《化学反应与电能》课件

第六章化学反应与能量第一节化学反应与能量变化第2课时化学反应与电能学习目标素养目标学法指导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科学态度与社会责任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掌握构成原电池装置的条件科学探究与创新意识课前·新知导学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。(2)工作原理(以铜－锌－稀硫酸原电池为例)。化学电(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。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↑

负正氧化还原(1)火力发电有何缺点？【答案】污染环境、低效。(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。化学电源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。【答案】(1)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？【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。微思考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·重难探究重难点一原电池的工作原理[重难理解]1．原电池构成条件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中蔗糖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。

(2021·广东学业水平)化学电源应用广泛。某原电池装置如图所示，下列说法正确的是

(

)A．锌电极发生氧化反应B．锌片和铜片上都有O2产生C．电子由铜电极经导线流向锌电极D．原电池工作一段时间后溶液的c(H＋)不变【答案】A对于原电池的电极，下列叙述正确的是 (

)A．原电池正负极材料必须是两种活泼性不同的金属B．正极上发生还原反应，一定产生气体C．电子流出的一极为负极D．阴离子在电解质溶液中向正极移动【答案】C【解析】本题易片面理解原电池的构成及工作原理，导致错选A或D。原电池的正负极可以是金属和非金属(如石墨)，A错误；原电池的电解质溶液中，若含有氧化性强于H＋的重金属离子(如Cu2+)，则析出固体，不会产生气体，B错误；电解质溶液中，阴离子向负极移动，D错误。重难点二原电池原理的应用[重难理解]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。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)电工操作规范规定：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)。[典例精练](3)设计一种以铁和稀硫酸反应为原理的原电池，要求在右框中画出装置图(需标明电极材料及电池的正、负极)。【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 D．B＞D＞C＞A【答案】B【解析】A、B相连时，A为负极，则活动性顺序A＞B；C、D相连时，电流由D→C(原电池中，电流由正极沿导线流向负极)，活动性顺序C＞D；A、C相连时，C极上产生大量气泡，则C为原电池的正极，活动性顺序A＞C；B、D相连时，D极发生氧化反应，D应为原电池的负极，活动性顺序D＞B；则有活动性顺序A＞C＞D＞B。[课堂小结]小练·素养达成1.下列装置中,能构成原电池的是(

)。

A.只有甲

B.只有乙C.只有丙

D.除乙均可以答案:C解析:甲装置没有构成闭合回路,乙装置两极材料相同,丁装置中酒精是非电解质,只有丙装置具备原电池的构成条件。2.某科学探究小组为探究电化学原理,设计了如图所示的装置进行探究实验。下列对实验中观察到的现象或相关结论的叙述错误的是(

)。A.a和b不连接时,该装置不能形成原电池,铁片上有紫红色的铜析出B.a和b用导线连接时,铜片为负极,发生的反应为Cu2++2e-==CuC.无论a和b是否连接,铁片均会被氧化,溶液中均有Fe2+生成D.a和b用导线连接时,溶液中的Cu2+向铜电极移动答案:B解析:a和b不连接时,没有形成闭合回路,没有构成原电池,发生化学反应,铁把铜置换出来,A项正确;导线连接后,构成原电池,铁比铜活泼,铁作负极,发生的反应为Fe-2e-==Fe2+,B项错误;根据选项A、B分析可知,无论a和b是否连接,铁片均会被氧化,溶液中均有Fe2+生成,C项正确;构成原电池时,阳离子向正极移动,铜作正极,D项正确。3.X、Y、Z都是金属,把X浸入Z的硝酸盐溶液中,X的表面有Z析出,X和Y组成原电池时,Y为电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为(

)。A.X>Y>Z

B.X>Z>YC.Y>X>Z

D.Y>Z>X答案:C解析:根据原电池原理,负极的金属比正极活泼,可知Y>X,根据金属活动性顺序和置换反应原理,可知X>Z,故有Y>X>Z。4.选用下列试剂和电极:稀硫酸、Fe2(SO4)3溶液、铁棒、铜棒、铂棒,组成如图所示的原电池装置(只有两个电极),观察到电流表的指针明显偏转,则构成原电池的可能组合共有(

)。A.6种

B.5种C.4种

D.3种答案:B解析:当电解质溶液为稀硫酸时,只有铁棒能作负极,则正极可以是铜棒或铂棒,有2种组合。当电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液时,负极可以是铁棒,则正极可以是铜棒或铂棒;若负极为铜棒时,正极只能是铂棒,共有3种组合。通过以上分析可知,能构成原电池的组合有5种。5.(双选)燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)与氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置,若电解质溶液是强碱溶液,下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是(

)。C.随着放电的进行,溶液的氢氧根浓度不变D.放电时溶液中的阴离子向负极移动答案:AD(2)根据两反应本质,判断能否设计成原电池?(2)如果不能,说明其原因:

。(3)如果可以,则写出正、负极材料,其电极反应式,反应类型(“氧化反应”或“还原反应”)。负极:

,

,

。

正极:

,

,

。

答案:(