高中化学必修2-2.2化学能与电能(人教版)(共8页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上第二章 第二节 化学能与电能 【学习目标】1.掌握原电池的工作原理、能写出电极反应和电池反应方程式。2.了解常见化学电源的种类及工作原理。【学习重点】原电池的工作原理。【学习难点】原电池的工作原理。【预备知识】1.在化学反应中，物质中化学能的变化通常表现为的 变化，即 转化为 。2.金属活动性顺序表 3.在氧化还原反应中：氧化剂 电子，发生 反应，还原剂 电子，发生 反应，氧化还原反应本质 。【自主学习】1.直接从自然界取得的能源称为 ，如 、 、 、 、 、 等。经过加工、转换得到的能源称为 如 、 等。2.化学能与电能的相互转化间接转化来源om我国发电总量构成上，

2、火力发电居首位。燃煤发电过程中的能量转化过程为 化学能 燃烧 _能 蒸汽 _能 发电机 _能。直接转化-原电池原电池是将_能转化为_能的装置。在原电池中氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行，使其间电子发生转移，在闭合回路下形成电流，可见原电池反应的本质是氧化还原反应。一、原电池及其工作原理 Cu-Zn原电池实验探究 实验24 现 象铜片插入稀硫酸 铜片表面 锌片插入稀硫酸 锌片表面 铜片和锌片连接在一起插入稀硫酸铜片表面 锌片表面 铜片和锌片之间连一电流表铜片表面 锌片表面 电流表指针 以Cu-Zn原电池为例，分析原电池的工作原理：电极电极材料电极反应电极现象反应类型电子流向电流方向离子

3、移动负极正极1.原电池是把 转变为 的装置。2.组成原电池的条件：w.w.o.m 思考以下装置不能形成原电池的是 。 在铜、锌和稀硫酸构成的原电池中，溶液的PH值如何变化？硫酸根离子的浓度呢？3.原电池的电极判断(1)负极总是_电子，化合价_，发生_反应；正极总是_电子，化合价_，发生_反应。(2)电子流出的一极是_，电子流入的一极是_；(3)一般活泼的金属为_，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为_。4.化学电池的反应本质： 课堂练习1. 分别指出Mg-Al-NaOH溶液、Fe-Cu-浓硫酸组成的原电池中的正负极。2. 写出FeCl3溶液腐蚀电路板的离子方程式，若将该离子方程式用于设计成原电池

4、，请画出原电池的装置图，标出正负极，并写出电极反应式。【概括整合】【基础达标】1对于原电池的电极名称叙述有错误的是()A发生氧化反应的为负极B正极为电子流入的一极C比较不活泼的金属为负极D电流的方向由正极到负极2下面是四个化学反应，你认为理论上不可用于设计原电池的化学反应是()AZnAg2OH2O=Zn(OH)22AgBPbPbO22H2SO4=2PbSO42H2OCZnCuSO4=CuZnSO4DCCO2=2CO3茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。我国科技工作者研制出以铝合金、PtFe合金网为电极材料的海水电池。在这种电池中()铝合金是正极铝合金是负极海水是电

5、解液铝合金电极发生还原反应A B C D4下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是()5.如图所示，两电极一为碳棒，一为铁片，若电流表的指针发生偏转，且a极上有大量气泡生成，则以下叙述正确的是() Aa为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸Bb为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液Ca为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸Db为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液练方法技巧原电池正、负极及电极反应的判断6镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：Cd(OH)22Ni(OH)2充电放电Cd2NiO(OH)2H2O由此可知，该电池放电时的负极材料是()AC

6、d(OH)2 BNi(OH)2 CCd DNiO(OH)7据报道，美国正在研究用锌电池取代目前广泛使用的铅蓄电池，锌电池具有容量大、污染少等优点，其电池反应为2ZnO2=2ZnO，其原料为锌粉、电解液和空气。则下列叙述正确的是()A锌为正极，空气进入负极B负极反应为Zn2e=Zn2C正极发生氧化反应D电解液是酸溶液【拓展提升】8有甲、乙两位学生均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6 molL1 H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6 molL1的NaOH溶液中，如下图所示。(1)写出甲池中正极的电极反应式：正极：_。(2)写出乙池中负极的电极反应

