高中化學(xué)二第二章第二節(jié)《化學(xué)能與電能》導(dǎo)學(xué)案

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精《化學(xué)能與電能》導(dǎo)學(xué)案2。2.1化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能【本課時(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)(導(dǎo)）】1。了解一次能源和二次能源；2.認(rèn)識(shí)氧化還原反應(yīng)是化學(xué)電池形成的基礎(chǔ)，了解原電池構(gòu)成的基本原理，掌握原電池的形成條件；3。學(xué)會(huì)判斷原電池及正、負(fù)極的方法?！咀灾魉伎迹ㄋ?】一、一次能源和二次能源1.定義：一次能源是直接從①自然界取得的能源，一次能源經(jīng)加工、轉(zhuǎn)換得到的能源是二次能源。2。實(shí)例:a。風(fēng)力b.原煤c。天然氣d.石油e。電力f。流水g.蒸汽，其中屬于一次能源的是②abcdf;屬于二次能源的是③eg。

二、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能1。燃煤發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化化學(xué)能④熱能⑤機(jī)械能電能

2.原電池（1)定義：將⑥化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。（2）工作原理（以銅-鋅-稀硫酸原電池為例)Ⅰ.⑦鋅片失去電子,發(fā)生⑧氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為⑨Zn-2e-=Zn2+，所以鋅片為原電池的⑩負(fù)極。

Ⅱ。H+在銅片上得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)為2H++2e-=H2↑，所以銅片為原電池的正極.

