201x-201x学年高中化学 第二章 化学反应与能量 第二节 化学能与电能同步学案（1） 新人教版必修

1、1.根据根据Zn+Cu2+=Zn2+Cu的反应原理设计一个原电池，当的反应原理设计一个原电池，当Zn为负极时，正极可以选用的金属材料是为负极时，正极可以选用的金属材料是 ( ) A.镁镁 B.石墨石墨 C.铝铝 D.铅铅根据原电池形成条件，要使根据原电池形成条件，要使ZnZn作负极，与它相连的金作负极，与它相连的金属必须要比属必须要比ZnZn的活泼性差，石墨为非金属，故答案为的活泼性差，石墨为非金属，故答案为D D。D、Y、Z都是金属，把都是金属，把X投入投入Z的硝酸盐溶液中的硝酸盐溶液中,X的表面有的表面有Z析出，析出，X 与与Y组成原电池时，组成原电池时，Y为电池的负极，为电池的负极，X、

2、Y、Z三种金属的三种金属的活泼性顺序为活泼性顺序为( ) A.XYZ B.XZY C.YXZ D.YZX X X能把能把Z Z从其硝酸盐溶液中置换出来，说明从其硝酸盐溶液中置换出来，说明X X的活泼的活泼性强于性强于Z Z；X X 与与Y Y组成原电池时，组成原电池时，Y Y为电池的负极，说明为电池的负极，说明Y Y的的活泼性强于活泼性强于X X，故正确答案为，故正确答案为C C。C3.燃料电池是一种新型电池，它主要是利用燃料在燃烧过程中燃料电池是一种新型电池，它主要是利用燃料在燃烧过程中把化学能直接转化为电能。氢氧燃料电池的基本反应是：把化学能直接转化为电能。氢氧燃料电池的基本反应是： X极

3、：极：1/2O2(g)+H2O(l)+2e-=2OH- Y极：极：H2(g)+2OH-2e- = 2H2O(l) 下列判断正确的是下列判断正确的是 ( )是负极是负极 是正极是正极 极发生还原反应极发生还原反应 极发生氧化反应极发生氧化反应 根据电极方程式可知，根据电极方程式可知，X X极发生还原反应，是正极发生还原反应，是正极；极；Y Y极发生氧化反应，是负极。极发生氧化反应，是负极。D学点学点 化学能与电能的相互转化化学能与电能的相互转化1.原电池工作原理原电池工作原理演示实验如图演示实验如图2-2-1所示，完成下列问题。所示，完成下列问题。实验现象：铜片上有实验现象：铜片上有产生，锌片产

4、生，锌片不断不断，电流表的，电流表的指针指针。图图2-2-1气泡气泡溶解溶解发生偏转发生偏转实验结论：导线中有实验结论：导线中有 通过，电子从通过，电子从 流流向向。实验原理：当把用导线连接的锌片和铜片一同浸入稀硫酸实验原理：当把用导线连接的锌片和铜片一同浸入稀硫酸中时，由于中时，由于比比活泼，容易失去电子，活泼，容易失去电子，锌被锌被 成成而进入溶液，电子由而进入溶液，电子由 通过导线流通过导线流向向，溶液中的，溶液中的在在上获得电子上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。这一被还原成氢原子，氢原子再结合成氢分子从铜片上逸出。这一变化可以表示如下：变化可以表示如下：=电流

5、电流锌片锌片铜片铜片锌锌铜铜氧化氧化锌片锌片铜片铜片铜片铜片锌片：锌片： （反应）反应）铜片：铜片：（反应）反应）总的离子反应为总的离子反应为 。=氧化氧化=还原还原2.概括整合概括整合（）定义：原电池是把（）定义：原电池是把 能转化为能转化为能的能的装置。装置。化学化学电电活泼性不同活泼性不同电解质溶液电解质溶液闭合回路闭合回路（）电极名称及电极反应类型（）电极名称及电极反应类型负极负极正极正极氧化氧化反应反应还原反应还原反应（）电子流动方向及电量关系（）电子流动方向及电量关系外电路（导线）：电子从外电路（导线）：电子从极流向极流向极。极。原电池内（内电路）：阴离子从原电池内（内电路）：阴离

6、子从 极到极到极，极，阳离子从阳离子从极到极到极。极。负极反应物失电子总数正极反应物得电子总数外电负极反应物失电子总数正极反应物得电子总数外电路中通过的电子总数路中通过的电子总数（）反应本质（）反应本质原电池反应的本质是原电池反应的本质是。氧化还原反应氧化还原反应负负正正正正负负负负正正1.原电池原电池的构成的构成条件、条件、工作原工作原理理2.如何根据原电池原理设计原电池如何根据原电池原理设计原电池原电池的设计方法：设计原电池，第一要确认化学反应是原电池的设计方法：设计原电池，第一要确认化学反应是能自发进行的氧化还原反应；第二将氧化还原反应拆分为氧化能自发进行的氧化还原反应；第二将氧化还原反

