1、（人教版必修2）第二章 化学反应与能量第二节 化学能与电能(第1课时)【学习目标】1通过实验探究、交流讨论，知道原电池概念及原电池工作原理、构成原电池的条件。2通过对实验现象的讨论与分析，提高实验探究和总结归纳的能力，感受自主学习、合作学习的乐趣。在趣味原电池制作活动中，感受化学能转化为电能的奇妙和参与探究的喜悦。3. 通过举例说明化学能与电能的转化关系及其应用，认识到化学能转化为电能的重要性，感悟化学学科的学习价值和社会价值。【学习重点】原电池概念、原理、组成及应用。【温馨提示】建立宏观现象与反应本质间的联系可能是你学习的难点。【自主学习】旧知回顾：1氧化还原反应的特征：_反应前后有元素化合
2、价变化_，氧化还原反应的本质：有电子转移_，氧化剂在反应中 得 电子，还原剂在反应中 失 电子。2氧化还原反应中转移电子数=_失电子总数_=_得电子总数_新知预习：阅读教材P39-40，尝试回答下列问题：1一次能源是指：直接从自然界取得的能源，流水、风、煤、石油、天然气、铀矿等 ,二次能源是指： 一次能源经过加工，转换得到的能源电力等 。2燃烧的本质是什么？火力发电中能量的转化方式是怎样的？火力发电又有哪些优点和缺点呢？情景导入：电能是现代社会中应用最广泛，使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称电力。例如，小到日常生活中使用的手提电脑、手机、相机、摄像机大到火箭上天、神州六号宇宙飞船遨游太空
3、，这一切都依赖于电池的应用。那么，同学们一定想知道电池的结构、它的工作原理。电池是怎样把化学能转变为电能的呢？今天我们用化学知识来揭开电池这个谜。下面我们先认识什么是一次能源？什么是二次能源？一、化学能转化为电能活动一：认识能源的分类交流：“新知预习1”。对应练习1下列能源中，一次能源有 （1）（2）（5）（6）（9）（10）（13）（14），二次能源有（3）（4）（7）（8）（11）（12）（15）（16）。一次能源中可再生资源有（1）（5）（9）（10）（13）（14），不可再生资源有（2）（6） 。（1）水能 （2）煤 （3）电能 （4）蒸汽 （5）太阳能 （6）石油 （7）核能 （8）
4、酒精 （9）地热能 风能 （11）工业余热 （12）汽油 （13）潮汐能 （14）生物质能 （15）焦炭 （16）氢能活动二：认识火力发电的原理1交流：“新知预习2”。2小结：（1）火力发电的能量转换过程：化学能 热能 机械能 电能 ，其中 化学能 是转化过程的关键。（2）能量转化装置： 燃烧炉 蒸汽机 电机 （3）能量转化本质： 。活动三：探究原电池及其工作原理问题探讨在火力发电过程中，化学能要经过一系列能量转换环节才能转化为电能，由于转换环节多，能源利用率低，造成能源极度浪费。那么能否将化学能直接转化为电能，提高能量的利用率？1讨论交流：（1）氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学能转化为
5、热能，再经过一系列能量转换环节才能转化为电能。那么要使氧化还原反应释放的能量不经过热能，而直接转化为电能，所要解决的第一问题是什么？（2）若将氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，那么，怎样架设桥梁使电子从还原剂区域转移到氧化剂区域，同时形成电流？（3）怎样知道所架设的桥梁中有电子流过？如何从电学角度考虑仪器选择和组装问题？2阅读材料、思考：1780年的一天，意大利解剖学家伽伐尼在做青蛙解剖时，两手分别拿着不同的金属器械，无意中同时碰在青蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，仿佛受到电流的刺激，而只用一种金属器械去触动青蛙，却并无此种反应。从上述材料中你得到什么启示？3实验并填写表格实验步
6、骤 金属 实验现象 结论或解释(有关化学方程式) 1.Zn、Cu分别插入稀H2SO4溶液 Zn片 Cu片 2.Zn、Cu导线连接后插入稀H2SO4 Zn片 Cu片 3. Zn、Cu导线连接后，再接电流表，插入稀H2SO4 Zn片、 Cu片 原电池是指 _ 的装置。4（1）讨论交流：教材P41“学与问”。 （2）小结：原电池工作原理（根据上述实验填写）电极电极材料电极反应式反应类型（氧化反应还是还原反应）电解液中离子流向电子流动方向负极正极5（1）完成原电池构成探究实验电极材料电解质溶液电极现象电流表指针是否偏转解释或结论Zn石墨稀硫酸Cu石墨稀硫酸ZnFe稀硫酸ZnFe乙醇ZnZn稀硫酸ZnF