7、式和总反应的离子方程式：负极：_。总反应的离子方程式：_。(3)如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出_活动性更强，而乙会判断出_活动性更强(填写元素符号)。(4)由此实验，可得到如下哪些正确结论？()A利用原电池反应判断金属活动顺序时应注意选择合适的介质B镁的金属性不一定比铝的金属性强来源:学,科,网Z,X,X,KC该实验说明金属活动顺序表已过时，已没有实用价值D该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大，因此应具体问题具体分析(5)上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动顺序表判断原电池中的正负极”这种做法

8、_(可靠或不可靠)。如不可靠，请你提出另一个判断原电池正负极的可行实验方案_(如可靠，此空可不填)。第二章 第二节 化学能与电能（2）【学习目标】1.了解生活中常用的化学电源和新型化学电池；2.引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质以及这种转化的综合利用价值3.感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题，初步形成较为客观.正确的能源观。w.w.w.k.s.5.u.c.o.m【学习重点】通过对常用化学电源和新型化学电池原理的了解，进一步巩固原电池原理。【学习难点】通过对常用化学电源和新型化学电池原理的了解，进一步巩固原电池原理。【自主学习】1.锌锰干电池(一次性电池)(1

9、)普通锌锰电池负极材料是： 正极材料是： 电解质是 正极反应：负极反应：总反应：(2)碱性锌锰干电池负极材料是： 正极材料是： 电解质是 正极反应：负极反应：总反应：2.充电电池(二次性电池) w.o.m(1)铅蓄电池负极材料是： 正极材料是： 电解质是 正极反应：负极反应：总反应：充电时：阳极反应：阴极反应：总反应：(2)镉镍电池负极材料是： 正极材料是： 电解质是优点：缺点：()锂电池锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2)：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S负极： ；正极： 。3.氢-氧燃料电池燃料电池：是将燃料和氧化剂反应所放出的化学能直接转化为电能的装置。燃料电池是一种高

10、效、友好的发电装置。燃料电池的电极本身不参加氧化还原反应，起着反应器的作用。负极通入 正极通入 正极反应：负极反应：总反应：甲烷燃料电池：正极反应：负极反应：总反应：甲醇燃料电池：正极反应：负极反应：总反应：【基础达标】1下列有关电池的说法不正确的是()A手机上用的锂离子电池属于二次电池B铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极C甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D锌锰干电池中，锌电极是负极2日常所用干电池的电极分别为石墨棒(上面有铜帽)和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2吸收H2)，电极反应式可简化为：Zn2e=Zn2，2NH2e=2NH3H2(NH3与Zn2

11、能生成一种稳定的物质)。根据上述判断，下列结论正确的是()锌为正极，石墨为负极锌为负极，石墨为正极工作时，电子由石墨极经过外电路流向锌极长时间连续使用时，内装糊状物可能流出腐蚀用电器A B C D3燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示，a、b均为惰性电极。下列叙述不正确的是()Aa极是负极，该电极上发生氧化反应Bb极反应是O24OH4e=2H2OC总反应方程式为2H2O2=2H2OD氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源4铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为硫酸，工作时反应为：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O下列结论正确的是(

12、)APb为正极被氧化BSO只向PbO2极移动C电解质溶液密度不断减小 D溶液的pH值不断减小5.根据反应：2AgCu=Cu22Ag，设计如右图所示原电池，下列说法错误的是()AX可以是银或石墨BY是硫酸铜溶液C电子从铜电极经外电路流向X电极DX极上的电极反应式为Age=Ag6下图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是()来源:.ComA该系统中只存在3种形式的能量转化B装置Y中负极的电极反应式为O22H2O4e=4OHC装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生D装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化练方法技巧化学电源中的计算技巧7以锌片和铜片为两

