d、a D. a、b、c、d11埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下被腐蚀的速率最慢的是 （ ） A.在含铁元素较多的酸性土壤中 B.在潮湿、疏松、透气的土壤中 C.在干燥、质密、不透气的土壤中 D.在含炭粒较多，潮湿透气的中性土壤中12.下列各变化，属于原电池反应的是 （ ） A.在空气中金属铝表面迅速氧化成保护层 B.白铁表面有划损时，也能阻止铁被氧化 C.红热的铁丝与水接触表面形成蓝黑色的保护层 D.铁与稀H2SO4反应时，加入少量CuSO4溶液，可使反应加速【目标检测】B13.请利用氧化还原反应Cu + 2FeCl3=2FeCl2 +CuCl2设计一个原电池(用图表示并注明正、负极及电子流动方向)14. 用铜、银与硝酸银设计一个原电池，此电池的负极是 _；负极的电极反应是 。用锌片、铜片连接后浸入稀硫酸溶液中，构成了原电池，工作一段时间后，锌片的质量减少了3.25g，铜片表面析出氢气 L（标准状况），导线中通过 mol电子。第二节 化学能与电能（第一课时）答案【知识回顾】1、直接从自然界取得的能源 ；一次能源经加工转换得到的能源 2、电离 自由移动 阴阳离子 浓度 所带电荷的多少 能电离 不能电离【教学过程】一、1. 广泛 方便 小 二 火力2. 化石燃料 化学 热 汽化为蒸汽 发电机 热 机械 电3、探究实验一：无变化 溶解、表面产生气泡 Zn与H2SO4发生置换反应探究实验二：表面产生气泡 溶解 电流从铜片沿导线流向锌片 Zn失电子，电子沿导线流入Cu片，H+在铜片表面得电子，产生氢气化学能转换为电能 化学 电 负 Zn - 2e- = Zn2+ 氧化 正 2H+ + 2e- = H2 还原 Zn + H2SO4 = Zn SO4+ H2 升高 负 正 阴 阳 氧化还原 电解质溶液 两种活泼性不同的金属 或 较活泼金属和非金属导体（C） 或较活泼金属和金属氧化物 闭合 自发氧化还原反应【目标检测】A1. C 2. D 3. BC 4. C 5. D 6. D 7. D 10.D 8. C 9. BC 11. C 12. BD 【目标检测】B13. 负极：Cu 正极：C 用导线连接两极，电解质溶液：FeCl3溶液(其它设计合理也正确)14. 铜 Cu 2e- = Cu2+ 1.12L 0.1mol 第二节 化学能与电能（第二课时）【学习目标】知识技能：学习有关原电池的相关知识过程与方法：1、引导学生自主学习，了解有关原电池的相关知识2、培养和训练思维能力和判断能力情感态度与价值观：培养学生形成一定的逻辑思维和一定的推理能力【知识回顾】1. 原电池：_2. 原电池的电极反应负极发生_反应，在这一过程中_电子正极发生_反应，在这一过程中_电子。3. 判断下列组合能否形成原电池，并写出电极反应铁、碳、盐酸负极（ ） _ 正极（ ）_破损的白铁(FeZn)浸泡在硫酸溶液中负极（ ） _ 正极（ ）_破损的马口铁(FeSn)浸泡在盐酸溶液中负极（ ） _ 正极（ ）_【教学过程】一、化学能与电能的相互转化 原电池的正负极的判断方法微观判断：根据电子流动方向电子流出的极：_极 电子流入的极：_极结论：一般情况下，两种金属电极，较活泼的为负极，较不活泼的为正极。如：Mg Al HCl其它情况：如Mg Al NaOH 原电池原理的应用： 判断金属活动性的强弱 加快氧化还原反应的速率金属防腐设计电池二. 发展中的化学电源1干电池最早使用的化学电池是_，即大家所熟系的_。它是一种_电池，放电之后不能_(内部的氧化还原反应是不可逆的)。电池在使用过程中，_会逐渐溶解，负极反应为：_；使用后锌外壳逐渐变_，最后内部糊状的_会泄漏出来，腐蚀电器。后来人们采用在外壳套上_或_的方法改造成了防漏电池。 为了延长电池_和提高其_，将内部的电解质NH4Cl换成_,并在结构上作了改进，制成_电池，现在各类碱性电池已经占有了越来越大的市场份额。2充电电池 充电电池又称为_电池。它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又可_进行，使_恢复原状，如此充、放电可循环进行，至一定周期后终止。工作原理：放电时(接用电器)电池内进行氧化还原反应： _能_能(释放) 充电时(接直流电源)电池内逆向进行氧化化原反应：_能_能(储存)最早使用的充电电池：_电池，正极_，负极_，电解质_。现代社会又研制出新型的封闭式体积小的_电池，正极_，负极_，电解质_，其寿命比铅蓄电池长（可充电超过500次）。_离子是新一代可充电的绿色电池，成为手机、摄像机等低功耗电器的主流电源。3.燃料电池 利用原电池的工作原理将燃料（还原剂）和氧气（氧化剂）反应所放出的_直接转化为_能的装置，称为燃料电池。 