山东省高密市第三中学高中化学 1.3化学能转化为电能-电池导学案1（无答案）鲁科版选修4

第3节 化学能转化为电能电池（第1课时） 【学习目标】1、掌握原电池的工作原理 2、掌握原电池的构成条件 3、电极反应式书写【课前自主学习案】一、原电池的工作原理1、原电池的设计思路（1）Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu的特征分析从反应的热效应角度分析：取半药匙Zn粉加入盛有CuSO4溶液的试管中，用手触摸试管壁，感觉试管发热，证明该反应是 反应（吸热或放热），H 0。从反应中电子转移角度分析：将Zn片直接插入CuSO4溶液中， 失电子， 得电子；反应中 直接将电子转移至 。（2）原电池的设计思路利用一个能自发进行的 、 反应，实现将化学能转化为电能。 2、原电池的工作原理（1）锌片上的反应： ； 铜片上的反应： 。电池总方程式 。（2）Zn片失去电子后，电子经导线流向铜片，因此，锌片会显示一定的正电性，溶液中的 会向锌片移动，铜片接受电子，会显示一定的负电性，溶液中的 会向铜片移动。Zn2+进入溶液，溶液中的Cu2+在Cu片上得到电子。因此，在导线中（外电路） 的流动形成电流，在电解质溶液（内电路） 的定向移动形成闭合回路。（3）使用盐桥的原电池：盐桥中装有含琼脂的KCl饱和溶液。在电池工作过程中，盐桥Cl-流向 ， K+流向 。3、原电池结构分析（1）从电子流向分析：电子从锌片流向铜片，因此，锌片为电池 极，铜片为电池 极。（2）从电极反应的类别分析：锌失去电子发生氧化反应，Zn电极称为 ，Cu2+在Cu片中得到电子发生还原反应，Cu电极称为 。（课本20页图1-3-2）（3）从反应的类型分析：负极反应一定有 剂参加，正极反应一定有 剂参加。可见，原电池是借助 反应将 转化成 的装置。在电池的外电路，电子流出的电极是 极，电子流入的电极是 极。【注意】正极上 电子的数目与负极上 电子的数目相等。两个电极反应组成电池的总反应。 4、原电池定义： 5、原电池的构成条件： 、 、 、 二、化学电源1. 化学电源分类：有 、 和 等三类。 其中：可充电电池也叫二次电池；2锌锰干电池酸性锌锰干电池： 作负极， 作正极， 是电解质溶液，负极： ，正极：2NH4+2e-=2NH3+H2（仍有争议），碱性锌锰干电池： 作负极， 作正极， 是电解质溶液，负极： ，正极： ，电池总反应： 【自主检测】1.下列关于原电池的叙述正确的是 （ ） A.原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动 B.原电池是化学能转变为电能的装置C.在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原D.原电池放电时，电流的方向是从负极到正极2. 由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液pH怎样变化（ ） A. 不变 B. 先变小后变大 C.逐渐变大 D. 逐渐变小3下列装置能够形成原电池的是（ ） A B C D 【课堂探究案】4关于如图所示的装置的叙述，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 第3节 化学能转化为电能电池（第1课时） 【课堂探究案】探究一： 原电池的工作原理1、电极反应式：负极： 电子，发生 反应（在电池内部又称为 极），该极发生反应的物质具有 性。正极： 电子，发生 反应（在电池内部又称为 极），该极发生反应的物质具有 性。电池总反应书写规律是： 2、电子流向：由 极流向 极；电流方向：由 极流向 极离子移动方向：阳离子移向 极；阴离子移向 极3、电极反应式：以铜-锌-硫酸铜原电池为例书写电极反应和电池反应负极： 正极： 电池反应： 【合作探究】如何判断原电池的正、负极？【例1】把铝片和镁片用导线连接成两组，分别依次插入到NaOH溶液、稀H2SO4溶液中，下列说法正确的是（ ）A都不能形成原电池 B负极材料依次为镁片、铝片C负极材料依次为铝片、镁片 D负极材料都是镁片【跟踪训练】写出上述电池的电极反应及电池反应【温馨提示】1、判断电极时，不能简单的比较金属的活性，要看反应的具体情况，特别指出的是Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作负极，Mg作正极；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。 2、电极材料有时并不一定是金属（如石墨碳棒），有时还可以是相同的金属（如金属铂），但电极反应一定是氧化和还原反应。如：氢氧燃料电池。探究二： 盐桥式原电池【观察与思考】另一种形式的铜锌原电池在盐桥插入之前，检流计指针是否发生偏转？ 在盐桥插入之后，是否有电流产生？ 盐桥：盐桥中通常装有含琼胶的 饱和溶液。写出该电池的电极反应及总反应： 【温馨提示】A、盐桥的作用：是将两个电极完全隔开的原电池装置，将副反应降低至最小程度，这样，更彻底的将反应所释放的能量转化为电能。B、通过盐桥，阴离子SO42和Cl向锌盐溶液移动，阳离子Zn2和K向铜盐溶液移动，使电流继续流通，形成闭合的回路。 【例2】在如图所示的锌铜原电池中：Zn为 极，Cu为 极；负极上发生 反应，电极反应式为 ，正极上发生 反应，电极反应式为 ；电子流出的极是 极，电子流入的极是_ 极；电流方向 。盐桥中的盐溶液是 溶液，其作用为 。