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,知識(shí)鋪墊,新知預(yù)習(xí),自主測(cè)試,1.鋅與硫酸反應(yīng)的離子方程式為Zn+2H+=Zn2+H2,反應(yīng)中鋅失電子,發(fā)生氧化反應(yīng),H+做氧化劑,發(fā)生還原反應(yīng)。 2.H2的燃燒反應(yīng)中,H2做還原劑,O2做氧化劑,反應(yīng)中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能和光能。,知識(shí)鋪墊,新知預(yù)習(xí),自主測(cè)試,一、原電池 原電池是一種利用氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的裝置。 二、氫氧燃料電池 1.氫氧燃料電池兩電極的反應(yīng)類型 氫氣是負(fù)極反應(yīng)物,氫氣分子中氫原子在負(fù)極上失電子,氫氣發(fā)生氧化反應(yīng);氧氣是正極反應(yīng)物,氧氣分子在正極上得電子,氧氣發(fā)生還原反應(yīng)。 2.氫氧燃料電池原理 氫氧燃料電池產(chǎn)生電流

2、的原因是在兩個(gè)石墨電極上有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)生電流。,知識(shí)鋪墊,新知預(yù)習(xí),自主測(cè)試,3.組裝電池需要滿足的基本條件 負(fù)極反應(yīng)物與負(fù)極材料,正極反應(yīng)物與正極材料;傳導(dǎo)電荷的電解質(zhì)作為離子導(dǎo)體;導(dǎo)線作為電子導(dǎo)體,起到傳導(dǎo)電子形成閉合回路的作用。,知識(shí)鋪墊,新知預(yù)習(xí),自主測(cè)試,三、設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單原電池,四、常見(jiàn)化學(xué)電源 市場(chǎng)上的化學(xué)電源有干電池(屬于一次電池)、充電電池(又稱二次電池)和燃料電池。,知識(shí)鋪墊,新知預(yù)習(xí),自主測(cè)試,【微思考1】 原電池原理中的“閉合回路”其含義是什么? 提示:原電池在工作時(shí),帶電粒子是按照一定的規(guī)律、沿一定方向運(yùn)動(dòng)的。應(yīng)當(dāng)從兩方面掌握,

3、一是溶液中的陰離子向負(fù)極方向運(yùn)動(dòng),而帶正電的陽(yáng)離子向正極方向運(yùn)動(dòng)。二是導(dǎo)線上電子從負(fù)極流向正極,電流從正極流向負(fù)極。整個(gè)回路上帶同種電荷的粒子沿一個(gè)方向在不停地運(yùn)動(dòng),示意圖如下:,知識(shí)鋪墊,新知預(yù)習(xí),自主測(cè)試,【微思考2】 在鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí),若滴幾滴硫酸銅溶液,產(chǎn)生氣泡的速度會(huì)加快,試分析其原因。 提示:滴加硫酸銅溶液后,會(huì)有少量鋅與硫酸銅反應(yīng)置換出銅。然后銅、鋅分別作為原電池的兩個(gè)電極而形成原電池,從而加快鋅與稀硫酸的反應(yīng)。,知識(shí)鋪墊,新知預(yù)習(xí),自主測(cè)試,1.判斷正誤,正確的打“”,錯(cuò)誤的打“”。 (1)在原電池構(gòu)成的閉合回路中,電子從原電池的正極通過(guò)導(dǎo)線流向負(fù)極。 () (2)HCl+N

4、aOH=NaCl+H2O是放熱反應(yīng),可以設(shè)計(jì)成原電池。 () (3)將銅片和鋅片用導(dǎo)線連接插入酒精中,電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。 () (4)在銅、鋅及稀硫酸構(gòu)成的原電池中,電子由鋅通過(guò)導(dǎo)線流向銅,再由銅通過(guò)電解質(zhì)溶液到達(dá)鋅。 () (5)原電池中的負(fù)極反應(yīng)一定是電極材料失電子。 () 答案:(1)(2)(3)(4)(5),知識(shí)鋪墊,新知預(yù)習(xí),自主測(cè)試,2.下圖為水果電池的示意圖,下列說(shuō)法正確的是 () A.鋅片作負(fù)極,質(zhì)量逐漸減少 B.電子由銅片沿導(dǎo)線流向鋅片 C.銅電極逐漸溶解 D.該裝置能將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,答案:A 解析:鋅比銅活潑,所以Zn做負(fù)極,Zn失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),Zn2+進(jìn)入溶液

