高一化学必修二化学能与电能总结与习题教案

1、高一化学必修二化学能与电能总结与习题教案化学能与电能 本节学习目标 1、知道原电池就是利用氧化仍原反应将化学能转化成电能的装置；2、能以铜锌原电池为例 , 熟悉原电池的概念、组成、简洁分析原电池的工作原理及应用；3. 会判定原电池的正负极与电子的流向；4、 能够书写简洁的电极反应式；5、明白几种常见的电池 , 熟悉化学能转化为电能对现代化的重大意义；6. 熟悉提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料与研制新型电池的重要性；重点 : 原电池装置工作原理及构成条件 学问要点梳理 学问点 1: 原电池要点诠释 : 1、化学能与电能的转化 : 化学能可以转变为电能 , 但只有释放能量的氧化仍原反应才可能通

2、过原电池实现化学能与电能的转化 , 并 非全部释放能量的化学反应均能通过原电池实现与电能的转化；2、原电池概念 : 借助于氧化仍原反应将化学能转变为电能的装置；3、原电池的结构: 或金属与非金属单质 作电极1 两种活泼性不同的金属2 电极材料插入电解质溶液中 3 两极相连构成闭合回路 4 在电极上能自动发生氧化仍原反应 4、 原电池的工作原理 : 一般的氧化仍原反应就是仍原剂把电子直接转移给氧化剂 转移给硫酸 ; 原电池装置就是把氧化仍原反应的氧化剂与仍原剂分开, 如 :Zn+H2SO4=ZnSO4+H2 , 反应中锌把电子直接 , 使氧化反应与仍原反应在两个不同的区域进行 , 通过外接导线使

3、电子从仍原剂区域流向氧化剂区域 , 从而在外电路形成电流；原电池的工作原理与电子流向可用以下图示表示 : 1 高一化学必修二化学能与电能总结与习题教案电极总反应 :Zn + 2H+=H2 + Zn2+多为不活泼电极, 离子或物质在该极上得电子由负极 发生氧化反应的极流出 , 经过外电路流向另一极电子 , 发生仍原反应 正极 , 同时溶液中的阴、阳离子不断移向负极、正极, 构成闭合电路；说明 : 正极的作用就是导体, 它不参加化学反应；负极反应不肯定就是负极材料本身的反应, 有的原电池的负极既就是导体又就是负极反应物, 有的原电池的负极的作用就是导体, 它不参加化学反应；学问点三 : 原电池化学

4、反应的表示方法要点诠释 : 总的来说 , 原电池中的化学反应就是氧化仍原反应；由于这其中的氧化反应与仍原反应分别就是在负极与正极上发生的 , 所以又分别叫做负极反应与正极反应；1 负极反应 : 由于负极就是电子流出的电极, 所以负极上发生的反应就是氧化反应；表示负极反应的式子叫做负极反应式；铜、锌与稀H2SO4组成的原电池的负极反应式就是:Zn 2e=Zn 2+ 氧化反应 2 正极反应 : 由于正极就是电子流入的电极, 所以正极上发生的反应就是仍原反应；表示正极反应的式子叫做正极反应式；铜、锌与稀 H2SO4组成的原电池的正极反应式就是 :2H +2e=H2 仍原反应 说明 :1 写电极反应式

5、要遵从客观事实 , 写出的电极反应式既要符合质量守恒又要符合电荷守恒 : 两极得失电子数相等 ; 电极反应式常用“=” 或用“ ”; 电极反应式中如有气体生成需加“ ” ；2 负极反应 氧化反应 与正极反应 仍原反应 就是对整个原电池反应 氧化仍原反应 的分解 , 二者具有既对立又统一的关系 , 所以将两个电极反应式进行合并即得电池总反应式；如: 铜、锌与稀 H2SO4的原电池的总反应式 :Zn+2H +=Zn 2+H2学问点四 : 原电池原理的应用要点诠释 : 1、比较金属的活动性；原电池中 , 一般活动性强的金属为负极 , 活动性弱的金属为正极；例如 , 有两种金属 A 与 B,用导线连接

