高一化學必修二化學能與電能總結(jié)與習題教案

1、高一化學必修二化學能與電能總結(jié)與習題教案化學能與電能 本節(jié)學習目標 1、知道原電池就是利用氧化仍原反應將化學能轉(zhuǎn)化成電能的裝置；2、能以銅鋅原電池為例 , 熟悉原電池的概念、組成、簡潔分析原電池的工作原理及應用；3. 會判定原電池的正負極與電子的流向；4、 能夠書寫簡潔的電極反應式；5、明白幾種常見的電池 , 熟悉化學能轉(zhuǎn)化為電能對現(xiàn)代化的重大意義；6. 熟悉提高燃料的燃燒效率、開發(fā)高能清潔燃料與研制新型電池的重要性；重點 : 原電池裝置工作原理及構(gòu)成條件 學問要點梳理 學問點 1: 原電池要點詮釋 : 1、化學能與電能的轉(zhuǎn)化 : 化學能可以轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?, 但只有釋放能量的氧化仍原反應才可能通

2、過原電池實現(xiàn)化學能與電能的轉(zhuǎn)化 , 并 非全部釋放能量的化學反應均能通過原電池實現(xiàn)與電能的轉(zhuǎn)化；2、原電池概念 : 借助于氧化仍原反應將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置；3、原電池的結(jié)構(gòu): 或金屬與非金屬單質(zhì) 作電極1 兩種活潑性不同的金屬2 電極材料插入電解質(zhì)溶液中 3 兩極相連構(gòu)成閉合回路 4 在電極上能自動發(fā)生氧化仍原反應 4、 原電池的工作原理 : 一般的氧化仍原反應就是仍原劑把電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑 轉(zhuǎn)移給硫酸 ; 原電池裝置就是把氧化仍原反應的氧化劑與仍原劑分開, 如 :Zn+H2SO4=ZnSO4+H2 , 反應中鋅把電子直接 , 使氧化反應與仍原反應在兩個不同的區(qū)域進行 , 通過外接導線使

3、電子從仍原劑區(qū)域流向氧化劑區(qū)域 , 從而在外電路形成電流；原電池的工作原理與電子流向可用以下圖示表示 : 1 高一化學必修二化學能與電能總結(jié)與習題教案電極總反應 :Zn + 2H+=H2 + Zn2+多為不活潑電極, 離子或物質(zhì)在該極上得電子由負極 發(fā)生氧化反應的極流出 , 經(jīng)過外電路流向另一極電子 , 發(fā)生仍原反應 正極 , 同時溶液中的陰、陽離子不斷移向負極、正極, 構(gòu)成閉合電路；說明 : 正極的作用就是導體, 它不參加化學反應；負極反應不肯定就是負極材料本身的反應, 有的原電池的負極既就是導體又就是負極反應物, 有的原電池的負極的作用就是導體, 它不參加化學反應；學問點三 : 原電池化學

4、反應的表示方法要點詮釋 : 總的來說 , 原電池中的化學反應就是氧化仍原反應；由于這其中的氧化反應與仍原反應分別就是在負極與正極上發(fā)生的 , 所以又分別叫做負極反應與正極反應；1 負極反應 : 由于負極就是電子流出的電極, 所以負極上發(fā)生的反應就是氧化反應；表示負極反應的式子叫做負極反應式；銅、鋅與稀H2SO4組成的原電池的負極反應式就是:Zn 2e=Zn 2+ 氧化反應 2 正極反應 : 由于正極就是電子流入的電極, 所以正極上發(fā)生的反應就是仍原反應；表示正極反應的式子叫做正極反應式；銅、鋅與稀 H2SO4組成的原電池的正極反應式就是 :2H +2e=H2 仍原反應 說明 :1 寫電極反應式

