2017-2018學年高中化學化學反應與能量轉(zhuǎn)化 第單元 化學能與電能的轉(zhuǎn)化 第1課時教學案2

1、學必求其心得，業(yè)必貴于專精第1課時化學能轉(zhuǎn)化為電能學習目標定位1。通過實驗探究認識化學能可以轉(zhuǎn)化為電能及原電池的構(gòu)成條件。2。知道干電池、充電電池、燃料電池等發(fā)展中的化學電源的特點。3.會書寫簡單的原電池的電極反應式及電池總反應方程式（離子方程式)。一、原電池工作原理按要求完成下列實驗，并填表:實驗步驟現(xiàn)象鋅片逐漸溶解，表面有氣泡;銅片表面無氣泡鋅片逐漸溶解，銅片表面有氣泡,電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)兩鋅片逐漸溶解且表面都有氣泡，電流計指針不偏轉(zhuǎn)無現(xiàn)象解釋或說明鋅與稀硫酸發(fā)生置換反應產(chǎn)生h2，而銅則不能鋅與稀硫酸反應,但氫氣在銅片上產(chǎn)生,導線中有電流鋅與稀硫酸反應產(chǎn)生氫氣，但導線中無電流乙醇是非電解質(zhì)

2、，與zn、cu都不反應根據(jù)上述實驗回答下列問題：1裝置中能量是如何轉(zhuǎn)化的？具備這種特點的裝置名稱是什么？答案化學能轉(zhuǎn)化為電能；該裝置稱為原電池。2原電池的工作原理分析下圖并填空:原電池總反應式:zn2h=zn2h2.能量轉(zhuǎn)化過程：原電池在工作時，負極失去電子,電子通過導線流向正極，溶液中氧化性物質(zhì)得到電子，發(fā)生還原反應，這樣氧化反應和還原反應不斷發(fā)生,閉合回路中不斷有電子流產(chǎn)生，也就形成了電流,即化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?結(jié)合原電池工作原理及上述實驗現(xiàn)象，分析原電池的構(gòu)成條件是什么？答案理論上，自發(fā)的氧化還原反應均可構(gòu)成原電池。具體條件是具有活動性不同的兩個電極(金屬與金屬或金屬與能導電的非金屬）；

3、溶液：兩電極均插入電解質(zhì)溶液中；導線:兩極用導線相連，形成閉合回路。1在如圖所示的8個裝置中，屬于原電池的是_。答案dfg解析圖中a、b都只有一個電極，c中是兩個活動性相同的電極，e中酒精不是電解質(zhì)溶液，h不能形成閉合回路，它們不屬于原電池，屬于原電池的只有d、f、g.思維啟迪原電池的判定方法：一看反應原理(能否自發(fā)地進行氧化還原反應）；二看構(gòu)成條件(兩極一液成回路：兩個活動性不同的電極，插入電解質(zhì)溶液中,裝置形成閉合回路）。2。在如圖所示的裝置中，a的金屬活動性比氫要強，b為碳棒,關于此裝置的各種敘述不正確的是()a碳棒上有氣體放出，溶液中c(h）減小ba是正極,b是負極c導線中有電子流動,

4、電子從a極到b極da極上發(fā)生了氧化反應答案b解析顯然,電極a、b與電解質(zhì)溶液稀h2so4組成原電池.因活動性ab（碳棒），所以a為原電池的負極，b為正極.電極反應式：a（負)極：ane=an(氧化反應)；b(正)極:nhne=h2（還原反應)。由于正極放電消耗h，溶液中c(h)減小。在外電路中，電子由a極流向b極.二、原電池原理的應用1由a、b、c、d四種金屬按下表中裝置進行實驗。裝置現(xiàn)象二價金屬a不斷溶解c的質(zhì)量增加a上有氣體產(chǎn)生根據(jù)實驗現(xiàn)象回答下列問題：(1）裝置甲中負極的電極反應式是_。(2）裝置乙中正極的電極反應式是_。（3)裝置丙中溶液的ph變化是_。(4）四種金屬活動性由強到弱的順