7、e稀硫酸（2）交流：教材P42“思考与交流”。（3）小结：原电池的构成条件是。6完成教材P41 “科学探究”、P42“实践活动”。对应练习如下图所示的装置能够组成原电池且产生电流的是 。【反馈练习】将锌片和铜片用导线连接置于稀硫酸溶液中，下列各叙述不正确的是 （B ） A锌片作负极，锌发生氧化反应 B铜片作正极，铜得到电子 C溶液中的pH增大 D氢离子在铜片表面被还原2. 关于原电池的叙述中正确的是 （ B ）A构成原电池的电极是两种不同的金属 B原电池是将化学能转化为电能的装置C原电池负极发生的电极反应是还原反应 D原电池的正极是还原剂，总是溶液中的阳离子在此被还原. 如下图，下列装置属于原
8、电池的是 （ C ）. 某原电池总反应离子方程式为2Fe3+ + Fe = 3Fe2+能实现该反应的原电池是 （ A ）A.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液 B.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为Fe(NO3)2溶液C.正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2(SO4)3 D.正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4. 下列关于实验现象的描述不正确的是 （ C ） A.铜锌组成的原电池中电子是从锌经过导线流向铜B.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡C.把铜片插入FeCl3溶液中,在铜片表面出现一层铁D.把锌片放入盛有盐酸的试管中,加入几滴CuCl2溶液,气泡放出速
9、率加快. 实验室中欲制氢气,最好的方法是 （ D ） A.纯锌与稀硫酸反应 B.纯锌与浓硫酸反应C.纯锌与稀盐酸反应 D.粗锌(含铅.铜杂质)与稀硫酸反应 . X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X与Y组成的原电池时，Y为电池的负极，则X、Y、Z三种金属的活动顺序为 （ C ）A.X Y Z B. X Z Y C. Y X Z D. Y Z X用下列物质设计一个原电池CuSO4溶液、ZnSO4溶液、NaOH溶液、NaCl溶液、Fe棒、Cu棒、C棒、Zn片、铜线。（）画出装置图。（）写出电极反应式和电池反应方程式。【总结梳理】原电池正负极的判断：一般是 的金属为负极，
10、负极材料与电解质溶液要能 ，活泼性 的金属或能 的非金属为正极；电流是由 流向 ，电子流动方向是由 极流向 极，电流计指针偏向 极；在原电池的电解质溶液内，阳离子移向的极是 极，阴离子移向的极为 极；原电池的负极总是 电子发生 反应，其正极总是 电子发生 反应；原电池负极上通常有 现象，正极上通常有 现象。【课后巩固】教材作业：P44习题1、2、4。提高训练：1将银片和锡片用导线相连后，一起浸入稀硫酸溶液中，则 （ D ）A锡片上有气泡，银片上无气泡 B形成原电池，锡为正极，银为负极C电流方向是自锡片通过外电路导线流向银片 D锡极发生氧化反应，银极上发生还原反应2关于如右图所示装置的叙述，正确
11、的是 （ D ）A铜是正极，铜片被还原 B铜片质量逐渐减少 C电流从锌片经导线流向铜片 D氢离子在铜片表面被还原3等质量的两份锌粉a、b中分别加入过量的稀硫酸，向a中加入少量的CuSO4溶液，下列各图表示的是产生H2的体积V与时间t的关系，其中正确的是 （ A ）4已知空气锌电池的电极反应为：锌片 Zn+2OH- -2e- =ZnO+H2O 石墨 1/2O2+H2O+2e- =2OH- 据此判断锌片是 （ A ）A负极并被氧化 B负极并被还原 C正极并被氧化 D正极并被还原5一个原电池的总反应离子方程式是Zn+Cu2+=Zn2+Cu，该反应的原电池组成正确( )。 A B C D 正极 Zn
