《人教版高中化学必修2(教案+习题)2.2化学能与电能(二)正式版(共9页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《人教版高中化学必修2(教案+习题)2.2化学能与电能(二)正式版(共9页).doc（9页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选优质文档-倾情为你奉上课题：第二章 第二节 化学能与电能(二)授课班级课时教学目的知识与技能在获得原电池概念和组成条件的基础上，能设计出一些原电池实验，学习实验研究的方法过程与方法1、 在探究设计原电池实验的过程中，学会运用观察、实验、查阅资料等多种手段获取信息，并运用比较、分类、归纳、概括等方法对信息进行加工2、 能对自己的化学学习过程进行计划、反思、评价和调控，提高自主学习化学的能力情感态度价值观1、有参与化学科技活动的热情，有将原电池知识应用于生产、生活实践的意识，能够对与化学有关的社会和生活问题作出合理的判断2、了解原电池对个人生活和社会发展的贡献，关注能源问题，逐步形成可持续发展
2、的思想重点常见原电池的工作原理难点原电池的设计知识结构与板书设计二、发展中的化学电源(chemical power source)1干电池( dry cell)负极（锌筒）：Zn 2e= Zn2+；正极（石墨）：正极：2NH4+2e=2NH3+H2电池的总反应式为：Zn +2NH4+= Zn2+ 2NH3+H22、充电电池(1)铅蓄电池(storage battery)(2)镍氢电池(3)碱性蓄电池银锌电池： 镉镍电池：(4)锂电池3燃料电池(fuel cell)(1) 氢氧燃料电池(2)甲烷氧气燃料电池教学过程教学步骤、内容教学方法【复习】一、原电池的定义：将化学能转化为电能的装置二、原电池
3、的形成条件：一极、一液、一回路“【讲解】形成闭合回路的方式有多种，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极接触。有的原电池产生的电流大，可以对外做功；有的原电池，电极上发生的反应很慢，产生的电流极其微弱，不能对外做功三、原电池电子的流向及正负极的判断【讲解】除此之外，还可根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向来判断：1、在原电池的电解质溶液内，阳离子的移向的极是正极，阴离子移向的极是负极。2、若原电池工作后，X极质量增加，说明溶液中的阳离子在X极(正极)放电，X级活动性较弱。3、若原电池工作后，X极上有气泡冒出，是因为发生了析出H2的电极反应，说明X极为正极，活动性弱。4、增重或产生气泡的为
4、正极，溶解的为负极。5、在这里我们要注意的是，不能机械地以金属活动性顺序表中体现的金属活泼性的强弱来判断原电池中的负极，“较活泼的金属”应理解为“在该原电池的特定条件下更容易与电解质反应（易被氧化）的金属” 即在特殊情况要考虑电极与电解质溶液的反应，例如，Mg、Al与NaOH溶液构成的原电池中Al作负极；Cu-Al-浓硝酸溶液构成的原电池中Al作正极四、原电池电极反应的书写【讲解】原电池反应所依据的化学反应原理是氧化还原反应，书写电极反应的方法归纳如下：1、写出总化学方程式2、根据总化学反应方程式按照电子得失情况，分成氧化反应和还原反应3、氧化反应在负极发生，还原反应在正极发生，注意介质参与反
5、应。4、总的化学反应方程式是正负电极反应相加的结果，反过来也可以相减，得电极反应。电极反应也遵守质量守恒，电荷守恒及正、负极得失电子数相等的规律。【强调】书写电极方程式时要注意几点：1、 根据给出的化学方程式或根据题意，确定原电池的正负极，弄清正负极上发生反应的物质。2、 弱电解质、气体或难溶物均以分子式表示，其余以离子符号表示。3、 注意电解质溶液的成分，对正极、负极反应产物的影响，正、负极产物可根据题意或据化学方程式确定。4、 写电极反应时要遵守守恒原则，可在电极反应式一端据需要添加H或OH或H2O，将两个电极反应式合起来，即可得到电池反应总方程式。【练习】【讲解】通过以上的讨论，我们也可
6、以抽象出原电池化学反应的本质是较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属（负极）通过外电路流向较不活泼的金属（正极）【练习】题型1 原电池的判断题型2、原电池的工作原理2.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是( )A、Mg B.Fe C.Al D.Cu3.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的 PH( )A.不变B先变大后变小 C逐渐变大D.逐渐变小题型3 利用原电池电极判断金属性强弱4、.把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d
