專題2第三單元第1課時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能導(dǎo)學(xué)案

1、.第三單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化第1課時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能知識(shí)條目必考要求加試要求1.原電池的概念aa2.銅鋅原電池的原理及電極反響式bb3.原電池的構(gòu)成條件ab才能要求1.通過實(shí)驗(yàn)探究認(rèn)識(shí)化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能。2.從電子轉(zhuǎn)移的角度理解化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)及原電池的構(gòu)成條件。3.會(huì)書寫簡(jiǎn)單的原電池的電極反響式及電池總反響方程式離子方程式。一、原電池工作原理按要求完成以下實(shí)驗(yàn)，并填表：實(shí)驗(yàn)步驟現(xiàn)象鋅片逐漸溶解，外表有氣泡；銅片外表無氣泡鋅片逐漸溶解，銅片外表有氣泡，電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)兩鋅片逐漸溶解且外表都有氣泡，電流計(jì)指針不偏轉(zhuǎn)無現(xiàn)象解釋或說明鋅與稀硫酸發(fā)生置換反響產(chǎn)生H2，而銅那么不能鋅與稀硫酸反

2、響，但氫氣在銅片上產(chǎn)生，導(dǎo)線中有電流鋅與稀硫酸反響產(chǎn)生氫氣，但導(dǎo)線中無電流乙醇是非電解質(zhì)，與Zn、Cu都不反響根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)答復(fù)以下問題：1裝置中能量是如何轉(zhuǎn)化的？具備這種特點(diǎn)的裝置名稱是什么？答案化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能；該裝置稱為原電池。2原電池的工作原理分析以下圖并填空：原電池總反響式：Zn2H=Zn2H2。能量轉(zhuǎn)化過程：原電池在工作時(shí)，負(fù)極失去電子，電子通過導(dǎo)線流向正極，溶液中氧化性物質(zhì)得到電子，發(fā)生復(fù)原反響，這樣氧化反響和復(fù)原反響不斷發(fā)生，閉合回路中不斷有電子流產(chǎn)生，也就形成了電流，即化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?結(jié)合原電池工作原理及上述實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，分析原電池的構(gòu)成條件是什么？答案理論上，自發(fā)的氧化復(fù)原反

3、響均可構(gòu)成原電池。詳細(xì)條件是具有活動(dòng)性不同的兩個(gè)電極金屬與金屬或金屬與能導(dǎo)電的非金屬；溶液：兩電極均插入電解質(zhì)溶液中；導(dǎo)線：兩極用導(dǎo)線相連，形成閉合回路。1在如下圖的8個(gè)裝置中，屬于原電池的是_。答案DFG解析圖中A、B都只有一個(gè)電極，C中是兩個(gè)活動(dòng)性一樣的電極，E中酒精不是電解質(zhì)溶液，H不能形成閉合回路，它們不屬于原電池，屬于原電池的只有D、F、G。思維啟迪原電池的斷定方法：一看反響原理能否自發(fā)地進(jìn)展氧化復(fù)原反響；二看構(gòu)成條件兩極一液成回路：兩個(gè)活動(dòng)性不同的電極，插入電解質(zhì)溶液中，裝置形成閉合回路。2.在如下圖的裝置中，a的金屬活動(dòng)性比氫要強(qiáng)，b為碳棒，關(guān)于此裝置的各種表達(dá)不正確的選項(xiàng)是A碳

4、棒上有氣體放出，溶液中cH減小Ba是正極，b是負(fù)極C導(dǎo)線中有電子流動(dòng)，電子從a極到b極Da極上發(fā)生了氧化反響答案B解析顯然，電極a、b與電解質(zhì)溶液稀H2SO4組成原電池。因活動(dòng)性ab碳棒，所以a為原電池的負(fù)極，b為正極。電極反響式：a負(fù)極：ane=an氧化反響；b正極：nHne=H2復(fù)原反響。由于正極放電消耗H，溶液中cH減小。在外電路中，電子由a極流向b極。二、原電池原理的應(yīng)用1由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置進(jìn)展實(shí)驗(yàn)。裝置現(xiàn)象二價(jià)金屬A不斷溶解C的質(zhì)量增加A上有氣體產(chǎn)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象答復(fù)以下問題：1裝置甲中負(fù)極的電極反響式是_。2裝置乙中正極的電極反響式是_。3裝置丙中溶液的pH變化是_

