苏教版高中化学必修二第6讲：化学能与电能的转化(教师版)

1、化学能与电能，装大脑体操），够作业完成情况I4步教学目标）1 .理解原电池的原理及其应用2 .电极反应和电池反应的书写3 . 了解钢铁的电化学腐蚀4 .电解池中两极电极反应的书写5 .电解池、原电池的区别6 .电解饱和食盐水、电镀、电解法冶炼金属的原理金£趣味引入），萋知识梳理）知识点一.原电池原理1 .实验探究实验装置实验现象结论或反应式Zn !:V巴二-二1二三二-二一IBI三-MME二二 1 1BTrh二 I-:?jq锌片:不断溶解铜片:有气泡产生电流计：指针发生偏转锌片上的反应:Zn - 2e =Zn2铜片上的反应：2H + 2e =h 2 T反应过程中中电流产生2 .原电池

2、（1）定义:将化学能转变为电能的装置.（2）工作原理：（以锌一铜一稀硫酸原电池为例）Zn电极Cu电极现象锌片逐渐溶解铜片上产生气泡得失电子失电子得电子正负极判断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Zn 2e =Zn2+2H + 2e =H 2 T总反应式Zn + 2H =Zn 2 + H 2 T7ir2t'=7ji(3)构成条件：氧化反应e桔尊姓传递.由电故产生-f*©q扁1D正景壬反反它Tr+ae=H.f能进行自发的氧化还原反应;两个活泼性不同的金属 (或金属与非金属);电极插入电解质溶液中；构成闭合回路.3 .钢铁的电化学腐蚀(1)电化学腐蚀：发生结

3、果金属跟电解质溶液接触 > 原电池反应 > 比较活泼的金属失去电子而被氧化。(2)钢铁的腐蚀：构成条件：电极-铁与少量的碳形成两电极电解质溶液-钢铁表面水膜中溶有少量H +和OH-,还溶解了氧气等气体。电极反应：负极(铁)-2Fe 4e =2Fe2正极(碳)-O2+4e +2HzO=4OH总反应-2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH) 2后续反应：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH) 3, Fe(OH) 3 易分解生成铁锈(Fe2O3xH2。)。4 .正负极的判断判断依据负极正极电极材料活泼性较强的金属(一般情况)活泼性较弱的金属或能导电的非金属反应类型发生氧化反应发生

4、还原反应电子流动力向电子流出极电子流入极电解质溶液中离子定向移动方向阴离子移向的极阳离子移向的极电极现象不断溶解或质量不断减少质量不断增加或有气泡产生知识点二.化学电源1 .原理及优点化学电源依据原电池反应原理，能量转化率是燃料燃烧无法比拟的。2 .常见化学电源一次电池：Zn+2NH4cl + 2MnO2=Zn(NH 3)2Cl2+2MnO(OH),负极：Zn；正极：碳棒，电解质溶液：NH4C1等。(2)二次电池：放电银锌纽扣电池：Zn + Ag2O + H2OZn(OH)2 + 2Ag,充电负极：Zn；正极：Ag2O;电解质溶液：KOH。放电铅蓄电池：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4

5、+2H2。，充电负极：Pb；正极：PbO2；电解质溶液：硫酸。放电馍氢电池：NiO(OH) +MHNiO + M +H2O充电负极：贮氢合金；正极：泡沫氧化馍；电解质溶液：氢氧化钾溶液。燃料电池：氢氧燃料电池：2H2+O2=2H 20负极：H2失电子；正极：02得电子；电解质溶液：氢氧化钾或稀硫酸。甲醇一空气燃料电池：2CH30H + 02 + 40H =2C03 + 6H2O负极：CH 30H失电子；正极：02得电子；电解质溶液： KOH o知识点三.电解原理1 .电解实例(1)电解饱和食盐水、电解水、电解Al 203的化学方程式分别为电解电解电解2NaCl + 2H20= 2Na0H +C

