2019-2020學(xué)年第二學(xué)期化學(xué)同步新突破人教必修2：2.2化學(xué)能與電能【自主預(yù)習(xí)、課堂達標(biāo)】

1、人教版必修2：化學(xué)能與電能一、一次能源和二次能源能源類別概念舉例說明一次能源直接從自然界中取得的能源流水、風(fēng)力、原煤、石油、天然氣、天然鈾礦煤、石油和天然氣通稱為化石燃料二次能源一次能源經(jīng)加工轉(zhuǎn)換得到的能源電力、蒸汽等電能是應(yīng)用最廣泛、使用最方便、污染最小的二次能源二、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能1燃煤發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化過程 化學(xué)能熱能機械能電能轉(zhuǎn)化過程的關(guān)鍵是燃燒，燃燒一定是氧化還原反應(yīng)(本質(zhì)是電子的轉(zhuǎn)移)。2原電池(1)實驗探究。裝置實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論銅片上無氣泡銅與稀硫酸不反應(yīng)鋅片上有氣泡鋅與稀硫酸反應(yīng)銅片上有氣泡，鋅片溶解，電流表指針偏轉(zhuǎn)該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能(2)原電池。定義：將化學(xué)能變?yōu)殡娔艿难b置

2、。工作原理(以銅鋅稀硫酸原電池為例)：電極材料電極名稱電子轉(zhuǎn)移電極反應(yīng)式反應(yīng)類型鋅負(fù)極電子流出Zn2e=Zn2氧化反應(yīng)銅正極電子流入2H2e=H2還原反應(yīng)總離子反應(yīng)式Zn2H=Zn2H21從上述實驗裝置推測，構(gòu)成原電池應(yīng)具備什么條件？【提示】條件二、化學(xué)電源1干電池最早使用的化學(xué)電池是鋅錳電池，它是一種一次性電池，放完電后不能再使用。(1)鋅錳電池(2)堿性鋅錳電池：將鋅錳干電池中的電解質(zhì)NH4Cl換成濕的KOH，并在構(gòu)造上作了改進。2充電電池充電電池又稱二次電池，它在放電時所進行的氧化還原反應(yīng)，在充電時可以逆向進行，使電池恢復(fù)到放電前的狀態(tài)。(1)鉛蓄電池：正極材料為PbO2，負(fù)極材料為Pb

3、，電解質(zhì)為稀硫酸。(2)鎳鎘電池：正極材料為NiO(OH)，負(fù)極材料為Cd，電解質(zhì)為KOH。(3)鋰離子電池：新一代可充電的綠色電池，低功耗電器的主流電源。3燃料電池(1)原理：利用原電池的工作原理將燃料和氧化劑反應(yīng)所放出的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。(2)與其他電池的區(qū)別：由外設(shè)裝備提供燃料和氧化劑等。(3)充入燃料的電極為負(fù)極，充入氧化劑(如空氣)的電極為正極。2寫出酸性氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式和反應(yīng)總方程式?！咎崾尽縃22e=2H2H2O2=2H2O1易誤診斷(1)原電池是一種電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。()(2)負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)。()(3)正極是電子流出極。()(4)用導(dǎo)線連接的銅片和鋅

4、片插入到稀H2SO4中，銅片上有大量氣泡產(chǎn)生。()(5)手機上用的鋰離子電池屬于二次電池。()(6)鋅錳干電池中，鋅電極是正極。()(7)甲烷燃料電池中通入甲烷的一極為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)。()(8)廢舊電池需回收集中處理的主要原因是為了利用電池外殼的金屬材料。()【答案】(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2對于鋅、銅和稀硫酸組成的原電池(如右圖)，下列有關(guān)說法不正確的是()AZn是負(fù)極BCu是正極C負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)D正極上發(fā)生氧化反應(yīng)【答案】D3下列有關(guān)電池的敘述不正確的是()A水果電池是方便實用的家用電池B鉛蓄電池是一種常用的二次電池C氫氧燃料電池是一種高效、無污染的發(fā)電裝置