5、。4四種金屬活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序是_。答案1A2e=A22Cu22e=Cu3增大4DABC解析據(jù)圖知活動(dòng)性：AB，A作負(fù)極，電極反響式為A2e=A2；據(jù)圖知活動(dòng)性：BC，正極反響式為Cu22e=Cu；據(jù)圖知活動(dòng)性：DA，正極反響式為2H2e=H2，故cH減小，pH增大。據(jù)、知活動(dòng)性：DABC。2鋼鐵在潮濕的空氣中很快被腐蝕，如下圖。答復(fù)以下問題：1鋼鐵外表形成的電解質(zhì)溶液中溶有O2，通常溶液呈中性或弱堿性。2鋼鐵外表會(huì)形成無數(shù)微小的原電池，負(fù)極是Fe，正極是C。3負(fù)極反響式是2Fe4e=2Fe2，正極反響式是2H2OO24e=4OH。4總反響的化學(xué)方程式是2Fe2H2OO2=2FeOH2，4F

6、eOH2O22H2O=4FeOH3，最終生成紅色的鐵銹Fe2O3xH2O。5金屬跟電解質(zhì)溶液接觸，發(fā)生原電池反響，比較活潑的金屬失去電子被氧化，這種腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕。3設(shè)計(jì)原電池如：把Fe2Fe3=3Fe2設(shè)計(jì)成原電池，可用Fe作負(fù)極，銅或石墨作正極，F(xiàn)eCl3溶液作電解質(zhì)溶液。4保護(hù)金屬設(shè)備如：船體是鋼鐵材料，在海水中易被腐蝕，在船體外殼焊接上比鐵活潑的金屬如Zn，那么構(gòu)成以Zn、Fe為電極的原電池，Zn被消耗掉而Fe得到保護(hù)。1.利用原電池原理可比較金屬活動(dòng)性作負(fù)極的金屬活動(dòng)性強(qiáng)，作正極的金屬活動(dòng)性弱。2形成原電池可改變化學(xué)反響速率如金屬外表形成原電池會(huì)加速金屬被腐蝕，即金屬易發(fā)生電化學(xué)

7、腐蝕。3在鋼鐵腐蝕過程中，以下五種變化可能發(fā)生的是Fe2轉(zhuǎn)化為Fe3O2被復(fù)原產(chǎn)生H2FeOH3失水形成Fe2O3xH2O雜質(zhì)碳被氧化A只有 B只有C D答案C解析此題考察鋼鐵的電化學(xué)腐蝕。在腐蝕過程中，負(fù)極Fe2e=Fe2，正極O2或H得電子，F(xiàn)e2與OH結(jié)合生成FeOH2，F(xiàn)eOH2被氧化生成FeOH3，F(xiàn)eOH3失水形成鐵銹。4鐵及鐵的化合物應(yīng)用廣泛，如FeCl3可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血?jiǎng)┑取?寫出FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式：_。2假設(shè)將1中的反響設(shè)計(jì)成原電池，可用_作負(fù)極，_作正極，_作電解質(zhì)溶液。寫出電極反響式：負(fù)極反響：_；正極反響：_。答案12F

8、e3Cu=2Fe2Cu22銅石墨FeCl3溶液Cu2e=Cu22Fe32e=2Fe2解析該氧化復(fù)原反響可拆分為如下兩個(gè)半反響：氧化反響負(fù)極反響：Cu2e=Cu2。復(fù)原反響正極反響：2Fe32e=2Fe2。故Cu作負(fù)極，活動(dòng)性比Cu差的材料作正極，如Ag、C等，F(xiàn)eCl3溶液作電解質(zhì)溶液。原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。其工作原理是1以下裝置不能構(gòu)成原電池的是答案C解析C選項(xiàng)中兩種金屬都不能和稀H2SO4發(fā)生自發(fā)的氧化復(fù)原反響，故C選項(xiàng)中裝置不能構(gòu)成原電池。2以下表達(dá)正確的選項(xiàng)是原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的一種裝置原電池的正極發(fā)生氧化反響，負(fù)極發(fā)生復(fù)原反響不能自發(fā)進(jìn)展的氧化復(fù)原反響，通過原電池