5、,所以鋅片質(zhì)量減少,A正確;Zn為負(fù)極,Cu為正極,所以電子從鋅片沿導(dǎo)線流向銅片,B錯(cuò)誤;銅電極發(fā)生還原反應(yīng),水果中的氫離子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣,所以Cu不溶解,C錯(cuò)誤;該裝置是原電池,原電池把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,D錯(cuò)誤。,知識(shí)鋪墊,新知預(yù)習(xí),自主測(cè)試,3.下圖為氫氧燃料電池原理示意圖,按照此圖的提示,下列敘述不正確的是(),A.a電極是負(fù)極 B.b電極的電極反應(yīng)為:4OH-4e-=2H2O+O2 C.氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源 D.氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部?jī)?chǔ)藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置,知識(shí)鋪墊,新知預(yù)習(xí),自主測(cè)試,答案:B 解析:依據(jù)原電池原理分析判斷,a電極上

6、發(fā)生反應(yīng)H2-2e-=2H+,是負(fù)極;b電極上發(fā)生反應(yīng)O2+2H2O+4e-=4OH-,是正極。氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率較高,而且產(chǎn)物H2O是一種無(wú)污染的物質(zhì),是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源。氫氧燃料電池中通入H2和O2就能工作,無(wú)需將H2、O2儲(chǔ)藏在電池內(nèi)部。,任務(wù)一,任務(wù)二,素養(yǎng)脈絡(luò),隨堂檢測(cè),原電池工作原理及正負(fù)極的判斷 問(wèn)題探究 下圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置,甲、乙兩個(gè)裝置能不能構(gòu)成原電池?若能,銅片分別是原電池的正極還是負(fù)極?若不能,請(qǐng)說(shuō)明原因。 提示:甲、乙兩個(gè)裝置都有正、負(fù)極材料,也有正、負(fù)極反應(yīng)物,有離子導(dǎo)體和電子導(dǎo)體,能發(fā)生氧化還原反應(yīng),故可以構(gòu)成原電池。甲中銅片做正極,乙中

7、銅片做負(fù)極。,任務(wù)一,任務(wù)二,素養(yǎng)脈絡(luò),隨堂檢測(cè),知識(shí)歸納 1.原電池工作原理示意圖(以銅鋅原電池為例),任務(wù)一,任務(wù)二,素養(yǎng)脈絡(luò),隨堂檢測(cè),(1)電極反應(yīng)式。 負(fù)極(Zn):Zn-2e-=Zn2+(氧化反應(yīng)) 正極(Cu):2H+2e-=H2(還原反應(yīng)) (2)原電池總反應(yīng)式:Zn+2H+=Zn2+H2。 (3)粒子流向。 電子流向(外電路):負(fù)極導(dǎo)線正極。電流方向與電子流向相反。 離子流向(內(nèi)電路):離子導(dǎo)體中陰離子向負(fù)極移動(dòng),陽(yáng)離子向正極移動(dòng)。,任務(wù)一,任務(wù)二,素養(yǎng)脈絡(luò),隨堂檢測(cè),2.原電池正、負(fù)極的判斷 (1)由構(gòu)成原電池的兩電極材料判斷,一般是活潑的金屬為負(fù)極,活潑性弱的金屬或能導(dǎo)電

8、的非金屬為正極。 (2)根據(jù)電流或電子流動(dòng)方向判斷,外電路中電流是由正極流向負(fù)極,電子是由負(fù)極流向正極。 (3)根據(jù)原電池的離子導(dǎo)體中離子的定向移動(dòng)來(lái)判斷,陽(yáng)離子移向的電極是正極,陰離子移向的電極是負(fù)極。 (4)根據(jù)原電池的兩極發(fā)生的反應(yīng)來(lái)判斷,原電池的負(fù)極總是失去電子發(fā)生氧化反應(yīng),原電池的正極總是得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。 (5)根據(jù)特定的現(xiàn)象來(lái)判斷,溶解、質(zhì)量減少的電極是負(fù)極,質(zhì)量增加或產(chǎn)生氣泡的電極是正極等。 (6)有些還要根據(jù)具體的電解質(zhì)與電極的情況,如Mg、Al與NaOH溶液組成的原電池,由于Mg與NaOH溶液不反應(yīng),而Al可以反應(yīng),所以不是活潑性強(qiáng)的Mg做負(fù)極,而是Al做負(fù)極。,任務(wù)一