7、相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为( ) Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a 题型4 原电池的构成条件5.一个电池反应的离子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2+ +Cu,该反应的的原电池正确组合是（）ABCD正极ZnCuCuFe负极CuZnZnZn电解质溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl题型5 原电池电极反应的书写6、科学工作者为心脏病人设计的心脏起搏器的电池是以Pt和Zn为电极材料，依靠人体内液体中含有一定浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作，回答下列问题 （1）负极材料是_ 电极反应式是_（2）正极材料是_ 电极反应式
8、是_【思维创新】案例分析：在伦敦的上流社会，有一位贵族夫人格林太太，幼年时因蛀牙补过一颗不锈钢的假牙。不料后来，她又因为车祸掉了一颗牙，为了显示其富有，她装了一颗黄金假牙。自此以后，她就经常出现头痛、失眠心情烦燥等症状。更奇怪的是，众多的医学家为她检查后，都找不到病因是什么。这位夫人整日感到精神萎靡，找遍各大医院会诊也不见效果。格林太太的病因到底是什么呢？请同学根据本节的知识和我们生物学上的常识进行一下诊断。【思维创新】有一位非常喜欢赶时髦的富商决定建造一艘海上游艇，为了使游艇奢侈豪华，他不惜重金让造船师用昂贵、漂亮、对海水有很强抗腐蚀能力的镍铜合金将船底包起来，由于这种合金的金属强度不够大，
9、造船师又不得不用特种钢来制造游艇的许多零件。在一片赞美声中，游艇缓缓驶进了大海，畅游于碧海波涛中。可是未过几周，这艘游艇底部变得千疮百孔，过早结束了它的使命。你能解释其中的原因吗？【引言】人们应用原电池原理，制作了多种电池，如干电池、蓄电池、充电电池、高能电池等，以满足不同需要。我们课我们具体来学习几种利用化学能转变为电能的化学电源。【板书】二、发展中的化学电源(chemical power source)【讲解】最古老的电池 巴格达电池1936年6月，伊拉克考古学家在巴格达城郊，发现了大量公元前二百多年属于波斯王朝时代的文物，其中包括一些奇怪的陶制器皿和生锈的铜管、铁棒。陶制器皿有点像花瓶，
10、高15厘米，呈淡黄色，瓶里装满了沥青，沥青之中有个铀管，直径2.6厘米，高9厘米，铀管中又有一层沥青，并有一根锈迹斑斑的铁棒。 【讲解】上述原电池的结构较简单，携带也不方便，当今的电池工业已能制造出各种各样的实用电池。实用电池一般应具有的特点是：能产生稳定而具有较高电压的电流：安全、耐用且便于携带；能够适用于特殊用途；便于回收处理，不污染环境或对环境产生较小的影响，下面我们来简单介绍几种常见电池和新型电池。【板书】1干电池( dry cell)【讲解】干电池是用锌制圆筒型外壳作负极，位于中央的顶盖有铜的石墨作正极，在石墨周围填充NH4Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO2和炭黑(ZnMn电池)【
11、板书】负极（锌筒）：Zn 2e= Zn2+；正极（石墨）：正极：2NH4+2e=2NH3+H2电池的总反应式为：Zn +2NH4+= Zn2+ 2NH3+H2【讲解】淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两极的析出速率。ZnCl2的作用是吸收NH3。MnO2作用是吸收正极放出的H2生成MnO(OH) ，从而消除电极正极H2的集结现象，防止产生极化。干电池是一次性电池，放电后不能再使用，内部氧化还原反应不可逆。为提高使用寿命，用KOH代替NH4Cl来提高性能。干电池的主要用途是录音机、闪光灯、手电筒、电动玩具、袖珍电视机以及电极、空调摇控器等。【过渡】充电电池又称二次电池。可充电电池是两极都参加反应的电
12、池。这是一种发展较快的原电池，如铅蓄电池、银锌电池、（纽扣电池）、锂电池、爱迪生蓄电池等，它们的负极是较活泼的金属，正极一般是金属氧化物。放电时，负极被氧化。正极材料的氧化物被还原，充电时的电极反应与放电时相反。【板书】2、充电电池(1) 铅蓄电池(storage battery)【讲解】铅蓄电池可放电亦可充电，它是用硬橡胶和透明塑料制成长方形外壳，在正极板上有一层棕褐色的PbO2，负极是海棉状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中，且两极间用橡胶或微孔塑料隔开。【板书】负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正极：PbO2+2e-+4H+SO42-=PbSO4+2H2O蓄电池充电和放电的总化学方程
