專題2 第3單元 第1課時　化學能轉(zhuǎn)化為電能　化學電源

1、.第三單元化學能與電能的轉(zhuǎn)化第1課時化學能轉(zhuǎn)化為電能化學電源學習目的：1.通過銅­鋅原電池的實驗探究，初步理解原電池原理。重點2.理解化學電源的原理與應用。3.理解鋼鐵的電化學腐蝕。自 主 預 習·探 新 知一、化學能轉(zhuǎn)化為電能1實驗探究實驗步驟現(xiàn)象解釋或說明鋅片溶解，外表有氣泡產(chǎn)生；銅片無明顯變化鋅與稀硫酸發(fā)生反響生成H2，而銅與稀硫酸不反響鋅片溶解，銅片外表有氣泡產(chǎn)生，電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)鋅與稀硫酸反響，但氫氣在銅片上產(chǎn)生，導線中有電流2.原電池1概念：將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。2工作原理以鋅­銅­稀硫酸原電池為例裝置電極Zn電極Cu電極現(xiàn)象鋅片逐漸溶

2、解銅片上產(chǎn)生氣泡得失電子失電子得電子正、負極判斷負極正極電子流向流出流入電極反響式Zn2e=Zn22H2e=H2總反響式Zn2H=Zn2H23構(gòu)成原電池的“一個反響，三個條件原理反響：自發(fā)進展的氧化復原反響。三個條件二、鋼鐵的電化學腐蝕實驗內(nèi)容在一塊外表無銹的鐵片上滴一大滴含酚酞的食鹽水，放置一段時間實驗現(xiàn)象溶液周圍逐漸呈現(xiàn)紅色，并漸漸形成褐色的銹斑實驗結(jié)論鋼鐵在潮濕的空氣中很快被腐蝕鋼鐵的電化學腐蝕原理圖示形成條件鋼鐵外表形成的電解質(zhì)溶液中溶有O2，通常溶液呈中性弱酸性或弱堿性電極材料負極是Fe，正極是C電極反響負極反響式：2Fe2e=2Fe2，正極反響式：2H2OO24e=4OH總反響式2

3、Fe2H2OO2=2FeOH2溶液中的反響4FeOH2O22H2O=4FeOH3 FeOH3脫水生成紅色鐵銹電化學腐蝕概念不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸，發(fā)生原電池反響，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三、化學電源1優(yōu)點：能量轉(zhuǎn)化率比燃料燃燒要大得多。2化學電源的分類1一次電池：用過之后不能復原，如鋅錳干電池等。2二次電池：充電后能繼續(xù)使用，如銀鋅紐扣電池。3燃料電池：燃料和氧化劑分別在兩個電極上反響，如氫氧燃料電池、甲醇­空氣燃料電池等。3實例1銀鋅紐扣電池的總反響為ZnAg2OH2OZnOH22Ag，那么該電池的負極為Zn，發(fā)生氧化反響。2氫氧燃料電池工作時負

4、極反響的物質(zhì)為H2，正極反響的物質(zhì)為O2。根底自測1判斷正誤正確的打“，錯誤的打“×1原電池是一種將電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置。2原電池中活潑金屬作負極，失去電子，發(fā)生氧化反響。3原電池工作時，溶液中的陽離子向負極挪動。4燃料電池工作時燃料在電池中燃燒，然后熱能轉(zhuǎn)化為電能。【答案】1×23×4×2將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，以下表達正確的選項是兩裝置中銅片外表均無氣泡產(chǎn)生甲中銅片是正極，乙中銅片是負極兩裝置中溶液中的cH均減小產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙慢甲中SO向Zn片挪動，H向Cu片挪動乙中電流從Cu片流向Zn片兩裝置中Cu片的質(zhì)量均

5、不變AB C DB甲是原電池，甲中鋅片作負極，銅片作正極，正極上發(fā)生復原反響：2H2e=H2，有氣泡產(chǎn)生，乙裝置中鋅片上發(fā)生反響：Zn2H=Zn2H2，銅片上無氣體產(chǎn)生，錯；乙中裝置不構(gòu)成原電池，、錯；兩裝置中溶液中的氫離子均發(fā)生反響，cH均減小，正確；原電池反響的反響速率較快，錯；陽離子H向正極Cu片挪動，陰離子SO向Zn片挪動，正確；兩裝置中Cu片未參加反響，質(zhì)量均不變，正確。應選B。3以下說法正確的選項是 【導學號：13572076】A鎳氫電池、鋰電池和堿性鋅錳干電池都是二次電池B燃料電池是一種高效但是會污染環(huán)境的新型電池C化學電池的反響根底是氧化復原反響D鉛蓄電池放電的時候正極材料是P

