1、第2課時(shí)化學(xué)反應(yīng)能量轉(zhuǎn)化的重要應(yīng)用化學(xué)電池核心素養(yǎng)發(fā)展重點(diǎn)學(xué)業(yè)要求1.了解原電池的構(gòu)成和工作原理。體會(huì)化學(xué)電池對(duì)提高生活質(zhì)量的重要意義，體會(huì)2.知道構(gòu)成原電池的條件?；瘜W(xué)科學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)，強(qiáng)化綠色化學(xué)觀念3.了解化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化以及化學(xué)和可持續(xù)發(fā)展意識(shí)。反應(yīng)的其他應(yīng)用。4.了解常見的化學(xué)電池。學(xué)生自主學(xué)習(xí)氫氧燃料電池化學(xué)電池是根據(jù)eqoac(,01)原電池原理制成的。原電池是一種利用eqoac(,02)氧化還原反應(yīng)將eqoac(,03)化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成eqoac(,04)電能的裝置。在氫氧燃料電池中，氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)分別在eqoac(,05)兩個(gè)不同的區(qū)域進(jìn)行。其中氫氣分子中的氫原

2、子在左側(cè)石墨電極上eqoac(,06)失去電子，氫氣作為電池的eqoac(,07)負(fù)極反應(yīng)物；氧氣分子中氧原子在右側(cè)石墨電極上eqoac(,08)得到電子，氧氣作為電池的eqoac(,09)正極反應(yīng)物。稀硫酸中存在eqoac(,10)自由移動(dòng)的離子起到eqoac(,11)傳導(dǎo)電荷的作用，導(dǎo)線起到eqoac(,12)傳導(dǎo)電子的作用。物理學(xué)認(rèn)為，在一個(gè)有電源的閉合回路中，產(chǎn)生電流的原因是電源給用電器提供了eqoac(,13)電勢(shì)差。簡(jiǎn)易氫氧燃料電池能夠給用電器提供電勢(shì)差，是由于在兩個(gè)石墨電極上有eqoac(,14)得失電子能力不同的物質(zhì)氫氣和氧氣；當(dāng)形成閉合回路時(shí)便會(huì)產(chǎn)生eqoac(,15)電流。

3、還原劑和氧化劑分別在不同的區(qū)域發(fā)生eqoac(,02)氧化反應(yīng)和eqoac(,04)還原反應(yīng)，并通過能導(dǎo)電的eqoac(,01)原電池的基本工作原理03物質(zhì)形成eqoac(,05)閉合回路產(chǎn)生eqoac(,06)電流。其中，還原劑在eqoac(,07)負(fù)極上eqoac(,08)失去電子，是負(fù)極反應(yīng)物；氧化劑在eqoac(,09)正極上eqoac(,10)得到電子，是正極反應(yīng)物；電極材料通常是能夠eqoac(,11)導(dǎo)電的固體。此外，還要有能夠eqoac(,12)傳導(dǎo)電荷的電解質(zhì)作為離子導(dǎo)體；而導(dǎo)線則作為eqoac(,13)電子導(dǎo)體，起到傳導(dǎo)電子形成閉合回路的作用。設(shè)計(jì)原電池的基本思路常見電池1

4、干電池(屬于eqoac(,01)一次電池)：如eqoac(,02)鋅錳電池。2充電電池(又稱eqoac(,03)二次電池)：如eqoac(,04)鉛蓄電池、eqoac(,05)鋰電池(手機(jī)用)。3燃料電池：如eqoac(,06)氫氧燃料電池，其eqoac(,07)能量轉(zhuǎn)換效率高，對(duì)環(huán)境eqoac(,08)無污染。課堂互動(dòng)探究一、原電池的工作原理請(qǐng)討論作原電池兩極的材料有什么樣的要求？提示：首先必須能導(dǎo)電，如金屬材料、石墨等；其次，若兩極都是金屬，則活潑性必須不同，且一般負(fù)極材料和電解質(zhì)溶液能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。1原電池的構(gòu)成條件(1)能自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)。(2)電極：兩個(gè)導(dǎo)體做電極。一般為兩種活