6、I2T+ H2 2H20= 2H2 忏 02 2A1203= 4Al +302、熔融(2)电解CuC12溶液实验27Vft鳏试柢F用槌士升。邙,ffff实胜现象反立方程式用碉:有匚2固体物市折出RD吸工产生芭逊型迦M 的气体. 厚润的淀粉股化等试次变蓝阴极*CJ ,一纣 匚u阳极炉口一一/一一CR , 通申能量转化里能一二二能电解池将电能转化为化学能的装置叫电解池。阴极接电源的负极极，发生还原反应；阳极接电源的正极极，发生氧化反应。电解时，电流流向阳极，流出阴极。2.电解原理的应用制备某些单质，如 Na、Mg、F2等。电解如电解熔融的氯化镁获得镁的方程式：MgCl 2= Mg +CI2T0(2

7、)电镀：如镀锌、镀铜等。电解精炼铜。铜的电解精炼示意图总反应:Cu: Cu+CL阳极材料：含杂质的铜，电极反应为Cu-2e =Cu2+阴极材料：纯铜，电极反应为Cu2 + 2e =Cu电解质溶液：硫酸铜溶液金特色饼解类型一.原电池的原理及电极判断例1 .如图所示的装置中，M为活动性顺序位于氢之前的金属，N为石墨棒，关于此装置的下列叙述中，不正确的是m pruinri nA . N上有气体放出B . M为负极，N为正极C.是化学能转变为电能的装置D.导线中有电流通过，电流方向是由 M到N解析：原电池中活泼金属为负极，失去电子，即 M为负极，溶液中的氢离子在正极得到电子被还原为H2,则N为正极。电

8、流方向与电子流向相反，应由正极（N）流向负极（M）。答案：D例2. （2013湖北孝感一中月考）下列装置能形成原电池的是B.C.稀硬酸稀破酸C&h溶液A.D.解析：装置不能形成闭合回路；装置没有两个活动性不同的电极，只是发生了氧化还原反 应；装置中酒精不是电解质溶液。答案：A类型二.原电池原理的简单应用例1.利用反应Zn + 2FeCl3=ZnCl 2+2FeCl2设计一个原电池。在图中方格内画出实验装置图，并指出正极为极反应式为电极反应式为,电解析：首先将已知的反应拆成两个半反应（即失去电子和得到电子的反应）：Zn-2e =Zn 2+, 2Fe3+ + 2e =2Fe2+;然后结合原

9、电池的工作原理分析可知，该电极的负极应用锌作材料，正极要保证Fe3卡得到负极失去的电子，一般可用不能还原Fe3+的材料（如钳、碳棒等）作正极，电解质溶液 只能用FeCl3溶液。答案：装置如图Pt2Fe3+ 2e =2Fe2+ *5 + ZnZn 2e =Zn例2.把a、b、c、d四块金属板浸入稀硫酸中，用导线两两相连，可以形成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，c溶解；a、c相连时，c极上产生大量气泡；b、d相连时，b极上 有大量气泡。四块金属的活动性顺序是A . a>c>d>bB. c>a>b>dC. a>c>b>dD. c&

10、gt;a>d>b解析：较活泼的金属为负极，被氧化溶解；相对不活泼的金属为正极，冒气泡或析出金属。所 以，四块金属的活动性顺序是a>c>d>b。答案：A类型三.新型化学电源例1. （2011福建高考）研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池 以金属锂和钢板为电极材料，以 LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法 不正确的是A.水既是氧化剂又是溶剂B.放电时正极上有氢气生成C,放电时OH一向正极移动D.总反应为：2Li + 2H2O=2LiOH + H2T解析：金属锂比铁活泼，作原电池的负极，电极反应式为：Li-e =Li +

11、, LiOH溶液中的阳离子有Li+和H + ,由于氧化性H + >Li ,所以正极反应是：2H + +2e =H2?,由于H卡来自于水的电离， 所以H卡放电的同时溶?时产生了OH一，即该反应的总反应为：2Li + 2H2O=2LiOH +H2T,水既是氧化剂又是溶剂。在原电池的放电过程中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，所以OH一向负极移动，C选项错误。答案：C例2.茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。我国科技工 作者研制出以铝合金、PtFe合金网为电极材料的海水电池。在这种电池中铝合金是正极铝合金是负极海水是电解质溶液铝合金电极发生还原反应A. B.