7、应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应反应和还原反应两个半反应(电极反应式电极反应式)；第三是根据原电池；第三是根据原电池构成的条件确定原电池的正、负极和电解质溶液；第四是设计构成的条件确定原电池的正、负极和电解质溶液；第四是设计出原电池示意图。出原电池示意图。如：利用氧化还原反应如：利用氧化还原反应Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2设计设计一个原电池。一个原电池。分析：化学反应符合设计要求。该氧化还分析：化学反应符合设计要求。该氧化还原反应可拆分为如下两个半反应：原反应可拆分为如下两个半反应：氧化半反应氧化半反应(负极反应负极反应)：Cu-2e-=Cu2+还原半反应还原半反应(正极反

8、应正极反应)：2Fe3+2e- = 2Fe2+结合原电池构成的条件而定，负极材料为结合原电池构成的条件而定，负极材料为铜，正极材料可用石墨，电解质溶液为铜，正极材料可用石墨，电解质溶液为FeCl3溶液。溶液。原电池示意图如图原电池示意图如图2-2-2所示。所示。图图2-2-2【例例1】下列叙述是某同学做完铜锌原电池实验后得出的结论下列叙述是某同学做完铜锌原电池实验后得出的结论和认识，正确的是和认识，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，铜是由铜锌作为电极与硫酸铜溶液组成的原电池中，铜

9、是负极负极 C.电子通过硫酸溶液由锌流向铜，通过硫酸溶液时被氢电子通过硫酸溶液由锌流向铜，通过硫酸溶液时被氢离子得到而放出氢气离子得到而放出氢气 D.铜锌原电池工作时，若有铜锌原电池工作时，若有13 g锌被溶解，电路中就有锌被溶解，电路中就有0.4 mol电子通过电子通过D 两种活动性不同的金属与电解质溶液能够组成原电池，两种活动性不同的金属与电解质溶液能够组成原电池，但不能因此说构成原电池电极的材料一定都是金属，例如锌和但不能因此说构成原电池电极的材料一定都是金属，例如锌和石墨电极也能跟电解质溶液组成原电池。在原电池中，活泼金石墨电极也能跟电解质溶液组成原电池。在原电池中，活泼金属中的电子流

10、向不活泼的金属，因此活泼的金属是负极。但电属中的电子流向不活泼的金属，因此活泼的金属是负极。但电子不能通过电解质溶液，应该是氢离子在铜极上得到由锌沿外子不能通过电解质溶液，应该是氢离子在铜极上得到由锌沿外导线转移过来的电子。铜锌原电池工作时，锌失电子，电极反导线转移过来的电子。铜锌原电池工作时，锌失电子，电极反应为应为Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+，1 mol1 mol锌失去锌失去2 mol2 mol电子电子,13 g,13 g锌被溶解时，锌被溶解时，电路中有电路中有0.4 mol0.4 mol电子通过。电子通过。1.由铜片、锌片和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的由铜片、

11、锌片和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的 ( ) A.不变不变 B.先变小后变大先变小后变大 C.逐渐变大逐渐变大 D.逐渐变小逐渐变小 根据原电池工作时的总反应：根据原电池工作时的总反应：= = 。只要原电池不断工作，该反应就不断发。只要原电池不断工作，该反应就不断发生，溶液中生，溶液中（）逐渐减小，溶液的将不断增大。）逐渐减小，溶液的将不断增大。C【例例2】铁及铁的化合物应用广泛，如铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。 (1)写出写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：溶液腐蚀印刷电

12、路铜板的离子方程式： 。 (2)若将若将(1)中反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，中反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。标出正、负极，并写出电极反应式。装置图如右图所示装置图如右图所示正极反应正极反应:Fe:Fe3+3+e+e- -=Fe=Fe2+2+( (或或2Fe2Fe3+3+2e+2e- - = 2Fe= 2Fe2+2+) )负极反应：负极反应：Cu-2eCu-2e- - = Cu = Cu2+2+2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+ 本题考查电化学及铁的化合物的知识。把本题考查电化学及铁的化合物的知识。把CuCu与与FeClFeCl3 3溶溶液反应设计为原电池，液反应设计为原电池，CuCu作负极、惰性电极石墨作正极，作负极、惰性电极石墨作正极，FeClFeCl3 3溶液为电解质溶液。溶液为电解质溶液。2.某原电池总反应离子方程式为某原电池总反应离子方程式为2Fe3+Fe=3Fe2+，能实现该，能实现该反应的原电池是反应的原电池是 （ ） A.正极为正极为Cu，负极为，负极为Fe，电解质溶液为，电解质溶液为FeCl3溶液溶液 B.正极为正极为Cu，负极为，负极为Fe，电解质溶液