12、Ag Cu Cu 负极 Cu Cu Zn Zn 电解质溶液 CuCl2 H2S04 CuSO4 FeCl26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，外电路的电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡；b、d相连时，d极逐渐溶解，则四种金属的活动性由强到弱的顺序为 （ B ）Aabcd Bacdb Ccadb Dbdca7用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使反应速率加快的是 （ B ）A加热 B不用稀硫酸，改用98浓硫酸C滴加少量CuSO4溶液 D不用铁片，改用铁粉8某原电池装置如右图所示。下列有关叙述中，正确的是 （
13、 D ）AFe作正极，发生氧化反应 B负极反应： 2H+ + 2eH2 C工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变 D工作一段时间后，NaCl溶液中c(Cl)增大9微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用，有一种银锌电池 ，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，电池总反应为Ag2O+Zn=2Ag+ZnO，据此判断Ag2O是 正 极，电极反应式为 Ag2O+2e-+H2O2Ag+2OH- ；Zn是 负 极，电极反应式为 Zn_2e-+2OH-ZnO+H2O 。10取Pt和Zn为电极材料埋入人体内作为心脏起搏器的能源，它跟人体的体液中含有一定浓度的溶解O2、H+和Zn2+进行作用。其正极的反应式
14、为 O2+4e-+4H+2H2O ；负极的反应式为 2Zn4e-2Zn2+ 。(第2课时)【学习目标】通过观察图片、观看动画，认识发展中的化学电源，能正确书写简单的电极反应式和电池反应式。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，进一步认识化学对生活和社会的贡献，关注能源问题，逐步形成正确的能源观。【学习重点】电极反应式的书写、电解质的作用。【温馨提示】电池电极反应式的书写可能是你学习的难点。【自主学习】旧知回顾：1简述原电池的电流回路：2根据氧化还原反应：2Ag+ (aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示，其中盐桥为琼脂-饱和KNO3盐桥。请回
15、答下列问题：(1)电极X的材料是_；电解质溶液Y是_；(2)银电极为电池的_极，写出两电极的电极反应式：银电极：_；X电极：_。(3)外电路中的电子是从_电极流向_电极。(4)盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是_(填序号)。A.K+ B.NO3- C.Ag+ D.SO42-新知预习：1解剖一只干电池，简述其结构。2阅读教材P42-44，尝试回答下列问题：（1）一次性电池与二次电池有何根本区别？原因何在？（2）废电池为什么不能随意丢弃？正确的处理方法是什么？情景导入：化学能能转化为电能，根据原电池原理设计出了许许多多形状各异、用途不同的实用电池，极大地方便了我们的生活，也有力地促进了科学的发展
16、。谈谈你在日常生活中都使用过哪些类型的电池？二、发展中的化学电源活动一：认识干电池1交流：“新知预习1”。2观察P42图2-11，回答：锌锰电池的负极是 Zn ，正极是 石墨 ，电解质是 NH4Cl（MnO2) 。已知其电池反应可表示为：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2+Mn2O3+2NH3+H2O，则其负极反应式为 ，正极反应式为 。3思考交流：教材P42“思考与交流2”。4阅读教材P42最后自然段，回答：碱性锌锰电池与酸性锌锰电池比较有何优点？对应练习1银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag2O2 转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，写出该电池反应方程式
17、： 2Zn+Ag2O2+4KOH+2H2O2K2Zn(OH)4+2Ag 。活动二：认识充电电池1阅读教材P43，观察教材P43图2-12，填写下表：电池类型负极正极电解质铅蓄电池镍镉电池锂离子电池2交流：“新知预习1”和教材P43“思考与交流”。3已知铅蓄电池放电反应为：Pb+ PbO2+2H2SO4=2 PbSO4+2H2O，试写其电极反应式。负极： 正极：对应练习2镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd + 2NiOOH + 2H2OCd(OH)2 + 2Ni(OH)2有关该电池的说法正确的是（ A ）A放电时