6、后插入到稀硫酸中 , 观看到 A 极溶解 ,B 极上有气泡产生 , 由原电池原理可知 ,A 为负极 ,B 为正极 , 金属活动性 A B；2、加快氧化仍原反应速率；1 试验室用 Zn与稀 H2SO4 或稀 HCl 反应制 H2, 常用粗锌 , 它产生 H2的速率快 , 缘由就是粗锌中的杂质与锌、稀 H2SO4 的溶液形成原电池 , 加快了锌的腐蚀 , 使产生 H2 的速率加快；2 假如用纯锌 , 可以在稀 H2SO4溶液中加入少量的 CuSO 4 溶液 , 也同样会加快产生 H2的速率 , 缘由就是Cu 2+Zn=Cu+Zn 2+, 生成的 Cu与 Zn 在稀 H2SO4 溶液中形成原电池 ,

7、 加快了锌的腐蚀 , 产生 H2 的速率加快；3、设计原电池从理论上说 , 任何一个氧化仍原反应都可以设计成原电池；例如 , 利用 Cu+2FeCl3=2 FeCl 2+CuCl2的氧化仍原反应设计原电池, 由反应式可知 :Cu 失去电子作负极,FeCl3Fe3+ 在正极上得到电子, 且作电解质溶液, 正极为活泼性比Cu弱的金属或导电的非金属等；如图该原2 高一化学必修二化学能与电能总结与习题教案电池的电极反应式为: Cu 2+2e 氧化反应 负极 Cu:Cu正极 C:2Fe3+2e2Fe 2+ 仍原反应 说明 : 原电池为什么能加快化学反应速率？以 Fe 与稀 H2SO4溶液的反应为例说明；

8、如下图所示: +欲得电子须突破Fe 2+形成的屏障 , 因而受甲中 ,Fe 失去 e, 变为 Fe 2+,Fe2+进入溶液 , 排斥了 Fe 片四周的 H +,H到阻碍；乙中 ,Fe 失去 e,e转移到 Cu 片上 ,Cu 片一侧没有Fe 2+屏障 ,H+得 e不受阻碍 , 故其化学反应速率较快；学问点五 : 原电池正负极的判定方法要点诠释 : 1 、据组成原电池的两极材料判定: 一般活泼性较强的金属为负极, 活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极；2. 据电流方向或电子流淌方向判定 : 电流就是由正极流向负极 , 而电子流淌方向就是由负极流向正极；3、据原电池内部电解质溶液中离子的定向移动方

9、向判定 : 在原电池的电解质溶液中 , 阳离子向正极移动 ,阴离子向负极移动；4、据原电池两极发生的变化判定: 原电池的负极总就是失电子发生氧化反应, 相应元素化合价上升, 而正极总就是得电子发生仍原反应, 相应元素化合价降低；5、据反应现象判定: 溶解的一极为负极, 增重或者有气泡放出的一极为正极；学问点六 : 化学电源及处理要点诠释 :1、化学电源类型含义示例一次电池只能使用一次 , 不能充电复原连续使酸 或碱 性锌锰干电池、银锌钮扣电池用的化学电池二次电池放电后能充电复原连续使用的化学铅蓄电池、镍镉蓄电池、银锌蓄电池电池燃料电池将燃料燃烧的化学能直接转变成电氢氧燃料电池、铝空气电池、熔融

10、盐电池3 高一化学必修二化学能与电能总结与习题教案能的电池2、废旧电池的危害与处理废旧电池中含有多种重金属与酸、碱等有害物质, 随便丢弃 , 对生态环境与公众健康危害很大；废电池渗出的重金属离子如 Hg 2+等, 将造成地下水与土壤的污染 , 威逼人类的健康；另一方面 , 废电池中的有色金属就是珍贵的自然资源 , 假如能将废电池回收再利用 , 不仅可以削减对我们生存环境的破坏 , 而且也就是对资源的节约； 规律方法指导 本节内容可分为两部分:1 化学能转化为电能;2 进展中的化学电源；重点就是原电池的工作原理；可总结如下 : 原 电 池能量转换化学能电能, 产生电流 实质 两极分别发生氧化仍原

11、反应正极 : 电子流入 电流流出 的一极 , 发生仍原反电极应 负极 : 电子流出 电流流入 的一极 , 发生氧化反应构成条件负极 Zn:Zn - 2e- = Zn2+ 氧化反应 两极、一液、一反应 自发 两个活泼性不同的电极 电解质溶液 电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路 一个自发的氧化仍原反应离子迁移阳离子正极阴离子负正极 Cu:2H+ + 2e- = H 2内电路阳离子向正极作定向移动, 阴离子向负极作定向 仍原反应 移动；4 高一化学必修二化学能与电能总结与习题教案电子流向负极 -正极 + 总反应 :Zn+2H+=Zn 2+H2外电路负极极板因此而带正电荷, 正极极板由于得到了带负