6、b，負極材料是PbO2C堿性鋅錳干電池是一次電池；燃料電池是一種高效且不會污染環(huán)境的新型電池；鉛蓄電池放電的時候正極材料是PbO2，負極材料是Pb。合 作 探 究·攻 重 難原電池的工作原理背景材料銅鋅原電池工作原理如下圖：考慮交流1在銅鋅原電池中，電子是怎樣挪動的？電子能否通過電解質(zhì)溶液？原電池工作時電流是怎樣形成的？【提示】鋅失去電子，電子通過導線流向銅片。電子不能通過電解質(zhì)溶液，在溶液中陽離子流向正極，陰離子流向負極，陰陽離子定向挪動形成電流。2假設將銅鋅原電池中的稀硫酸換作硫酸銅溶液，能否產(chǎn)生電流？電極反響有何不同？【提示】將稀硫酸換作硫酸銅溶液，也可以構(gòu)成原電池，產(chǎn)生電流。

7、鋅為負極，發(fā)生氧化反響Zn2e=Zn2，銅為正極，發(fā)生復原反響：Cu22e=Cu，總反響為ZnCu2=Zn2Cu。3某種燃料電池的工作原理示意圖如下所示，a、b均為惰性電極。根據(jù)電子流向判斷燃料和氧氣應在哪個入口通入？【提示】A口通入燃料，B口通入氧氣。原電池正、負極的判斷方法原電池原理的應用背景材料考慮交流1結(jié)合原電池構(gòu)成的條件，考慮怎樣根據(jù)反響Cu2Ag=2AgCu2設計一個原電池？畫出原電池裝置圖并標出正、負極?！咎崾尽肯却_定兩個電極，負極失電子化合價升高，所以銅作負極，再找活潑性比銅弱的碳棒或銀棒作正極；從反響中可以看出電解質(zhì)溶液中必須含有銀離子，所以用硝酸銀作電解質(zhì)溶液。裝置圖：2鋅

8、與稀硫酸反響時，假設滴幾滴硫酸銅溶液，反響速率會加快，試分析其原因?！咎崾尽康渭恿蛩徙~溶液后，會有少量鋅與硫酸銅反響置換出銅。然后銅、鋅分別作為原電池的兩個電極而形成原電池，從而加快鋅與稀硫酸的反響速率。原電池原理的應用1加快氧化復原反響的速率自發(fā)進展的氧化復原反響，形成原電池時反響速率增大。例如，Zn與稀H2SO4反響時，滴加少量CuSO4溶液，那么Zn和置換出的Cu在稀H2SO4中構(gòu)成原電池，加快Zn與稀硫酸反響的速率。2比較金屬的活動性強弱兩種金屬分別作原電池的兩極時，一般作負極的金屬比作正極的金屬活潑。例如，有兩種金屬a、b，用導線連接插入到稀H2SO4中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡

9、產(chǎn)生，那么a為負極，b為正極，金屬活動性a>b。3用于金屬腐蝕保護使金屬制品作原電池的正極而得到保護。例如，將鐵質(zhì)輸水管道與鋅塊相連，鋅作原電池的負極失電子，保護鐵不被腐蝕。4設計電池理論上能自發(fā)進展的氧化復原反響都可以設計成原電池。如：把Fe2Fe3=3Fe2設計成原電池，可用Fe作負極，銅或石墨作正極，F(xiàn)eCl3溶液作電解質(zhì)溶液。當 堂 達 標·固 雙 基題組1構(gòu)成原電池的條件1如下圖的裝置，可以組成原電池產(chǎn)生電流的是D2以下各組材料中，不能組成原電池的是ABCD兩極材料Zn片、石墨Cu片、Ag片Zn片、Cu片F(xiàn)e片、Cu片插入溶液稀H2SO4溶液AgNO3溶液蔗糖溶液稀鹽

10、酸C蔗糖是非電解質(zhì)，不能構(gòu)成原電池。題組2原電池中正極、負極的判斷3.李明在學完了原電池的知識之后，設計了如下圖的檸檬水果電池，觀察到外電路上的電流從電極X流向電極Y。他選擇了鐵為X極，那么Y極應該是 【導學號：13572077】A鋅B石墨 C銀 D銅A電流的方向與電子的流動方向相反，那么電子由電極Y經(jīng)導線流向電極X，因此Y電極的活潑性強于鐵，故Y電極只能為鋅。4以下表達中正確的選項是 【導學號：13572078】A原電池的負極發(fā)生得電子的復原反響B(tài)原電池中較活潑的金屬作正極C原電池中的電極一定要由兩種不同的金屬組成D原電池中發(fā)生氧化反響的電極是負極D原電池的兩極可以是兩種活潑性不同的金屬，也

