第2課時化學反應與電能1．理解原電池的概念及工作原理，能正確判斷原電池的正、負極。2．會設計簡單的原電池。3．知道干電池、充電電池、燃料電池等化學電源的特點。一、原電池的工作原理1．實驗探究實驗裝置實驗現象實驗結論或解釋鋅片：________________，有________產生銅片：________________鋅與稀硫酸________________，銅與稀硫酸________鋅片：________________銅片：________________電流表：_______________鋅________電子，變?yōu)開_______，電子經過導線流向________，產生電流，________在銅片上________電子生成________，反應過程中產生了________2．原電池的概念原電池是把________能轉化為________能的裝置；原電池的反應一般是__________反應。3．原電池的工作原理(1)分析下圖并填空原電池總反應式：________________________________。(2)電子的移動方向：從_____極流出，經導線流向_____極。(3)離子的移動方向：陽離子向______極移動，陰離子向______極移動。4．原電池的構成條件(1)兩極為兩種________不同的金屬（或一種為能導電的非金屬）。(2)________溶液。(3)形成___________。(4)能自發(fā)進行的_____________反應。5．原電池工作原理的簡單應用(1)加快氧化還原反應的速率在原電池中，氧化反應和還原反應分別在兩極進行，使溶液中粒子運動相互間的干擾減小，使反應速率________。(2)比較金屬的活動性強弱原電池中，一般活動性強的金屬為________，活動性弱的金屬為________。二、化學電源1．一次電池(1)特點：電池放電后________充電(內部的氧化還原反應________逆向進行)，如鋅錳干電池屬于一次電池。(2)鋅錳干電池的構造如圖所示。①鋅筒為________，電極反應是________________________。②石墨棒為________，最終被還原的物質是__________。③NH4Cl糊的作用是________________________。2．二次電池(充電電池)(1)特點：二次電池在放電時所進行的________________________，在充電時可以___________，使電池恢復到放電前的狀態(tài)。(2)能量轉化：化學能電能(3)常見的充電電池：鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池。3．燃料電池(1)特點：①反應物儲存在電池外部；②能量轉換效率高、清潔、安全；③供電量易于調節(jié)。(2)燃料電池常用的燃料有：________、________、乙醇等；常用氧化劑：氧氣。?問題一原電池的工作原理【典例1】根據原電池原理，結合裝置圖，按要求解答問題：(1)若X為Zn，Y為硫酸銅溶液，則X為________(填電極名稱)，判斷依據：_________________；銅電極的名稱是________，溶液中的Cu2＋移向________(填“Cu”或“X”)電極。(2)若X為銀，Y為硝酸銀溶液，則X為________(填電極名稱)，判斷依據：_________________；銅電極的名稱是________，溶液中的Ag＋移向________(填“Cu”或“X”)電極。【歸納小結】原電池的工作原理(1)原電池構成條件①反應：看是否有能自發(fā)進行的氧化還原反應發(fā)生(一般是活潑性強的金屬與電解質溶液的反應)。②電極：一般是活潑性不同的兩電極。③形成閉合回路，形成閉合回路需三個條件：電解質溶液；兩電極直接接觸或有導線連接；兩電極插入電解質溶液中。(2)工作原理①反應類型：負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應。②電子的移動方向：從負極流出，經導線流向正極。③離子的移動方向：陽離子向正極移動，陰離子向負極移動。④電流方向：正極→導線→負極【變式練1-1】如圖所示電流表的指針發(fā)生偏轉，同時A極的質量減小，B極上有氣泡產生，C為電解質溶液，下列說法錯誤的是()A．B極為原電池的正極B．A、B、C分別為Zn、Cu和稀鹽酸C．C中陽離子向A極移動D．A極發(fā)生氧化反應【變式練1-2】下列裝置中能夠組成原電池的是________(填序號)，其他不能構成原電池的試分別說明理由：_________________________________________________________________________________。?問題二原電池原理的應用【典例2】理論上講，任何自發(fā)的氧化還原反應都可以設計成原電池。請選擇適宜的材料和試劑，請利用反應“Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋”設計一個原電池?