12、C. D.解析：因为活动性： Al>Fe , Al>Pt ,则此电池中铝合金是负极，错误、正确。海水是电解 质溶液，正确。铝合金电极 （负极）发生氧化反应，错。答案为 Ao答案：A类型四.原电池和电解池的比较例1.图中，两电极上发生的电极反应为：a极：Cu2 + 2e =Cu ； b极：Fe- 2e =Fe2 ,下列说法中不正确的是A.该装置可能是电解池.事B . a极上一定发生还原反应,一，C. a、b可能是同种电极材料- 4J - - - -山-D.该过程中能量的转换一定是化学能转化为电能解析：根据电极反应，该装置可能是原电池，a为正极，b为负极，化学能转化为电能；该装置也可能

13、是电解池，a极为阴极，发生还原反应，b为阳极，电能转化为化学能。答案：D例2. （2013?无锡高一检测）在原电池和电解池的电极上所发生的反应，同属还原反应的是（）A.原电池正极和电解池阳极所发生的反应B.原电池正极和电解池阴极所发生的反应C.原电池负极和电解池阳极所发生的反应D.原电池负极和电解池阴极所发生的反应解析：原电池的正极和电解池的阴极均发生还原反应；原电池的负极和电解池的阳极均发生氧化反应。答案：B现当堂练习）基础演练一.选择题1 .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/离子浓度逐渐增大B.电子通过导线由铜片流向锌片C.反应一段时间后，

14、溶液的c（H+）增大D.铜片发生的反应为：2H+ + 2e-=H2T2 . （2013江苏南京高一检测）李明在学完了原电池的知识之后，设计了如图所示的柠檬水果电池,观察到外电路上的电流从电极X流向电极Y。已知他选择了铁为 X极，则Y极应该是A.锌B.石墨C.银D.铜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.用导线连接锌片、铜片，一起浸在硫酸铜溶液中，铜片表面析出单质铜C.把铜片插入氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁D.把锌粒放入盛有盐酸的试管中，滴入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快4 .（双选）据报道，锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池

15、，因为锌电池容量更大，而且没有 铅污染。其电池反应为：2Zn + O2=2ZnO ,原料为锌粒、电解质溶液和空气。则下列叙述中正确的是A.锌为正极，空气进入负极反应B .负极反应为 Zn 2e + 20H =ZnO + H2OC.正极发生氧化反应D.电解质溶液肯定不是强酸5 .如图是电解 CuCl2溶液的装置，其中 c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的是电流力问A . a为负极，b为正极B. a为阳极，b为阴极C.电解过程中，d电极质量增加D. c 极反应为 Cu2 + 2e =Cu6.下列关于电解池的叙述中，正确的是A.电解池中的闭合回路仅是由电子的定向移动形成的B.金属导线中，电子从电

16、源的负极流向电解池的阳极，从电解池的阴极流向电源的正极C.在电解池溶液中，阴离子向阴极移动，阳离子向阳极移动D.相同时间内，阳离子在阴极上得到的电子与阴离子在阳极上失去的电子数相等7.如下图所示装置中，属于电解池的是群速CuSO,培液AHit J ICuCb溶液Q1CL溶雒CD8 .下列说法正确的是A.电解熔融氧化铝制取金属铝，氧化铝只被还原B.电解熔融 NaCl制Na, Na在阴极得到C.电解水时，在相同条件下，阳极和阴极产生的气体体积比为 2： 1D.电解食盐水制 H2、C12的过程是把化学能转变为电能的过程二.填空题9 . (2013烟台高一检测)在由铜片、锌片和150 mL稀硫酸组成的

17、原电池中，当在铜片上放出6.72L(标准X况)的H2时，硫酸恰好用完，则：(1)产生这些气体消耗的锌的质量是 g ;(2)通过导线的电子的物质的量是 mol;(3)该原电池正极的电极反应式为 10 .如图所示，A、B两个装置中的两个烧杯分别盛有足量的CuCl2溶液。(1)A、B两个装置中属于原电池的是 (填标号，下同),属 于电解池的是。(2)A池中Zn是 极，发生 反应(填 氧化”或还原”,下同)电极反应式为 ; Cu 是 极，发生 反应， 电极反应式为, A中总反应的化学方程式为 。(3)B 池中 C 是 极，发生 反应，电极反应式为; Pt是 极，发生 反应，电极反应式为。 B池中总反应

