化学学案课堂互动第二章第二节化学能与电能第课时化学能与电能的相互转化

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，业必贵于专精课堂互动三点剖析一、原电池工作原理及设计1。原电池工作原理原电池反应实质是氧化还原反应。通常氧化还原反应中的电子转移是在氧化剂和还原剂之间直接进行,即氧化反应和还原反应在同一场所、同时进行。此时化学能主要是以热能的形式释放出来。在原电池装置中，氧化反应和还原反应分别在两极上进行，其中还原剂在负极失去电子被氧化，电子经导线转移到正极，氧化剂在正极上得到电子发生还原反应。从而使氧化剂和还原剂的直接得失电子变为间接得失电子，形成电池。此时的化学能主要转化为电能.2。原电池设计原电池设计应从以下四方面考虑：首先要确定一个自发的氧化还原反应，只有自发的氧化还原反应才能设计成原电池。其次,将自发的氧化还原反应拆分成氧化反应和还原反应两个半反应,分别为负极和正极的电极反应式。第三，据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液.正极选较负极稳定的金属或非金属。第四，连接电路，画出原电池示意图。二、原电池的两极判断原电池的正负极判断的方法主要有两种。1。根据电极材料判断当两种金属作电极时，活动性强的金属作负极，活动性相对弱的作正极。当两电极一种是金属，另一种是非金属时,金属作为负极，非金属作为正极.2。根据电极反应判断在原电池装置中，正极上发生还原反应，负极发生氧化反应.正极一般不参加电极反应，负极参加电极反应且被消耗。因此可利用电极反应确定电极。因此，发生氧化反应的电极为负极，发生还原反应的电极为正极；被消耗的电极为负极，不参加反应的为正极。三、原电池电极反应的书写方法原电池电极反应书写方法如下：（1)写出原电池反应（氧化还原反应）方程式。(2）将原电池反应方程式,分成氧化反应和还原反应。一般是还原剂本身作负极，负极发生的反应是氧化反应。（3)正极反应为还原反应，因此原电池反应中的氧化剂在正极得电子发生还原反应。例如：原电池反应为“Fe+2Fe3+====3Fe2+"的原电池的电极反应为：正极：2Fe3++2e-2Fe2+；负极:FeFe2++2e-.四、原电池原理的应用1.加快氧化还原反应的速率因为形成原电池后,氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中的粒子运动时相互间的干扰减小，使反应速率增大.2.比较金属活动性的强弱例如:有两金属a、b,用导线相连后移入稀H2SO4中，能溶解的金属活动性较强，表面出现较多气泡的金属活动性较弱。3。原电池与金属的腐蚀钢铁在空气中放置很容易发生腐蚀；若在潮湿空气中更容易发生腐蚀，其原因是在潮湿空气中容易形成原电池，使金属（钢铁）得失电子的速率加快。水膜作电解质溶液，在钢铁表面的C和Fe构成原电池的正、负两极。正极（C)上的电极反应为:O2+2H2O+4e-4OH-;负极发生反应为：FeFe2++2e-。在钢铁表面形成无数微小的原电池，腐蚀也就加快了。各个击破【例1】有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验：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,同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由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中，D极发生氧化反应。据此，判断四种金属的活动性顺序是()A.A＞B＞C＞DB.A＞C＞D＞BC.C＞A＞B＞DD。B＞D＞C＞A解析：金属与稀H2SO4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，电流方向则由正极负极。在题述原电池中，A—B原电池，A为负极;C-D原电池，C为负极；A—C原电池，A为负极；B-D原电池，D为负极.综上可知，金属活动性：A＞C＞D＞B。答案：B【例2】请利用氧化还原反应Cu+2FeCl3====2FeCl2+CuCl2设计一个原电池。解析：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：氧化半反应(负极反应）：Cu-2e-Cu2+还原半反应（正极反应）：2Fe3++2e-2Fe2+结合原电池构成的条件而定,负极材料为铜,正极材料可用石墨，电解质溶液为FeCl3溶液。答案:该原电池可设计为如图所示原电池。【例3】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和ZnCl2作电解质（其中加入MnO2吸收H2）,电极反应式可简化为ZnZn2++2e-，2+2e-2NH3↑+H2↑(NH3与Zn2+能生成一种稳定的物质)。根据上述判断，下列结论正确的是（）A。Zn为正极，碳为负极B.Zn为负极，碳为正极C。工作时，电子由碳极经过电路流向Zn极D。长时间连续使用时,内装糊状物可能流出腐蚀用电器解析:由负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应或根据原电池形成的条件，相对活泼（指金属性)的一极为负极，相对不活泼的一极为正极，故B项正确。在外电路,电子从负极流向正极，故A、C两项不正确。长时间连续使用该原电池,由于锌皮慢慢溶解而破损，且MnO2不断吸收H2生成H2O，糊状物也越来越稀，故其很可能流出腐蚀用电器，D项是正确的。答案：BD【例4】我国首创以铝-空气—海水电池作为能源的新型海水标志灯,它以海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光。则该电源负极材料为_____________，正极材料为_____________，正、负极反应分别为_____________________________________________________________________.解析:Al、O2（空气）之间的氧化还原反应为.铝既是负极反应物，又是负极材料，O2是正极反应物，正极材料应该选择还原性比Al弱的导电性强的材料，如石墨等。Al与O2的氧化反应、还原反应分别为Al：AlAl3++3e-4Al4Al3++12e—O2：O2+2H2O+4e-4OH—3O2+6H2O+12e—12OH—答案：铝石墨4Al-12e-====4Al3+3O2+6H2O+12e-====12OH—【例5】下列各变化，属于原电池反应的是（）A.在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层B。白铁表面有划损时，也能阻止铁被氧化C。红热的铁丝与水接触表面形成蓝黑色的保护层D。铁与稀H2SO4反应时，加入少量CuSO4溶液，可使反应加速解析:A项只是氧化反应，B项中白铁是镀锌的铁板，锌比铁活泼，在构成原电池时，锌作负极，失去电子，阻止铁进一步被氧化，C项也只是铁与H2O发生氧化还原反应，无电子的定向移动。D项中Fe+CuSO4====Cu+FeSO4，析出的Cu覆盖于Fe表面,相互接触,构成原电池，所以B、D两项中构成了原电池。答案:BD类题演练在体积相同、浓度同为4。0mol·L—1的盐酸中，一份加入纯锌，另一份加入含有杂质铜的金属锌，哪个反应产生的氢气速率快?简述其原因.解析：纯锌跟盐酸发生的是置