13、式为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O【讲解】当放电进行到硫酸的浓度降低，溶液的密度达到1.18g/cm3时应停止使用，需充电，充电时起电解池的作用。【思考与交流】铅蓄电池在放电前后电解质溶液和电极分别有哪些变化？这对电池的继续工作会带来哪些影响？【回答】电解质溶液的浓度有所下降，同时电极上都附着一层难溶物PbSO4 使电池的电压降低，电压不稳定，欲使其恢复，就要对其进行充电【板书】(2)镍氢电池负极：H2+2OH-2e-= 2H2O 正极：2NiO(OH) +2H2O +2e- = 2Ni(OH)2 +2OH-放电总反应式：H2 + 2NiO(OH) = 2Ni(OH)2【
14、讲解】1970-1975开发了先进的银锌、镍镉电池技术。1975-1983美国海军生产潜水艇用银锌电池。1979-1987美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。1998-1992美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水【板书】（3）碱性蓄电池银锌电池：负极：Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-银锌电池充电和放电的总化学方程式为：Zn+Ag2O+H2O 2Ag+Zn(OH)2【讲解】正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液KOH。【板书】 镉镍电池：负极：Cd2OH-2e-= Cd(OH)2正极：2NiO（OH）+2e-+2H2O
15、=2Ni(OH)2+2OH-镉镍电池充电和放电的总化学方程式为：2NiO（OH）Cd2H2O2Ni(OH)2Cd(OH)2【讲解】负极材料：Cd，正极材料：涂有NiO2，电解质：KOH溶液。镍镉电池寿命较蓄电池长，但镉是致癌物，镍镉污染环境。【讲解】还有一种广泛用于笔记本电脑、移动电话、摄像机的锂离子电池，其寿命较长，被称为绿色电池【板书】(4) 锂电池 负极：Li - e- = Li+正极：MnO2 + e- = MnO2-总反应式：Li + MnO2 = LiMnO2【讲解】优点：质量轻、容量大、放电时间长。锂电池是一种高能电池，锂作为负极，技术含量高，有质量轻、体积小、电压高、工作效率高
16、和寿命长等优点。常用于电脑笔记本、手机、照相机、心脏起博器、火箭、导弹等的动力电源。 【过渡】还有一种新型高效氢氧燃料电池，主要用于航天领域，它的电极一般为活化电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等，电解质溶液为40%KOH溶液。【板书】3燃料电池(fuel cell)(1) 氢氧燃料电池（碱性）电极反应：负极：2H2+4OH-2e-=4H2O正极：O2+2H2O+2e-=4OH-电池的总反应为：2H2 + O2 = 2H2O【讲解】该电池的特点是能量转化率高，可达70%以上，且其燃烧的产物为水，因此不污染环境。【板书】若电解质溶液为稀H2SO4负极：2H2 -4e-=4H+正极：O
17、2+ 4H+ + 4e-= 2H2O 放电总反应式： 2H2+ O2 = 2H2O 【讲解】新型燃料电池：该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。【板书】(2) 甲烷氧气燃料电池负极：CH4+10OH-8e-=CO32+7H2O正极：2O2+4H2O+8e-=8OH-电池的总反应式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O教学回顾：通过多媒体教学使学生了解原电池在生产和生活中的应用，简单易懂，激发了学生学习化学的兴趣，课堂教学效果很好。课后习题基础达标一、单项选择题1已知空气锌电池的电极反应为锌片：Zn2OH2e=ZnOH2O石墨：O2H2O2e=2OH据此
18、判断锌片是()。A作负极，被氧化 B作负极，被还原C作正极，被氧化 D作正极，被还原2日常所用的干电池的电极分别为碳棒和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2氧化吸收H2)电极反应可简化为Zn2e=Zn2；2NH2e=2NH3H2。根据以上叙述判断下列说法正确的是()。A干电池中锌为正极，碳为负极B干电池长时间连续工作时，内装糊状物可能流出腐蚀用电器C干电池工作时，电流由锌极经外电路流向碳极D干电池可实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化3燃料电池的突出优点是把化学能直接转变为电能，而不经过热能的中间形式，现已广泛使用。如甲烷燃料电池，其电极反应：负极：CH410OH
