归纳与整理教学设计(第一课时)

高一复习

化学能与电能教学设计

本节教学重点：初步巩固原电池概念、原理、组成及发展中化学电源

本节教学难点：通过对原电池实验的探究，引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质以及这种转化的综合利用价值。

化学能与电能的相互转化

燃煤发电的能量转化

(1)过程：________――→______――→________――→______。

(2)______是使化学能转化为电能的关键。

原电池

(1)实验：

燃烧蒸汽发电机实验装置

实验现象

结论

铜片：____________ 锌片：________ 电流表：____________ 有______产生，该装置能将________转化为______ (1)概念：把________________的装置。

(2)工作原理：

工作原理电极材料：

电极反应：

电子，发生

正极电极反应式：2H＋2e===H↑电池反应：Zn＋2H===Zn＋H↑＋－电极材料：

负极电极反应：

电子，发生

电极反应式：

2

＋2＋2

反应本质：______________。

探究

原电池的构成条件实验探究

对比一电极材料不同和相同分别与同种电解液

对比二两电极同时插到电解质溶液与非电解质溶液

对比三分别形成闭合回路与非闭合回路

师生共同讨论原电池形成条件进行总结

(3)．原电池构成条件

(1)两极材料。两种活动性不同的金属或由金属和能导电的非金属材料组成。

(2)负极与电解质溶液发生自发的氧化还原反应

(3)形成闭合回路。

练习

(4)．正、负极的判断

练习书写电极反应式

负极反应：

正极反应：

总反应离子方程式

负极反应：

正极反应：

总反应离子方程式

负极反应：

负极反应：

正极反应：

正极反应：

总反应离子方程式

总反应离子方程式

开始时

负极反应：

负极反应：

总反应的离子方程式

一段时间后

负极反应：

负极反应：

总反应的离子方程式

提示：在判断原电池正负极时，不要只根据金属活动性的相对强弱，还要考虑电解质溶液的特点。

(1)Mg

Al与

NaOH溶液，Al作负极，Mg作正极。

(2)Al

Cu与浓硝酸，Cu作负极。

(5)原电池原理的应用

1．增大氧化还原反应的速率

如实验室中用Zn与稀硫酸反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率大。因为粗锌中的

杂质、锌、稀硫酸形成原电池，加快了锌的腐蚀，使产生H2的速率增大。

2．比较金属的活动性强弱

如把两种金属Zn和Cu用导线连接后，插入到稀硫酸中，能观察到Zn极溶解，Cu极上有气泡产生，根据观察到的现象可以判断出Zn极是负极，Cu极是正极。由原电池原理可知金属的活动性：Zn＞Cu，即原电池中，活动性强的金属作负极，活动性弱的金属作正极。

3．设计原电池

＋＋如利用反应Cu2＋Fe === Fe 2＋Cu的氧化还原反应可以设计原电池，由反应式可知，＋Zn失去电子，作负极；Cu2在正极上得到电子，含有可溶性的铜盐溶液作电解质溶液；正极为活动性比弱的金属或导电的非金属等。所设计原电池的电极反应式为：

负极：

正极：

练习题1．铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：

____________________________________________________。

(2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。

正极反应：____________________________________；

负极反应：____________________________________。

习题2．现有如下两个反应：(A)NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，(B)Cu＋2Ag===2Ag＋Cu2。

