（人教版必修2）第二章化學反應與能量第二節(jié)化學能與電能(第1課時)【學習目標】1．通過實驗探究、交流討論，知道原電池概念及原電池工作原理、構成原電池的條件。2．通過對實驗現(xiàn)象的討論與分析，提高實驗探究和總結歸納的能力，感受自主學習、合作學習的樂趣。在趣味原電池制作活動中，感受化學能轉化為電能的奇妙和參與探究的喜悅。3.通過舉例說明化學能與電能的轉化關系及其應用，認識到化學能轉化為電能的重要性，感悟化學學科的學習價值和社會價值。【學習重點】原電池概念、原理、組成及應用?！緶剀疤崾尽拷⒑暧^現(xiàn)象與反應本質間的聯(lián)系可能是你學習的難點?！咀灾鲗W習】舊知回顧：1．氧化還原反應的特征：__反應前后有元素化合價變化_，氧化還原反應的本質：有電子轉移_____，氧化劑在反應中得電子，還原劑在反應中失電子。2．氧化還原反應中轉移電子數=_____失電子總數___=___得電子總數_____新知預習：閱讀教材P39-40，嘗試回答下列問題：1．一次能源是指：直接從自然界取得的能源，流水、風、煤、石油、天然氣、鈾礦等,二次能源是指：一次能源經過加工，轉換得到的能源電力等。2．燃燒的本質是什么？火力發(fā)電中能量的轉化方式是怎樣的？火力發(fā)電又有哪些優(yōu)點和缺點呢？情景導入：電能是現(xiàn)代社會中應用最廣泛，使用最方便、污染最小的一種二次能源，又稱電力。例如，小到日常生活中使用的手提電腦、手機、相機、攝像機……大到火箭上天、神州六號宇宙飛船遨游太空，這一切都依賴于電池的應用。那么，同學們一定想知道電池的結構、它的工作原理。電池是怎樣把化學能轉變?yōu)殡娔艿哪?？今天我們用化學知識來揭開電池這個謎。下面我們先認識什么是一次能源？什么是二次能源？一、化學能轉化為電能活動一：認識能源的分類交流：“新知預習1”。對應練習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）。一次能源中可再生資源有（1）（5）（9）（10）（13）（14），不可再生資源有（2）（6）。（1）水能（2）煤（3）電能（4）蒸汽（5）太陽能（6）石油（7）核能（8）酒精（9）地熱能風能（11）工業(yè)余熱（12）汽油（13）潮汐能（14）生物質能（15）焦炭（16）氫能活動二：認識火力發(fā)電的原理1．交流：“新知預習2”。2．小結：（1）火力發(fā)電的能量轉換過程：化學能熱能機械能電能，其中化學能是轉化過程的關鍵。（2）能量轉化裝置：燃燒爐→蒸汽機→電機（3）能量轉化本質：?；顒尤禾骄吭姵丶捌涔ぷ髟韀問題探討]在火力發(fā)電過程中，化學能要經過一系列能量轉換環(huán)節(jié)才能轉化為電能，由于轉換環(huán)節(jié)多，能源利用率低，造成能源極度浪費。那么能否將化學能直接轉化為電能，提高能量的利用率？1．討論交流：（1）氧化劑和還原劑直接接觸進行反應時，化學能轉化為熱能，再經過一系列能量轉換環(huán)節(jié)才能轉化為電能。那么要使氧化還原反應釋放的能量不經過熱能，而直接轉化為電能，所要解決的第一問題是什么？（2）若將氧化反應和還原反應分開在不同區(qū)域進行，那么，怎樣架設橋梁使電子從還原劑區(qū)域轉移到氧化劑區(qū)域，同時形成電流？（3）怎樣知道所架設的橋梁中有電子流過？如何從電學角度考慮儀器選擇和組裝問題？2．閱讀材料、思考：1780年的一天，意大利解剖學家伽伐尼在做青蛙解剖時，兩手分別拿著不同的金屬器械，無意中同時碰在青蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，仿佛受到電流的刺激，而只用一種金屬器械去觸動青蛙，卻并無此種反應。從上述材料中你得到什么啟示？