1、第一节化学反应与能量变化第2课时化学反应与电能学习目标1.通过实验探究认识化学能与电能之间转化的实质。2.理解原电池的定义、工作原理和构成条件。3.了解干电池、充电电池、燃料电池等发展中的化学电源的特点。4.能正确书写简单化学电源的电极反应式。重、难点重点:化学反应中能量变化的本质;化学能转化为电能的装置特点及原理。难点:化学能转化为电能的装置特点及原理。课堂探究一、原电池【思考与交流】如何把化学能直接转化为电能?【教材实验6-3】(1)将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中,观察现象。(2)用导线连接锌片和铜片,观察、比较导线连接前后的现象。(3)如图所示,用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表,
2、观察电流表的指针是否偏转。原电池实验现象:。【提问】怎么解释这种现象?【讲解】1.定义。2.电极正极:。负极:。3.电极反应电极材料电极名称电极反应式发生的反应Zn片Cu片电池总反应(写离子方程式)【小结】负极电子的一极反应活性强正极 电子的一级反应活性弱4.工作原理原电池总反应式:。5.构成条件理论上,自发的反应均可构成原电池。具体条件:具有的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属);两电极用导线相连插入溶液中,形成闭合回路;自发自行的氧化还原反应。【课堂练习】请在图上标出电子的流动方向和电流方向,并判断正、负极,写出电极反应式和总反应式。(1)H2SO4溶液负极():。正极():。总反
3、应式:。(2)CuSO4溶液负极():。正极():。总反应式:。【课堂活动】二、简易电池的设计与制作水果电池简易电池【课堂练习】一个电池反应的离子方程式是Zn+Cu2+Zn2+Cu,该反应的原电池正确组合是()选择ABCD正极ZnCuCuFe负极CuZnZnZn电解质溶液CuCl2溶液H2SO4溶液CuSO4溶液HCl溶液三、常见的化学电源1.一次电池锌锰干电池构造示意图负极(Zn):;正极(C):;总反应:。2.二次电池汽车用铅酸蓄电池负极(Pb):。正极(PbO2):。总反应:。3.燃料电池【小结】核心素养专练1.下列各个装置中能组成原电池的是()2.如下图所示,在盛有稀硫酸的烧杯中放入用
4、导线连接的电极X、Y,外电路中电子流向如图所示,下列关于该装置的说法正确的是()A.外电路电流方向为X外电路YB.若两极分别为铁棒和石墨棒,则X为石墨棒,Y为铁棒C.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应D.若两极都是金属,则它们的金属活动性顺序为XY3.燃料电池是目前电池研究的热点之一。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()A.a极是负极,该电极上发生氧化反应B.b极发生的电极反应是O2+4OH-4e-2H2OC.电池总反应式为2H2+O22H2OD.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源4.某兴趣小组为了探究铝电极在电池中的作用,设计并进
5、行了以下系列实验,实验结果记录如下:编号电极材料电解质溶液电流计指针偏转方向1Mg、Al稀盐酸偏向Al2Al、Cu稀盐酸偏向Cu3Al、C(石墨)稀盐酸偏向石墨4Mg、AlNaOH溶液偏向Mg5Al、Cu浓硝酸偏向Al注:实验均为常温下完成;电流计指针偏转方向为正极方向。试根据表中实验现象完成下列问题:(1)实验1、2中Al所作的电极(指正极或负极)(填“相同”或“不同”)。(2)根据实验3完成下列填空:Al为极,电极反应式为。石墨为极,电极反应式为。电池总反应式为。(3)实验4中Al作极,理由是。(4)解释实验5中电流计偏向Al的原因。(5)根据实验结果总结出影响铝在电池中作正极或负极的因素
6、有。5.某学习小组用如下图所示装置A、B分别探究金属锌与稀硫酸的反应,实验过程中A烧杯内的溶液温度升高,B烧杯的电流计指针发生偏转,请回答以下问题。(1)A烧杯中反应的离子方程式为。(2)B中Zn片是极,发生的电极反应是,Cu片上的现象是,发生的电极反应是。(3)从能量转化的角度来看,A、B装置中反应物的总能量(填“大于”“小于”或“等于”)生成物总能量,A装置中是将化学能转变为,B装置中主要是将化学能转变为。(4)该小组同学反思原电池的原理,其中观点正确的是(填字母)。A.原电池反应的过程中一定有电子转移B.原电池装置需要2个电极C.电极一定不能参加反应D.氧化反应和还原反应可以拆开在两极发
