归纳与整理主要内容及教案内容

第三单元

化学能与电能

第一课时

化学能与电能的相互转化

[学习目标定位]

1.熟悉能源的分类和化学能与电能的转化关系。

2.知道原电池是利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置，通过实验会说明原电池的原理，会判断原电池的正极、负极，会正确书写电极反应式，熟知原电池的应用

[学习重点]：初入认识原电池概念、原理、组成及应用

[学习难点]：理解原电池的本质、原电池正负极的判断以及电极反应式的书写

1、化学能转化为电能的方式：

电能

(电力) 火电（火力发电）

化学能→热能→机械能→电能

原电池

将化学能直接转化为电能

缺点：环境污染、低效

优点：清洁、高效

2、原电池原理

（1）概念：把_

___能直接转化为__

_能的装置叫做原电池。

（2）原电池的工作原理：

①分析下图并填空

原电池总反应式：Zn＋2H===Zn2＋H2↑；

＋＋②能量转化过程：原电池在工作时，

极失去电子，电子通过导线流向

极，溶液中氧化性物质

电子，发生

反应，这样氧化反应和还原反应不断发生，闭合回路中不断有

流产生，也就形成了电流，即化学能转变为电能。

（3）构成原电池的条件：

（4）电极名称及发生的反应：

负极：_________作负极，负极发生____反应，电极反应式：

负极现象：

正极：

作正极，正极发生____反应，电极反应式：

正极的现象：

（5）原电池正负极的判断方法：

①依据原电池两极的材料：较活泼的金属作

极（K、Ca、Na太活泼，不能作电极）；

较不活泼金属或可导电非金属（石墨）、氧化物（MnO2）等作

极。

②根据电流方向或电子流向：（外电路）的电流由__极流向__极；电子则由__极经外电路流向原电池的___极。

③根据内电路离子的迁移方向：阳离子流向原电池__极，阴离子流向原电池__极。

④根据原电池中的反应类型：

负极：

电子，发生___反应，现象通常是电极本身消耗，质量

。

正极：

电子，发生___反应，现象是常伴随金属的析出或H2的放出。

（6）原电池电极反应的书写方法：

（i）原电池反应所依托的化学反应原理是 ，负极反应是______反应，正极反应是_______反应。因此书写电极反应的方法归纳如下：①写出总反应方程式。 ②把总反应根据电子得失情况，分成氧化反应、还原反应。③氧化反应在负极发生，还原反应在正极发生，反应物和生成物对号入座，注意酸碱介质和水等参与反应。

负极：还原剂-ne-

====氧化产物； 正极：氧化剂+ne- ====还原产物。

（ii）原电池的总反应式一般把正极和负极反应式相加而得。

（7）原电池的应用：①

。②

。③

。④

。

3、化学电源基本类型：

①干电池：活泼金属作负极，被腐蚀或消耗。如：Cu－Zn原电池（掌握）、锌锰电池。

②充电电池：两极都参加反应的原电池，可充电循环使用，也叫

。如铅蓄电池（掌握）、锂电池和银锌电池等。

③燃料电池：两电极材料均为

电极，电极本身不发生反应，而是由引入到两极上的物质发生反应，如H2、CH4燃料（掌握）电池，其电解质溶液常为碱性试剂（KOH等）。

掌握：以上几种常见化学电池，要求能独立判断并写电极反应式

随堂练习

练习1、在如图所示的装置中，a的金属活泼性比氢强，b为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是( )

A.碳棒上有气体放出，溶液pH变大 B.a是正极，b是负极

C.导线中有电子流动，电子从a极到b极 D.a极上发生了氧化反应

练习2、高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为： 放电

充电

3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH，下列叙述不正确的是( ) A.放电时负极反应为：Zn-2e- +2OH- ====Zn(OH)2

B.放电时正极发生氧化反应 C.放电时每转移2 mol电子，反应的锌是65 g D.放电时化学能转化为电能 练习3、下图各装置中，溶液均为稀硫酸，不能构成原电池的是（

）

巩固练习

练习4、用锌棒、石墨和CuCl2溶液组成的原电池，锌棒为___极，电极上发生的是_____反应（填“氧化”或“还原”），该电极反应式为______________________，观察到的现象为_________________；石墨为___极，电极上发生的是_____反应（填“氧化”或“还原”），该电极反应式为_____________________，观察到的现象为_____________________；原电池反应的离子方程式为______________________。

练习5、把A、B、C、D四块金属泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若A、B相连时，A为负极；C、D相连，D上有气泡逸出；A、C相连时A极减轻；B、D相连，B为正极。则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为（

）

A. A>C>D>B

B. A>C>B>D

C. B>D>C>A

D. A>B>C>D 练习6、对于锌一铜一稀硫酸组成的原电池装置中，当导线中有1 mol电子通过时，理论上的两极变化是①锌片溶解了32.5g

②锌片增重32.5g

③铜片上析出l g H2

④铜片上析出1 mol H2

A.①和③

B.①和④

C.②和③

D.②和④

第二课时

化学能与电能

学学习目标：

1. 了解生活中常用的化学电池和新型化学电池；

2. 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。

3. 感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题，初步形成较为客观、正确的能源观。

学习重难点：原电池电极反应式的书写。

自主学习

一、干电池

干电池是一种

电池，放电后不能再充电。

（1）锌锰电池

负极：

，电极反应：____________ 正极：

电极反应：2NH+4＋2e==2NH3＋H2

－H2＋2MnO2==Mn2O3＋H2O 电解质：NH4Cl （2）碱性锌锰电池：将锌锰干电池的电解质

换成湿的

，并在构造上作了改进。

二、充电电池

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。

（1）铅蓄电池：正极材料为

，负极材料为

，

电解质为

。

负极反应：

。

正极反应：

。

蓄电池充电和放电时的总反应式

。

（2）镍镉电池

①组成

负极材料：

；正极材料：

；电解质溶液：

。

②电极反应式：

负极：Cd－2e＋2OH==Cd(OH)2

正极：2NiO(OH)＋2e＋2H2O==2Ni(OH)2＋2OH

（3）锂电池

锂作负极，其他导体作正极，锂电池是新一代可充电的绿色电池，已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机等低功能耗电器的主流电源。负极反应式为Li－e==Li+。