3．實驗并填寫表格實驗步驟金屬實驗現(xiàn)象結論或解釋(有關化學方程式)、Cu分別插入稀H2SO4溶液Zn片Cu片、Cu導線連接后插入稀H2SO4Zn片Cu片3.Zn、Cu導線連接后，再接電流表，插入稀H2SO4Zn片、Cu片原電池是指_________________________的裝置。4．（1）討論交流：教材P41“學與問”。（2）小結：原電池工作原理（根據上述實驗填寫）電極電極材料電極反應式反應類型（氧化反應還是還原反應）電解液中離子流向電子流動方向負極正極5．（1）完成原電池構成探究實驗電極材料電解質溶液電極現(xiàn)象電流表指針是否偏轉解釋或結論Zn石墨稀硫酸Cu石墨稀硫酸ZnFe稀硫酸ZnFe乙醇ZnZn稀硫酸ZnFe稀硫酸（2）交流：教材P42“思考與交流”。（3）小結：原電池的構成條件是。6．完成教材P41“科學探究”、P42“實踐活動”。對應練習２．如下圖所示的裝置能夠組成原電池且產生電流的是?！痉答伨毩暋浚保畬\片和銅片用導線連接置于稀硫酸溶液中，下列各敘述不正確的是（

B）A．鋅片作負極，鋅發(fā)生氧化反應B．銅片作正極，銅得到電子C．溶液中的pH增大D．氫離子在銅片表面被還原2.關于原電池的敘述中正確的是（B）A．構成原電池的電極是兩種不同的金屬B．原電池是將化學能轉化為電能的裝置C．原電池負極發(fā)生的電極反應是還原反應D．原電池的正極是還原劑，總是溶液中的陽離子在此被還原３.如下圖，下列裝置屬于原電池的是（C）４.某原電池總反應離子方程式為2Fe3++Fe=3Fe2+能實現(xiàn)該反應的原電池是（A）A.正極為銅，負極為鐵，電解質溶液為FeCl3溶液B.正極為銅，負極為鐵，電解質溶液為Fe(NO3)2溶液C.正極為鐵，負極為鋅，電解質溶液為Fe2(SO4)3D.正極為銀，負極為鐵，電解質溶液為CuSO4５.下列關于實驗現(xiàn)象的描述不正確的是（C）A.銅鋅組成的原電池中電子是從鋅經過導線流向銅B.把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中,銅片表面出現(xiàn)氣泡C.把銅片插入FeCl3溶液中,在銅片表面出現(xiàn)一層鐵D.把鋅片放入盛有鹽酸的試管中,加入幾滴CuCl2溶液,氣泡放出速率加快６.實驗室中欲制氫氣,最好的方法是（D）A.純鋅與稀硫酸反應B.純鋅與濃硫酸反應C.純鋅與稀鹽酸反應D.粗鋅(含鉛.銅雜質)與稀硫酸反應７.X、Y、Z都是金屬，把X浸入Z的硝酸鹽溶液中，X的表面有Z析出，X與Y組成的原電池時，Y為電池的負極，則X、Y、Z三種金屬的活動順序為（C）>Y>ZB.X>Z>YC.Y>X>ZD.Y>Z>X８．用下列物質設計一個原電池CuSO4溶液、ZnSO4溶液、NaOH溶液、NaCl溶液、Fe棒、Cu棒、C棒、Zn片、銅線。（１）畫出裝置圖。（２）寫出電極反應式和電池反應方程式。【總結梳理】原電池正負極的判斷：一般是的金屬為負極，負極材料與電解質溶液要能，活潑性的金屬或能的非金屬為正極；電流是由流向，電子流動方向是由極流向極，電流計指針偏向極；在原電池的電解質溶液內，陽離子移向的極是極，陰離子移向的極為極；原電池的負極總是電子發(fā)生反應，其正極總是電子發(fā)生反應；原電池負極上通常有現(xiàn)象，正極上通常有現(xiàn)象?！菊n后鞏固】教材作業(yè)：P44習題1、2、4。提高訓練：1．將銀片和錫片用導線相連后，一起浸入稀硫酸溶液中，則（D）A．錫片上有氣泡，銀片上無氣泡B．形成原電池，錫為正極，銀為負極C．電流方向是自錫片通過外電路導線流向銀片D．錫極發(fā)生氧化反應，銀極上發(fā)生還原反應2．關于如右圖所示裝置的敘述，正確的是（D）A．銅是正極，銅片被還原B．