盐桥中的 会移向ZnSO4溶液， 移向CuSO4溶液，使ZnSO4溶液和CuSO4溶液均保持电中性。探究三：锌锰干电池【例3】Zn-MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液（1）该电池的负极材料是 电池工作时，电子流向 （填“正极”或“负极”）（2）MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液阴极的电极反应式是： 若电解电路中通过2mol电子，MnO2的理论产量为 【当堂检测】1、下列有关原电池的叙述中，不正确的是 （ ）A.原电池中，一般相对活泼的金属极板为负极 B原电池工作时，阳离子向负极移动C.形成原电池时，氧化、还原反应分别在两个极上发生 D.电子流入的极是正极2、理论上不能设计为原电池的化学反应是( )ACH42O2 CO22H2O； BHNO3NaOH NaNO3H2O；C2H2(g)O2 2H2O； D2FeCl3Fe3FeCl2；3、已知空气锌电池的电极反应为：石墨：O2+2H2O+4e-4OH-锌片：Zn2OH2eZnOH2O；据此判断，锌片是 （ ）A正极，并被还原 B正极，并被氧化 C负极，并被还原 D负极，并被氧化4、手电筒中使用的锌-锰干电池，在工作时反应的化学方程式为：Zn+2NH4Cl+2MnO2ZnCl2+2NH3+X+H2O，则X的化学式为（）AMnO BMn2O3 CMn3O4 DHMnO45、 把a、b、c、d四块金属浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，c为负极；a、c相连时， c为正极；b、d相连时，b为正极则这四种金属的活动性顺序由大到小为( )Aabcd Bacdb Ccabd Dbdca【课后拓展案】A组【基础巩固】1下列叙述是某同学做完铜锌原电池的实验后得出结论和认识，你认为正确的是（ ） A构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属B由铜、锌作为电极与硫酸铜溶液组成的原电池中，铜是负极C电子沿外导线由锌流向铜，通过硫酸溶液被氢离子得到而放出氢气D铜锌原电池工作时，若有13g锌被溶解，电路中就有0.4mol电子通过2普通干电池的电极分别为碳棒和锌筒，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质（其中加入MnO2吸收H2，ZnCl2吸收NH3），电极反应可简化为：Zn-2e-=Zn2+，2NH4+2e-=2NH3+H2根据以上所述判断下列结论不正确的是（）A工作时Zn为负极，发生还原反应 B工作时电流由碳极经外电路流向Zn极C输出电流时碳棒上发生还原反应 D长时间使用后内装糊状物可能流出，腐蚀用电器3.下列关于实验现象的描述不正确的是( )A把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡B粗锌和纯锌与等浓度稀硫酸反应，粗锌反应速率比纯锌快C把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁D把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快4.如图所示是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡上的记录如下，则卡片上的描述合理的是 （ ）2020-9-1, 实验后的记录：Cu为负极，Zn为正极Cu极上有气泡产生，发生还原反应SO42-向Cu极移动若有0.5mol电子流经导线，则可产生0.25mol气体电子的流向是：CuZn正极反应式：Cu2e=Cu2，发生氧化反应 A B C D5实验中欲制得H2，最好的方法是 ( )A纯锌与稀H2SO4 B纯锌和浓H2SO4 C纯锌与稀盐酸 D粗锌(含铜杂质)与稀H2SO46（广东卷）用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是 （ ）在外电路中，电流由铜电极流向银电极 正极反应为：Ag+e-=Ag 实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A B C D7.下列说法中正确的是 A.原电池是把化学能转化为电能的装置B.原电池中电子从负极流入正极，正极发生氧化反应C.构成原电池正极和负极的必须是两种不同的金属D.形成原电池时，活泼的金属一定做负极E.原电池中阳离子移向正极F.所有的氧化还原反应都可以设计成原电池G.锌铜原电池中锌为负极，在反应中得电子发生氧化反【拓展提高】Fe Cu浓硝酸8.如图所示原电池，下列说法正确的是（ ）A.该原电池的铁失电子,做原电池的负极B.该装置中发生氧化反应的是铁极C.该装置中电子在外电路由铜极流向铁极D.该装置中铜极上有气泡产生9.试写出上题设计的反应式：负极 正极 总反应式 10.将铁片和铜片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中，并经过一段时间后，下列各叙述正确的是（ ）A负极有Cl2逸出，正极有H2逸出 B负极附近Cl的浓度减小 C正极附近Cl的浓度逐渐增大 D溶液中Cl的浓度基本不变11.若某电能与化学能的转化装置（电解池或原电池）中发生反应的总反应离子方程式是： Cu+2H+=Cu2+H2，则关于该装置的有关说法正确的是( )A该装置可能是原电池，也可能是电