5、序是_。答案(1）a2e=a2（2）cu22e=cu（3）增大(4）dabc解析據(jù)圖知活動性:ab，a作負極，電極反應式為a2e=a2；據(jù)圖知活動性：bc，正極反應式為cu22e=cu;據(jù)圖知活動性：da，正極反應式為2h2e=h2，故c(h)減小,ph增大。據(jù)、知活動性：dabc。2.鋼鐵在潮濕的空氣中很快被腐蝕,如圖所示.回答下列問題：(1)鋼鐵表面形成的電解質(zhì)溶液中溶有o2，通常溶液呈中性或弱堿性.(2）鋼鐵表面會形成無數(shù)微小的原電池，負極是fe，正極是c。(3)負極反應式是2fe4e=2fe2,正極反應式是2h2oo24e=4oh。(4)總反應的化學方程式是2fe2h2oo2=2fe(

6、oh)2,4fe(oh)2o22h2o=4fe(oh)3，最終生成紅色的鐵銹(fe2o3xh2o）。（5）金屬跟電解質(zhì)溶液接觸，發(fā)生原電池反應,比較活潑的金屬失去電子被氧化，這種腐蝕叫做電化學腐蝕。3設計原電池如：把fe2fe3=3fe2設計成原電池，可用fe作負極，銅（或石墨）作正極，fecl3溶液作電解質(zhì)溶液。4保護金屬設備如：船體是鋼鐵材料，在海水中易被腐蝕，在船體外殼焊接上比鐵活潑的金屬（如zn），則構(gòu)成以zn、fe為電極的原電池，zn被消耗掉而fe得到保護。1。利用原電池原理可比較金屬活動性作負極的金屬活動性強，作正極的金屬活動性弱。2形成原電池可改變化學反應速率如金屬表面形成原電池

7、會加速金屬被腐蝕，即金屬易發(fā)生電化學腐蝕。3在鋼鐵腐蝕過程中,下列五種變化可能發(fā)生的是（）fe2轉(zhuǎn)化為fe3o2被還原產(chǎn)生h2fe（oh）3失水形成fe2o3xh2o雜質(zhì)碳被氧化a只有 b只有c d答案c解析本題考查鋼鐵的電化學腐蝕。在腐蝕過程中，負極fe2e=fe2，正極o2或h得電子，fe2與oh結(jié)合生成fe（oh)2，fe(oh）2被氧化生成fe(oh)3，fe（oh）3失水形成鐵銹。4鐵及鐵的化合物應用廣泛，如fecl3可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血劑等。（1）寫出fecl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式：_。(2)若將（1)中的反應設計成原電池，可用_作負極，_作正極，

8、_作電解質(zhì)溶液。寫出電極反應式：負極反應:_；正極反應：_.答案（1)2fe3cu=2fe2cu2(2）銅石墨fecl3溶液cu2e=cu22fe32e=2fe2解析該氧化還原反應可拆分為如下兩個半反應：氧化反應(負極反應）：cu2e=cu2。還原反應（正極反應）：2fe32e=2fe2。故cu作負極，活動性比cu差的材料作正極，如ag、c等,fecl3溶液作電解質(zhì)溶液.原電池是把化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。其工作原理是1下列裝置不能構(gòu)成原電池的是(）答案c解析c選項中兩種金屬都不能和稀h2so4發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應，故c選項中裝置不能構(gòu)成原電池。2下列敘述正確的是（）原電池是把化學能轉(zhuǎn)化成電能

9、的一種裝置原電池的正極發(fā)生氧化反應,負極發(fā)生還原反應不能自發(fā)進行的氧化還原反應,通過原電池的裝置均可實現(xiàn)碳棒不能用來作原電池的正極反應cu2ag=2agcu2，能以原電池的形式來實現(xiàn)a b c d答案a解析原電池是把化學能轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置，正確；在發(fā)生反應時，原電池的正極要得到電子而發(fā)生還原反應,負極要失去電子而發(fā)生氧化反應,錯誤;銅與稀硫酸不能發(fā)生反應，若用銅作負極，碳棒作正極，稀硫酸作電解質(zhì)溶液，組成原電池，此反應仍然不能發(fā)生，錯誤；碳棒可以用來作原電池的正極，錯誤；可以用銅作負極，碳棒作正極，agno3溶液作電解質(zhì)溶液，組成原電池,此時即可發(fā)生反應cu2ag=2agcu2,正確。故a