18、的化学方程式为 。巩固提高选择题1 . 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; 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。据此判断金属的活动性顺序是A . X>Z>W> YB. Z>X>Y>WC. X >Y >Z> WD. Y>W>Z>X2 .在实验室制取氢气时，最好的方法是A.纯锌与稀硫酸反应8 .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3. CU2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的

19、制取CU2O的电解池示意图如图所示，通电电解总反应为：2Cu + H2O= Cu2O + H2K下列说法正确的是A.石墨电极上产生氢气B.铜电极发生还原反应C.铜电极接直流电源的负极D.当有0.1 mol电子转移时，有 0.1 mol Cu2O生成4 .某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4,它们的物质的量之比为 3 ： 1。用石墨作电极电解该混合溶液时，根据电解产物可明显分为三个阶段。下列叙述中不正确的是A.阴极只析出H2B.阳极先析出 C12,后析出O2C.电解最后阶段为电解水D.溶液pH不断增大，最后为 75 . （2013 绍兴模拟）我国第五套人民币中的一元硬币材料为钢芯镀馍，依据你

20、所掌握的电镀 原理，你认为在硬币制作时，钢芯应做A.阴极B.阳极C.正极D.负极6 .如图所示装配仪器， 接通直流电源，电解饱和食盐 水，则电解开始时，不-fl|H0在碳棒和铁钉表面都有气体生成，其中碳棒表面生成的气体是隆棒A. Cl2B. O2C. H2也和食世水7 .原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应分别是A.氧化、还原 B.还原、氧化C.氧化、氧化 D.还原、还原希望将废旧的电池回收利用，他的8 . （2014 唐山模拟）废旧的电池不可以随意丢弃，某同学 以下想法不正确的是A .把锌皮取下洗净用于实验室制取氢气B .碳棒取下洗净用作电极C.把铜帽取下洗净回收利用D.废电池中的黑色糊状

21、物含有氯化钱等物质，可作化肥二.填空题9 .工业上用电解熔融的氯化钠的方法制取金属钠，试回答下列问题：（1）金属钠在 极上产生。（2）写出产生氯气的电极方程式 。（3）该反应是否是离子反应 （填“是”或“不是”），若是则该反应的离子方程式为 （若不是则该空不填）。10 . 一个原电池总反应为：Zn + M 2 =Zn 2+ + M °（1）该原电池电极材料及电解质可能是 。正极负极电解质溶液AZnMMC12BMZnH2SO4CMZnMSO4DFeZnNaOH（2）M可以是下列金属中 。A. Mg B. Fe C. Cu D. Ag，手当堂检测）一.选择题1 .（双选）能够组成原电池装

22、置的是ABCD2 .下列关于原电池的说法中正确的是A .原电池中的电极一定要由两种不同的金属组成B.流出电子的一极是正极C.两极均发生氧化反应D.原电池中的阳离子向正极移动3 .下图各容器中盛有稀硫酸，能形成原电池且铁（纯铁）为正极的是A.4 .钢铁在潮湿的空气中发生原电池反应而被腐蚀。以下说法正确的是A.负极发生的反应为 Fe 2e =Fe2B.正极发生的反应为 2H2O + O2+2e=4OH -C.原电池是将电能转变为化学能的装置D .钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀5 .(多选)工业上用电解熔融的氧化铝的方法冶炼金属铝，下列电极反应式正确的是A.阴极：2H+ +2e =H 2

23、 T8 .阴极：Al 3+ +3e =AlC,阳极：4OH +4e =2H 2O+O2TD .阳极：202 4e =O 2 T9 .取一定体积、由等物质的量浓度的硫酸铜、硫酸铁组成的溶液，用石墨电极进行电解，电解 时，阴极最先发生的反应为A . Fe3+ +e =Fe2+B. 2H+ +3e =H 2TC. Fe2+ +2e =FeD . Cu2+ +2e =Cu7 .以钳为阳极，铜为阴极，电解硫酸铜水溶液，在阳极和阴极上析出物质的质量比是A . 1 ： 8B. 8 ： 1C. 1 ： 4D. 4： 1二.填空题X、8 .电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示是一个电解装置，其中盛有饱和食盐