13、极、稀硫酸为电解液组成原电池，当导线中通过2 mol电子时，下列说法正确的是()A锌片溶解了1 mol，铜片上析出1 mol氢气B两极上溶解和析出的物质的质量相等C锌片溶解了1 g，铜片上析出1 g氢气D电解质溶液pH不变8碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为ZnMnO2H2O=ZnOMn(OH)2下列说法中，错误的是()A电池工作时，锌失去电子B电池正极的电极反应式为MnO22H2O2e=Mn(OH)22OHC电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极来源:学.科.网D外电路中每通过0.2 mol电子，锌的质量理论上减少6.

14、5 g【拓展提升】9利用生活中或实验中常见的物品，根据氧化还原反应知识和电化学知识，自己动手设计一个原电池。请填写下列空白：(1)实验原理：Fe2H=Fe2H2。(2)实验原理：电极(_、_)、_、_、稀硫酸、耳机(或者电流计)。(请在空格中填写所缺的实验用品)(3)实验装置(如右图)。(4)原电池设计及注意的问题：按如图所示连接好实验仪器，注意观察(耳朵听)耳机是否有声音发出，如果没有，可将原电池的两个电极中的一极接触耳机插头上的一极(注意：接触的同时耳机的另一极是连接在原电池的另一个电极上的)，这时可以听见耳机发出“嚓嚓嚓”的声音。其原因是：在原电池中，由化学能转化为_，在耳机中又由_转化

15、为声音这种能量。如果将装置中的耳机改为电流计，则铁钉应该接电流计的_极，电极反应是_，发生了_反应。10人们应用原电池原理制作了多种电池以满足不同的需要。在现代生活、生产和科学技术发展中，电池发挥着越来越重要的作用，如在宇宙飞船、人造卫星、空间电视转播站、飞机、轮船、电脑、收音机、照相机、电子手表、心脏起搏器等，都离不开各式各样的电池，同时废弃的电池随便丢弃也会对环境造成污染。请根据题中提供的信息，回答下列问题：(1)电子表和电子计算器中所用的是纽扣式微型银锌电池，其电极分别为Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液，工作时电池总反应为Ag2OZnH2O=2AgZn(OH)2。工作时电流从_极流向_

16、极(填“Ag2O”或“Zn”)。电极反应式：正极_，负极：_。工作时电池正极区的pH_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(2)氢镍电池是近年来开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式是H2NiO(OH) 放电充电Ni(OH)2。电池放电时，负极是_，负极的电极反应式为_，正极的电极反应式为_，正极附近溶液的pH如何变化？_。【参考答案】1C原电池中相对活泼的金属为负极，不活泼的为正极，C项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，A项正确；原电池工作时，外电路中电子由负极流出，由正极流入，电流方向与电子流动方向相反，B、D项正确。2DD是吸热的氧化还原反应，

17、反应过程中吸收能量，不能设计为原电池。3A分析航标灯的电源结构，活泼金属铝合金作负极，相对不活泼金属PtFe合金作正极，电解液是海水；铝合金作负极发生的是氧化反应，故错误，正确。4A由题给装置图知，A、B、C形成原电池，由于金属活动顺序表中Cu、Ag排在H的后面，而Zn排在H的前面，故A中有气体产生。5CFe、C形成的原电池中，负极铁失去电子，变成2价的亚铁离子，由于a极上有大量气泡生成，所以正极(C)电极反应：2H2e=H2，a为正极，是碳棒；b为负极，是铁片；电解质溶液为硫酸。6C根据镍镉可充电电池放电的反应原理Cd2NiO(OH)2H2O=Cd(OH)22Ni(OH)2，Cd被氧化生成C

