新教材化學(xué)人教版學(xué)案6-1-第2課時(shí)化學(xué)反應(yīng)與電能

第2課時(shí)化學(xué)反應(yīng)與電能核心微網(wǎng)絡(luò)素養(yǎng)新目標(biāo)1.認(rèn)識(shí)化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化關(guān)系。2．分析原電池裝置及工作原理。3．學(xué)會(huì)書寫簡(jiǎn)單的電極反應(yīng)式。學(xué)業(yè)基礎(chǔ)[預(yù)習(xí)新知]一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能1．燃煤發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化(1)過程：化學(xué)能eq\o(→,\s\up15(燃燒))______能eq\o(→,\s\up15(蒸汽))______能eq\o(→,\s\up15(發(fā)電機(jī)))電能(2)______(氧化還原反應(yīng))是使化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的關(guān)鍵。2．原電池(1)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象銅片：________鋅片：________電流表：________結(jié)論有________產(chǎn)生，裝置中________轉(zhuǎn)化為________(2)原電池概念：將________能轉(zhuǎn)變?yōu)開_____能的裝置。(3)銅鋅原電池工作原理：電極材料電子轉(zhuǎn)移電極反應(yīng)式反應(yīng)類型Zn__________________________Cu__________________________________電池總反應(yīng)：____________________。(4)反應(yīng)本質(zhì)：原電池反應(yīng)的本質(zhì)是__________________。eq\x(狀元隨筆)構(gòu)成原電池的基本條件二、常見的化學(xué)電源1．干電池干電池是一種一次性電池，放電后______再充電。2．充電電池充電電池又稱為二次電池，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______進(jìn)行，使電池恢復(fù)到放電前的狀態(tài)。常見的充電電池有鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。3．燃料電池(1)原理：利用原電池工作原理將______和______反應(yīng)所放出的________直接轉(zhuǎn)化為________。(2)與其他電池的區(qū)別：反應(yīng)物由外設(shè)裝備提供________和________。[即學(xué)即練]1．判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。(1)火力發(fā)電是化學(xué)能間接轉(zhuǎn)化為電能的過程。()(2)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)。()(3)在銅—鋅—稀硫酸原電池中，電子由鋅通過導(dǎo)線流向銅，再由銅通過電解質(zhì)溶液到達(dá)鋅。()(4)原電池中陽離子向正極移動(dòng)。()(5)原電池中的負(fù)極反應(yīng)一定是電極材料失電子。()(6)鋅錳干電池工作一段時(shí)間后碳棒變細(xì)。()(7)氫氧燃料電池是將熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?)(8)氫氧燃料電池工作時(shí)氫氣在負(fù)極上被氧化。()(9)HCl＋NaOH=NaCl＋H2O是放熱反應(yīng)，可以設(shè)計(jì)成原電池。()2．對(duì)于原電池的電極名稱，敘述有錯(cuò)誤的是()A．發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為負(fù)極B．正極為電子流入的一極C．有氣泡產(chǎn)生的電極為負(fù)極D．電流流出的一極為正極3.對(duì)于鋅、銅和稀硫酸組成的原電池(如右圖)，下列有關(guān)說法不正確的是()A．Zn是負(fù)極B．Cu是正極C．負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)D．正極上發(fā)生氧化反應(yīng)4．由鋅、銅、稀硫酸構(gòu)成的原電池，所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為()A．Zn－2e－=Zn2＋B．Cu2＋＋2e－=CuC．2H＋＋2e－=H2↑D．Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑5．下列關(guān)于充電電池的敘述，不正確的是()A．充電電池又叫二次電池B．充電電池可以無限制地反復(fù)充電、放電C．廢棄的鎳鎘電池不可以隨意丟棄，會(huì)污染環(huán)境D．較長(zhǎng)時(shí)間不使用電器時(shí)，最好從電器中取出電池，并妥善存放核心素養(yǎng)目標(biāo)一原電池原理分析判斷[例1]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，在卡片上描述合理的是()A．①②③B．③④⑤C．④⑤⑥D(zhuǎn)．②③④eq\x(狀元隨筆)電池內(nèi)、外電路中電流的形成外電路中電流的形成靠的是電子的定向移動(dòng)；內(nèi)電路中電流的形成靠的是離子的定向移動(dòng)。[提升1]寫出下列原電池的電極反應(yīng)和總反應(yīng)(屬于離子反應(yīng)的，用離子方程式表示)。負(fù)極正極電解質(zhì)溶液(1)鐵銅稀硫酸(2)銅銀AgNO3溶液(3)H2O2KOH溶液(1)負(fù)極：________________________________________________________________________；正極：________________________________________________________________________；總反應(yīng)式：________________________________________________________________________。