；卮鹣铝袉栴}：(1)選用________為負極，選擇依據是______________________________________________。(2)正極材料可選用________，選擇依據是____________________________。(3)________溶液作電解質溶液。(4)寫出電極反應式正極：________________，負極：________________。(5)該原電池中電子從________極流出，電解質溶液中的陽離子(Fe3＋)移向________極?！練w納小結】原電池的設計思路(1)依據：已知一個氧化還原反應，首先分析找出氧化劑、還原劑，一般還原劑為負極材料(或在負極上被氧化)，氧化劑(電解質溶液中的陽離子)在正極上被還原。(2)設計思路：①定：確定一個能夠自發(fā)進行的氧化還原反應。②拆：將氧化還原反應拆分為氧化反應和還原反應兩個半反應，分別作為負極和正極的電極反應。還原劑－ne－=氧化產物(負極電極反應)；氧化劑＋ne－=還原產物(正極電極反應)。③找：根據氧化還原反應中的還原劑和氧化劑確定原電池的負極和電解質溶液，正極一般選擇比負極穩(wěn)定的金屬或能導電的非金屬。④畫：連接電路形成閉合回路，畫出原電池示意圖。【變式練2-1】下列各組材料中，不能組成原電池的是()選項ABCD兩極材料Zn片，石墨Cu片，Ag片Zn片，Cu片Fe片，Cu片插入溶液稀硫酸AgNO3溶液蔗糖溶液稀鹽酸【變式練2-2】利用原電池原理可比較金屬的活潑性，原電池中，作負極的金屬活動性一般比作正極的金屬活動性強。結合相關知識解答下列問題。A、B、C三種金屬片按表中裝置進行實驗：裝置甲乙現象A不斷溶解，B上產生氣泡C的質量增加，B的質量減輕(1)在甲中，金屬片________(填“A”或“B”)發(fā)生氧化反應。(2)在乙中，金屬片________(填“B”或“C”)作負極。(3)如果把B、C用導線連接后同時浸入稀硫酸中，有一電極產生氣泡。則金屬片________(填“B”或“C”)上有氣泡產生。(4)上述三種金屬的活動性順序是____________。?問題三化學電源【典例3】同學們在“簡易電池的設計與制作”的實驗中，對影響自制電池效果的因素進行了實驗探究。[提出問題]影響自制電池效果的因素有哪些？[查閱資源]電極材料，電極間距，水果種類對自制水果電池的效果可能有影響。[實驗探究]Ⅰ.按如圖連接水果電池。Ⅱ.實驗記錄如下：序號電極電極間距水果種類電流表示數(μA)①Cu—Al2.0cm西紅柿78.5②Cu—Fe2.0cm西紅柿70.3③Al—Al2.0cm西紅柿0④Cu—Al2.0cm檸檬45.7⑤Cu—Al1.0cm檸檬98.4⑥石墨棒—Al1.0cm檸檬104.5[解釋與結論](1)實驗①②③的目的是______________________________________________。對比實驗①②③得出的結論是_______________________________________________________。(2)欲得出“水果種類對電池效果有影響”的結論，需要對比實驗________________(填序號)。對比④⑤得出的結論是___________________________________________________________。[反思與探討](3)水果電池中，水果的作用是_________________________。(4)對比實驗①②③可知構成水果電池的電極必須具備的條件為________________________，構成水果電池的其他要素還有________________、________________、________________?！咀兪骄?-1】鉛酸蓄電池常用作汽車電瓶，其構造如圖所示，工作時該電池總的方程式為：Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O按要求回答下列問題：(1)負極材料是________，正極材料是________，電解質溶液是________。(2)工作時，電解質溶液中的H＋移向________極。(3)工作時，電解質溶液中硫酸的濃度________(填“增大”“減小”或“不變”)。(4)當鉛酸蓄電池向外電路提供2mole－時，理論上負極板的質量增加_______g。【變式練3-2】氯鋁電池是一種新型的燃料電池。電解質溶液是KOH溶液。試回答下列問題：(1)通入Cl2(g)的電極是________(填“正”或“負”)極。(2)投入Al(s)的電極是________(填“正”或“負”)極。(3)外電路電子從________(填“Al”或“Cl2”)極流向________(填“正”或“負”)極。(4)每消耗8.1gAl(s)，電路中通過的電子數目為________NA(NA表示阿伏加德羅常數的值)。【基礎強化】1．電能是國民生產、生活中的重要能源，下圖是2015年我國電力生產量的構成圖。