5、要遵從客觀事實 , 寫出的電極反應式既要符合質(zhì)量守恒又要符合電荷守恒 : 兩極得失電子數(shù)相等 ; 電極反應式常用“=” 或用“ ”; 電極反應式中如有氣體生成需加“ ” ；2 負極反應 氧化反應 與正極反應 仍原反應 就是對整個原電池反應 氧化仍原反應 的分解 , 二者具有既對立又統(tǒng)一的關(guān)系 , 所以將兩個電極反應式進行合并即得電池總反應式；如: 銅、鋅與稀 H2SO4的原電池的總反應式 :Zn+2H +=Zn 2+H2學問點四 : 原電池原理的應用要點詮釋 : 1、比較金屬的活動性；原電池中 , 一般活動性強的金屬為負極 , 活動性弱的金屬為正極；例如 , 有兩種金屬 A 與 B,用導線連接

6、后插入到稀硫酸中 , 觀看到 A 極溶解 ,B 極上有氣泡產(chǎn)生 , 由原電池原理可知 ,A 為負極 ,B 為正極 , 金屬活動性 A B；2、加快氧化仍原反應速率；1 試驗室用 Zn與稀 H2SO4 或稀 HCl 反應制 H2, 常用粗鋅 , 它產(chǎn)生 H2的速率快 , 緣由就是粗鋅中的雜質(zhì)與鋅、稀 H2SO4 的溶液形成原電池 , 加快了鋅的腐蝕 , 使產(chǎn)生 H2 的速率加快；2 假如用純鋅 , 可以在稀 H2SO4溶液中加入少量的 CuSO 4 溶液 , 也同樣會加快產(chǎn)生 H2的速率 , 緣由就是Cu 2+Zn=Cu+Zn 2+, 生成的 Cu與 Zn 在稀 H2SO4 溶液中形成原電池 ,

7、 加快了鋅的腐蝕 , 產(chǎn)生 H2 的速率加快；3、設(shè)計原電池從理論上說 , 任何一個氧化仍原反應都可以設(shè)計成原電池；例如 , 利用 Cu+2FeCl3=2 FeCl 2+CuCl2的氧化仍原反應設(shè)計原電池, 由反應式可知 :Cu 失去電子作負極,FeCl3Fe3+ 在正極上得到電子, 且作電解質(zhì)溶液, 正極為活潑性比Cu弱的金屬或?qū)щ姷姆墙饘俚?；如圖該原2 高一化學必修二化學能與電能總結(jié)與習題教案電池的電極反應式為: Cu 2+2e 氧化反應 負極 Cu:Cu正極 C:2Fe3+2e2Fe 2+ 仍原反應 說明 : 原電池為什么能加快化學反應速率？以 Fe 與稀 H2SO4溶液的反應為例說明；

8、如下圖所示: +欲得電子須突破Fe 2+形成的屏障 , 因而受甲中 ,Fe 失去 e, 變?yōu)?Fe 2+,Fe2+進入溶液 , 排斥了 Fe 片四周的 H +,H到阻礙；乙中 ,Fe 失去 e,e轉(zhuǎn)移到 Cu 片上 ,Cu 片一側(cè)沒有Fe 2+屏障 ,H+得 e不受阻礙 , 故其化學反應速率較快；學問點五 : 原電池正負極的判定方法要點詮釋 : 1 、據(jù)組成原電池的兩極材料判定: 一般活潑性較強的金屬為負極, 活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極；2. 據(jù)電流方向或電子流淌方向判定 : 電流就是由正極流向負極 , 而電子流淌方向就是由負極流向正極；3、據(jù)原電池內(nèi)部電解質(zhì)溶液中離子的定向移動方

9、向判定 : 在原電池的電解質(zhì)溶液中 , 陽離子向正極移動 ,陰離子向負極移動；4、據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化判定: 原電池的負極總就是失電子發(fā)生氧化反應, 相應元素化合價上升, 而正極總就是得電子發(fā)生仍原反應, 相應元素化合價降低；5、據(jù)反應現(xiàn)象判定: 溶解的一極為負極, 增重或者有氣泡放出的一極為正極；學問點六 : 化學電源及處理要點詮釋 :1、化學電源類型含義示例一次電池只能使用一次 , 不能充電復原連續(xù)使酸 或堿 性鋅錳干電池、銀鋅鈕扣電池用的化學電池二次電池放電后能充電復原連續(xù)使用的化學鉛蓄電池、鎳鎘蓄電池、銀鋅蓄電池電池燃料電池將燃料燃燒的化學能直接轉(zhuǎn)變成電氫氧燃料電池、鋁空氣電池、熔融

