高中化学二第二章第二节《化学能与电能》导学案

学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精学必求其心得，业必贵于专精《化学能与电能》导学案2。2.1化学能转化成电能【本课时学习目标(导）】1。了解一次能源和二次能源；2.认识氧化还原反应是化学电池形成的基础，了解原电池构成的基本原理，掌握原电池的形成条件；3。学会判断原电池及正、负极的方法。【自主思考（思)】一、一次能源和二次能源1.定义：一次能源是直接从①自然界取得的能源，一次能源经加工、转换得到的能源是二次能源。2。实例:a。风力b.原煤c。天然气d.石油e。电力f。流水g.蒸汽，其中属于一次能源的是②abcdf;属于二次能源的是③eg。

二、化学能转化为电能1。燃煤发电的能量转化化学能④热能⑤机械能电能

2.原电池（1)定义：将⑥化学能转变为电能的装置。（2）工作原理（以铜-锌-稀硫酸原电池为例)Ⅰ.⑦锌片失去电子,发生⑧氧化反应，电极反应为⑨Zn-2e-=Zn2+，所以锌片为原电池的⑩负极。

Ⅱ。H+在铜片上得电子，发生还原反应，电极反应为2H++2e-=H2↑，所以铜片为原电池的正极.

【小组合作学习(议、展）】1。课本实验2-4的实验装置如下图：(1）铜片、锌片上各有什么现象？(2）电流计的指针是否偏转？电子移动方向与电流方向相反,由此推断电子在原电池中是如何流动的？（3）如果铜片和锌片之间没有导线相连，铜片和锌片上各有何现象？(4）分别改变下列条件,继续观察电流计指针是否偏转。①将锌片换成石墨；②将稀硫酸换成乙醇;③将铜片换成石墨;④一烧杯中放铜片与稀硫酸,另一烧杯中放锌片与稀硫酸，用导线将锌片与铜片相连.（5）形成原电池必须满足哪些条件？答：（1）铜片上有气泡冒出，锌片逐渐溶解。(2）电流计指针发生偏转；电子由锌片经导线流入铜片(电子从负极流出经导线流入正极).(3）铜片上没有任何现象发生,锌片上有气泡冒出。（4)①不偏转；②不偏转；③偏转；④不偏转。（5）①两种活泼性不同的金属电极（或一种为能导电的非金属电极）；②电解质溶液;③自发的氧化还原反应（其中一种电极必须能与电解质溶液发生反应）；④形成闭合回路。2.盐酸与氢氧化钠溶液反应是放热反应,该反应可以设计成原电池吗？为什么？答：不可以；因为设计成原电池的反应必须是氧化还原反应.3.原电池反应中有氧化还原反应发生，导线中靠电子定向移动产生电流，而溶液中靠阴阳离子定向移动产生电流，请问在Zn—Cu硫酸原电池的电解质溶液中，阴阳离子如何移动?答：H+向正极移动，SO42-向负极移动。4。根据电学知识，由电子的流动方向可以判断原电池的正、负极吗？你还有其他的判断方法吗？答：(1)根据电子流出或电流流入的电极为负极,相反为正极;（2)由组成原电池的电极材料判断，如果两极是由活泼性不同的金属作电极时，一般情况下相对活泼的金属是负极，活泼性较弱的金属是正极。【说明】此判定一定要注意实际情况,如：Mg—Al—NaOH，Al才是负极;Al-Cu—浓硝酸，Cu才是负极；如果是由金属和非金属导体（或金属氧化物导体)作电极，金属是负极，非金属导体(或金属氧化物导体)是正极。(3）根据氧化反应、还原反应发生的位置判定,发生氧化反应的极(或失电子的极)为负极，即（负失氧）;发生还原反应的极（或得电子的极）为正极,即(正得还）。