24、水,yUT三斗饱和食盐水7n 1 1石黑棒铜棒1 口钱捧Y是两块石墨电极，通过导线与直流电源相连，实验开始时，同时在 两边各滴入几滴酚酬:试液，请回答以下问题：(1)在X电极附近溶液中观察到的现象是 。(2)检验Y电极上产物的方法是 。(3)电解的化学方程式是 。9 .对图中加以必要的连接并填空：(1)现有如图所示两个烧杯，画出必要的连线，使连接后的装硫酸溶液硫酸铜溶液置能达到在铁棒上镀上一层铜的目的。(2)分别写出石墨棒和铜棒的电极反应式：石墨棒：;铜棒：;(3)若锌减少了 6.5 g,则在铁棒上镀上 Cu的质量为。10 .现有如下两个反应：(A)NaOH +HCl=NaCl + H2O(B

25、)Cu + 2Ag =2Ag + Cu2(1)根据两反应本质，分别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、电极反应式、反应类型 (氧化反应”或还原反应”：)负极：, , 。正极：, , °若导线上转移电子 1 mol,则正极质量增加 g,电解质溶液为 。G当堂总结)家庭作业)一.选择题11 下列关于原电池的叙述，错误的是A.构成原电池的正极和负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.在原电池中，电子流出的一极是负极，发生氧化反应D.原电池放电时，电子的方向是从负极到正极12 根据右图，下列判断中正确的是A .向烧杯

26、a中加入少量K3Fe(CN) 6溶液，有蓝色沉淀生成B.烧杯b中发生反应为 Zn-2e- =Zn2+C.电子从Zn极流出，流入Fe极，经盐桥回到 Zn极D .烧杯a中发生反应 O2+4H + +4e 一 =2HzO,溶液pH降低13 镁镒干电池的电化学反应式为：Mg + 2MnO 2 + H2O = Mg(OH) 2+ Mn2O3。下列说法不正确的是A.镁为负极，发生氧化反应B.可以选择碱性溶液作为电解质C.反应后正极和负极附近溶液的pH均升高D.正极的电极反应为：2MnO2+H2O+2e-= Mn2O3 +2OH14 下列对指定电极的反应式书写不正确的是A .铜锌(稀硫酸作电解质溶液)原电池

27、的负极：Zn-2e = Zn2+B.钢铁发生电化学腐蚀的负极：Fe- 3e = Fe3+C.用惰性电极电解 CuCl2溶液的阳极：2c-2e-=Cl2fD.电解熔融氧化铝的阴极：Al3+ + 3e = Al卜列叙述正确的是直流电源15 某小组设计电解饱和食盐水的装置如图，通电后两极均有气泡产生，A .铜电极附近观察到黄绿色气体石墨铜含酚酗的饱和食盐水B.石墨电极附近溶液呈红色C,溶液中的Na+向石墨电极移动D.铜电极上发生还原反应二.填空题6 .如图所示，甲、乙两池的电极材料都是铁棒与碳棒，请回答：(1)把化学能转化为电能的装置是 (填“甲”或“乙”)(2)若两池中均盛有 CuSO4溶液，反应

28、一段时间后，有红色物质析出的是甲池中的 棒，乙池中的 棒。乙池中碳极上电极反应式是 。(3)若两池中均盛有饱和NaCl溶液，写出乙池中总反应的化学方程式： 往乙池中滴入酚儆试液， (填“铁”或“碳”)棒附近呈现红色，用化学平衡移 动原理解释产生此现象的原因： 。7 .在铜锌原电池中，以硫酸铜为电解质溶液，锌为 极，电极上 发生的是 反应(填氧化”或还原”，)电极反应式为 。锌片上 观察到的现象为 ;铜为 极，电极上发生的是反应(填氧化”或还原”)电极反应式是 ;铜 片上观察到的现象是 ,原电池总反应的离子方程式为 。8 .铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的方程式： 。9 2)若将(1)中的反应设计成原电池， 请