【小組合作學(xué)習(xí)(議、展）】1。課本實(shí)驗(yàn)2-4的實(shí)驗(yàn)裝置如下圖：(1）銅片、鋅片上各有什么現(xiàn)象？(2）電流計(jì)的指針是否偏轉(zhuǎn)？電子移動(dòng)方向與電流方向相反,由此推斷電子在原電池中是如何流動(dòng)的？（3）如果銅片和鋅片之間沒(méi)有導(dǎo)線相連，銅片和鋅片上各有何現(xiàn)象？(4）分別改變下列條件,繼續(xù)觀察電流計(jì)指針是否偏轉(zhuǎn)。①將鋅片換成石墨；②將稀硫酸換成乙醇;③將銅片換成石墨;④一燒杯中放銅片與稀硫酸,另一燒杯中放鋅片與稀硫酸，用導(dǎo)線將鋅片與銅片相連.（5）形成原電池必須滿足哪些條件？答：（1）銅片上有氣泡冒出，鋅片逐漸溶解。(2）電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；電子由鋅片經(jīng)導(dǎo)線流入銅片(電子從負(fù)極流出經(jīng)導(dǎo)線流入正極).(3）銅片上沒(méi)有任何現(xiàn)象發(fā)生,鋅片上有氣泡冒出。（4)①不偏轉(zhuǎn)；②不偏轉(zhuǎn)；③偏轉(zhuǎn)；④不偏轉(zhuǎn)。（5）①兩種活潑性不同的金屬電極（或一種為能導(dǎo)電的非金屬電極）；②電解質(zhì)溶液;③自發(fā)的氧化還原反應(yīng)（其中一種電極必須能與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)）；④形成閉合回路。2.鹽酸與氫氧化鈉溶液反應(yīng)是放熱反應(yīng),該反應(yīng)可以設(shè)計(jì)成原電池嗎？為什么？答：不可以；因?yàn)樵O(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)必須是氧化還原反應(yīng).3.原電池反應(yīng)中有氧化還原反應(yīng)發(fā)生，導(dǎo)線中靠電子定向移動(dòng)產(chǎn)生電流，而溶液中靠陰陽(yáng)離子定向移動(dòng)產(chǎn)生電流，請(qǐng)問(wèn)在Zn—Cu硫酸原電池的電解質(zhì)溶液中，陰陽(yáng)離子如何移動(dòng)?答：H+向正極移動(dòng)，SO42-向負(fù)極移動(dòng)。4。根據(jù)電學(xué)知識(shí)，由電子的流動(dòng)方向可以判斷原電池的正、負(fù)極嗎？你還有其他的判斷方法嗎？答：(1)根據(jù)電子流出或電流流入的電極為負(fù)極,相反為正極;（2)由組成原電池的電極材料判斷，如果兩極是由活潑性不同的金屬作電極時(shí)，一般情況下相對(duì)活潑的金屬是負(fù)極，活潑性較弱的金屬是正極?！菊f(shuō)明】此判定一定要注意實(shí)際情況,如：Mg—Al—NaOH，Al才是負(fù)極;Al-Cu—濃硝酸，Cu才是負(fù)極；如果是由金屬和非金屬導(dǎo)體（或金屬氧化物導(dǎo)體)作電極，金屬是負(fù)極，非金屬導(dǎo)體(或金屬氧化物導(dǎo)體)是正極。(3）根據(jù)氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)發(fā)生的位置判定,發(fā)生氧化反應(yīng)的極(或失電子的極)為負(fù)極，即（負(fù)失氧）;發(fā)生還原反應(yīng)的極（或得電子的極）為正極,即(正得還）。（4)根據(jù)原電池里電解質(zhì)溶液內(nèi)離子流動(dòng)方向判斷：陽(yáng)離子移向的極為正極，陰離子移向的極為負(fù)極.(5)根據(jù)原電池的兩極發(fā)生的現(xiàn)象判斷。溶解或質(zhì)量減輕的電極為負(fù)極，有氣體或金屬析出的電極為正極.【課堂訓(xùn)練（檢)】1。下列各裝置中能構(gòu)成原電池的是(B）.2.能源可分為一次能源和二次能源，自然界中以現(xiàn)成形式提供的能源稱一次能源,需依靠其他能源的能量間接制取的能源稱為二次能源。據(jù)此判斷,下列敘述正確的是（D）。A。天然氣是二次能源B。石油是二次能源C。電能是一次能源 D.