19、8e=CO7H2O。正极：2O28e4H2O=8OH。若反应获得27 g水，则电池中电子转移的物质的量为()。A1 mol B2 mol C4 mol D6 mol图2284图228为番茄电池，下列说法正确的是()。A一段时间后，锌片质量会变小B铜电极附近会出现蓝色C电子由铜通过导线流向锌D锌电极是该电池的正极5氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如图229。下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是()。图229A.该电池工作时电能转化为化学能 B.该电池中电极a是正极 C.外电路中电子由电极b通过导线流向电极aD.该电池的总反应：2H2O2=2H2O6铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO
20、2，电解质溶液为H2SO4，电池放电时的反应为PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，下列对电池放电时的分析正确的是()。APb为正极被氧化B电子从PbO2 流向外电路CSO向PbO2处移动D电解质溶液pH不断增大7乙醇俗称酒精，具有无毒、易储存、原料来源广泛等优点。以乙醇为原料制作的燃料电池，即乙醇燃料电池，相比于甲醇燃料电池在安全性方面具有很大优势。乙醇燃料电池的总反应式： C2H5OH3O22CO23H2O。下列说法不正确的是()。AC2H5OH在电池的负极上参加反应B1 mol乙醇被氧化转移6 mol电子C在外电路中电子由负极沿导线流向正极D电池正极得电子的物质是O28我国首创
21、的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为4Al3O26H2O=4Al(OH)3。 下列说法不正确的是()。A正极反应式为O22H2O4e=4OHB电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极 C以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积 D该电池通常只需更换铝板就可继续使用 二、双项选择题9一种新燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2。下列对该电池说法正确的是()。A在熔融电解质中，O2由负极移向正极B电池的总反应是2C4H1013O2=8CO210H2OC通入
22、空气的一极是正极，电极反应为O24e=2O2D通入丁烷的一极是正极，电极反应为C4H1026e13O2=4CO25H2O10镁燃料电池以镁合金作为电池的一极，另一极充入过氧化氢，电解质溶液是酸化的氯化钠溶液，放电时总反应为Mg2HH2O2=Mg22H2O。关于该电池说法正确的是()。A镁合金作为电池的负极，发生还原反应B放电时H2O2在正极得电子，被还原C负极反应式为Mg2e=Mg2D放电时正极附近溶液酸性增强三、非选择题11铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是Pb和PbO2，电解液为硫酸，放电时该电池的总反应式为PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O。试根据上述信息回答下列问题： (
23、1)蓄电池的负极材料是_。(2)放电时，正极反应为_。(3)放电时，电解质溶液的pH_(填“增大”、“减小”或“不变”)。(4)放电时，电解质溶液中阴离子移向_极。(5)电流方向从_极流向_极。能力提高12镍氢电池是新型的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镍镉电池，镍氢电池的总反应式：1/2H2NiO(OH)Ni(OH)2。根据此反应式判断，下列叙述不正确的是()。A.电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大 B.电池放电时，镍元素被还原C.电池充电时，是电能转化为化学能D.电池放电时，H2是负极13微型纽扣电池在现代生活中是广泛应用的一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为
24、KOH溶液，电极反应式分别为Zn2OH2e=ZnOH2O，Ag2OH2O2e=2Ag2OH，电池总反应式为Ag2OZn=2AgZnO。根据上述反应式，下列叙述中正确的是()。A.在使用过程中，电池负极区溶液pH增大B.在使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极C.在使用过程中，Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应D.外电路中每通过0.2 mol电子，正极的质量理论上减少1.6 g14如图2210所示是某公司批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的构造示意图。 甲醇在催化剂作用下提供质子(H)和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，该电池总反应式为2CH3OH3O