（4)根据原电池里电解质溶液内离子流动方向判断：阳离子移向的极为正极，阴离子移向的极为负极.(5)根据原电池的两极发生的现象判断。溶解或质量减轻的电极为负极，有气体或金属析出的电极为正极.【课堂训练（检)】1。下列各装置中能构成原电池的是(B）.2.能源可分为一次能源和二次能源，自然界中以现成形式提供的能源称一次能源,需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二次能源。据此判断,下列叙述正确的是（D）。A。天然气是二次能源B。石油是二次能源C。电能是一次能源 D.水力是一次能源3.下列有关原电池的说法中不正确的是(D）。A.任何氧化还原反应原则上都可以设计成原电池B。原电池中电子从负极经导线流入正极C.原电池中正极得电子数与负极失电子数一定相等D.铜-锌—稀硫酸组成的原电池,电解质溶液中H+向负极移动4。将纯锌片和纯铜片按下图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是(C）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．两烧杯中溶液的酸性均减弱D．产生气泡的速率甲比乙慢【课后练习(练）】1．下图表示的装置属于原电池的是（B）2．锌和碳棒用导线连接后插入稀硫酸，锌片是(D）A。阴极B.正极C。阳极D。负极3．下面关于原电池的说法，正确的是(B）A．在正极上发生氧化反应B．化学性质较活泼的一极为负极C．在外电路中电子流出的一极为正极D．原电池是把电能转变为化学能的装置4．某金属能和盐酸反应生成氢气,该金属与锌组成原电池时,锌为负极,该金属可能为(C）A。铝B.铜C。锡D。硅5．如图所示，电流表G发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的哪一组(D)A．A是Zn、B是Cu、C为稀H2SO4B．A是Cu、B是Zn、C为稀H2SO4C．A是Fe、B是Ag、C为AgNO3溶液D．A是Ag、B是Fe、C为AgNO3溶液6。如右图所示，烧杯中盛的是水，铁圈和银圈直接相连,在接头处用一根绝缘细丝吊住，并使之平衡。小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液，反应一段时间后,观察到的现象是(D)A.两圈仍保持平衡B。有气泡产生，两圈摇摆不定C.铁圈向下倾斜D.银圈向下倾斜7.(1）将铝片、镁片放入稀硫酸中,用导线相连组成原电池，该电池的负极是什么？请说明理由，并写出其负极反应式。(2）若将铝片、镁片放入NaOH溶液中,用导线相连组成原电池，该电池的负极是什么？请说明理由，并写出其负极反应式。答:镁片作负极;因为镁比铁活泼；负极的反应式为Mg-2e—Mg2+.Al为负极，在与碱反应中，铝比镁活泼；负极：Al+8OH——6e-=2AlO2-+4H2O2。2.2原电池的应用【本课时学习目标（导)】1.进一步巩固原电池的工作原理；2。学会设计原电池;3.感受原电池在生活中的广泛用途。【小组合作学习（议、展)】探究原电池的应用一、比较金属的活泼性1、有X、Y、Z三种金属，若X、Y组成原电池，X溶解；若把Y放入Z的硝酸盐溶液中，Y表面有Z析出,判断XYZ的金属性的顺序(A）A.X＞Y＞ZB.Z＞Y＞XC.X＞Z＞YD.Y＞X＞Z二、加快反应速率2、在实验室中欲制氢气,产生氢气速率最快的是(