例如：氢氧燃料电池工作原理（惰性材料作电极浸在电解质溶液中，从两极分别通入氢气和氧气）酸性电解质溶液中电极反应： 负极:_ 正极：_ 总反应: _碱性电解质溶液中电极反应：负极：_ 正极：_ 总反应：_燃料电池是一种_、_的发电装置。燃料电池的能量转化率理论上可高达_(现在时机已达到40%60%)。燃料电池与干电池或蓄电池的主要差别在于_等，这时电池起着类似试管、烧杯的作用。【目标检测】A组1将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是A两烧杯中铜片表面均无气泡产生B甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C两烧杯中溶液的pH均增大D产生气泡的速度甲比乙慢2. 对于锌铜稀硫酸组成的原电池装置中，当导线中有1 mol电子通过时，理论上的两极变化是（ ）锌片溶解32.5 g锌片增重32.5g铜片上析出lg H2铜片上析出1 mol H2A. 和 B. 和 C. 和 D. 和3. 如下图所示，电流表G发生偏转，同时A极质量增加，B极质量减少，C为电解质溶液。则A、B、C分别为（ ）A. A是Zn，B是Cu，C是稀硫酸 B. A是Cu，B是Zn，C是稀硫酸C. A是Fe，B是Ag，C是稀AgNO3溶液D. A是Ag，B是Fe，C是稀AgNO3溶液4. 有A，B，C，D四种金属。将A与B用导线连接起来浸入电解质溶液中，B不易腐蚀，将A，D分别投入等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈，将铜浸入B的盐溶液中，无明显变化，若将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。据此判断这四种金属的活动性由强到弱的顺序是（ ）A. DCAB B. DABC C. DBAC D. BADC5. 实验室中制取氢气，最好的方法是（ ）A. 纯锌与稀硫酸反应 B. 纯锌与浓硫酸反应C. 纯锌与稀盐酸反应 D. 粗锌（含铜、银）与稀硫酸反应6锌电池可望代替铅蓄电池，它的构成材料是锌、空气、和某种电解质溶液，发生的总反应是:2Zn + O2 = 2ZnO 。下列有关它的说法正确的是 （ ）A.锌为电池负极，发生还原反应B.电解质溶液用酸性溶液C.电池工作时，氧气与锌直接化合，生成氧化锌D.该电池负极的反应物为锌，发生氧化反应7.日常所用干电池的电极分别为碳棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2做电解质(其中加入MnO2吸收H2)电极反应可简化为：Zn 2e- = Zn2+ 2NH4+ + 2e- =2NH3+ H2(NH3 与Zn2+ 能生成一种稳定的物质)。根据上述判断，下列结论正确的是 （ ）A.Zn为正极，碳为负极 B. Zn为负极，碳为正极C.工作时，电子由碳极经过电路流向Zn极D.长时间连续使用时，内装糊状物可能流出腐蚀用电器8.某原电池的总反应是：Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu ，该原电池的正确组成是 ( ) A B C D正极 Zn Cu Zn Cu负极 Cu Zn Cu Zn电解质溶液CuCl2CuCl2ZnCl2ZnCl2Sn FeZn Fe9.下列容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是 （ ） Fe (1) (2) (3) A.(2)(1)(3) B.(1)(2)(3) C.(2)(3)(1) D.(3)(2)(1)【目标检测】B组10、下列装置能否组成原电池？并判断正负极。11.1991年我国首创海水电池，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：_,负极电极反应为：_.正极反应式_12、现有如下两个反应：（A）NaOH + HCl = NaCl + H2O、（B）2FeCl3 + Cu = 2FeCl2 + CuCl2 （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、负极材料及其电极反应式，电解质溶液名称 。第二节 化学能与电能（第二课时）答案【知识回顾】1. 将化学能转变为电能的装置2. 氧化 一般为负极材料失电子 还原 一般为电解质溶液中阳离子或O2得电子负极（铁） Fe - 2e- = Fe2+ 正极（碳）2H+ + 2e- = H2负极（Zn） Zn - 2e- =