5、D鋅錳干電池工作一段時間后，鋅外殼逐漸變薄【答案】A預(yù)習(xí)完成后，請把你認(rèn)為難以解決的問題記錄在下面的表格中問題1問題2問題3問題4學(xué)生分組探究一原電池的工作原理及構(gòu)成第1步 探究問題引入，自主探究通過哪些方法判斷原電池的負(fù)極？【提示】發(fā)生氧化反應(yīng)的電極為負(fù)極電子流出或電流流入的電極為負(fù)極陰離子移向的電極為負(fù)極一般較活潑的電極為負(fù)極電極溶解的電極為負(fù)極第2步 闡述要點歸納，深化知識1原電池的工作原理(1)反應(yīng)類型：負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)。(2)電子的移動方向：負(fù)極流出，經(jīng)導(dǎo)線流向正極。(3)離子的移動方向：陽離子向正極移動，陰離子向負(fù)極移動。2原電池正、負(fù)極的判斷方法3原電池的構(gòu)成條

6、件兩個電極；電解質(zhì)溶液；“兩極”“一液”成回路；能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)。第3步 運用精選習(xí)題，落實強化1下列裝置中，能構(gòu)成原電池的是()A只有甲 B只有乙C只有丙 D除乙均可以【解析】甲裝置不能構(gòu)成閉合回路，乙裝置兩極材料相同，丁裝置酒精不是電解質(zhì)溶液，只有丙裝置具備原電池的構(gòu)成條件，故選C?！敬鸢浮緾2如圖是某同學(xué)做完ZnCu原電池實驗后所做的讀書卡片記錄，其中描述合理的是_。(填序號)NO.28Date：2014.4.10實驗后的記錄：Zn為正極，Cu為負(fù)極H向負(fù)極移動電子流動方向ZnCuCu極上有H2產(chǎn)生若有1 mol電子流過導(dǎo)線，則產(chǎn)生H2為0.5 mol正極的電極反應(yīng)式為：Zn2e

7、=Zn2【解析】在該原電池中，Zn比Cu活潑，故Zn作負(fù)極，銅作正極，電子由Zn流出經(jīng)導(dǎo)線流向Cu片。負(fù)極反應(yīng)為Zn2e=Zn2，正極反應(yīng)為2H2e=H，故每轉(zhuǎn)移1 mol電子時，產(chǎn)生0.5 mol H2。在溶液中，H向正極移動，SO向負(fù)極移動，故正確?！敬鸢浮?如圖所示裝置，電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時A極逐漸變粗，B極逐漸變細(xì)，C為電解質(zhì)溶液，則A、B、C應(yīng)是下列各組中的()AZnCu稀硫酸BCuZn稀硫酸CFeAg稀AgNO3溶液DAgFe稀AgNO3溶液【解析】由題目給出的現(xiàn)象判斷：A極為正極，B極為負(fù)極。結(jié)合電解質(zhì)溶液分析，若電解質(zhì)為硫酸，則正極上有H2生成，并不能使正極變粗，故符合條件的為

8、D項。【答案】D原電池正負(fù)極的判斷誤區(qū)在判斷原電池正負(fù)極時，不要只根據(jù)金屬活動性的相對強弱還要考慮電解質(zhì)溶液的特點。(1)MgAl和稀鹽酸構(gòu)成的原電池中，Mg作負(fù)極，Al作正極；而若把稀鹽酸換為NaOH溶液，Al作負(fù)極，Mg作正極。(2)AlCu和NaOH溶液構(gòu)成的原電池中，Al作負(fù)極；而若把NaOH溶液換為濃硝酸，Cu作負(fù)極。學(xué)生分組探究二原電池原理的應(yīng)用第1步 探究問題引入，自主探究1NaOHHCl=NaClH2O，這個反應(yīng)能設(shè)計成原電池嗎，為什么？【提示】不能，因為它不是氧化還原反應(yīng)。2鋅與H2SO4反應(yīng)制H2時向溶液中加少量CuSO4后，為什么反應(yīng)速率加快？【提示】鋅將Cu置換出來附著