銅片質量逐漸減少C．電流從鋅片經導線流向銅片D．氫離子在銅片表面被還原3．等質量的兩份鋅粉a、b中分別加入過量的稀硫酸，向a中加入少量的CuSO4溶液，下列各圖表示的是產生H2的體積V與時間t的關系，其中正確的是（A）4．已知空氣—鋅電池的電極反應為：鋅片Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O石墨1/2O2+H2O+2e-=2OH-據此判斷鋅片是（A）A．負極并被氧化 B．負極并被還原 C．正極并被氧化 D．正極并被還原5．一個原電池的總反應離子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu，該反應的原電池組成正確()。ABCD正極ZnAgCuCu負極CuCuZnZn電解質溶液CuCl2H2S04CuSO4FeCl26．把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時，a為負極；c、d相連時，外電路的電流由d到c；a、c相連時，c極上產生大量氣泡；b、d相連時，d極逐漸溶解，則四種金屬的活動性由強到弱的順序為（B）A．a>b>c>dB．a>c>d>bC．c>a>d>bD．b>d>c>a7．用鐵片與稀硫酸反應制取氫氣時，下列措施不能使反應速率加快的是（B）A．加熱B．不用稀硫酸，改用98％濃硫酸C．滴加少量CuSO4溶液D．不用鐵片，改用鐵粉8．某原電池裝置如右圖所示。下列有關敘述中，正確的是（D）A．Fe作正極，發(fā)生氧化反應B．負極反應：2H++2e－＝H2↑C．工作一段時間后，兩燒杯中溶液pH均不變D．工作一段時間后，NaCl溶液中c(Cl－)增大9．微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應用，有一種銀鋅電池，其電極分別是Ag2O和Zn，電解質溶液為KOH，電池總反應為Ag2O+Zn=2Ag+ZnO，據此判斷Ag2O是正極，電極反應式為Ag2O+2e-+H2O＝2Ag+2OH-；Zn是負極，電極反應式為Zn_—2e-+2OH-＝ZnO+H2O。10．取Pt和Zn為電極材料埋入人體內作為心臟起搏器的能源，它跟人體的體液中含有一定濃度的溶解O2、H+和Zn2+進行作用。其正極的反應式為O2+4e-+4H+＝2H2O；負極的反應式為2Zn—4e-＝2Zn2+。(第2課時)【學習目標】通過觀察圖片、觀看動畫，認識發(fā)展中的化學電源，能正確書寫簡單的電極反應式和電池反應式。感悟研制新型電池的重要性以及化學電源可能會引起的環(huán)境問題，進一步認識化學對生活和社會的貢獻，關注能源問題，逐步形成正確的能源觀?！緦W習重點】電極反應式的書寫、電解質的作用?！緶剀疤崾尽侩姵仉姌O反應式的書寫可能是你學習的難點。【自主學習】舊知回顧：1．簡述原電池的電流回路：2．根據氧化還原反應：2Ag+(aq)+Cu(s)====Cu2+(aq)+2Ag(s)設計的原電池如圖所示，其中鹽橋為瓊脂-飽和KNO3鹽橋。請回答下列問題：(1)電極X的材料是_____；電解質溶液Y是_______；(2)銀電極為電池的_______極，寫出兩電極的電極反應式：銀電極：_______________；X電極：_____________________。(3)外電路中的電子是從______電極流向______電極。(4)鹽橋中向CuSO4溶液中遷移的離子是______(填序號)。++新知預習：1．解剖一只干電池，簡述其結構。2．閱讀教材P42-44，嘗試回答下列問題：（1）一次性電池與二次電池有何根本區(qū)別？原因何在？（2）廢電池為什么不能隨意丟棄？正確的處理方法是什么？