水力是一次能源3.下列有關(guān)原電池的說(shuō)法中不正確的是(D）。A.任何氧化還原反應(yīng)原則上都可以設(shè)計(jì)成原電池B。原電池中電子從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流入正極C.原電池中正極得電子數(shù)與負(fù)極失電子數(shù)一定相等D.銅-鋅—稀硫酸組成的原電池,電解質(zhì)溶液中H+向負(fù)極移動(dòng)4。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(shí)間，以下敘述正確的是(C）A．兩燒杯中銅片表面均無(wú)氣泡產(chǎn)生B．甲中銅片是正極，乙中銅片是負(fù)極C．兩燒杯中溶液的酸性均減弱D．產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙慢【課后練習(xí)(練）】1．下圖表示的裝置屬于原電池的是（B）2．鋅和碳棒用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸，鋅片是(D）A。陰極B.正極C。陽(yáng)極D。負(fù)極3．下面關(guān)于原電池的說(shuō)法，正確的是(B）A．在正極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．化學(xué)性質(zhì)較活潑的一極為負(fù)極C．在外電路中電子流出的一極為正極D．原電池是把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置4．某金屬能和鹽酸反應(yīng)生成氫氣,該金屬與鋅組成原電池時(shí),鋅為負(fù)極,該金屬可能為(C）A。鋁B.銅C。錫D。硅5．如圖所示，電流表G發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時(shí)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)是下列各組中的哪一組(D)A．A是Zn、B是Cu、C為稀H2SO4B．A是Cu、B是Zn、C為稀H2SO4C．A是Fe、B是Ag、C為AgNO3溶液D．A是Ag、B是Fe、C為AgNO3溶液6。如右圖所示，燒杯中盛的是水，鐵圈和銀圈直接相連,在接頭處用一根絕緣細(xì)絲吊住，并使之平衡。小心地從燒杯中央滴入CuSO4溶液，反應(yīng)一段時(shí)間后,觀察到的現(xiàn)象是(D)A.兩圈仍保持平衡B。有氣泡產(chǎn)生，兩圈搖擺不定C.鐵圈向下傾斜D.銀圈向下傾斜7.(1）將鋁片、鎂片放入稀硫酸中,用導(dǎo)線相連組成原電池，該電池的負(fù)極是什么？請(qǐng)說(shuō)明理由，并寫出其負(fù)極反應(yīng)式。(2）若將鋁片、鎂片放入NaOH溶液中,用導(dǎo)線相連組成原電池，該電池的負(fù)極是什么？請(qǐng)說(shuō)明理由，并寫出其負(fù)極反應(yīng)式。答:鎂片作負(fù)極;因?yàn)殒V比鐵活潑；負(fù)極的反應(yīng)式為Mg-2e—Mg2+.Al為負(fù)極，在與堿反應(yīng)中，鋁比鎂活潑；負(fù)極：Al+8OH——6e-=2AlO2-+4H2O2。2.2原電池的應(yīng)用【本課時(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)（導(dǎo))】1.進(jìn)一步鞏固原電池的工作原理；2。學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)原電池;3.感受原電池在生活中的廣泛用途?！拘〗M合作學(xué)習(xí)（議、展)】探究原電池的應(yīng)用一、比較金屬的活潑性1、有X、Y、Z三種金屬，若X、Y組成原電池，X溶解；若把Y放入Z的硝酸鹽溶液中，Y表面有Z析出,判斷XYZ的金屬性的順序(A）A.X＞Y＞ZB.Z＞Y＞XC.X＞Z＞YD.Y＞X＞Z二、加快反應(yīng)速率2、在實(shí)驗(yàn)室中欲制氫氣,產(chǎn)生氫氣速率最快的是(