10、正確。3將純鋅片和純銅片按下圖所示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時間，以下敘述正確的是()a兩個裝置都構(gòu)成了原電池b甲裝置構(gòu)成了原電池,乙裝置沒有構(gòu)成原電池c兩燒杯中的鋅片上都有大量氣泡產(chǎn)生d產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙慢答案b解析甲中構(gòu)成了銅鋅原電池，鋅作負極,失電子；銅作正極，氫離子在銅極上得電子，生成氫氣；總反應式為znh2so4=znso4h2。乙裝置沒有構(gòu)成原電池，因為沒有形成閉合電路。構(gòu)成原電池后生成氫氣的速率加快。4x、y、z都是金屬，把x浸入z的硝酸鹽溶液中，x的表面有z析出,x和y組成原電池時,y為電池的負極.x、y、z三種金屬的活動性順序為()axyz bxzycyxz dyzx答案

11、c解析根據(jù)原電池原理，負極的金屬比正極活潑,可知活潑性yx，根據(jù)金屬活動性順序和置換反應原理,可知活潑性xz,故三種金屬的活動性順序為yxz。5在銅鋅原電池中（如下圖)，以硫酸銅為電解質(zhì)溶液,鋅為_極，電極上發(fā)生的是_(填“氧化”或“還原”)反應，電極反應式為_。鋅片上觀察到的現(xiàn)象為_；銅為_極，電極上發(fā)生的是_（填“氧化”或“還原”)反應，電極反應式是_;銅片上觀察到的現(xiàn)象是_，原電池總反應的離子方程式為_.答案負氧化zn2e=zn2鋅片溶解正還原cu22e=cu銅極變粗zncu2=zn2cu解析cuso4為電解質(zhì)溶液時，銅鋅原電池的負極為鋅，電極反應式為zn2e=zn2，所以鋅片不斷溶解,

12、正極為銅,電極反應式為cu22e=cu，所以銅極不斷變粗，電池總反應式為zncu2=zn2cu?；A過關題組一原電池的形成與判斷1下列有關原電池的敘述中正確的是(）a把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能的裝置b活潑金屬作正極，不活潑金屬或非金屬作負極c外電路中電子從負極流向正極d正極發(fā)生氧化反應答案c2如下圖，下列裝置屬于原電池的是（）答案c解析a中鐵不能和koh溶液反應，故不能形成原電池；b中酒精不是電解質(zhì)溶液；c可以構(gòu)成原電池；d中無兩個電極和閉合回路。3一個原電池的總反應的離子方程式是zncu2=zn2cu，該原電池的合理組成是(）選項正極負極電解質(zhì)溶液azncucucl2bcuznh2so4ccuznc

13、uso4dznfecucl2答案c解析由總反應式知，zn被氧化作原電池的負極，符合條件的有b、c兩項,電解質(zhì)溶液中cu22e=cu,b選項中是2h2e=h2,故應選c.題組二原電池正極和負極的判斷4如圖所示裝置，電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時a極逐漸變粗,b極逐漸變細，c為電解質(zhì)溶液，則a、b、c應是下列各組中的（）aa是zn，b是cu,c為稀硫酸ba是cu，b是zn,c為稀硫酸ca是fe,b是ag，c為稀agno3溶液da是ag，b是fe,c為稀agno3溶液答案d解析a極逐漸變粗，說明a極為原電池的正極,溶液中的金屬陽離子得到電子后在a極上析出;b極逐漸變細，說明b極為原電池的負極，失去電子后變

14、成離子進入溶液中.a和b兩項中的反應為znh2so4=znso4h2，則a項a極變細,b項a極不變;c和d兩項中的反應為fe2agno3=2agfe(no3)2，其中c項a極變細，d項a極變粗。5某學生用如圖裝置研究原電池原理,下列有關說法錯誤的是（)a圖（3）中zn片增重質(zhì)量與cu片減輕質(zhì)量的比為6564b圖（2)中如果兩極上都有氣體產(chǎn)生,則說明zn片不純c圖(1)中銅片上沒有氣體產(chǎn)生d圖(2)與圖（3)中正極生成物的質(zhì)量比為132時，zn片減輕的質(zhì)量相等答案a解析圖(3）中zn片作負極,發(fā)生氧化反應而溶解,質(zhì)量減輕，cu片作正極，cu2在此電極上發(fā)生還原反應析出cu，質(zhì)量增加，a錯誤；圖(