＋＋(1)根据两反应本质，判断能否设计成原电池______________________。

(2)如果不能，说明其原因______________________________________。

(3)如果可以，则写出正、负极材料，其电极反应式及反应类型(“氧化反应”或“还原反应”)，电解质溶液名称：

负极：________

，________________，_________。

正极：__________，________________，________。

电解质溶液：________________。

若导线上转移电子1 mol，则正极质量增加________ g。

4．判断金属腐蚀的快慢

(1)原电池腐蚀＞化学腐蚀＞有防护的腐蚀。

(2)对同一金属来说，金属腐蚀的快慢：离子浓度大的电解质溶液＞离子浓度小的电解质溶液＞非电解质溶液。

(3)活动性不同的两金属，活动性差别越大，腐蚀越快。

二 发展中的化学电源

碱性Zn- Mn干电池总： Zn + 2MnO2 + 2H2O = Zn(OH)2 + 2MnOOH 请写出电极反应式并分析其工作原理。

负极：

正极： 银锌电池—纽扣电池

总反应为：Zn +Ag2O + H2O ==2Ag + Zn(OH)2

负极：

正极：

充电电池又称

电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以

进行，使电池恢复到放电前的状态。

铅蓄电池的放电过程——原电池

电池总反应Pb+ PbO2+2SO42- +4H+ =2PbSO4+2H2O 负极：

正极：

铅蓄电池的充电过程——电解池

电池总反应：2PbSO4+2H2O＝ Pb+ PbO2+2SO4 +4H

阴极：

阳极：

镍镉电池

正极材料NiO(OH)，负极材料为 ，电解质为KOH 总反应式：Cd＋2NiO(OH)＋2H2O=负极：

正极：

锂电池

总反应：Li＋MnO2＝LiMnO2 负极：

正极：

燃料电池是把燃烧这一自发的氧化还原反应分成两部分，燃料在负极失电子发生氧化反应，氧气等氧化剂在正极发生还原反应

(1)原理利用原电池的工作原理将

和

反应所放出的

能直接转化为

能。

(2)与其他电池的区别

反应物由外设装备提供，如燃料和氧化剂等。

氢氧燃料电池

2H2

+ O2

= 2H2O

酸式:电解质是酸(硫酸) 负极 正极：

碱式：电解质是碱(KOH) 负极： 正极：

中性: 负极： 正极： CH4燃料电池（酸性介质）

1燃料电池总反应： CH4+2O2=CO2+2H2O 负极：

正极：

CH4燃料电池（碱性介质）

Cd(OH)2＋2Ni(OH)2

2-+

燃料电池总反应：CH4+2OH+2O2 = CO3负极：

正极：

CH4燃料电池（熔融K2CO3介质）

燃料电池总反应： CH4+2O2=CO2+2H2O 负极：

正极：

甲醇CH3OH燃料电池（酸性介质）

总反应: 2CH3OH + 3O2 = 2CO2 + 4H2O 负极：

正极：

甲醇CH3OH燃料电池（碱性介质）

- 2 -+3H2O

总反应：2CH3OH+ 3O2 +4KOH

=== 2K2CO3 + 6H2O 知识点2

原电池的工作原理

【1】

如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下。在卡片上，描述合理的是(

)。

实验后的记录：

＋①Zn为正极，Cu为负极

②H向负极移动

③电子流动方向，由Zn经外电路流向Cu

④Cu极上有H2产生

⑤若有1 mol电子流过导线，则产生H2为0.5 mol

⑥正极的电极反－＋应式为Zn－2e===Zn2

A．①②③

B．③④⑤

C．④⑤⑥

D．②③④

知识点3

原电池的形成条件

【2】

下列各装置露置在空气中，能在外电路获得电流的是(

)。

知识点4

原电池及正负极的判断

【3】.X、Y两根金属棒插入Z溶液中构成如图所示装置，实验中电流表指针发生偏转，同时X棒变粗，Y棒变细，则X、Y、Z可能是下列中的(

)

编号

A B C D 知识点5原电池原理的应用

【4】．某原电池总反应离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，不能实现该反应X Zn Cu Cu Ag Y Cu Zn Ag Zn Z 稀硫酸

稀硫酸

硫酸铜溶液

硝酸银溶液

的原电池是(

) A．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液

B．正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液

C．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液

D．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为CuSO4溶液

知识点5

新型化学电源

【5】人造卫星常用到的一种高能电池——银锌蓄电池，它在放电时的电极反应为Zn＋2OH－2e===ZnO＋H2O Ag2O＋H2O＋2e===2Ag＋2OH，据此判断氧化银是(

) A．负极，被氧化

C．负极，被还原

B．正极，被还原

D．正极，被氧化

－－－－【6】生产铅蓄电池时，在两极板上的铅锑合金上均匀涂上膏状的PbSO4，干燥后再安装，充电后即可使用，发生的反应是：2PbSO4+2H2O下列对铅蓄电池的说法中错误的是(

)

A．需要定期补充硫酸

B．工作时Pb是负极，PbO2是正极

c．工作时负极上发生的反应是Pb－2e+SO42==PbSO4

－－

充电

放电

PbO2+Pb+2H2SO4

D．工作时电解质溶液的密度减小

【7】．锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到普遍重视，目前已成功研

制出多种锂电池。某种锂电池的总反应式为Li＋MnO2===LiMnO2，下列说法正确的是(

)。

A．Li是正极，电极反应为Li－e===Li

－＋B．Li是负极，电极反应为Li－e===Li

C．电池反应时，锂是正极，二氧化锰是负极

D．电池反应时，混合物由黑色变为紫色

＋【8】

某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H，其基本结构见下图，电池总反应可表示为2H2＋O2===2H2O，下列有关说法正确的是(

)。

－＋

A．电子通过外电路从b极流向a极

－－B．b极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e===4OH

C．每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2

＋D．H由a极通过固体酸电解质传递到b极

知识点2

电极反应式的书写与判断

【9】

燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示，a、b均为惰性电极。下列叙述不正确的是(

)。

A．a极是负极，该电极上发生氧化反应

－－B．b极反应是O2＋4OH－4e===2H2O C．总反应方程式为2H2＋O2===2H2O D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源

【10】、燃烧电池是利用燃烧(如H2、CO、CH4等)跟氧气或空气反应，将化学能转化为电能的装置。电解质溶液是强碱溶液。下列关于甲烷的燃料电池说法中正确的为(

)

A．负极反应：O2+2H2O+4e-=4OH-

B．负极反应：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O

C．随着放电进行，溶液的OH-浓度增大

D．放电时溶液中的阴离子向负极移动

【11】

可用于电动汽车的铝—空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是(

) A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液时，正极反应都为O2＋2H2O＋4e===4OH

B．以NaOH溶液为电解质溶液时，负极反应为Al＋3OH－3e===Al(OH)3↓

－－－－

C．以NaOH溶液为电解质溶液时，电池在工作过程中电解质溶液的碱性保持不变

D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极

【12】

生物体中细胞膜内的葡萄糖与细胞膜外的富氧液体及细胞膜构成微型的生物原电池。下列有关电极反应及产物的判断正确的是(

) A.负极反应可能是O2+2H2O+4e-====4OH-

2B.负极反应的产物主要是C6H12O6被氧化生成的CO3、HCO3、H2O C.正极反应可能是C6H12O6-24e-+24OH-====6CO2↑+18H2O 2D.正极反应的产物主要是由C6H12O6生成的CO2、CO3、H2O 【13】

市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。“热敷袋”启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。

(1)“热敷袋”是利用__________________放出热量。

(2)炭粉的主要作用是__________________。

(3)加入氯化钠的主要作用是__________________。

(4)木屑的作用是_______________________________。