10、鹽電池3 高一化學必修二化學能與電能總結(jié)與習題教案能的電池2、廢舊電池的危害與處理廢舊電池中含有多種重金屬與酸、堿等有害物質(zhì), 隨便丟棄 , 對生態(tài)環(huán)境與公眾健康危害很大；廢電池滲出的重金屬離子如 Hg 2+等, 將造成地下水與土壤的污染 , 威逼人類的健康；另一方面 , 廢電池中的有色金屬就是珍貴的自然資源 , 假如能將廢電池回收再利用 , 不僅可以削減對我們生存環(huán)境的破壞 , 而且也就是對資源的節(jié)約； 規(guī)律方法指導 本節(jié)內(nèi)容可分為兩部分:1 化學能轉(zhuǎn)化為電能;2 進展中的化學電源；重點就是原電池的工作原理；可總結(jié)如下 : 原 電 池能量轉(zhuǎn)換化學能電能, 產(chǎn)生電流 實質(zhì) 兩極分別發(fā)生氧化仍原

11、反應正極 : 電子流入 電流流出 的一極 , 發(fā)生仍原反電極應 負極 : 電子流出 電流流入 的一極 , 發(fā)生氧化反應構(gòu)成條件負極 Zn:Zn - 2e- = Zn2+ 氧化反應 兩極、一液、一反應 自發(fā) 兩個活潑性不同的電極 電解質(zhì)溶液 電極用導線相連并插入電解液構(gòu)成閉合回路 一個自發(fā)的氧化仍原反應離子遷移陽離子正極陰離子負正極 Cu:2H+ + 2e- = H 2內(nèi)電路陽離子向正極作定向移動, 陰離子向負極作定向 仍原反應 移動；4 高一化學必修二化學能與電能總結(jié)與習題教案電子流向負極 -正極 + 總反應 :Zn+2H+=Zn 2+H2外電路負極極板因此而帶正電荷, 正極極板由于得到了帶負

12、電的電子顯負電性；重要應用制作電池、 防止金屬被腐蝕、 提高化學反應速率干電池、鉛蓄電池、新型高能電池、 經(jīng)典例題透析 類型一 : 原電池的構(gòu)成條件題 1、在下圖的八個裝置中 , 屬于原電池的就是哪幾個？思路點撥 : 依據(jù)原電池的形成條件進行判定；解析 : 構(gòu)成原電池要有四個基本條件 :a 、電解質(zhì)溶液 ;b 、兩個活潑性不同的電極 ;c 、能自發(fā)地發(fā)生氧化仍原反應 ;d 、兩個電極直接或間接地連接在一起 , 并插入電解質(zhì)溶液中形成閉合回路；只有一個電極 , 沒有電解質(zhì)溶液 , 沒有形成閉合回路；答案 : 總結(jié)升華 : 構(gòu)成原電池的四個基本條件就是相互聯(lián)系的, 不能孤立、片面地瞧待某一條件；在

13、四個基本條件當中 , 氧化仍原反應就是其核心；判定某裝置就是否為原電池的問題 , 以構(gòu)成原電池的基本條件為標準判定 , 不能僅憑裝置的形狀下結(jié)論；構(gòu)成原電池的基本條件舉一反三 : , 也就是進行原電池設(shè)計的基本依據(jù)； 變式 1 下面就是四個化學反應, 您認為理論上不行用于設(shè)計原電池的就是 5 高一化學必修二化學能與電能總結(jié)與習題教案A、2Al+2NaOH+6H 2O=2NaAlOH 4+3H 2B、2H2+O2=2H2O C、Mg3N2+6H2O=3MgOH2+2NH3D、CH4+2O2=CO2+2H2O 答案 C 類型二 : 原電池的工作原理題 2、在盛有稀 H2SO4的燒杯中放入用導線連接