15、2）中zn作負極，銅作正極，溶液中的h在銅電極上生成h2，若zn片不純,會形成另一個原電池，zn片表面也有氣體生成，b正確；cu與稀硫酸不反應,c正確；圖(2）與圖(3)中正極生成物分別是h2和cu，兩者質(zhì)量比為132時,物質(zhì)的量之比n（h2)n（cu)11，轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量也相等，消耗鋅片的質(zhì)量相等，d正確。6如圖是zn和cu形成的原電池，某實驗興趣小組做完實驗后，在讀書卡片上記錄如下，在卡片上描述合理的是（）實驗后的記錄：zn為正極，cu為負極h向負極移動電子流動方向：從zn經(jīng)外電路流向cucu極上有h2產(chǎn)生若有1 mol電子流過導線，則產(chǎn)生h2 0.5 mol正極的電極反應式為zn2e

16、=zn2a bc d答案b解析在該原電池中，金屬活動性zncu，故zn作負極,cu作正極,電子由zn流出經(jīng)導線流向cu片，負極反應為zn2e=zn2，正極反應為2h2e=h2，故轉(zhuǎn)移1 mol電子時，產(chǎn)生h2 0。5 mol，在溶液中h向正極移動,so向負極移動，故錯誤，正確，選b項。題組三原電池原理的應用7按下圖裝置進行實驗，若x軸表示流入正極的電子的物質(zhì)的量，則y軸可以表示()c(ag)c(no）a棒的質(zhì)量b棒的質(zhì)量 溶液的質(zhì)量a b c d答案a解析根據(jù)圖中裝置可判斷，fe、ag、agno3構(gòu)成的原電池中，活潑金屬fe為負極，ag為正極,fe和硝酸銀之間發(fā)生氧化還原反應，所以銀離子濃度減

17、小，硝酸根濃度不變，正確、錯誤；在負極上金屬鐵本身失電子,即a棒質(zhì)量減輕，正確;正極b棒上析出金屬銀，即b棒質(zhì)量增加，錯誤；負極上金屬鐵本身失電子，正極ag上析出金屬銀，所以溶液的質(zhì)量是增加了fe，但是析出了ag，在轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等情況下,析出的金屬質(zhì)量多,所以溶液質(zhì)量減輕，但不能為零,錯誤.故a正確.8現(xiàn)有m、n、p、e四種金屬，已知：mn2=nm2；m、p 用導線連接放入硫酸氫鈉溶液中，m表面有大量氣泡逸出；n、e用導線連接放入e的硫酸鹽溶液中，電極反應為e22e=e,n2e=n2.則這四種金屬的還原性由強到弱的順序是(）apmne benmpcpnme depmn答案a解析由知，金屬還原性

18、：mn；m、p用導線連接放入硫酸氫鈉溶液中，m表面有大量氣泡逸出，說明m作原電池的正極，故金屬還原性：pm；n、e構(gòu)成的原電池中,n作負極,故金屬還原性:ne。題組四鋼鐵的電化學腐蝕9鋼鐵生銹過程發(fā)生如下反應：2feo22h2o=2fe（oh）2；4fe(oh)2o22h2o=4fe(oh）3;2fe（oh)3=fe2o33h2o。下列說法正確的是（）a反應、中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等b反應中氧化劑是氧氣和水c與銅質(zhì)水龍頭連接的鋼質(zhì)水管不易發(fā)生腐蝕d鋼鐵在潮濕的空氣中不能發(fā)生電化學腐蝕答案a解析反應中消耗o2的量相等，兩個反應都僅有o2作為氧化劑，故轉(zhuǎn)移電子數(shù)是相等的,a項正確；中h2o的h、o兩元素