D

)A.纯锌与稀H2SO4

B.纯锌与浓H2SO4C.粗锌与稀HNO3

D。粗锌与稀H2SO4三、判断金属腐蚀的快慢3、A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。

①B中Sn极的电极反应式为_2H++2eˉ＝H2↑__，Sn极附近溶液的pH(填“增大”、“减小"或“不变")___增大___.②C中总反应离子方程式为2H++Zn==Zn2++H2↑_________。比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢B＞A＞C四、金属防腐4、下列事实不能用电化学理论解释的是(C)A．轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的锌块B．镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用C．铝片不需要用特殊方法保存D．埋在地下的水管与靠近地面的锌块连接用于防腐五、设计原电池5、选择合适的正极材料、负极材料、电解质溶液，将反应:Fe+Cu2+Fe2++Cu设计成原电池，画出原电池装置图，并写出正、负极的电极反应式。装置图:；正极2Fe3++2e—2Fe2+；负极Cu-2e-Cu2+【教师讲解(评）】原电池的应用:1、判断金属的活泼性用两种不同的金属作为原电池的电极时，较活泼的金属为负极，发生溶解，较不活泼的金属为正极，放出氢气或析出金属。一般来说，原电池的负极金属比正极金属活动性强。2、加快反应速率原电池反应速率大于化学反应速率。3、判断金属腐蚀的快慢原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀4、金属防腐做正极的金属被保护下来5、设计原电池从理论上说，任何氧化还原反应均可设计成原电池。【课堂训练(检）】1、有A、B、C、D四块金属片，用导线两两相连插入稀硫酸中，可以组成各种原电池.若A与B相连时，A为负极;C与D相连时，C溶解，D上有氢气生成；A与C相连时，C为正极；B与D相连时，电子由D极经导线流向B极，则这四种金属的活泼性由强到弱的顺序为（B)A.ABCDB.ACDBC。CADBD。BDCA2、化学电池可以直接将化学能转化为电能，化学电池的本质是(B）A.化合价的升降B.电子的转移C。氧化还原反应D。电能的储存3、一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+==Zn2++Cu，该反应的原电池的组成正确的是(C）ABCD正极ZnAgCuCu负极CuCuZnZn电解质溶液CuCl2H2S04CuSO4FeCl24、用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加大的是（B)A．加热B．不用稀硫酸,改用98％浓硫酸C．滴加少量CuSO4溶液D．不用铁片，改用铁粉【课后练习(练）】1、下列说法中正确的是(D）A.原电池是把电能转为化学能的装置B.原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应C.原电池两极均发生氧化还原反应D.原电池中的阳离子向正极移动2、下列烧杯中盛放的都是稀H2SO4，在Cu电极上产生大量气泡的是(A）3、如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下，其中正确的是(B）①Zn为正极，Cu为负极②H＋向负极移动③电子是由Zn经外电路流向Cu④Cu极上有H2产生⑤若有1mol电子流过导线,则产生的H2为0。5mol⑥正极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋A．①②③ B．③④⑤C．④⑤⑥ D．②③④4、原电池的电极反应不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是(C）。A.由Al、Cu、稀H2SO4组成的原电池，其负极反应式为Al—3e—=Al3+

B.由Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池，其负极反应式为：Al+4OH——3e—=AlO2—+2H2O

C。由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池,其负极反应式为Cu—2e-=Cu2+

D.由Al、Cu、浓硝酸组成的原电池，其负极反应式为Cu-2e—=Cu2+5、下图中a为生铁，A、B、C烧杯中均为1mol·L－1的稀硫酸.比较A、B、C中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是CAB。6、设计一个实验方案，使下图中的铁棒上析出铜，而铁的质量不变。硫酸铜溶液(用装置图表示)硫酸铜溶液7、用铜、银与硝酸根设计一个原电池，此电极的负极是Cu，负极的电极反应式Cu-2e－===Cu2＋。将锌片、铜片链接后浸入稀硫酸溶液中，构成了原电池，工作一段时间，锌片的质量减少了3.25g，铜表面析出氢气的体积为11。2L(标况下），导线中通过0。1mol电子.2。2。3发展中的原电池【本课时学习目标(导）】1。了解电池的分类以及研制新型电池的重要性;2。了解化学电池的工作原理;3.了解化学电源可能会引起的环境问题,初步形成客观、正确的能源观.【自主思考(思)】1。干电池(1)干电池属于①一次电池，放电后不能再充电。（2）锌锰电池的负极是②锌筒,正极是③石墨棒，电解质溶液是④MnO2糊、NH4Cl糊。(3）将锌锰电池中的电解质⑤NH4Cl糊换成湿的⑥KOH就变成了碱性锌锰电池2。充电电池(1）充电电池又称二次电池,放电时进行的氧化还原反应,在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前状态。(2)填空电池类型负极正极电解质铅蓄电池⑦Pb⑧PbO2P