9、在Zn上，構(gòu)成ZnCu原電池，加快反應(yīng)。第2步 闡述要點歸納，深化知識1加快氧化還原反應(yīng)的速率(1)原理：原電池中，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極進行，使溶液中離子運動時相互的干擾減小，使反應(yīng)速率增大。(2)實例：實驗室用Zn和稀硫酸反應(yīng)制取氫氣時，可滴入幾滴硫酸銅溶液，形成原電池，加快反應(yīng)速率。2比較金屬活潑性強弱(1)原理：一般原電池中，活潑金屬作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，不活潑金屬作正極，發(fā)生還原反應(yīng)。(2)實例：有兩種金屬A和B，用導(dǎo)線連接后插入到稀硫酸中，觀察到A極溶解，B極上有氣泡產(chǎn)生。由原電池原理可知，金屬活動性AB。3設(shè)計原電池(1)首先將已知氧化還原反應(yīng)拆分為兩個半反應(yīng)。氧化反應(yīng)：還

10、原劑ne=氧化產(chǎn)物；還原反應(yīng)：氧化劑ne=還原產(chǎn)物；正極反應(yīng)式負(fù)極反應(yīng)式電池的總反應(yīng)式。(2)根據(jù)原電池的電極反應(yīng)特點，結(jié)合兩個半反應(yīng)找出正負(fù)極材料及電解質(zhì)溶液。電解質(zhì)溶液的選擇：電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)(如空氣中的氧氣)。電極材料的選擇：在原電池中，一般選擇活潑性較強的金屬作為負(fù)極，活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的惰性材料作正極。負(fù)極材料或還原性物質(zhì)在負(fù)極上失去電子被氧化，氧化性物質(zhì)在正極上得到電子被還原。如反應(yīng)ZnCu2=Zn2Cu可設(shè)計為下列裝置第3步 例證典例印證，思維深化某原電池總反應(yīng)離子方程式為2Fe3Fe=3Fe2，不能實現(xiàn)該反應(yīng)

11、的原電池是()A正極為Cu，負(fù)極為Fe，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液B正極為C，負(fù)極為Fe，電解質(zhì)溶液為Fe(NO3)3溶液C正極為Ag，負(fù)極為Fe，電解質(zhì)溶液為Fe2(SO4)3溶液D正極為Ag，負(fù)極為Fe，電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液【解析】由2Fe3Fe=3Fe2得出負(fù)極反應(yīng)式為Fe2e=Fe2，正極反應(yīng)式為2Fe32e=2Fe2，可知負(fù)極材料為鐵，正極材料為不比鐵活潑的導(dǎo)體，電解質(zhì)溶液中必須有Fe3?！敬鸢浮緿第4步 運用精選習(xí)題，落實強化1A、B、C都是金屬，把A浸入C的硝酸鹽溶液中，A的表面有C析出，A、B和酸溶液組成原電池時，B為電池的負(fù)極。A、B、C三種金屬的活動性順序為()AAB

12、C BACBCBAC DBCA【解析】A能從C的鹽溶液中置換出C金屬，金屬活動性：AC。A與B組成原電池時，B為負(fù)極，則金屬活動性：BA?！敬鸢浮緾2將相同表面積的純鋅片和純銅片按圖示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時間，下列敘述正確的是()A兩燒杯中銅片表面均無氣泡產(chǎn)生B甲中銅片是正極，乙中銅片是負(fù)極C甲中銅被氧化，乙中鋅被氧化D產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙大【解析】根據(jù)圖示可知甲構(gòu)成原電池，乙未構(gòu)成原電池，所以甲中Zn作負(fù)極，被氧化，Cu作正極，H在銅片上被還原生成H2，而乙中Cu不與稀硫酸作用，Zn與稀硫酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，因甲構(gòu)成原電池而加大反應(yīng)速率。故只有D正確。【答案】D3由A、B、C、D四種

13、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(fù)極的電極反應(yīng)式是_。(2)裝置乙中正極的電極反應(yīng)式是_。(3)裝置丙中溶液的pH_(填“變大”“變小”或“不變”)。(4)四種金屬活潑性由強到弱的順序是_?！窘馕觥扛鶕?jù)圖知金屬活動性：AB，A作負(fù)極，電極反應(yīng)為A2e=A2；根據(jù)圖知金屬活動性：BC，正極反應(yīng)為Cu22e=Cu；根據(jù)圖知金屬活動性：DA，正極反應(yīng)為2H2e=H2，故c(H)減小，pH增大。根據(jù)、知活動性：DABC。【答案】(1)A2e=A2(2)Cu22e=Cu(3)變大(4)DABC畫原電池裝置圖