5、動(dòng)性不同的金屬，其中較活潑的金屬做負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)；較不活潑的金屬做正極，發(fā)生還原反應(yīng)?；蚪饘倥c能導(dǎo)電的非金屬(如石墨)做電極，其中金屬做負(fù)極，非金屬(如石墨)做正極。(3)具有電解質(zhì)溶液且構(gòu)成閉合電路：兩電極用導(dǎo)線相連放入電解質(zhì)溶液中形成閉合電路。2原電池的工作原理知識(shí)拓展電極反應(yīng)式的書寫(1)負(fù)極反應(yīng)式的書寫活潑金屬做負(fù)極時(shí)，電極本身被氧化：a若生成的陽離子不與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，其產(chǎn)物可直接寫為金屬陽離子，如：Zn2e22=Zn，Cu2e=Cu。444b若生成的金屬陽離子與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，其電極反應(yīng)式為兩反應(yīng)合并后的反應(yīng)式。如MgAl(KOH)原電池，負(fù)極反應(yīng)式為Al3e4OH=Al(OH

6、)；鉛蓄電池負(fù)極反應(yīng)式：Pb2eSO2=PbSO。負(fù)極本身不反應(yīng)時(shí)，常見書寫方法為：氫氧(酸性)燃料電池，負(fù)極反應(yīng)式為H22e=2H。氫氧(堿性)燃料電池，負(fù)極反應(yīng)式為H22e2OH=2HO。(2)正極反應(yīng)式的書寫首先根據(jù)化合價(jià)變化或氧化性強(qiáng)弱判斷得電子的微粒；其次確定該微粒得電子后變成哪種形式。如氫氧(酸性)燃料電池，正極反應(yīng)式為O24H4e=2HO。氫氧(堿性)燃料電池，正極反應(yīng)式為O22H2O4e=4OH。1下列各裝置能構(gòu)成原電池的是()答案C解析A項(xiàng)，只有一個(gè)電極，所以該裝置不能構(gòu)成原電池，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，該裝置沒有構(gòu)成閉合回路，所以不能構(gòu)成原電池，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，該裝置符合原電池的構(gòu)成條件，

7、能構(gòu)成原電池，正確；D項(xiàng)，酒精不是電解質(zhì)溶液，所以不能構(gòu)成原電池，錯(cuò)誤。2如圖所示裝置中，觀察到電流表指針偏轉(zhuǎn)(指針順著電流方向偏轉(zhuǎn))，M變粗，N變細(xì)，由此判斷下表中所列M、N、P三種物質(zhì)，其中可以成立的是()ABCDM鋅銅銀鋅N銅鐵鋅鐵P稀硫酸稀鹽酸硝酸銀溶液硝酸鐵溶液答案C解析該原電池中M變粗，N變細(xì)，說明發(fā)生原電池反應(yīng)時(shí)N溶解，N做負(fù)極，溶液中有金屬析出附著在M上，M做正極。A、B兩項(xiàng)中，電解質(zhì)溶液分別為稀硫酸和稀鹽酸，原電池工作時(shí)，不會(huì)有金屬析出，不符合題意；C項(xiàng)，正極反應(yīng)為Age=Ag，符合題意；而D項(xiàng)，鋅比鐵活潑，故M做負(fù)極，變細(xì)，不符合題意。規(guī)律方法原電池的判定(1)先分析有無外

8、接電源，無外接電源的可能為原電池。(2)根據(jù)原電池的形成條件四看看電極兩極為導(dǎo)體，且存在活動(dòng)性差異；看溶液兩極插入電解質(zhì)溶液中；看回路形成閉合回路；看本質(zhì)有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)發(fā)生。二、原電池的應(yīng)用1所有氧化還原反應(yīng)都能設(shè)計(jì)成原電池嗎？提示：不能。只有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計(jì)成原電池。2原電池工作時(shí)，負(fù)極失去的電子總數(shù)與正極得到的電子總數(shù)有何關(guān)系？為什么？提示：相等。原電池中，負(fù)極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極得電子發(fā)生還原反應(yīng)，根據(jù)氧化還原反應(yīng)中得失電子守恒規(guī)律知，正極上得電子總數(shù)與負(fù)極上失電子總數(shù)相等。原電池的應(yīng)用(1)加快氧化還原反應(yīng)速率如實(shí)驗(yàn)室用Zn和稀硫酸(或稀鹽酸)反應(yīng)制備H2，常用粗鋅