14、的鋅片與銅片 , 以下表達正確的就是 A、正極鄰近的 SO4 2離子濃度逐步增大 B、電子通過導線由銅片流向鋅片C、反應一段時間后 , 溶液中 H +濃度增大 D、銅片上有 H2 逸出思路點撥 : 解答此題應先確定原電池的兩極, 然后依據(jù)有關(guān)原電池的基本原理等學問進行逐一分析；解析 : 用導線連接的 Zn片與 Cu片放入稀 H2SO4中組成原電池 ,Zn 作負極失去電子變?yōu)?Zn 2+而進入溶液 , 電子通過導線流向銅片 , 溶液中的陰離子 SO4 2 移向負極 , 陽離子 H +移向正極 , 并在正極上得到電子而放出 H2; 反應一段時間后 , 溶液中 H +濃度減??；答案 :D 總結(jié)升華

15、: 負極發(fā)生氧化反應 , 電子由負極流出沿導線經(jīng)外電路到達正極 , 電解質(zhì)溶液中的陽離子移向正極, 在正極得到電子發(fā)生仍原反應 , 電解質(zhì)溶液中的陰離子移向負極 , 從而形成閉合回路；舉一反三 : 變式 2 將鐵片與銀片用導線連接置于同一稀鹽酸溶液中 , 經(jīng)過一段時間后 , 以下表達正確的就是 A、負極有 Cl2逸出 , 正極有 H2 逸出 B、負極鄰近 Cl的濃度逐步減小C、正極鄰近 Cl的濃度逐步增大 D、溶液中 Cl的濃度基本不變 答案 D 類型三 : 原電池中電極反應題 3、某原電池的總反應就是Zn+Cu 2+=Zn 2+Cu,該原電池的正確組成就是 D A B C 正極Zn Cu Z

16、n Cu 負極Cu Zn Cu Zn 6 高一化學必修二化學能與電能總結(jié)與習題教案電解質(zhì)溶液CuCl2CuCl2ZnCl 2ZnCl 2思路點撥 : 從電池的總反應瞧, 鋅為負極 , 銅為正極 , 電解質(zhì)溶液中含有銅離子；解析 : 從理論上講 , 只要氧化仍原反應均可設(shè)計成原電池；發(fā)生氧化反應的物質(zhì)就是負極, 發(fā)生仍原反應的就是正極；此題中電極反應為: 正極 :Cu2+2e=Cu,負極 :Zn 2e2+=Zn答案 :B 總結(jié)升華 : 設(shè)計原電池 , 第一要確認化學反應就是能自發(fā)進行的氧化仍原反應 ; 其次將氧化仍原反應分拆為氧化反應與仍原反應兩個半反應 電極反應式 ; 第三就是依據(jù)原電池構(gòu)成的

17、條件確定原電池的正、負極與電解質(zhì)溶液 ; 第四就是設(shè)計出原電池裝置示意圖；舉一反三 : 變式 3 據(jù)報道 , 鋅電池可能取代目前廣泛使用的鉛蓄電池 , 由于鋅電池容量更大 , 而且沒有鉛污染；其電池反應為 :2Zn+O2=2ZnO,原料為鋅粒、電解液與空氣；就以下表達正確的就是 A、鋅為正極 , 空氣進入負極反應B、負極反應為 :Zn 2e2+=ZnC、正極發(fā)生氧化反應D、電解液確定不就是強酸 答案 BD 類型四 : 原電池原理的應用題 4、有 A、B、C、D四塊金屬片 , 進行如下試驗 : 1A 、B 用導線相連后 , 同時浸入稀H2SO4溶液中 ,A 極為負極 ; 2C 、D用導線相連后