12、电的电子显负电性；重要应用制作电池、 防止金属被腐蚀、 提高化学反应速率干电池、铅蓄电池、新型高能电池、 经典例题透析 类型一 : 原电池的构成条件题 1、在下图的八个装置中 , 属于原电池的就是哪几个？思路点拨 : 依据原电池的形成条件进行判定；解析 : 构成原电池要有四个基本条件 :a 、电解质溶液 ;b 、两个活泼性不同的电极 ;c 、能自发地发生氧化仍原反应 ;d 、两个电极直接或间接地连接在一起 , 并插入电解质溶液中形成闭合回路；只有一个电极 , 没有电解质溶液 , 没有形成闭合回路；答案 : 总结升华 : 构成原电池的四个基本条件就是相互联系的, 不能孤立、片面地瞧待某一条件；在

13、四个基本条件当中 , 氧化仍原反应就是其核心；判定某装置就是否为原电池的问题 , 以构成原电池的基本条件为标准判定 , 不能仅凭装置的形状下结论；构成原电池的基本条件举一反三 : , 也就是进行原电池设计的基本依据； 变式 1 下面就是四个化学反应, 您认为理论上不行用于设计原电池的就是 5 高一化学必修二化学能与电能总结与习题教案A、2Al+2NaOH+6H 2O=2NaAlOH 4+3H 2B、2H2+O2=2H2O C、Mg3N2+6H2O=3MgOH2+2NH3D、CH4+2O2=CO2+2H2O 答案 C 类型二 : 原电池的工作原理题 2、在盛有稀 H2SO4的烧杯中放入用导线连接

14、的锌片与铜片 , 以下表达正确的就是 A、正极邻近的 SO4 2离子浓度逐步增大 B、电子通过导线由铜片流向锌片C、反应一段时间后 , 溶液中 H +浓度增大 D、铜片上有 H2 逸出思路点拨 : 解答此题应先确定原电池的两极, 然后依据有关原电池的基本原理等学问进行逐一分析；解析 : 用导线连接的 Zn片与 Cu片放入稀 H2SO4中组成原电池 ,Zn 作负极失去电子变为 Zn 2+而进入溶液 , 电子通过导线流向铜片 , 溶液中的阴离子 SO4 2 移向负极 , 阳离子 H +移向正极 , 并在正极上得到电子而放出 H2; 反应一段时间后 , 溶液中 H +浓度减小；答案 :D 总结升华

15、: 负极发生氧化反应 , 电子由负极流出沿导线经外电路到达正极 , 电解质溶液中的阳离子移向正极, 在正极得到电子发生仍原反应 , 电解质溶液中的阴离子移向负极 , 从而形成闭合回路；举一反三 : 变式 2 将铁片与银片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中 , 经过一段时间后 , 以下表达正确的就是 A、负极有 Cl2逸出 , 正极有 H2 逸出 B、负极邻近 Cl的浓度逐步减小C、正极邻近 Cl的浓度逐步增大 D、溶液中 Cl的浓度基本不变 答案 D 类型三 : 原电池中电极反应题 3、某原电池的总反应就是Zn+Cu 2+=Zn 2+Cu,该原电池的正确组成就是 D A B C 正极Zn Cu Z

16、n Cu 负极Cu Zn Cu Zn 6 高一化学必修二化学能与电能总结与习题教案电解质溶液CuCl2CuCl2ZnCl 2ZnCl 2思路点拨 : 从电池的总反应瞧, 锌为负极 , 铜为正极 , 电解质溶液中含有铜离子；解析 : 从理论上讲 , 只要氧化仍原反应均可设计成原电池；发生氧化反应的物质就是负极, 发生仍原反应的就是正极；此题中电极反应为: 正极 :Cu2+2e=Cu,负极 :Zn 2e2+=Zn答案 :B 总结升华 : 设计原电池 , 第一要确认化学反应就是能自发进行的氧化仍原反应 ; 其次将氧化仍原反应分拆为氧化反应与仍原反应两个半反应 电极反应式 ; 第三就是依据原电池构成的