18、d(OH)2，NiO(OH)被还原生成Ni(OH)2，即Cd发生氧化反应，是失去电子的物质，NiO(OH)发生还原反应，是得到电子的物质，所以，Cd为负极，NiO(OH)为正极，即电池的负极材料是Cd，C项正确。7B根据电池反应2ZnO2=2ZnO判断，锌为负极，负极反应为Zn2e=Zn2，所以A不正确，B正确；正极发生还原反应，所以C不正确；电解液若为强酸，将与锌发生化学反应，而不是O2与锌反应，所以D不正确。8(1)2H2e=H2(2)2Al8OH6e=2AlO4H2O2Al2OH2H2O=2AlO3H2(3)MgAl(4)AD(5)不可靠将两种金属作电极连上电流计后插入电解质溶液，构成原

19、电池。利用电流计测定电流的方向，从而判断电子流动方向，再确定原电池正负极解析甲同学依据的化学反应原理是MgH2SO4=MgSO4H2，乙同学依据的化学反应原理是2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2。但是由于Al与碱的反应是一特例，不可作为判断金属性强弱的依据。所以判断一个原电池的正负极应依据实验事实。【参考答案】1B锂离子电池可以充电再次使用，属于二次电池，A项正确；铜锌原电池中铜为正极，故电流由铜流向锌，而电子是由锌流向铜，B项错；电池的实质即化学能转化成电能，C项正确；Zn失去电子生成Zn2，故作为负极，D项正确。2D由负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应或根据原电池的

20、形成条件，相对活泼(指金属性)的一极为负极，相对不活泼的一极为正极可判断出错对。在外电路，电子从负极流向正极，故不正确。长时间连续使用该电池，由于锌皮慢慢溶解而破损，且MnO2不断吸收H2而产生H2O，糊状物也越来越稀，故其容易流出而腐蚀用电器。3BA项，a极通H2为负极，电极反应应为2H24OH4e=4H2O，发生氧化反应；B项，b极通O2为正极，电极反应为O22H2O4e=4OH，B项不正确；C项，正负极电极反应式相加得总反应为2H2O2=2H2O；D项，氢氧燃料电池的能量高，且产物为水，对环境无污染，故是具有应用前景的绿色电源。4C根据方程式：O22H2SO4=2SO42H2O原电池中失

21、电子的物质为负极，所以Pb为负极，PbO2为正极。又因负极Pb2e=Pb2进入溶液，溶液中SO也向Pb极移动，生成难溶的PbSO4，所以电解质溶液密度不断减小。由于H的物质的量浓度不断减小，pH值不断增大。综上分析得出答案为C。5B从题给氧化还原反应方程式分析可知：铜被氧化，作原电池的负极，X为正极，电极材料是比铜不活泼的导体，A正确；Ag在X电极上被还原，则电解质溶液提供Ag，B项错误，D项正确；外电路中铜失去电子，流向X电极，C项正确。6C7A锌片、铜片和稀硫酸构成原电池时，锌为负极，铜为正极，负极锌片溶解，正极析出H2；根据电子守恒原理，溶解1 mol锌，就有2 mol电子转移，则析出的

22、H2为1 mol，A项正确；溶解的锌和析出的H2物质的量相等，但质量不相等，B项不正确；溶解的锌和析出的H2质量比应为652，C项不正确；H得电子变成H2，H2SO4被消耗，溶液pH变大，D项不正确。8C9(2)铁钉或铁条铜片(其他合理答案也可)烧杯导线(4)电能电能负Fe2e=Fe2氧化解析根据电池反应：Fe2H=Fe2H2可知，正极为不比铁活泼的金属或非金属导体。耳机发出声音是电能转化为声音。 由于铁为负极，应连接电流计的负极。10(1)Ag2OZnAg2O2eH2O=2Ag2OHZn2e2OH=Zn(OH)2增大(2)H2H2eOH=H2ONiO(OH)eH2O=Ni(OH)2OH增大专心-专注-专业