9、,任務(wù)二,素養(yǎng)脈絡(luò),隨堂檢測(cè),典例剖析 例1由鋅片和石墨棒作為電極的原電池,電極反應(yīng)分別是:(石墨)2H2O+O2+4e-=4OH-,(鋅片)2Zn+4OH-4e-=2ZnO+2H2O,下列說(shuō)法不正確的是 () A.電子從石墨經(jīng)外電路流向鋅片 B.鋅片是負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng) C.石墨是正極,該電極上發(fā)生還原反應(yīng) D.原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置 答案:A 解析:根據(jù)原電池原理,電子由鋅片通過(guò)外電路流向石墨,A項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)電極反應(yīng)式可知,鋅片失電子發(fā)生氧化反應(yīng)而做負(fù)極,氧氣在正極石墨電極上發(fā)生還原反應(yīng),B項(xiàng)、C項(xiàng)正確;原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,D項(xiàng)正確。,任務(wù)一,任務(wù)二,素養(yǎng)脈絡(luò),隨堂

10、檢測(cè),原電池的判斷方法“四看”,任務(wù)一,任務(wù)二,素養(yǎng)脈絡(luò),隨堂檢測(cè),變式訓(xùn)練1-1如圖裝置中,“”表示電子的移動(dòng)方向。則電極材料A、B分別可能是() A.石墨、石墨B.Cu、Al C.Mg、石墨 D.Ag、Zn,答案:C 解析:石墨與稀硫酸不反應(yīng),不能形成原電池,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;Al比Cu活潑,所以Al做負(fù)極,電子的移動(dòng)方向與題意不符,故B項(xiàng)錯(cuò)誤;Mg能與稀硫酸發(fā)生反應(yīng),鎂做負(fù)極,失去的電子沿導(dǎo)線流向石墨,故C項(xiàng)正確;Zn比Ag活潑,Zn做負(fù)極,電子的移動(dòng)方向與題意不符,故D項(xiàng)錯(cuò)誤。,任務(wù)一,任務(wù)二,素養(yǎng)脈絡(luò),隨堂檢測(cè),變式訓(xùn)練1-2如圖是Zn和Cu組成的原電池示意圖,某小組做完該實(shí)驗(yàn)后,在讀書(shū)卡

11、片上作了如下記錄,其中合理的是 () 實(shí)驗(yàn)記錄:導(dǎo)線中電流方向:鋅銅 銅電極上有氣泡產(chǎn)生 鋅片變薄 實(shí)驗(yàn)結(jié)論:Zn為正極,Cu為負(fù)極 銅比鋅活潑 H+向銅片移動(dòng) A.B. C.D.,任務(wù)一,任務(wù)二,素養(yǎng)脈絡(luò),隨堂檢測(cè),答案:D 解析:導(dǎo)線中電流方向是銅鋅,故錯(cuò)誤;銅電極上氫離子得電子生成氫氣,有氣泡生成,故正確;鋅片失電子生成鋅離子進(jìn)入溶液,導(dǎo)致鋅片變薄,故正確;反應(yīng)中鋅失電子做負(fù)極,銅得電子做正極,故錯(cuò)誤;鋅比銅活潑,故錯(cuò)誤;原電池放電時(shí),氫離子向正極銅片移動(dòng),硫酸根離子向負(fù)極鋅片移動(dòng),故正確。,任務(wù)一,任務(wù)二,素養(yǎng)脈絡(luò),隨堂檢測(cè),原電池原理的應(yīng)用 問(wèn)題探究 某科研小組設(shè)計(jì)上述裝置研究鐵的腐