D

)A.純鋅與稀H2SO4

B.純鋅與濃H2SO4C.粗鋅與稀HNO3

D。粗鋅與稀H2SO4三、判斷金屬腐蝕的快慢3、A、B、C三個(gè)燒杯中分別盛有相同物質(zhì)的量濃度的稀硫酸。

①B中Sn極的電極反應(yīng)式為_(kāi)2H++2eˉ＝H2↑__，Sn極附近溶液的pH(填“增大”、“減小"或“不變")___增大___.②C中總反應(yīng)離子方程式為2H++Zn==Zn2++H2↑_________。比較A、B、C中鐵被腐蝕的速率，由快到慢B＞A＞C四、金屬防腐4、下列事實(shí)不能用電化學(xué)理論解釋的是(C)A．輪船水線以下的船殼上鑲嵌有一定量的鋅塊B．鍍鋅的鐵制品比鍍錫的鐵制品耐用C．鋁片不需要用特殊方法保存D．埋在地下的水管與靠近地面的鋅塊連接用于防腐五、設(shè)計(jì)原電池5、選擇合適的正極材料、負(fù)極材料、電解質(zhì)溶液，將反應(yīng):Fe+Cu2+Fe2++Cu設(shè)計(jì)成原電池，畫出原電池裝置圖，并寫出正、負(fù)極的電極反應(yīng)式。裝置圖:；正極2Fe3++2e—2Fe2+；負(fù)極Cu-2e-Cu2+【教師講解(評(píng)）】原電池的應(yīng)用:1、判斷金屬的活潑性用兩種不同的金屬作為原電池的電極時(shí)，較活潑的金屬為負(fù)極，發(fā)生溶解，較不活潑的金屬為正極，放出氫氣或析出金屬。一般來(lái)說(shuō)，原電池的負(fù)極金屬比正極金屬活動(dòng)性強(qiáng)。2、加快反應(yīng)速率原電池反應(yīng)速率大于化學(xué)反應(yīng)速率。3、判斷金屬腐蝕的快慢原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞有防腐措施的腐蝕4、金屬防腐做正極的金屬被保護(hù)下來(lái)5、設(shè)計(jì)原電池從理論上說(shuō)，任何氧化還原反應(yīng)均可設(shè)計(jì)成原電池?！菊n堂訓(xùn)練(檢）】1、有A、B、C、D四塊金屬片，用導(dǎo)線兩兩相連插入稀硫酸中，可以組成各種原電池.若A與B相連時(shí)，A為負(fù)極;C與D相連時(shí)，C溶解，D上有氫氣生成；A與C相連時(shí)，C為正極；B與D相連時(shí)，電子由D極經(jīng)導(dǎo)線流向B極，則這四種金屬的活潑性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)椋˙)A.ABCDB.ACDBC。CADBD。BDCA2、化學(xué)電池可以直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，化學(xué)電池的本質(zhì)是(B）A.化合價(jià)的升降B.電子的轉(zhuǎn)移C。氧化還原反應(yīng)D。電能的儲(chǔ)存3、一個(gè)原電池的總反應(yīng)的離子方程式是Zn+Cu2+==Zn2++Cu，該反應(yīng)的原電池的組成正確的是(C）ABCD正極ZnAgCuCu負(fù)極CuCuZnZn電解質(zhì)溶液CuCl2H2S04CuSO4FeCl24、用鐵片與稀硫酸反應(yīng)制取氫氣時(shí)，下列措施不能使氫氣生成速率加大的是（B)A．加熱B．不用稀硫酸,改用98％濃硫酸C．滴加少量CuSO4溶液D．不用鐵片，改用鐵粉【課后練習(xí)(練）】1、下列說(shuō)法中正確的是(D）A.原電池是把電能轉(zhuǎn)為化學(xué)能的裝置B.原電池中電子流出的一極是正極，發(fā)生氧化反應(yīng)C.原電池兩極均發(fā)生氧化還原反應(yīng)D.原電池中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)2、下列燒杯中盛放的都是稀H2SO4，在Cu電極上產(chǎn)生大量氣泡的是(A）3、如圖是Zn和Cu形成的原電池，某實(shí)驗(yàn)興趣小組做完實(shí)驗(yàn)后，在讀書卡片上記錄如下，其中正確的是(B）①Zn為正極，Cu為負(fù)極②H＋向負(fù)極移動(dòng)③電子是由Zn經(jīng)外電路流向Cu④Cu極上有H2產(chǎn)生⑤若有1mol電子流過(guò)導(dǎo)線,則產(chǎn)生的H2為0。5mol⑥正極的電極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2＋A．①②③ B．③④⑤C．④⑤⑥ D．②③④4、原電池的電極反應(yīng)不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。下列說(shuō)法中不正確的是(C）。A.由Al、Cu、稀H2SO4組成的原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為Al—3e—=Al3+

B.由Mg、Al、NaOH溶液組成的原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為：Al+4OH——3e—=AlO2—+2H2O