7、生参考答案课堂探究一、原电池【思考与交流】设计一种装置使反应中的电子转移在一定条件形成电流。1.当锌片与铜片插入稀硫酸时,锌片上有气泡产生,铜片上无气泡产生。2.用导线将锌片和铜片相连后,铜片上有气泡产生。3.串联电流表后,电流表指针发生偏转,说明导线中有电流通过【提问】Zn比Cu活泼,用导线连在一起时,Zn片失去电子变成Zn2+进入溶液。锌片:Zn-2e-Zn2+(氧化反应)。电子经导线流向Cu片,溶液中的H+在电场作用下移向Cu片得电子被还原成H2。铜片:2H+2e-H2(还原反应)【讲解】1.将化学能转化为电能的装置,称为原电池2.电子流入(或电流流出)的一极电子流出(或电流流入)的一极
8、3.电极材料电极名称电极反应式发生的反应Zn片负极Zn-2e-Zn2+氧化反应Cu片正极2H+2e-H2还原反应电池总反应(写离子方程式)Zn+2H+Zn2+H2(两个电极反应之和)失去氧化得到还原4.(左侧)负极氧化反应Zn-2e-Zn2+(右侧)正极还原反应2H+2e-H2Zn+2H+Zn2+H25.氧化还原活泼性不同电解质【课堂练习】(1)FeFe-2e-Fe2+Ag2H+2e-H2Fe+2H+Fe2+H2(2)ZnZn-2e-Zn2+CuCu2+2e-CuZn+Cu2+Zn2+Cu二、简易电池的设计与制作【课堂练习】C三、常见的化学电源1.Zn-2e-Zn2+2MnO2+2NH4+2e
9、-Mn2O3+2NH3+H2OZn+2MnO2+2NH4ClZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O2.Pb+SO42-2e-PbSO4PbO2+4H+SO42-+2e-PbSO4+2H2OPb+PbO2+4H+2SO42-2PbSO4+2H2O核心素养专练1.B2.D解析:根据装置图知,该装置是原电池,根据电子的流向判断X为负极,Y为正极,电流的流向正好与电子的流向相反;原电池中,较活泼的金属作负极,不活泼的金属或导电的非金属作正极;负极上发生氧化反应,正极上发生还原反应,据此分析解答。根据电子流动方向,X是原电池负极,Y是正极。外电路的电流方向为Y外电路X,A错误;原电池中较活泼的金属作负
10、极,较不活泼的金属或导电的非金属作正极,若两电极分别为Fe和石墨棒,则Y为石墨棒,B错误;X是原电池的负极,失电子发生氧化反应,Y是原电池的正极,得电子发生还原反应,C错误;若两电极都是金属,活泼金属作负极,X是负极,则它们的活动性顺序为XY,D正确,答案选D。3.B解析:氢氧燃料电池工作时,通入燃料氢气的a极为电池的负极,氢气在负极失去电子发生氧化反应,故A正确;氢氧燃料电池工作时,通入氧气的b极为电池的正极,氧气得到电子发生还原反应,电极反应式为O2+4e-+2H2O4OH-,故B错误;氢氧燃料电池的总反应式是2H2+O22H2O,故C正确;由氢氧燃料电池总反应方程式为2H2+O22H2O
11、可知,电池工作时生成水,生成物无污染,是一种具有应用前景的绿色电源,故D正确。4.答案:(1)不同(2)负Al-3e-Al3+正2H+2e-H22Al+6HCl2AlCl3+3H2(3)负Mg和NaOH溶液不反应,Al和NaOH溶液反应,因此Al为负极(4)常温下,Al与浓硝酸发生钝化(5)金属活动性和电解质溶液5.答案:(1)Zn+2H+Zn2+H2(2)负Zn-2e-Zn2+有大量无色气泡产生2H+2e-H2(3)大于热能电能(4)ABD解析:(1)A烧杯中锌与稀硫酸反应的离子方程式为Zn+2H+Zn2+H2。(2)B中锌比铜活泼,Zn片是负极,发生的电极反应是Zn-2e-Zn2+,Cu片上氢离子放电生成氢气,电极反应为2H+2e-H2,现象为有大量无色气泡产生。(3)从能量转化的角度来看,锌与稀硫酸的反应属于放热反应,反应物的总能量大于生成物的总能量,A装置中是将化学能转变为热能,B装置中主要是将化学能转变为电能。(4)原电池反应是一个氧化还原反应,一定有电子转移,故A正确;根据原电池的构成条件,原电池装置需要2个电极,故B正确;根据题意,锌逐渐溶解,参加了反应,故C错误;根据原电池原理,氧化反应和还原反应可以拆开在两极发生,从而产生电流,故D正确。