19、的化合價都沒有變，故不作氧化劑，b項錯;銅和鋼質(zhì)水管中的鐵構(gòu)成原電池，使鋼質(zhì)水管的腐蝕速率加快，c項錯;鋼鐵是鐵和碳的混合物，在潮濕的空氣中易發(fā)生吸氧腐蝕,屬于電化學腐蝕，d項錯。能力提升10.在盛有水的燒杯中，鐵圈和銀圈的連接處吊著一根絕緣的細絲,使之平衡（如右圖所示）.小心地往燒杯中央滴入cuso4溶液。（1)片刻后可觀察到的現(xiàn)象是(指懸吊的金屬圈）_.a鐵圈和銀圈左右搖擺不定b保持平衡狀態(tài)不變c鐵圈向下傾斜d銀圈向下傾斜(2）產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是_。（3)寫出反應的化學方程式：_。答案（1)d（2）加入cuso4溶液后，構(gòu)成feag原電池，鐵溶解，質(zhì)量減輕，cu2在銀圈上得電子，生成的c

20、u沉積在銀圈上,質(zhì)量增加（3)fecuso4=feso4cu解析加入cuso4溶液后，構(gòu)成feag原電池，fe失電子作負極,質(zhì)量減輕，cu2在正極銀圈上得電子，生成金屬銅沉積在上面使其質(zhì)量增加。11(1)現(xiàn)有如下兩個反應：（a）naohhcl=naclh2o（b)cu2ag=2agcu2根據(jù)兩反應本質(zhì)，判斷能否設計成原電池：_。如果不能，說明其原因：_。如果可以，則寫出正、負極材料，電極反應式及反應類型（“氧化反應”或“還原反應”)：負極：_，_，_.正極：_,_,_。(2)利用反應2cuo22h2so4=2cuso42h2o可制備cuso4，若將該反應設計為原電池。負極材料是_（寫名稱)，電

21、極反應為_。正極電極反應式為_。溶液中so向_極移動.答案(1）(a）不能,（b)可以(a）不是氧化還原反應，沒有電子轉(zhuǎn)移cucu2e=cu2氧化反應碳棒、ag、鉑、金（任選一種)2ag2e=2ag還原反應（2)銅cu2e=cu2o24e4h=2h2o負解析(1)只有自發(fā)的氧化還原反應才能設計成原電池，（b）是氧化還原反應且能自發(fā)進行.根據(jù)電池反應式cu2ag=2agcu2可知,cu失電子作負極，負極材料是cu,正極材料應是比銅不活潑的金屬或能導電的非金屬。（2)該氧化還原反應中還原劑為cu，故負極是銅，電極反應為cu2e=cu2，氧化劑是o2,故正極反應為o24e4h=2h2o，溶液中陰離子

22、so向負極移動。12某同學利用生活中或?qū)嶒炇抑谐Ｓ玫奈锲?根據(jù)氧化還原反應知識和電化學知識，自己動手設計了一個原電池。請?zhí)顚懴铝锌瞻?（1）實驗原理：fe2h=fe2h2（2)實驗用品：電極（鐵釘、銅釘）、稀硫酸、燒杯、導線、耳機(或者電流計)。（3）實驗裝置如圖：（4）原電池設計及注意的問題:按如圖所示裝置連接好實驗儀器，注意觀察（耳朵聽)耳機是否有聲音發(fā)出，如果沒有，可將原電池的兩個電極中的一極接觸耳機插頭上的一極（注意：接觸的同時耳機的另一個極是連接在原電池的另一個電極上的）,這時可以聽見耳機發(fā)生“嚓嚓嚓的聲音。其原因是在原電池中，由化學能轉(zhuǎn)化為_,在耳機中又由_轉(zhuǎn)化為聲音這種能量;如果將裝置中的耳機改為電流計，則鐵釘應該接電流計的_極，電極反應式為_,發(fā)生了_反應；銅釘應該接電流計的_極,電極反應式為_，發(fā)生了_反應。答案(4)電能電能負fe2e=fe2氧化正2h2e=h2還原解析原電池是將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，活潑金屬作負極,發(fā)生氧化反應，不活潑材料作正極,發(fā)生還原反應。電流計正極應接原電池正極，電流計負極應接原電池負極。13某化學興趣小組為了探究鋁電極在原電池中的作用，在常溫下，設計并進行了以下一