C。由Fe、Cu、FeCl3溶液組成的原電池,其負(fù)極反應(yīng)式為Cu—2e-=Cu2+

D.由Al、Cu、濃硝酸組成的原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為Cu-2e—=Cu2+5、下圖中a為生鐵，A、B、C燒杯中均為1mol·L－1的稀硫酸.比較A、B、C中鐵被腐蝕的速率，由快到慢的順序是CAB。6、設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)方案，使下圖中的鐵棒上析出銅，而鐵的質(zhì)量不變。硫酸銅溶液(用裝置圖表示)硫酸銅溶液7、用銅、銀與硝酸根設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，此電極的負(fù)極是Cu，負(fù)極的電極反應(yīng)式Cu-2e－===Cu2＋。將鋅片、銅片鏈接后浸入稀硫酸溶液中，構(gòu)成了原電池，工作一段時(shí)間，鋅片的質(zhì)量減少了3.25g，銅表面析出氫氣的體積為11。2L(標(biāo)況下），導(dǎo)線中通過(guò)0。1mol電子.2。2。3發(fā)展中的原電池【本課時(shí)學(xué)習(xí)目標(biāo)(導(dǎo)）】1。了解電池的分類以及研制新型電池的重要性;2。了解化學(xué)電池的工作原理;3.了解化學(xué)電源可能會(huì)引起的環(huán)境問(wèn)題,初步形成客觀、正確的能源觀.【自主思考(思)】1。干電池(1)干電池屬于①一次電池，放電后不能再充電。（2）鋅錳電池的負(fù)極是②鋅筒,正極是③石墨棒，電解質(zhì)溶液是④MnO2糊、NH4Cl糊。(3）將鋅錳電池中的電解質(zhì)⑤NH4Cl糊換成濕的⑥KOH就變成了堿性鋅錳電池2。充電電池(1）充電電池又稱二次電池,放電時(shí)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),在充電時(shí)可以逆向進(jìn)行，使電池恢復(fù)到放電前狀態(tài)。(2)填空電池類型負(fù)極正極電解質(zhì)鉛蓄電池⑦Pb⑧PbO2P