⑨H2SO4镍镉电池⑩Cdeq\o\ac（○,11）NiNiO（OH）O（OH)eq\o\ac（○，12)KOH锂离子电池eq\o\ac(○,13)Li——3。燃料电池（1）燃料电池是一种高效、环保的发电装置，产物对环境的污染较小。以H2为燃料时，产物为eq\o\ac（○,14)H2O，以CH4为燃料时，产物是eq\o\ac（○,15)CO2和H2O。（2）燃料电池的反应物不是储存在电池内部，而是由外设装置提供eq\o\ac（○，16)燃料和eq\o\ac（○，17）氧化剂分别在两个电极上反应，将化学能转化为电能。(3)氢氧燃料电池中，负极通入的是eq\o\ac（○，18)氢气,正极通入的是eq\o\ac(○，19）氧气,电解质是硫酸或氢氧化钾，该电池的总反应式为eq\o\ac(○,20）2H2+O2=2H2O。【小组合作学习(议、展)】1、充电电池在充电和放电时,能量是如何转化的？答：放电时是化学能转变为电能，充电时是电能转化为化学能.2、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为电解质（其中加入MnO2吸收H2)，其电池反应为Zn+2MnO2+2NH4+═Zn2++2MnO（OH)+2NH3↑(NH3与Zn2+能生成一种稳定的物质)，请写出电池两极的电极反应式，并说明此种电池长时间连续使用，为什么可能会有糊状物流出腐蚀用电器?答:电极反应式略；因为电解质NH4Cl显酸性，长期会腐蚀锌皮流出。3、已知PbSO4是一种为微溶物,铅蓄电池的电极材料(Pb和PbO2)放电后在H2SO4溶液中以什么形式存在？试写出铅蓄电池的电极反应式。答：以PbSO4固体存在。电极反应式略4、燃料电池的电极有什么特点？如何判断燃料电池的正、负极？答：均不参与电极反应，只是起了导电的作用。通燃料的为负极，通助燃剂的为正极。【教师讲解（评）】1、 干电池(1) 普通锌锰干电池电极反应：负极Zn–2e-═Zn2+正极2NH4++2e—═2NH3↑+H2↑总反应：Zn+2NH4+═Zn2++2NH3↑+H2↑电解质溶液：糊状的NH4Cl特点：电量小，放电过程易发生胀气和漏液(2)碱性锌锰干电池电极：负极由锌改为锌粉(反应接触面积增大，放电电流增大）电解液:由中性变为碱性（离子导电性好)2、 充电电池(1)铅蓄电池正极（PbO2)：PbO2+SO42—+4H++2e—═PbSO4+2H2O放电负极（Pb)：Pb+SO42--2e-═放电充电总反应:PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O充电电解液：硫酸溶液特点：电压稳定（2）其他蓄电池放电eq\o\ac(○,1)镍镉可充电电池放电充电Cd+2NiO(OH）+2H2OCd(OH）2+2Ni(OH）充电eq\o\ac（○,2)银锌蓄电池（3）锂电池3、燃料电池(1）燃料电池与普通电池的区别：不是把作为还原剂、氧化剂的物质全部储存在电池内部，而是不断地从外界输入，同时电极的反应产物不断地排出（2）原料:除氢气和氧气外，也可以是甲烷、煤气等其他燃料和氧气（3）氢氧燃料电池（电解液为40%的KOH溶液)负极:2H2+4OH—-4e-═4H2O正极：O2+2H2O+4e—═4OH-总反应：2H2+O2═2H2O特点:转化率高，持续使用，无污染【课堂训练(检）】1、现在电池的种类非常多，且由电池造成的污染越来越严重，下列电池不会造成环境污染的是（C)A、铅蓄电池B、锌锰电池C、氢氧燃料电池D、镍镉电池2、下列电池中不属于二次电池的是(A）A、碱性锌锰电池B、铅蓄电池C、镍镉电池D、锂离子电池3、下列有关电池的叙述正确的是(D)A、水果电池是高效环保的家用电池B、锌锰干电池是一种常用的二次电池C、锌锰干电池碳棒是负极，锌片是正极D、锌锰干电池工作一段时间后锌外壳逐渐变薄【课后练习（练）】1、关于原电池的叙述中正确的是（B）A、构成原电池的电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、原电池工作中总是负极溶解，正极上有气体放出D、原电池的正极是还原剂，总是溶液中的阳离子在此被还原2、汽车的启动电源常用铅蓄电池，放电时的电池反应式为：PbO2+Pb+2H2SO4═2PbSO4+2H2O,根据此反应判断下列叙述中正确的是(B)A、PbO2是电池的负极B、负极的电极反应式为：Pb+SO42-—2e—═PbSO4C、电池放电时，PbO2得电子，被氧化D、电池放电时，溶液酸性增强3、上海人张霞昌在芬兰发明了“纸电池"这种一面镀锌、一面镀二氧化锰的超薄电池，在使用印刷与压层技术后，变成一张可任意裁剪大小的“电纸”，纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液，电池总反应式为：Zn+2MnO2+H2O═ZnO+2MnO(OH).下列说法正确的是（D)A