情景導入：化學能能轉化為電能，根據原電池原理設計出了許許多多形狀各異、用途不同的實用電池，極大地方便了我們的生活，也有力地促進了科學的發(fā)展。談談你在日常生活中都使用過哪些類型的電池？二、發(fā)展中的化學電源活動一：認識干電池1．交流：“新知預習1”。2．觀察P42圖2-11，回答：鋅錳電池的負極是Zn，正極是石墨，電解質是NH4Cl（MnO2)。已知其電池反應可表示為：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O，則其負極反應式為，正極反應式為。3．思考交流：教材P42“思考與交流2”。4．閱讀教材P42最后自然段，回答：堿性鋅錳電池與酸性鋅錳電池比較有何優(yōu)點？對應練習1．銀鋅堿性電池的電解質溶液為KOH溶液，電池放電時正極的Ag2O2轉化為Ag，負極的Zn轉化為K2Zn(OH)4，寫出該電池反應方程式：2Zn+Ag2O2+4KOH+2H2O＝2K2[Zn(OH)4]+2Ag?；顒佣赫J識充電電池1．閱讀教材P43，觀察教材P43圖2-12，填寫下表：電池類型負極正極電解質鉛蓄電池鎳鎘電池鋰離子電池2．交流：“新知預習1”和教材P43“思考與交流”。3．已知鉛蓄電池放電反應為：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，試寫其電極反應式。負極：正極：對應練習2．鎳鎘（Ni-Cd）可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應用。已知某鎳鎘電池的電解質溶液為KOH溶液，其充、放電按下式進行：Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2有關該電池的說法正確的是（A）A．放電時正極反應：NiOOH+H2O=Ni(OH)2－e—+OH-B．充電過程是化學能轉化為電能的過程C．放電時負極附近溶液的堿性不變D．放電時電解質溶液中的OH-向正極移動活動三：認識燃料電池1．閱讀教材P44，觀察教材P44圖2-15，回答下列問題：（1）燃料電池的工作原理：利用原電池的工作原理，將和分別在兩個電極上發(fā)生反應和反應，將能轉化為能。其優(yōu)點是。（2）燃料電池與其它電池的區(qū)別是。（3）燃料電池的負極是通入的極，正極是通入的極。2．寫出氫氧燃料電池的反應式①堿性介質（KOH溶液），正極：；負極：總反應式：。②酸性介質（硫酸溶液），正極：；負極：總反應式：【反饋練習】1．下列事實不能用原電池的知識來解釋的是（C）A．輪船水線以下的船殼上鑲嵌有一定量的鋅塊B．鍍鋅的鐵制品比鍍錫的鐵制品耐用C．鋁片不用特殊方法密閉保存D．鋅跟稀硫酸反應時，滴入少量硫酸銅溶液后，反應速率加快2．化學電池在通訊、交通及日常生活中有著廣泛的應用。目前常用的鎳（Ni）鎘（Cd）電池，其電池總反應式可以表示為：已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均難溶于水但能溶于酸，以下說法正確的是（B）①以上反應是可逆反應；②以上反應不是可逆反應；③充電時化學能轉變?yōu)殡娔埽虎芊烹姇r化學能能轉變?yōu)殡娔蹵.①③B.②④C.①④D.②③3．右圖是氫氧燃料電池構造示意圖。關于該電池說法不正確（B）極是負極B.正極的電極反應是：O2+2H2O+4e-=4OH-C.電流由b通過燈泡流向aD.氫氧燃料電池是環(huán)保電池4．氫氧電池以氫氣作還原劑，氧氣作氧化劑，電極為多孔鎳，電解質溶液為30%的氫氧化鉀溶液。以下說法中正確的組合是（A）（1）負極反應為O2+2H2O+4e－=4OH－（2）負極反應為2H2+4OH－－4e－=4H2O（3）電池工作時正極區(qū)pH升高，負極區(qū)pH下降（4）電池工作時溶液中的陰離子移向正極A．