⑨H2SO4鎳鎘電池⑩Cdeq\o\ac（○,11）NiNiO（OH）O（OH)eq\o\ac（○，12)KOH鋰離子電池eq\o\ac(○,13)Li——3。燃料電池（1）燃料電池是一種高效、環(huán)保的發(fā)電裝置，產(chǎn)物對(duì)環(huán)境的污染較小。以H2為燃料時(shí)，產(chǎn)物為eq\o\ac（○,14)H2O，以CH4為燃料時(shí)，產(chǎn)物是eq\o\ac（○,15)CO2和H2O。（2）燃料電池的反應(yīng)物不是儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，而是由外設(shè)裝置提供eq\o\ac（○，16)燃料和eq\o\ac（○，17）氧化劑分別在兩個(gè)電極上反應(yīng)，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。(3)氫氧燃料電池中，負(fù)極通入的是eq\o\ac（○，18)氫氣,正極通入的是eq\o\ac(○，19）氧氣,電解質(zhì)是硫酸或氫氧化鉀，該電池的總反應(yīng)式為eq\o\ac(○,20）2H2+O2=2H2O。【小組合作學(xué)習(xí)(議、展)】1、充電電池在充電和放電時(shí),能量是如何轉(zhuǎn)化的？答：放電時(shí)是化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，充電時(shí)是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能.2、日常所用干電池的電極分別為碳棒（上面有銅帽）和鋅皮，以糊狀NH4Cl為電解質(zhì)（其中加入MnO2吸收H2)，其電池反應(yīng)為Zn+2MnO2+2NH4+═Zn2++2MnO（OH)+2NH3↑(NH3與Zn2+能生成一種穩(wěn)定的物質(zhì))，請(qǐng)寫出電池兩極的電極反應(yīng)式，并說(shuō)明此種電池長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用，為什么可能會(huì)有糊狀物流出腐蝕用電器?答:電極反應(yīng)式略；因?yàn)殡娊赓|(zhì)NH4Cl顯酸性，長(zhǎng)期會(huì)腐蝕鋅皮流出。3、已知PbSO4是一種為微溶物,鉛蓄電池的電極材料(Pb和PbO2)放電后在H2SO4溶液中以什么形式存在？試寫出鉛蓄電池的電極反應(yīng)式。答：以PbSO4固體存在。電極反應(yīng)式略4、燃料電池的電極有什么特點(diǎn)？如何判斷燃料電池的正、負(fù)極？答：均不參與電極反應(yīng)，只是起了導(dǎo)電的作用。通燃料的為負(fù)極，通助燃劑的為正極?！窘處熤v解（評(píng)）】1、 干電池(1) 普通鋅錳干電池電極反應(yīng)：負(fù)極Zn–2e-═Zn2+正極2NH4++2e—═2NH3↑+H2↑總反應(yīng)：Zn+2NH4+═Zn2++2NH3↑+H2↑電解質(zhì)溶液：糊狀的NH4Cl特點(diǎn)：電量小，放電過(guò)程易發(fā)生脹氣和漏液(2)堿性鋅錳干電池電極：負(fù)極由鋅改為鋅粉(反應(yīng)接觸面積增大，放電電流增大）電解液:由中性變?yōu)閴A性（離子導(dǎo)電性好)2、 充電電池(1)鉛蓄電池正極（PbO2)：PbO2+SO42—+4H++2e—═PbSO4+2H2O放電負(fù)極（Pb)：Pb+SO42--2e-═放電充電總反應(yīng):PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O充電電解液：硫酸溶液特點(diǎn)：電壓穩(wěn)定（2）其他蓄電池放電eq\o\ac(○,1)鎳鎘可充電電池放電充電Cd+2NiO(OH）+2H2OCd(OH）2+2Ni(OH）充電eq\o\ac（○,2)銀鋅蓄電池（3）鋰電池3、燃料電池(1）燃料電池與普通電池的區(qū)別：不是把作為還原劑、氧化劑的物質(zhì)全部?jī)?chǔ)存在電池內(nèi)部，而是不斷地從外界輸入，同時(shí)電極的反應(yīng)產(chǎn)物不斷地排出（2）原料:除氫氣和氧氣外，也可以是甲烷、煤氣等其他燃料和氧氣（3）氫氧燃料電池（電解液為40%的KOH溶液)負(fù)極:2H2+4OH—-4e-═4H2O正極：O2+2H2O+4e—═4OH-總反應(yīng)：2H2+O2═2H2O特點(diǎn):轉(zhuǎn)化率高，持續(xù)使用，無(wú)污染【課堂訓(xùn)練(檢）】1、現(xiàn)在電池的種類非常多，且由電池造成的污染越來(lái)越嚴(yán)重，下列電池不會(huì)造成環(huán)境污染的是（C)A、鉛蓄電池B、鋅錳電池C、氫氧燃料電池D、鎳鎘電池2、下列電池中不屬于二次電池的是(A）A、堿性鋅錳電池B、鉛蓄電池C、鎳鎘電池D、鋰離子電池3、下列有關(guān)電池的敘述正確的是(D)A、水果電池是高效環(huán)保的家用電池B、鋅錳干電池是一種常用的二次電池C、鋅錳干電池碳棒是負(fù)極，鋅片是正極D、鋅錳干電池工作一段時(shí)間后鋅外殼逐漸變薄【課后練習(xí)（練）】1、關(guān)于原電池的敘述中正確的是（B）A、構(gòu)成原電池的電極必須是兩種不同的金屬B、原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置C、原電池工作中總是負(fù)極溶解，正極上有氣體放出D、原電池的正極是還原劑，總是溶液中的陽(yáng)離子在此被還原2、汽車的啟動(dòng)電源常用鉛蓄電池，放電時(shí)的電池反應(yīng)式為：PbO2+Pb+2H2SO4═2PbSO4+2H2O,根據(jù)此反應(yīng)判斷下列敘述中正確的是(B)A、PbO2是電池的負(fù)極B、負(fù)極的電極反應(yīng)式為：Pb+SO42-—2e—═PbSO4C、電池放電時(shí)，PbO2得電子，被氧化D、電池放電時(shí)，溶液酸性增強(qiáng)3、上海人張霞昌在芬蘭發(fā)明了“紙電池"這種一面鍍鋅、一面鍍二氧化錳的超薄電池，在使用印刷與壓層技術(shù)后，變成一張可任意裁剪大小的“電紙”，紙內(nèi)的離子“流過(guò)”水和氧化鋅組成的電解液，電池總反應(yīng)式為：Zn+2MnO2+H2O═ZnO+2MnO(OH).下列說(shuō)法正確的是（D)A