18、, 同時浸入稀 H2SO4溶液中 , 電流方向 :D 導線 C; 3A 、C相連后 , 同時浸入稀 H2SO4 溶液中 ,C 極產(chǎn)生大量氣泡 ; 4B 、D相連后 , 同時浸入稀 H2SO4 溶液中 ,D 極發(fā)生氧化反應；據(jù)此 , 判定四種金屬的活動性次序就是 A、ABCD B 、ACD B C、CABD D、BDCA 思路分析 : 原電池中 , 一般活動性強的金屬為負極 , 活動性弱的金屬為正極；而負極就是電子流出的一極 ,發(fā)生氧化反應 , 電流流入的一極 , 一般該電極不斷溶解或質(zhì)量不斷削減；如某電極上有氣體產(chǎn)生 , 電極的質(zhì)量不斷增加或不變 , 該電極為正極；解析 : 金屬與稀 H2SO

19、4溶液組成原電池, 活潑金屬為負極, 失去電子發(fā)生氧化反應, 較不活潑的金屬為正7 高一化學必修二化學能與電能總結(jié)與習題教案極,H+在正極表面得到電子生成H2, 電子運動方向由負極正極 , 電流方向就由正極負極；在題述原電池中 ,A B 原電池 ,A 為負極 ;CD原電池 ,C 為負極 ;A C原電池 ,A 為負極 ;BD原電池 ,D 為負極；綜上可知, 金屬活動性 :A CDB；答案 :B 總結(jié)升華 : 判定金屬活動性的方法許多, 依據(jù)原電池反應判定電極金屬活動性的依據(jù)就是: 負極材料正極材料 ; 失去電子的電極得到電子的電極舉一反三 : ; 發(fā)生溶解的電極不發(fā)生溶解的電極； 變式 4 某金

20、屬能與鹽酸反應生成H2, 該金屬與鋅組成原電池時, 鋅為負極 , 就該金屬可能就是 A、 鋁B、 銅C、 錫 D、 硅 答案 C 類型五 : 原電池的兩極判定題 5、某原電池由 M、N兩根電極、導線與電解質(zhì)溶液組成 , 工作時 ,M 電極變粗 ,N 電極變細 , 由此判讀該電池中電極材料與電解質(zhì)溶液可能就是 M電極 N電極 電解質(zhì)溶液A 鋅 銅 稀硫酸B 銅 鐵 稀鹽酸C 銀 鋅 硝酸銀溶液D 鋅 鐵 硝酸鐵溶液思路分析 : 該原電池中 M電極變粗 ,N 電極變細 , 說明原電池反應時 N電極溶解作負極 , 溶液中有金屬析出在 M電極上附著 ,M 電極作正極；解析 :A、 B 選項中 , 電解

21、質(zhì)溶液分別為稀硫酸與稀鹽酸 , 原電池工作時不會有金屬析出 ;C 選項中正極反應為:Ag +e=Ag, 負極反應式為 :Zn 2e=Zn 2+, 符合題意 ;D 選項中 M電極 鋅 作負極 , 反應為 Zn 2e=Zn 2+, 變細 ,不符合題意；答案 :C 總結(jié)升華 : 除燃料電池外 , 一般負極都就是電極材料發(fā)生反應被氧化而質(zhì)量減小 , 正極上一般就是電解質(zhì)溶液中的某種粒子被仍原而導致負極質(zhì)量增加；舉一反三 : 8 高一化學必修二化學能與電能總結(jié)與習題教案 變式 5 已知“ 紐扣” 電池的電極反應為:Zn 極 :Zn +2OH- - 2e- = ZnO + H2O; D、 正極 , 被氧化HgO極:HgO + H2O + 2e- = Hg + 2OH-, 據(jù)此判定 HgO極就是 A. 正極 , 被仍原B、 負極 , 被氧化C、 負極 , 被仍原 答案 A 類型六 : 電極與電解質(zhì)的關(guān)系題 6、剪長約 6cm、寬 2cm的銅片、鋁片各一片 , 分別用接線柱平行地固定在一塊塑料板上 間隔 2cm；將銅片與鋁片分別與電流表的“+” 、“ ” 端相連接 , 電流表指針調(diào)到中間位置；取兩個 50mL的小燒杯 , 在一個燒杯中注入約 40mL的濃硝酸 , 在另一只燒杯中注入 40mL0、 5molL1