12、蝕,當(dāng)關(guān)閉K時(shí),鐵片上產(chǎn)生氣泡,一段時(shí)間后,取出干燥,稱量其質(zhì)量沒(méi)有明顯變化。當(dāng)斷開(kāi)K時(shí),鐵片上也產(chǎn)生氣泡,一段時(shí)間后,取出干燥,其質(zhì)量減小。從中你得到什么啟示? 提示:為了防止金屬被腐蝕,可以將該金屬作為原電池的正極從而得到保護(hù)。,任務(wù)一,任務(wù)二,素養(yǎng)脈絡(luò),隨堂檢測(cè),知識(shí)歸納 原電池原理的應(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時(shí)常用粗鋅,原因是粗鋅中的雜質(zhì)、鋅和稀硫酸形成原電池,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

13、,若觀察到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)性為AB。 (3)金屬腐蝕的防護(hù)。 在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,鐵受到保護(hù)而不被腐蝕。,任務(wù)一,任務(wù)二,素養(yǎng)脈絡(luò),隨堂檢測(cè),(4)設(shè)計(jì)原電池。 以反應(yīng)Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2為例設(shè)計(jì)原電池。,任務(wù)一,任務(wù)二,素養(yǎng)脈絡(luò),隨堂檢測(cè),典例剖析 例2對(duì)于a、b、c、d四種金屬片,若a、b用導(dǎo)線相連浸泡在稀鹽酸中,H+移向b;c、d用導(dǎo)線相連浸泡在稀硫酸中,c的質(zhì)量減小;a、c用導(dǎo)線相連浸泡在稀AgNO3溶液中時(shí),c上附著上一層黑色物質(zhì);d浸泡在b的硝酸鹽溶液中,置換出b的單質(zhì)。這四種金屬

14、的活動(dòng)順序由強(qiáng)到弱為() A.abcd B.cabd C.acdb D.bdca,任務(wù)一,任務(wù)二,素養(yǎng)脈絡(luò),隨堂檢測(cè),答案:C 解析:a、b、c、d四種金屬片,若a、b用導(dǎo)線相連浸泡在稀鹽酸中,H+移向b,則b為正極,a為負(fù)極,所以活潑性是ab;c、d用導(dǎo)線相連浸泡在稀硫酸中,c的質(zhì)量減輕,則c為負(fù)極,d為正極,所以活潑性是cd;a、c用導(dǎo)線相連浸泡在稀AgNO3溶液中時(shí),c上附著上一層黑色物質(zhì),則a易失去電子,活潑性是ac;d浸泡在b的硝酸鹽溶液中,置換出b的單質(zhì),說(shuō)明活潑性是db;綜上可知四種金屬的活動(dòng)性順序是acdb。,任務(wù)一,任務(wù)二,素養(yǎng)脈絡(luò),隨堂檢測(cè),變式訓(xùn)練2-1如下圖所示的裝置中

15、,觀察到電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn),M棒變粗,N棒變細(xì),并測(cè)得電解質(zhì)溶液的質(zhì)量減小,由此判斷下表中所列M、N、P物質(zhì),其中可以成立的是(),任務(wù)一,任務(wù)二,素養(yǎng)脈絡(luò),隨堂檢測(cè),答案:C 解析:根據(jù)題意分析可知N為負(fù)極,M為正極。M極材料(Zn)比N極(Cu)活潑,A項(xiàng)錯(cuò)誤;M極上質(zhì)量不增加,溶液中的氫離子得電子生成氫氣,B項(xiàng)錯(cuò)誤;N極材料比M極活潑,且M極上有銀析出,所以質(zhì)量增加,C項(xiàng)正確;M極材料(Zn)比N極(Fe)活潑,D項(xiàng)錯(cuò)誤。,任務(wù)一,任務(wù)二,素養(yǎng)脈絡(luò),隨堂檢測(cè),變式訓(xùn)練2-2等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b,分別加入過(guò)量的稀硫酸,同時(shí)向a中加入少量的CuSO4溶液,如圖表示產(chǎn)生H2的體積(V)與時(shí)間(t