18、正极反应：NiOOH + H2O= Ni(OH)2 e + OH- B充电过程是化学能转化为电能的过程C放电时负极附近溶液的碱性不变 D放电时电解质溶液中的OH-向正极移动活动三：认识燃料电池1阅读教材P44，观察教材P44图2-15，回答下列问题：（1）燃料电池的工作原理：利用原电池的工作原理，将 和 分别在两个电极上发生 反应和 反应，将 能转化为 能。其优点是 。（2）燃料电池与其它电池的区别是 。（3）燃料电池的负极是通入 的极，正极是通入 的极。2写出氢氧燃料电池的反应式碱性介质（KOH溶液），正极： ；负极： 总反应式： 。酸性介质（硫酸溶液），正极： ；负极： 总反应式： 【反馈
19、练习】1下列事实不能用原电池的知识来解释的是 （ C ）A轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的锌块 B镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用 C铝片不用特殊方法密闭保存 D锌跟稀硫酸反应时，滴入少量硫酸铜溶液后，反应速率加快2化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。目前常用的镍（Ni）镉（Cd）电池，其电池总反应式可以表示为：已知Ni (OH)2和Cd (OH)2均难溶于水但能溶于酸，以下说法正确的是 （ B ） 以上反应是可逆反应； 以上反应不是可逆反应； 充电时化学能转变为电能； 放电时化学能能转变为电能A. B. C. D.3右图是氢氧燃料电池构造示意图。关于该电池说法不正确 （ B ）A
20、.a极是负极 B.正极的电极反应是：O2+2H2O+4e-=4OH- C.电流由b通过灯泡流向a D.氢氧燃料电池是环保电池4氢氧电池以氢气作还原剂，氧气作氧化剂，电极为多孔镍，电解质溶液为30%的氢氧化钾溶液。以下说法中正确的组合是 （ A ）（1）负极反应为O2+2H2O+4e=4OH （2）负极反应为2H2+4OH4e=4H2O（3）电池工作时正极区pH升高，负极区pH下降 （4）电池工作时溶液中的阴离子移向正极A（2）（3） B（2）（4） C（1）（3）（4） D（1）（4）5锂电池是一种常用的电池，它广泛应用于心脏起搏器，一般可达十年之久，它的反应方程式为Li MnO2 =LiMn
21、O2，下列有关它的说法错误的是 ( D )A.它的负极是锂 B. 它是比容量（单位质量电极材料所能转换的电量）特别大的电池 C. 它的电解质溶液需用非水溶剂配制 D. 当有3.011023 个电子转移时，正极消耗1mol6据报道，锌电池可能取代目前广泛应用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染。其电池反应为：2Zn+02=2ZnO，原料为锌粒、电解质和空气，则下列叙述正确的是 ( D ) A锌为正极，空气进入负极反应 B负极反应一定为Zn-2e-=Zn2+ C正极发生氧化反应 D电解液肯定不是强酸7写出甲烷燃料电池的反应式碱性介质-KOH溶液正极： 2O2+8e-+4H2O8OH- ；
22、负极： CH48e-+10OH-CO32-+7H2O 总反应式： CH4+2O2+2KOHK2CO3+3H2O 。酸性介质正极： 2O2+8e-+8H+4H2O ；负极： CH48e-+4H2OCO2+8H+ 总反应式： CH4+2O2CO2+2H2O 。【总结梳理】1几种电池特点比较：名称干电池（一次性电池）充电电池（二次电池）燃料电池特点举例2原电池中电极反应式的书写方法：（1）先确定原电池的正负极，列出正负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失。（2）注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不能共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式；若正极上的反应物质是O2，