9、。原因是粗鋅中的雜質(zhì)和鋅、稀硫酸形成原電池，加快了鋅的腐蝕，使產(chǎn)生H2的速率加快。(2)比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱原電池中，一般活動(dòng)性強(qiáng)的金屬做負(fù)極，活動(dòng)性弱的金屬做正極。如有兩種金屬A和B，用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，觀察到A極溶解，B極上有氣泡產(chǎn)生，由原電池原理可知，金屬活動(dòng)性：AB。(3)金屬的防護(hù)輪船外殼上鑲嵌鋅塊，在海水中形成原電池，鋅做負(fù)極失去電子，保護(hù)鐵不被腐蝕。(4)設(shè)計(jì)原電池設(shè)計(jì)原電池要依據(jù)原電池的構(gòu)成條件來進(jìn)行。一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。兩個(gè)導(dǎo)電的電極。電解質(zhì)溶液及導(dǎo)線構(gòu)成閉合回路。例如以Cu2FeCl3=2FeClCuCl2設(shè)計(jì)原電池知識(shí)拓展純鋅在稀硫酸中反應(yīng)，Zn表面既有Zn2進(jìn)

10、入溶液，又有H運(yùn)動(dòng)到Zn表面得到電子生成H2，而在CuZn原電池中，Zn失去電子變成Zn2進(jìn)入溶液，H在Cu上得到電子生成H2。比較兩種形式的反應(yīng)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)前者Zn表面“擁擠不堪”，H對(duì)Zn2有排斥作用，而后者“暢通無阻”。因此粗鋅與稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氫氣的速率要明顯大于純鋅與稀硫酸的。3下列四個(gè)化學(xué)反應(yīng)中，理論上不可能設(shè)計(jì)為原電池的是()4A2Al2NaOH6H2O=2NaAl(OH)3H2點(diǎn)燃B2H2O2=2H2OCZnCuSO4=CuZnSO4DNa2CO32HCl=2NaClH2OCO2答案D解析只有氧化還原反應(yīng)才可能設(shè)計(jì)成原電池，D項(xiàng)中的反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)，不能設(shè)計(jì)為原電池。4如圖所示

11、的裝置中，a的活動(dòng)性比氫的強(qiáng)，b為碳棒，關(guān)于此裝置的敘述不正確的是()A碳棒上有氣體放出，溶液的pH增大Ba是正極，b是負(fù)極C導(dǎo)線中有電子流動(dòng)，電子從a極流到b極Da極上發(fā)生了氧化反應(yīng)答案B解析該原電池中，a的活動(dòng)性比氫強(qiáng)，所以金屬a做負(fù)極，碳棒b做正極，負(fù)極上金屬失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極碳棒上氫離子得電子發(fā)生還原反應(yīng)，所以溶液中氫離子濃度減小，溶液的pH增大，A、D正確，B錯(cuò)誤；該裝置能構(gòu)成原電池，所以有電流產(chǎn)生，電子從負(fù)極a沿導(dǎo)線流向正極b，C正確。誤區(qū)警示誤區(qū)一誤認(rèn)為原電池的負(fù)極材料一定參加反應(yīng)有些原電池的負(fù)極材料不參加反應(yīng)，如燃料電池。在燃料電池中，電極材料均不發(fā)生反應(yīng)，故兩極均可用惰性材料。誤區(qū)二誤認(rèn)為在原電池中相對(duì)活潑的金屬一定做負(fù)極，相對(duì)不活潑的金屬一定做正極在判斷原電池正、負(fù)極時(shí)，既要考慮金屬活動(dòng)性的相對(duì)強(qiáng)弱，也要考慮電解質(zhì)溶液的性質(zhì)。如MgAlHCl溶液構(gòu)成的原電池中，Mg為負(fù)極；但MgAlNaOH溶液構(gòu)成的原電池中，Al為負(fù)極，Mg為正極；CuAl(Fe)濃硝酸構(gòu)成的原電池中，Cu為負(fù)極。誤區(qū)三誤認(rèn)為電子由原電池負(fù)極流出，流到原電池正極，再通過電解質(zhì)溶液到達(dá)