25、2=2CO24H2O。下列有关该电池的说法错误的是()。图2210A右边的电极为电池的负极，b处通入的是空气B左边的电极为电池的负极，a处通入的是甲醇C电池负极的反应式为2CH3OH2H2O12e=2CO212HD电池正极的反应式为3O212H12e=6H2O15高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn2K2FeO48H2O3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH。下列叙述不正确的是()。A放电时负极反应为Zn2e2OH=Zn(OH)2B放电时正极反应为2FeO8H2O6e=2Fe(OH)310OHC放电时每转移3 mol电子
26、，正极有1 mol K2FeO4被氧化D放电时正极附近溶液的碱性增强16银器皿日久表面逐渐变为黑色，这是因为生成了硫化银，有人设计用原电池原理加以除去，其处理方法为将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去而银不会损失。试回答：在此原电池反应中，(1)负极反应式为_；正极反应式为_。(2)反应过程中产生有臭鸡蛋气味的气体，则原电池总反应方程式为_。17将洁净的金属片Fe、Zn、A、B分别与Cu用导线连接浸在合适的电解质溶液里。实验并记录电压表指针的移动方向和电压表的读数如下表所示：金属电子流动方向电压/VFeFeCu0.78ZnZnCu1.10A
27、CuA0.15BBCu0.3根据实验记录，完成以下填空：(1)构成两电极的金属活动性相差越大，电压表的读数越_(填“大”或“小”)。(2)Zn、A、B三种金属活动性由强到弱的顺序是_。(3)Cu与A组成的原电池，_为负极，此电极反应式为_。答案1A2.B3C解析：每转移8 mol电子，有3 mol水生成，现生成1.5 mol 水，转移电子为4 mol。4A5.D6.D7B解析：由得失电子守恒，1 mol乙醇被氧化时，氧气转移12 mol电子，乙醇也应转移12 mol电子。8B9.BC10.BC11(1)Pb(2)PbO2SO4H2e=PbSO42H2O(3)增大(4)负(5)正负12A解析：由
28、电池总反应可以得到，放电时，H2作负极，发生氧化反应，负极反应：1/2H2eOH=H2O，此时负极区的pH减小。也可用排除法，NiO(OH)中Ni的化合价为3，Ni(OH)2中Ni的化合价为2，可知放电时化合价降低被还原；充电电池充电时将电能转化为化学能，而放电时是将化学能转化为电能；镍氢电池放电时氢气作负极。13D14A解析：由电池示意图可知，左边的电极失电子，应为电池的负极，a处通入的气体应为甲醇，则右边的电极为电池的正极，b处通入的气体应为空气，所以A项错误。15C解析：高铁电池放电(原电池)时的负极反应为3Zn6OH6e=3Zn(OH)2，正极反应为2FeO8H2O6e=2Fe(OH)
29、310OH，从而不难分析出答案为C。16(1)2Al6e=2Al33Ag2S6e=6Ag3S2(2)3Ag2S2Al6H2O=6Ag2Al(OH)33H2S解析：铝作负极，Ag2S作正极，由“黑色褪去，而银不会损失”可知，Ag2S通过电化学反应生成Ag，则正极反应式为3Ag2S6e=6Ag3S2，负极反应式为2Al6e=2Al3。17(1)大(2)ZnBA(3)CuCu2e=Cu2解析：由铜锌和铜铁两种原电池可知，活泼性相差越大，电压表示数越大。在原电池中，电子流向是负极流向正极，Cu与A组成的原电池，Cu作负极，发生氧化反应；而Cu与B组成的原电池，B作负极，活泼性：BA。人品好的人，自带光
30、芒，无论走到哪里，总会熠熠生辉。人活着，谁都会有烦恼，每天都有烦恼，最重要的是你不理会烦恼，烦恼自然就没有了！因此，朋友们，最好的活法，就只要记住这两句话：烦恼天天有，不捡自然无！当你不开心的时候，想想自己还剩下多少天可以折腾，还有多少时间够你作践。你开心，这一天过了；不开心，一天也过了。想明白了，你就再也不会生气了。当你烦恼的时候，想想人生就是减法，见一面少一面，活一天就少一天，还有什么好烦恼的呢，不忘人恩，不念人过，不思人非，不计人怨。不缺谁，不少谁，对得起良心就好。当你忧伤的时候，想想生活就是一场路过，赤条条来，赤条条去，带不来一丝尘土，带不走半片云彩。什么功名利禄，什么人情往份，啥你都带不走，想明白了，还有什么好难过的？当你不满的时候，想想和富人比，我们活着知足就是幸福。和病人比，我们活着健康就是幸福。和死人比，我们还活着就是幸福。人这辈子想活好，心要简单，人要糊涂。当你生气的时候，想想是否有必要为不值得的人生气？有必要为不值得的事闹心？好好吃饭，好好睡觉，好好养老，好好花钱就可以了。你好好的，家人好好的，一切也就好好的了！当你计较的时候，想想人在世间走，本是一场空，何必处处计较专心-专注-专业