23、且电解质溶液为中性或碱性，则水必须写入正极反应式中，且O2生成OH-，若电解质溶液为酸性，则H+必须写入正极反应式中，O2生成水。（3）正负极反应式相加得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的电极反应式，即得到较难写出的电极反应式。【课后巩固】教材作业：P44习题3、5、7、9、10。提高训练：1下列情况下，埋在地下的输油铸铁管道被腐蚀最慢的是 （ C ）A. 潮湿疏松透气的土壤中 B. 含铁元素较多的酸性土壤中C. 干燥致密不透气的土壤中 D. 含碳量较高，潮湿透气的中性土壤中2微型锂电池可作植入某些心脏病
24、人体内的心脏起博器所用的电源，这种电池中的电解质是固体电解质LiI，其中的导电离子是I-.下列有关说法正确的是 （ C ）A正极反应：2Li - 2e- = 2Li+ B负极反应：I2 + 2e- = 2I-C总反应是：2Li + I2 = 2LiI D金属锂作正极放电 充电 3高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn2K2FeO48H2O 3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH，下列叙述不正确的是 （ C ）A放电时负极反应为：Zn2e2OHZn(OH)2B放电时正极反应为：FeO424H2O Fe(OH)33e5OHC放电
25、时每转移3mol电子，正极有1mol K2FeO4被氧化 D放电时正极附近溶液的碱性增强4一种新型燃料电池，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-。下列对该燃料电池说法不正确的是 ( D )A. 在熔融电解质中，O2-移向负极 B. 电池的总反应是：2C4H1013O2=8CO210H2OC. 通入空气的一极是正极，电极反应为：O24e-2O2-D. 通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H1026e-13O2-4CO25H2O 5镁-H2O2酸性燃料电池采用海水作电解质(加入一定量的酸)，下列结论不正确的是 ( A
26、)A.电池总反应为：Mg+H2O2=Mg(OH)2 B.正极发生的电极反应为：H2O2+2H+2e-=2H2OC.工作时，正极周围海水的pH增大 D.电池工作时，溶液中的H+向正极移动6甲醇-空气燃料电池（DMFC）是一种高效能、轻污染的车载电池，其工作原理如下图。下列有关叙述正确的是 （ B ）AH+从正极区通过交换膜移向负极区 B负极的电极反应式为：CH3OH(l) + H2O(l)6eCO2(g) + 6H+Cd导出的是CO2 D图中b、c分别是O2、甲醇72006年，科学家们发明了一种能够给电子设备提供动力的新型燃料电池。该电池包括两个涂覆着酶的电极，它们处于充满空气和少量氢气的玻璃槽
27、中。由于气体可以混合，从而省去了昂贵的燃料隔膜，其工作原理如图所示。下列说法中不正确的是（ C ）A该燃料电池可以提供清洁无污染的能源，具有广阔的发展空间B在高温环境中该电池无法正常工作C右边的电极反应式为H2 -2e-=2H+，该电极是电池的正极D为使电池持续工作，需要在两极不断通入H2和空气（氧气）8为研究金属腐蚀的条件和速率，某课外小组学生用金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置中，再放置于玻璃钟罩里保存一星期后，下列对实验结束时现象描述不正确的是 （ B ）A装置左侧的液面一定会上升 B左侧液面装置比装置的低C装置中的铁钉腐蚀最严重 D装置中的铁钉几乎没被腐蚀 9切过咸菜的钢刀未及时清洗，第二天刀上便出现锈斑，试用有关反应式、化学方程式表示过程。（1）负极 Fe2e-Fe2+ ；正极 O2+4e-+2H2O4OH- 。（2）化学方程式 2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2、4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)3 。10熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视。可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气，制得在650下工作的燃料电池，正极：O2+2CO2+4e-=2CO32-；负极： 2CO4e-+2CO32-4CO2 总反应式： 2CO+O22CO2 。