（2）（3）B．（2）（4）C．（1）（3）（4）D．（1）（4）5．鋰電池是一種常用的電池，它廣泛應用于心臟起搏器，一般可達十年之久，它的反應方程式為Li＋MnO2=LiMnO2，下列有關它的說法錯誤的是(D)A.它的負極是鋰B.它是比容量（單位質量電極材料所能轉換的電量）特別大的電池C.它的電解質溶液需用非水溶劑配制D.當有×1023個電子轉移時，正極消耗1mol6．據報道，鋅電池可能取代目前廣泛應用的鉛蓄電池，因為鋅電池容量更大，而且沒有鉛污染。其電池反應為：2Zn+02=2ZnO，原料為鋅粒、電解質和空氣，則下列敘述正確的是(D)A．鋅為正極，空氣進入負極反應B．負極反應一定為Zn-2e-=Zn2+C．正極發(fā)生氧化反應D．電解液肯定不是強酸7．寫出甲烷燃料電池的反應式①堿性介質-KOH溶液正極：2O2+8e-+4H2O＝8OH-；負極：CH4—8e-+10OH-＝CO32-+7H2O總反應式：CH4+2O2+2KOH＝K2CO3+3H2O。②酸性介質正極：2O2+8e-+8H+＝4H2O；負極：CH4—8e-+4H2O＝CO2+8H+總反應式：CH4+2O2＝CO2+2H2O?！究偨Y梳理】1．幾種電池特點比較：名稱干電池（一次性電池）充電電池（二次電池）燃料電池特點舉例2．原電池中電極反應式的書寫方法：（1）先確定原電池的正負極，列出正負極上的反應物質，并標出相同數目電子的得失。（2）注意負極反應生成的陽離子與電解質溶液中的陰離子是否共存。若不能共存，則該電解質溶液中的陰離子應寫入負極反應式；若正極上的反應物質是O2，且電解質溶液為中性或堿性，則水必須寫入正極反應式中，且O2生成OH-，若電解質溶液為酸性，則H+必須寫入正極反應式中，O2生成水。（3）正負極反應式相加得到電池反應的總反應式。若已知電池反應的總反應式，可先寫出較易書寫的電極反應式，然后在電

子守恒的基礎上，總反應式減去較易寫出的電極反應式，即得到較難寫出的電極反應式?！菊n后鞏固】教材作業(yè)：P44習題3、5、7、9、10。提高訓練：1．下列情況下，埋在地下的輸油鑄鐵管道被腐蝕最慢的是（C）A.潮濕疏松透氣的土壤中B.含鐵元素較多的酸性土壤中C.干燥致密不透氣的土壤中D.含碳量較高，潮濕透氣的中性土壤中2．微型鋰電池可作植入某些心臟病人體內的心臟起博器所用的電源，這種電池中的電解質是固體電解質LiI，其中的導電離子是I-.下列有關說法正確的是（C）A．正極反應：2Li-2e-=2Li+B．負極反應：I2+2e-=2I-C．總反應是：2Li+I2=2LiID．金屬鋰作正極放電充電3．高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應為3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，下列敘述不正確的是（C放電充電A．放電時負極反應為：Zn－2e－＋2OH－＝Zn(OH)2B．放電時正極反應為：FeO42－＋4H2O＝Fe(OH)3－3e－＋5OH－C．放電時每轉移3mol電子，正極有1molK2FeO4被氧化D．放電時正極附近溶液的堿性增強4．一種新型燃料電池，一極通入空氣，另一極通入丁烷氣體；電解質是摻雜氧化釔(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體，在熔融狀態(tài)下能傳導O2-。下列對該燃料電池說法不正確的是

(

D

)A.在熔融電解質中，O2-移向負極B.電池的總反應是：2C4H10＋13O2=8CO2＋10H2OC.通入空氣的一極是正極，電極反應為：O2＋4e-＝2O2-D.通入丁烷的一極是正極，電極反應為