11、可以是由金屬與非金屬例如石墨構(gòu)成，原電池的負極失去電子發(fā)生氧化反響，故A、B、C選項錯；只有D選項正確。題組3原電池的工作原理5.右圖是Zn和Cu組成的原電池示意圖，某小組做完該實驗后，在讀書卡片上記錄如下，卡片上描繪合理的是A B C DD鋅比銅活潑性強，因此在CuZnH2SO4原電池中，鋅為負極，電子由鋅銅，導線中電流由銅鋅，鋅失去電子而溶解，溶液中的H移向銅片，在Cu極得到電子而產(chǎn)生H2氣泡。故D項正確。6堿性鋅錳電池的總反響為Zn2MnO22H2O=ZnOH22MnOOH，以下說法不正確的選項是A該電池Zn為負極，MnO2為正極，電解質(zhì)是KOHB放電時外電路電流由Zn流向MnO2C電池

12、工作時OH向鋅電極挪動D該電池的正極反響為MnO2eH2O=MnOOHOHB放電時，Zn為負極，MnO2為正極，電子從Zn電極負極流向MnO2正極，電流方向與電子流向相反，從正極流向負極，故B項錯誤。原電池工作中“三個方向和“一個類型題組4原電池工作原理的應用7M、N、P、E四種金屬，：MN2=NM2；M、P用導線連接放入NaHSO4溶液中，M外表有大量氣泡產(chǎn)生；N、E用導線連接放入E的硫酸鹽溶液中，電極反響為E22e=E，N2e=N2。那么這四種金屬的復原性由強到弱的順序是AP>M>N>EBE>N>M>PCP>N>M>EDE>P&g

13、t;M>NA由知金屬活動性：M>N；由知M作原電池的正極，故金屬活動性：P>M；由知N作負極，故金屬活動性：N>E。A正確。8試根據(jù)氧化復原反響：2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2設計原電池，答復以下問題。 【導學號：13572079】電解質(zhì)溶液是_，負極是_，電極反響式為_，正極是_，電極反響式為_?！窘馕觥垦趸瘡驮错懼械难趸瘎┰谡龢O反響，復原劑在負極反響。根據(jù)方程式可知，銅作負極，F(xiàn)eCl3為電解質(zhì)，正極宜選用不與FeCl3反響但能導電的物質(zhì)?！敬鸢浮縁eCl3CuCu2e=Cu2石墨2Fe32e=2Fe2題組5鋼鐵的電化學腐蝕9鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，正極上發(fā)

14、生的電極反響是A2H2e=H2BFe22e=FeC2H2OO24e=4OHDFe3e=Fe2C鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，負極反響為Fe2e=Fe2，正極反響為O24e2H2O=4OH，C正確。10如下圖，液面上浮著一個空心鐵球。數(shù)天后可觀察到的現(xiàn)象是 【導學號：13572080】鐵球外表出現(xiàn)紅棕色銹斑鐵球外表出現(xiàn)黑色銹斑量筒內(nèi)水位下降量筒內(nèi)水位上升A BCDB量筒中的空氣、溶有O2的食鹽水和鐵球鐵碳合金組成原電池，發(fā)生了電化學腐蝕。其負極反響式是2Fe4e=2Fe2，正極反響式是O22H2O4e=4OH。Fe2與OH結(jié)合成FeOH2，再被氧化成FeOH3，F(xiàn)eOH3脫水成為Fe2O3·xH

15、2O而在鐵球外表出現(xiàn)紅棕色銹斑。由于量筒中的O2被吸收，所以量筒內(nèi)的水位會上升。題組6化學電源11常用的紐扣電池為銀鋅電池，它分別以鋅和氧化銀為電極。放電時鋅極上的電極反響是Zn2OH2e=ZnOH2，氧化銀極上的反響是Ag2OH2O2e=2Ag2OH，以下判斷中，正確的選項是A鋅是負極，發(fā)生氧化反響，氧化銀是正極，發(fā)生復原反響B(tài)鋅是正極，發(fā)生氧化反響，氧化銀是負極，發(fā)生復原反響C鋅是負極，發(fā)生復原反響，氧化銀是正極，發(fā)生氧化反響D鋅是正極，發(fā)生復原反響，氧化銀是負極，發(fā)生氧化反響A放電時是原電池。負極是較活潑金屬，失電子，發(fā)生氧化反響；正極是較不活潑金屬或非金屬導體，發(fā)生復原反響。12氫氧燃料電池是一種能在航天飛機上使用的特殊電池，其反響原理示意圖如圖。以下有關(guān)