17、条件确定原电池的正、负极与电解质溶液 ; 第四就是设计出原电池装置示意图；举一反三 : 变式 3 据报道 , 锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池 , 由于锌电池容量更大 , 而且没有铅污染；其电池反应为 :2Zn+O2=2ZnO,原料为锌粒、电解液与空气；就以下表达正确的就是 A、锌为正极 , 空气进入负极反应B、负极反应为 :Zn 2e2+=ZnC、正极发生氧化反应D、电解液确定不就是强酸 答案 BD 类型四 : 原电池原理的应用题 4、有 A、B、C、D四块金属片 , 进行如下试验 : 1A 、B 用导线相连后 , 同时浸入稀H2SO4溶液中 ,A 极为负极 ; 2C 、D用导线相连后

18、, 同时浸入稀 H2SO4溶液中 , 电流方向 :D 导线 C; 3A 、C相连后 , 同时浸入稀 H2SO4 溶液中 ,C 极产生大量气泡 ; 4B 、D相连后 , 同时浸入稀 H2SO4 溶液中 ,D 极发生氧化反应；据此 , 判定四种金属的活动性次序就是 A、ABCD B 、ACD B C、CABD D、BDCA 思路分析 : 原电池中 , 一般活动性强的金属为负极 , 活动性弱的金属为正极；而负极就是电子流出的一极 ,发生氧化反应 , 电流流入的一极 , 一般该电极不断溶解或质量不断削减；如某电极上有气体产生 , 电极的质量不断增加或不变 , 该电极为正极；解析 : 金属与稀 H2SO

19、4溶液组成原电池, 活泼金属为负极, 失去电子发生氧化反应, 较不活泼的金属为正7 高一化学必修二化学能与电能总结与习题教案极,H+在正极表面得到电子生成H2, 电子运动方向由负极正极 , 电流方向就由正极负极；在题述原电池中 ,A B 原电池 ,A 为负极 ;CD原电池 ,C 为负极 ;A C原电池 ,A 为负极 ;BD原电池 ,D 为负极；综上可知, 金属活动性 :A CDB；答案 :B 总结升华 : 判定金属活动性的方法许多, 依据原电池反应判定电极金属活动性的依据就是: 负极材料正极材料 ; 失去电子的电极得到电子的电极举一反三 : ; 发生溶解的电极不发生溶解的电极； 变式 4 某金

20、属能与盐酸反应生成H2, 该金属与锌组成原电池时, 锌为负极 , 就该金属可能就是 A、 铝B、 铜C、 锡 D、 硅 答案 C 类型五 : 原电池的两极判定题 5、某原电池由 M、N两根电极、导线与电解质溶液组成 , 工作时 ,M 电极变粗 ,N 电极变细 , 由此判读该电池中电极材料与电解质溶液可能就是 M电极 N电极 电解质溶液A 锌 铜 稀硫酸B 铜 铁 稀盐酸C 银 锌 硝酸银溶液D 锌 铁 硝酸铁溶液思路分析 : 该原电池中 M电极变粗 ,N 电极变细 , 说明原电池反应时 N电极溶解作负极 , 溶液中有金属析出在 M电极上附着 ,M 电极作正极；解析 :A、 B 选项中 , 电解

21、质溶液分别为稀硫酸与稀盐酸 , 原电池工作时不会有金属析出 ;C 选项中正极反应为:Ag +e=Ag, 负极反应式为 :Zn 2e=Zn 2+, 符合题意 ;D 选项中 M电极 锌 作负极 , 反应为 Zn 2e=Zn 2+, 变细 ,不符合题意；答案 :C 总结升华 : 除燃料电池外 , 一般负极都就是电极材料发生反应被氧化而质量减小 , 正极上一般就是电解质溶液中的某种粒子被仍原而导致负极质量增加；举一反三 : 8 高一化学必修二化学能与电能总结与习题教案 变式 5 已知“ 纽扣” 电池的电极反应为:Zn 极 :Zn +2OH- - 2e- = ZnO + H2O; D、 正极 , 被氧化HgO极:HgO + H2O + 2e- = Hg + 2OH-, 据此判定 HgO极就是 A. 正极 , 被仍原B、 负极 , 被氧化C、 负极 , 被仍原 答案 A 类型六 : 电极与电解质的关系题 6、剪长约 6cm、宽 2cm的铜片、铝片各一片 , 分别用接线柱平行地固定在一块塑料板上 间隔 2cm；将铜片与铝片分别与电流表的“+” 、“ ” 端相连接 , 电流表指针调到中间位置；取两个 50mL的小烧杯 , 在一个烧杯中注入约 40mL的浓硝酸 , 在另一只烧杯中注入 40mL0、 5molL1