－－－－－锂电池质量轻，污染少，被称为绿色电池。

三、燃料电池

（1）原理：利用原电池的工作原理将

和

反应所放出的

直接转化为

。

（2）与其他电池的区别

反应物由外设装备提供

和

等。

（3）氢氧燃料电池

电池总反应式：

。

①电解质溶液为盐酸时：

负极：

，pH

。

正极：

，pH

。

总的溶液被稀释，pH

。

②电解质溶液为KOH溶液时：

负极：

，pH

。

正极：

，pH

。

总的溶液被稀释，pH

。

（4）甲烷氧气燃料电池

该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，在两极上分别通甲烷和氧气。

负极：

正极：

电极总反应式：

。

合作探究: 【例1】市场上经常见到的标记为Li-ion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂+ 和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应为：

Li＋2Li0.35NiO2放电

充电

2Li0.85NiO2，下列说法不正确的是

．．．－A．放电时，负极的电极反应式：Li－e===Li+

B．充电时，Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应

C．该电池不能用水溶液作为电解质

D．放电过程中Li+向负极移动

【例2 】银锌电池广泛用作各种电子仪器的电源，

其电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液，总反应式为Ag2O＋Zn＋H2O==2Ag＋Zn(OH)2，下列说法中不正确的是

（

）

A. 原电池放电时，负极上发生反应的物质是Zn

B. 负极发生的反应是Zn＋2OH－2e==Zn(OH)2

C. 工作时，负极区溶液酸性增强，正极区碱性增强

D. 溶液中OH向正极移动，K+、H+向负极移动

－－－巩固练习

1. 电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发明是化学对人类的一项重

大贡献，下列有关电池的叙述正确的是

（

）

A. 锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细

B. 氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能

C. 氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化

D. 太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅

1

－－2. 锌片：Zn＋2OH－2e==ZnO＋H2O，碳棒：O2＋H2O2＋2e==2OH

。据此判断，锌片为

（

）

A. 正极，被还原

B. 正极，被氧化

C. 负极，被还原

D. 负极，被氧化

3. 下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是（

）

．A. a电极是负极

B. b电极的电极反应为4OH==2H2O＋O2＋4e

C. 氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源

D. 氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置

4. 某小组为研究电化学原理，设计如右图装置。下列叙述不正确的是(

) ．A．a 和

b 不连接时，铁片上会有金属铜析出

B．a 和

b 用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2＋2e===Cu ＋－－－－－C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解

D．a和b用导线连接后，Fe片上发生还原反应，溶液中的Cu2向铜电极移动

＋5. 有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：(

) 实验

装置

部分实验现象

a极质量减小，b极质量增大

b极有气体产生，c极无变化

d极溶解，c极有气体产生

极

电流从a极流向d由此可判断这四种金属的活动性顺序是(

) A．a>b>c>d

B．b>c>d>a

C．d>a>b>c

D．a>b>d>c 6. 上海世博会期间，在德国馆的汉堡之家展馆人们看到一个1∶20飞机燃料电池的模型。燃料电池是一种通过氢氧结合来发电的电化学装置。某氢氧燃料电池的电池反应为2H2＋O2===2H2O，电解液为KOH溶液。氢氧燃料电池的突出优点是把________能直接转化为

__________能，而不用经过________能这一中间形式。

(1)下列有关氢氧燃料电池的叙述中正确的是(

) A．此电池能发出蓝色火焰

B．氢气为正极，氧气为负极

C．因为生成水，所以工作时溶液的碱性越来越强

D．负极上氢气失电子，发生氧化反应；正极上氧气得电子，发生还原反应

(2)该电池所产生的水可以作为饮用水。现欲制得常温下1 L 水，则电池内转移电子的物质的量为________。

A．8.9×103 mol

B．4.5×102 mol

C．1.1×102 mol

D．5.6×103 mol －－参考答案：

自主学习：一、一次

（1）

Zn

Zn –

2e-═Zn－2+ 石墨 2.二次 (2)NH4Cl

KOH 二、－＋－－二次

逆向

(1)PbO2

Pb

浓硫酸

Pb＋2SO42－2e=PbSO4

PbO2＋4H＋SO42＋2e=PbSO4＋2H2O

Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O

(2)Cd

NiO(OH)

KOH

三、(1)燃料

氧化剂

化学能

电能

(2)燃料

氧化剂

(3)2H2＋O2=2H2O

①H2－2e=2H

减小

O2＋4H＋4e=4OH

增大

增大

②H2＋2OH－2e=2H2O 增大

O2＋2H2O＋4e－＋－－－－－＋=4OH

增大

减小

(4)CH4＋10OH－8e=CO32＋7H2O

O2＋2H2O＋4e=4OH

－－－－－－－CH4＋2O2＋2OH=CO32＋3H2O

巩固练习：1、C

2、D

3、B

4、D

5、C

6、化学

电

热

(1)D

(2)C