9、的裝置均可實(shí)現(xiàn)碳棒不能用來作原電池的正極反響Cu2Ag=2AgCu2，能以原電池的形式來實(shí)現(xiàn)A B C D答案A解析原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置，正確；在發(fā)生反響時(shí)，原電池的正極要得到電子而發(fā)生復(fù)原反響，負(fù)極要失去電子而發(fā)生氧化反響，錯(cuò)誤；銅與稀硫酸不能發(fā)生反響，假設(shè)用銅作負(fù)極，碳棒作正極，稀硫酸作電解質(zhì)溶液，組成原電池，此反響仍然不能發(fā)生，錯(cuò)誤；碳棒可以用來作原電池的正極，錯(cuò)誤；可以用銅作負(fù)極，碳棒作正極，AgNO3溶液作電解質(zhì)溶液，組成原電池，此時(shí)即可發(fā)生反響Cu2Ag=2AgCu2，正確。故A正確。3將純鋅片和純銅片按以下圖所示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時(shí)間，以下表達(dá)正確的選項(xiàng)

10、是A兩個(gè)裝置都構(gòu)成了原電池B甲裝置構(gòu)成了原電池，乙裝置沒有構(gòu)成原電池C兩燒杯中的鋅片上都有大量氣泡產(chǎn)生D產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙慢答案B解析甲中構(gòu)成了銅鋅原電池，鋅作負(fù)極，失電子；銅作正極，氫離子在銅極上得電子，生成氫氣；總反響式為ZnH2SO4=ZnSO4H2。乙裝置沒有構(gòu)成原電池，因?yàn)闆]有形成閉合電路。構(gòu)成原電池后生成氫氣的速率加快。4四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池。相連時(shí)，外電路電流從流向；相連時(shí)，為正極；相連時(shí)，上有氣泡逸出；相連時(shí)，的質(zhì)量減少。據(jù)此判斷這四種金屬活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序是A BC D答案B解析相連時(shí)，外電路電流從流向，說明為負(fù)極；相連時(shí)，為負(fù)極；相連時(shí)，上有氣泡

11、產(chǎn)生，說明為負(fù)極；相連時(shí)，的質(zhì)量減少，說明為負(fù)極。綜上所述可知，這四種金屬活動(dòng)性由大到小的順序?yàn)椋x項(xiàng)B正確。5在銅鋅原電池中如以下圖，以硫酸銅為電解質(zhì)溶液，鋅為_極，電極上發(fā)生的是_填“氧化或“復(fù)原反響，電極反響式為_。鋅片上觀察到的現(xiàn)象為_；銅為_極，電極上發(fā)生的是_填“氧化或“復(fù)原反響，電極反響式是_；銅片上觀察到的現(xiàn)象是_，原電池總反響的離子方程式為_。答案負(fù)氧化Zn2e=Zn2鋅片溶解正復(fù)原Cu22e=Cu銅極變粗ZnCu2=Zn2Cu解析CuSO4為電解質(zhì)溶液時(shí)，銅鋅原電池的負(fù)極為鋅，電極反響式為Zn2e=Zn2，所以鋅片不斷溶解，正極為銅，電極反響式為Cu22e=Cu，所以銅極不

12、斷變粗，電池總反響式為ZnCu2=Zn2Cu。 根底過關(guān)題組一原電池的形成與判斷1以下有關(guān)原電池的表達(dá)中正確的選項(xiàng)是A把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置B活潑金屬作正極，不活潑金屬或非金屬作負(fù)極C外電路中電子從負(fù)極流向正極D正極發(fā)生氧化反響答案C2一個(gè)原電池的總反響的離子方程式是ZnCu2=Zn2Cu，該原電池的合理組成是選項(xiàng)正極負(fù)極電解質(zhì)溶液AZnCuCuCl2BCuZnH2SO4CCuZnCuSO4DZnFeCuCl2答案C解析由總反響式知，Zn被氧化作原電池的負(fù)極，符合條件的有B、C兩項(xiàng)，電解質(zhì)溶液中Cu22e=Cu，B選項(xiàng)中是2H2e=H2，故應(yīng)選C。題組二原電池正極和負(fù)極的判斷3分析以下圖所示