14、的三點提醒：(1)指明原電池的正負(fù)極材料及電解質(zhì)溶液。(2)燒杯中用虛線代表電解質(zhì)溶液，液面用實線。(3)用導(dǎo)線將兩個電極連接以構(gòu)成閉合回路。學(xué)生分組探究三化學(xué)電源的特點與構(gòu)成第1步 探究問題引入，自主探究1二次電池能無限次的充放電嗎？【提示】不能。2燃料電池有什么特點？【提示】高效、環(huán)境友好的發(fā)電裝置。反應(yīng)物不儲存在電池內(nèi)部，而是隨時充入。第2步 闡述要點歸納，深化知識名稱干電池(一次電池)充電電池(二次電池)燃料電池特點活性物質(zhì)(發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì))消耗到一定程度后，不能再使用電解質(zhì)溶液為膠狀，不流動放電后可再充電使活性物質(zhì)獲得再生可以多次充電，重復(fù)使用電極本身不包含活性物質(zhì)，只是一個

15、催化轉(zhuǎn)換元件工作時，燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給，在電極上不斷地進行反應(yīng)，生成物不斷地被排出舉例普通的鋅錳電池、堿性鋅錳電池、銀鋅電池等鉛蓄電池、鋰電池、鎳鎘電池等氫氧燃料電池、CH4燃料電池、CH3OH燃料電池等第3步 運用精選習(xí)題，落實強化1右圖是生活中常用的鋅錳干電池的示意圖，下列有關(guān)說法中不正確的是()A電池內(nèi)部含有電解質(zhì)B鋅是負(fù)極，碳棒是正極C電池用完后可埋入土壤D鋅錳干電池是一次性電池【解析】鋅錳干電池是一次性電池，負(fù)極材料是Zn，正極材料是碳棒，電解質(zhì)是NH4Cl。因為廢電池中含有多種重金屬和酸、堿等有害物質(zhì)，隨意丟棄對生態(tài)環(huán)境和公眾健康危害很大，所以應(yīng)該對廢電池進行集中處理，不

16、能埋入土壤?！敬鸢浮緾2iPhone手機使用的鋰電池以質(zhì)量輕、能量高而備受關(guān)注，目前已成功研制出多種鋰電池。某種鋰電池的總反應(yīng)是LiMnO2=LiMnO2。下列說法正確的是()AMnO2是負(fù)極，電極反應(yīng)為MnO2e=MnOB電池工作時，電子由正極通過外電路流向負(fù)極C電池內(nèi)部產(chǎn)生的MnO向鋰電極移動D鈉比鋰更活潑，相同質(zhì)量的鈉作電極比鋰提供的電能更多【解析】原電池中，失電子的電極為負(fù)極，電池工作時電子由負(fù)極Li通過外電路移向正極MnO2，故A、B兩項錯誤；在原電池內(nèi)部，負(fù)極產(chǎn)生的陽離子移向正極區(qū)，而陰離子移向負(fù)極區(qū)，C項正確；由于M(Na)M(Li)，在相同質(zhì)量時n(Li) n(Na)，故Li作電極提供的電能更多?！敬鸢浮緾3目前，科學(xué)家提出了一種經(jīng)濟而且理想的獲得氫能源的循環(huán)體系(如圖)。關(guān)于此循環(huán)體系，下列說法中錯誤的是()A燃料電池能夠使化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為電能B燃料電池中通入H2的一極作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)C在此循環(huán)中發(fā)生了反應(yīng)：2H2O2H2O2D目前化學(xué)家急需解決的問題是尋找合適的光照條件下分解水的催化劑【解析】氫氧燃料電池的負(fù)極通入H2，發(fā)生氧化反應(yīng)；正極通入O2，發(fā)生還原反應(yīng)