《化学反应与电能》课件

《化学反应与电能》素养目标学法指导1．了解化学电源在实际生活中的应用及废旧电池的处理和利用，培养科学态度与社会责任的学科核心素养2．掌握构成原电池装置的条件，培养科学探究与创新意识的学科核心素养

1．通过对比火力发电，认识化学能直接转变为电能的装置——原电池的优势2．通过实验探究，从宏观(能量变化)和微观(电子转移)相结合的视角学习原电池的组成和工作原理

知识导图

课前·新知导学原电池热能机械能燃烧电子的转移

2．原电池(1)概念：把________能转变为________能的装置。化学电

(2)工作原理(以铜－锌－稀硫酸原电池为例)。电极材料电极名称电子转移电极反应式反应类型锌负极___________________________反应铜正极__________________________反应总反应_______________________________电子流出Zn－2e－===Zn2＋

氧化电子流入2H＋＋2e－===H2↑

还原Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑

(3)电子的流向：电子由______极经导线流向______极。(4)反应本质：原电池反应的本质是自发进行的___________反应。负正氧化还原(1)火力发电有何缺点？(2)Cu—Zn—H2SO4溶液形成的原电池工作时，电子、离子及电流分别怎样移动？微思考

下列装置中，不能构成原电池的是(

)【答案】B【解析】蔗糖溶液不是电解质溶液，不能构成原电池。1．锌锰干电池——一次电池(1)构造示意图。(2)特点：放电之后不能充电。化学电源锌筒石墨棒NH4Cl糊

2．充电电池——二次电池(1)特点：放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以________进行，使电池恢复到放电前的状态。(2)实例：________电池、________电池、________电池等。(3)应用：手机、笔记本、计算机、照相机和摄像机等所用电池大多为________电池。逆向铅酸蓄镍氢锂离子锂离子3．燃料电池(1)概念：将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)和氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的电化学反应装置。(2)特点：①清洁、安全、高效；②反应物不是储存在电池内部，而是由外部提供；③供电量易于调节，能适应用电器负载的变化，且充电时间较短。原电池的电极材料都必须是金属吗？微思考【答案】原电池的电极材料可以是两种活泼性不同的金属，也可以是一种金属与一种可导电的惰性材料(如石墨)，在燃料电池中，电极本身均不发生反应，故两极均可用惰性材料。

下列几种化学电池中，不属于可充电电池的是(

)A．碱性锌锰电池 B．手机用锂离子电池C．汽车用铅酸蓄电池 D．玩具用镍氢电池【答案】A课堂·素养初培任务一原电池的工作原理素养探源核心素养考查途径宏观辨识与微观探析变化观念与平衡思想本知识点在各类考题中考查点主要有：原电池正负极的判断、电极反应式的书写、电子转移数目的判断或计算、微粒(电子、阴阳离子)移动方向、电解质浓度或酸碱性的变化等[情境导入]上面是某实验小组设计的水果电池，生活中还有多种常见的原电池，如干电池、铅酸蓄电池、锂离子电池等。你知道原电池是如何工作的吗？(1)按如下装置进行探究。【答案】无气泡不反应有气泡反应有气泡溶解偏转化学能电能装置实验现象实验结论①铜片上________铜与稀硫酸________②锌片上________锌与稀硫酸________③铜片上________，锌片_______，电流表指针________该装置将________转化为________(2)②③装置中反应速率谁大？【答案】③反应速率大。[深化理解]2．原电池的工作原理3．多角度判断原电池的正、负极4．判断原电池正负极的注意事项一般是较活泼金属作负极，较不活泼金属作正极，但也要注意电解质溶液的性质及浓度。如：(1)镁铝用导线连接插入稀硫酸中，镁作负极，铝作正极；若电解质是氢氧化钠，则镁作正极，铝作负极。(2)铜铝用导线连接插入稀硫酸中，铝作负极，铜作正极；若插入浓硝酸中，铝作正极，铜作负极。

下列各装置能构成原电池的是(

)[典例精练]【答案】B【解析】A中两电极相同，错误；C中乙醇溶液是非电解质溶液，错误；D中两烧杯中溶液是分开的，没有形成闭合回路，错误。

如图所示，电流计指针发生偏转，同时A极质量减少，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是(

)A．B极为原电池的正极B．A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸C．C中阳离子向A极移动D．A极发生氧化反应【答案】C【解析】原电池中，负极金属失去电子，质量减小，故A极是负极，B极是正极，根据构成情况可判断A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸，A、B正确；离子移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，C错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，D正确。任务二原电池原理的应用素养探源核心素养考查途径宏观辨识与微观探析变化观念与平衡思想本知识点在考题中的常考查点有：原电池装置的判断、对化学反应速率的影响、金属活动性强弱的比较、原电池装置的设计等锌与稀硫酸反应所用原电池装置如图甲所示：[情境导入](1)根据该装置可得Zn和Cu的活泼性谁强？【答案】Zn强。(2)如图乙所示，实验室制取氢气用纯锌还是用粗锌好？【答案】用粗锌好。(3)仿照图甲的装置设计装置实现Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu反应。【答案】

1．比较金属活动性原电池中，做负极的金属活动性一般比做正极的金属活动性强。2．改变化学反应速率如在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率。3．设计原电池如把Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋设计成原电池，可用Fe做负极，石墨做正极，FeCl3溶液做电解质溶液。[深化理解]

已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解质溶液：CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、稀硫酸。按要求回答下列问题：(1)电工操作上规定：不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。原因是________________________________________。(2)若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选Fe2(SO4)3溶液，外加导线，________(填“能”或“不能”)构成原电池。若能，写出电极反应，负极：_______________，正极______________(若不能，后两空不填)。(3)设计一种以铁和稀硫酸反应为原理的原电池，要求画出装置图(需标明电极材料及电池的正、负极)。[典例精练]【答案】(1)二者连接在一起时，接头处在潮湿的空气中构成原电池而加快铝导线的腐蚀，在接头处易断开(2)能Cu－2e－===Cu2＋

2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋(3)【解析】(2)因为Fe2(SO4)3能与Cu发生反应：Fe2(SO4)3＋Cu===2FeSO4＋CuSO4，因此根据给出的条件可以设计成原电池，其负极为Cu，电极反应为Cu－2e－===Cu2＋；正极为石墨，电极反应为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。(3)因为总反应为Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，所以负极为Fe，正极可为Cu、Ag或石墨，电解质溶液为稀硫酸，即可画出装置图。【规律方法】原电池的设计方法(1)找：找一个能够自发进行的氧化还原反应，只有自发进行的氧化还原反应才能被设计成原电池。(2)拆：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，分别作为负极和正极的电极反应，还原剂－ne－===氧化产物(负极电极反应)；氧化剂＋ne－===还原产物(正极电极反应)。(3)定：根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，正极一般选择比负极活泼性差的金属或能导电的非金属。(4)画：连接电路，形成闭合回路，画出原电池示意图。

把A、B、C、D四块金属片浸入稀硫酸中，分别用导线两两相连可以组成原电池。A、B相连时，A为负极；C、D相连时，电流由D→C；A、C相连时，C极上产生大量气泡；B、D相连时，D极发生氧化反应。这四种金属的活动性顺序是(

)A．A>B>C>D B．A>C>D>BC．C>A>B>D