下列有關火力發(fā)電的描述，正確的是()A．火力發(fā)電的能量轉換形式為化學能直接轉化為電能B．火力發(fā)電的主要燃料為煤，煤炭是可再生能源C．火力發(fā)電不但排放出大量溫室氣體，還可能導致酸雨D．火力發(fā)電過程中的能量轉化，熱能轉化為機械能是關鍵2．下面是四個化學反應，你認為理論上不可用于設計原電池的化學反應是()A．Zn＋Ag2O＋H2O=Zn(OH)2＋2AgB．Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2OC．Zn＋CuSO4=Cu＋ZnSO4D．C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO3．如圖所示，a的金屬活動性在氫之前，b為碳棒。下列關于該裝置的說法中，正確的是()A．a極上發(fā)生還原反應，b極上發(fā)生氧化反應B．碳棒上有氣體逸出，溶液中c(H＋)增大C．導線上有電流，電流方向a→bD．反應后a極質量減小4．下列各裝置能在外電路獲得電流的是()5．下列關于如圖裝置說法正確的是()A．碳棒是負極B．該裝置能將電能轉化為化學能C．電子由鐵片流出經過電流表流向碳棒D．鐵片上發(fā)生的反應為Fe＋2e－=Fe2＋6．如圖所示裝置中，觀察到電流表指針偏轉，M棒變粗，N棒變細，由此判斷下表中所列M、N、P物質，其中可以成立的是()選項MNPA鋅銅稀硫酸B銅鐵稀鹽酸C銀鋅硝酸銀溶液D鋅鐵硝酸鐵溶液7．如圖所示的原電池裝置，X、Y為兩電極，電解質溶液為稀硫酸，外電路中的電子流向如圖所示，對此裝置的下列說法正確的是()A．外電路的電流方向：X→外電路→YB．若兩電極分別為Zn和石墨棒，則X為石墨棒，Y為ZnC．SOeq\o\al(2－,4)移向X電極，Y電極上有氫氣產生D．X極上發(fā)生的是還原反應，Y極上發(fā)生的是氧化反應8．X、Y、Z、W四種金屬片浸在稀鹽酸中，用導線連接，可以組成原電池，實驗結果如圖所示：則四種金屬的活動性由強到弱的順序為()A．Z＞Y＞X＞W B．Z＞X＞Y＞WC．Z＞Y＞W＞X D．Y＞Z＞X＞W9．A、B、C三個燒杯中分別盛有相同物質的量濃度的稀硫酸。(1)A中反應的離子方程式為_______________________________。(2)B中錫極為________極，電極反應式為__________________________，錫極附近溶液的酸性______(填“增強”“減弱”或“不變”)。B中Fe極為______極，電極反應式為_______________________________。(3)C中被氧化的金屬是________，總反應的化學方程式為_____________________________。(4)A、B、C中鐵被氧化由快到慢的順序是___________________________________________。10．選擇適宜的材料和試劑，請利用反應“Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋”設計一個化學電池?；卮鹣铝袉栴}：(1)負極材料：________；正極材料：________；電解質溶液：____________。(2)寫出電極反應式：正極：_____________________________；負極：_______________________。(3)原電池中電子從________(填“正”或“負”，下同)極流出，電解質溶液中陰離子流向________極。【能力提升】1．以鋅片和銅片為兩極，以稀硫酸為電解質溶液組成原電池，當導線中通過2mol電子時，下列說法正確的是()A．鋅片溶解了1mol，銅片上有1molH2生成B．兩極上溶解和析出的物質的質量相等C．鋅片溶解了31g，銅片上有1gH2生成D．鋅片溶解了1mol，消耗了1molH＋2．如圖所示，杠桿A、B兩端分別掛有體積相同、質量相同的空心銅球和空心鐵球，調節(jié)杠桿使其在水中保持平衡，然后小心地向燒杯中央滴入CuSO4溶液，一段時間后，下列有關杠桿的偏向判斷正確的是(實驗過程中不考慮鐵絲反應及兩邊浮力的變化)()A．杠桿為導體和絕緣體時，均為A端高B端低B．杠桿為導體和絕緣體時，均為A端低B端高C．當杠桿為絕緣體時，A端低B端高；當杠桿為導體時，A端高B端低D．當杠桿為絕緣體時，A端高B端低；當杠桿為導體時，A端低B端高3．按圖1所示裝置進行實驗，若圖2中x軸表示流入正極的電子的物質的量，則y軸可以表示()①c(Ag＋)②c(NOeq\o\al(－,3))③a棒的質量④b棒的質量⑤溶液的質量A．①③B．②④C．①③⑤D．②④⑤4．現有如下兩個反應：A：H2SO4＋2KOH=K2SO4＋2H2OB：Cu＋2FeCl3=CuCl2＋2FeCl2(1)根據上述兩反應的本質，________(填字母)反應能設計成原電池，其原因是_________________________。(2)將上述反應中能設計成原電池的