13、的四個(gè)原電池裝置，結(jié)論正確的選項(xiàng)是A中Mg作負(fù)極，中Fe作負(fù)極B中Mg作正極，電極反響式：6H2O6e=6OH3H2C中Fe作負(fù)極，電極反響式：Fe2e=Fe2D中Cu作正極，電極反響式：2H2e=H2答案B解析A項(xiàng)，中Al失電子，作負(fù)極，中鐵在常溫下遇濃硫酸鈍化，銅作負(fù)極，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，中Mg作正極，電極反響式：6H2O6e=6OH3H2，正確；C項(xiàng)，中銅作負(fù)極，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，中鐵、銅、氯化鈉溶液構(gòu)成原電池，鐵作負(fù)極，銅作正極，發(fā)生吸氧腐蝕，正極反響式為O22H2O4e=4OH，錯(cuò)誤。4如下圖裝置，電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時(shí)A極逐漸變粗，B極逐漸變細(xì)，C為電解質(zhì)溶液，那么A、B、C應(yīng)是以下各組中的

14、AA是Zn，B是Cu，C為稀硫酸BA是Cu，B是Zn，C為稀硫酸CA是Fe，B是Ag，C為稀AgNO3溶液DA是Ag，B是Fe，C為稀AgNO3溶液答案D解析A極逐漸變粗，說明A極為原電池的正極，溶液中的金屬陽離子得到電子后在A極上析出；B極逐漸變細(xì)，說明B極為原電池的負(fù)極，失去電子后變成離子進(jìn)入溶液中。A和B兩項(xiàng)中的反響為ZnH2SO4=ZnSO4H2，那么A項(xiàng)A極變細(xì)，B項(xiàng)A極不變；C和D兩項(xiàng)中的反響為Fe2AgNO3=2AgFeNO32，其中C項(xiàng)A極變細(xì)，D項(xiàng)A極變粗。5如圖為某興趣小組制作的番茄電池，以下說法正確的選項(xiàng)是A電子由鋅通過導(dǎo)線流向銅B該裝置將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C鋅電極發(fā)生復(fù)原

15、反響D銅電極上無氣泡產(chǎn)生答案A解析因?yàn)榉阎仕嵝约春蠬，可組成原電池。根據(jù)原電池的根本知識(shí)，其中Zn作負(fù)極，發(fā)生氧化反響；Cu作正極，發(fā)生復(fù)原反響。電子由負(fù)極Zn通過導(dǎo)線流向正極Cu。H在正極得電子，2H2e=H2，銅電極有氣泡產(chǎn)生。6如圖是Zn和Cu形成的原電池，某實(shí)驗(yàn)興趣小組做完實(shí)驗(yàn)后，在讀書卡片上記錄如下，在卡片上描繪合理的是實(shí)驗(yàn)后的記錄：Zn為正極，Cu為負(fù)極H向負(fù)極挪動(dòng)電子流動(dòng)方向：從Zn經(jīng)外電路流向CuCu極上有H2產(chǎn)生假設(shè)有1 mol電子流過導(dǎo)線，那么產(chǎn)生H2 0.5 mol正極的電極反響式為Zn2e=Zn2A BC D答案B解析在該原電池中，金屬活動(dòng)性Zn比Cu活潑，故Zn

16、作負(fù)極，Cu作正極，電子由Zn流出經(jīng)導(dǎo)線流向Cu片，負(fù)極反響為Zn2e=Zn2，正極反響為2H2e=H2，故轉(zhuǎn)移1 mol電子時(shí)，產(chǎn)生H2 0.5 mol，在溶液中H向正極挪動(dòng)，SO向負(fù)極挪動(dòng)，故錯(cuò)誤，正確，選B項(xiàng)。題組三原電池原理的應(yīng)用7按以下圖裝置進(jìn)展實(shí)驗(yàn)，假設(shè)x軸表示流入正極的電子的物質(zhì)的量，那么y軸可以表示cAgcNOa棒的質(zhì)量b棒的質(zhì)量 溶液的質(zhì)量A B C D答案A解析根據(jù)圖中裝置可判斷，F(xiàn)e、Ag、AgNO3構(gòu)成的原電池中，活潑金屬Fe為負(fù)極，Ag為正極，F(xiàn)e和硝酸銀發(fā)生氧化復(fù)原反響，所以銀離子濃度減小，硝酸根濃度不變，正確、錯(cuò)誤；在負(fù)極上金屬鐵本身失電子，即a棒質(zhì)量減輕，正確；