16、)的關(guān)系,其中正確的是 (),答案:D 解析:由于a中Zn還與CuSO4發(fā)生置換反應(yīng)生成Cu,所以最后生成H2的量小于b,但a中加入CuSO4能形成Zn-Cu原電池,可加快反應(yīng)速率,D項(xiàng)正確。,任務(wù)一,任務(wù)二,素養(yǎng)脈絡(luò),隨堂檢測(cè),任務(wù)一,任務(wù)二,素養(yǎng)脈絡(luò),隨堂檢測(cè),1.下列各個(gè)裝置中能組成原電池的是(),任務(wù)一,任務(wù)二,素養(yǎng)脈絡(luò),隨堂檢測(cè),答案:B 解析:兩電極的活潑性相同,所以不能構(gòu)成原電池,A錯(cuò)誤;符合原電池的構(gòu)成條件,所以能構(gòu)成原電池,B正確;酒精是非電解質(zhì),不能作為離子導(dǎo)體,該裝置不能自發(fā)地進(jìn)行氧化還原反應(yīng),所以不能構(gòu)成原電池,C錯(cuò)誤;裝置不能形成閉合回路,所以不能構(gòu)成原電池,D錯(cuò)誤。

17、,任務(wù)一,任務(wù)二,素養(yǎng)脈絡(luò),隨堂檢測(cè),2.有關(guān)電化學(xué)知識(shí)的描述正確的是() A.反應(yīng)CaO+H2O=Ca(OH)2可以放出大量的熱,故可把該反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池,把其中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 B.原電池的兩極一定是由活潑性不同的兩種金屬組成 C.充電電池又稱二次電池,它在放電時(shí)所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),在充電時(shí)可以逆向進(jìn)行,使電池恢復(fù)到放電前的狀態(tài) D.原電池工作時(shí),正極表面一定有氣泡產(chǎn)生 答案:C 解析:CaO與H2O反應(yīng)為放熱反應(yīng),但屬于非氧化還原反應(yīng),不能設(shè)計(jì)為原電池,A項(xiàng)錯(cuò)誤;原電池的負(fù)極應(yīng)為活潑性較強(qiáng)的金屬,正極材料為較不活潑的金屬或石墨等,B項(xiàng)錯(cuò)誤;充電電池是能夠?qū)崿F(xiàn)“化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)化”的

18、電池,C項(xiàng)正確;原電池工作時(shí),當(dāng)Zn、CuSO4溶液及Cu形成原電池時(shí),正極析出的是銅,D項(xiàng)錯(cuò)誤。,任務(wù)一,任務(wù)二,素養(yǎng)脈絡(luò),隨堂檢測(cè),3.發(fā)生原電池的反應(yīng)通常是放熱反應(yīng),在理論上可設(shè)計(jì)成原電池的化學(xué)反應(yīng)是(),答案:D 解析:原電池反應(yīng)是放熱的氧化還原反應(yīng)。C和H2O反應(yīng)生成CO和H2的反應(yīng)為吸熱反應(yīng),故A錯(cuò);Ba(OH)8H2O和NH4Cl的反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng),且為吸熱反應(yīng),故B錯(cuò);CaC2和H2O的反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng),故C錯(cuò);CH4和O2的反應(yīng)是氧化還原反應(yīng),且為放熱反應(yīng),所以該反應(yīng)可設(shè)計(jì)成原電池。,任務(wù)一,任務(wù)二,素養(yǎng)脈絡(luò),隨堂檢測(cè),4.某化學(xué)興趣小組為研究原電池原理,設(shè)計(jì)如圖裝置。下列敘述正確的是() A.若X為Fe,Y為Cu,則鐵為正極 B.若X為Fe,Y為Cu,則電子由銅片流向鐵片 C.若X為Fe,Y為C,則碳棒上有紅色固體析出 D.若X為Cu,Y為Zn,則銅離子在鋅片上發(fā)生還原反應(yīng),答案:C 解析:當(dāng)Fe與Cu(或碳)構(gòu)成原電池時(shí),鐵為負(fù)極,失電子發(fā)生氧化反應(yīng),電子由鐵電極流向銅電極(或碳電極),Cu2+在銅(或碳棒)上析出,A、B項(xiàng)錯(cuò)誤,C項(xiàng)正