17、正極b棒上析出金屬銀，即b棒質(zhì)量增加，錯(cuò)誤；負(fù)極上金屬鐵本身失電子，正極Ag上析出金屬銀，所以溶液的質(zhì)量是增加了Fe，但是析出了Ag，在轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等的情況下，析出的金屬質(zhì)量多，所以溶液質(zhì)量減輕，但不能為零，錯(cuò)誤。故A正確。8由質(zhì)量均為100 g的鐵片、銅片和足量的CuSO4溶液組成原電池裝置，經(jīng)過一段時(shí)間后，兩電極的質(zhì)量差變?yōu)?2 g，那么以下說法正確的選項(xiàng)是A鐵片溶解了12 gB導(dǎo)線中通過了0.2 mol電子C銅片上析出了6 g CuD銅片溶解了6.4 g答案B解析設(shè)鐵片溶解的質(zhì)量為x g，銅片上析出Cu的質(zhì)量為y g。那么100y100x12，即xy12。由得失電子守恒可得：22，即8x

18、7y。解聯(lián)立的方程組得x5.6，y6.4。導(dǎo)線中通過電子的物質(zhì)的量為20.2 mol。題組四鋼鐵的電化學(xué)腐蝕9鋼鐵生銹過程發(fā)生如下反響：2FeO22H2O=2FeOH2；4FeOH2O22H2O=4FeOH3；2FeOH3=Fe2O33H2O。以下說法正確的選項(xiàng)是A反響、中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等B反響中氧化劑是氧氣和水C與銅質(zhì)水龍頭連接的鋼質(zhì)水管不易發(fā)生腐蝕D鋼鐵在潮濕的空氣中不能發(fā)生電化學(xué)腐蝕答案A解析反響中消耗O2的量相等，兩個(gè)反響都僅有O2作為氧化劑，故轉(zhuǎn)移電子數(shù)是相等的，A項(xiàng)正確；中H2O的H、O兩元素的化合價(jià)都沒有變，故不作氧化劑，B項(xiàng)錯(cuò)；銅和鋼質(zhì)水管中的鐵構(gòu)成原電池，使鋼質(zhì)水管的腐蝕速率

19、加快，C項(xiàng)錯(cuò)；鋼鐵是鐵和碳的混合物，在潮濕的空氣中易發(fā)生吸氧腐蝕，屬于電化學(xué)腐蝕，D項(xiàng)錯(cuò)。才能提升10.在盛有水的燒杯中，鐵圈和銀圈的連接處吊著一根絕緣的細(xì)絲，使之平衡如右圖所示。小心地往燒杯中央滴入CuSO4溶液。1片刻后可觀察到的現(xiàn)象是指懸吊的金屬圈_。A鐵圈和銀圈左右搖擺不定 B保持平衡狀態(tài)不變C鐵圈向下傾斜 D銀圈向下傾斜2產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是_。3寫出反響的化學(xué)方程式：_。答案1D2參加CuSO4溶液后，構(gòu)成FeAg原電池，鐵溶解，質(zhì)量減輕，Cu2在銀圈上得電子，生成的Cu沉積在銀圈上，質(zhì)量增加3FeCuSO4=FeSO4Cu解析參加CuSO4溶液后，構(gòu)成FeAg原電池，F(xiàn)e失電子作

20、負(fù)極，質(zhì)量減輕，Cu2在正極銀圈上得電子，生成金屬銅沉積在上面使其質(zhì)量增加。111現(xiàn)有如下兩個(gè)反響：ANaOHHCl=NaClH2OBCu2Ag=2AgCu2根據(jù)兩反響本質(zhì)，判斷能否設(shè)計(jì)成原電池：_。假如不能，說明其原因：_。假如可以，那么寫出正、負(fù)極材料，電極反響式及反響類型“氧化反響或“復(fù)原反響：負(fù)極：_，_，_。正極：_，_，_。2利用反響2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O可制備CuSO4，假設(shè)將該反響設(shè)計(jì)為原電池。負(fù)極材料是_寫名稱，電極反響為_。正極電極反響式為_。溶液中SO向_極挪動(dòng)。答案1A不能，B可以A不是氧化復(fù)原反響，沒有電子轉(zhuǎn)移CuCu2e=Cu2氧化反響碳棒、Ag、鉑、金任選一種2Ag2e=2Ag復(fù)原反響2銅Cu2e=Cu