(2)負(fù)極：________________________________________________________________________；正極：________________________________________________________________________；總反應(yīng)式：________________________________________________________________________。(3)負(fù)極：________________________________________________________________________；正極：________________________________________________________________________；總反應(yīng)式：________________________________________________________________________。eq\x(狀元隨筆)電極反應(yīng)的書寫方法1．原電池正極反應(yīng)的書寫方法書寫時(shí)總的原則是首先根據(jù)化合價(jià)變化或氧化性強(qiáng)弱判斷得電子的微粒；其次確定該微粒得電子后生成什么物質(zhì)。如氫氧(酸性)燃料電池，正極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e－=2H2O；氫氧(堿性)燃料電池，正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－=4OH－。2．原電池負(fù)極反應(yīng)的書寫方法(1)較活潑金屬作負(fù)極時(shí)，電極本身被氧化。①若生成的陽離子不與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，其產(chǎn)物可直接寫為金屬陽離子，如Zn－2e－=Zn2＋，Cu－2e－=Cu2＋。②若生成的金屬陽離子與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，其電極反應(yīng)為兩反應(yīng)合并后的反應(yīng)。如Mg－Al(KOH)原電池，負(fù)極反應(yīng)為Al＋4OH－－3e－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O；鉛蓄電池負(fù)極反應(yīng)為Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4。(2)負(fù)極本身不反應(yīng)氫氧(酸性)燃料電池，負(fù)極反應(yīng)為H2－2e－=2H＋；氫氧(堿性)燃料電池，負(fù)極反應(yīng)為H2＋2OH－－2e－=2H2O。[核心能力]1．原電池的工作原理(1)反應(yīng)類型：負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)。(2)電子的移動(dòng)方向：負(fù)極流出，經(jīng)導(dǎo)線流向正極。(3)離子的移動(dòng)方向：陽離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)。2．原電池正負(fù)極的判斷eq\x(狀元隨筆)原電池的判斷方法目標(biāo)二常見化學(xué)電源分析[例2]下列有關(guān)電池的敘述不正確的是()A．水果電池是方便實(shí)用的家用電池B．鉛蓄電池是一種常用的二次電池C．氫氧燃料電池是一種高效、無污染的發(fā)電裝置D．鋅錳干電池工作一段時(shí)間后，鋅外殼逐漸變薄eq\x(狀元隨筆)1.燃料電池中，助燃性氣體作正極，可燃性氣體作負(fù)極。2．燃料電池工作不是燃料燃燒，由于該類電池反應(yīng)與燃料的燃燒反應(yīng)一致(若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應(yīng)則總反應(yīng)為加合后的反應(yīng))，故稱為燃料電池。[提升2]下列說法正確的是()A．鎳氫電池、鋰電池和堿性鋅錳干電池都是二次電池B．燃料電池是一種高效但是會(huì)污染環(huán)境的新型電池C．化學(xué)電池的反應(yīng)基礎(chǔ)是氧化還原反應(yīng)D．鉛蓄電池放電的時(shí)候正極材料是Pb，負(fù)極材料是PbO2[核心能力]幾種電池的特點(diǎn)名稱干電池(一次電池)充電電池(二次電池)燃料電池特點(diǎn)①活性物質(zhì)(發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì))消耗到一定程度后，不能再使用②電解質(zhì)溶液為膠狀，不流動(dòng)①放電后可再充電使活性物質(zhì)獲得再生②可以多次充電，重復(fù)使用①電極本身不包含活性物質(zhì)，只是一個(gè)催化轉(zhuǎn)換元件②工作時(shí)，燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給，在電極上不斷地進(jìn)行反應(yīng)，生成物不斷地被排出舉例普通的鋅錳電池、堿性鋅錳電池、銀鋅電池等鉛蓄電池、鋰電池、鎳鎘電池等氫氧燃料電池、CH4燃料電池、CH3OH燃料電池等

eq\x(狀元隨筆)干電池是一次性電池，放電之后不能充電，即內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)是不可逆的；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)；燃料電池與干電池或蓄電池的主要差別在于反應(yīng)物不是儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，而是由外設(shè)裝備提供燃料和氧化劑等，這時(shí)電池起著類似于試管、燒杯等反應(yīng)器的作用。學(xué)考評(píng)價(jià)1．下列幾種化學(xué)電池中，不屬于可充電電池的是()A．堿性鋅錳電池B．用鋰電池C．汽車用鉛蓄電池D．玩具用鎳氫電池2．下列有關(guān)電池的說法不正確的是()A．上用的鋰離子電池屬于二次電池B．銅鋅原電池工作時(shí)，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極C．甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能D．鋅錳干電池中，鋅電極是負(fù)極3．下列裝置可以構(gòu)成原電池的是()4．實(shí)驗(yàn)室用鋅片、鉑片和AgNO3溶液組成原電池，正極反應(yīng)為()A．2H＋＋2e－=H2↑B．Zn－2e－=Zn2＋C．Ag＋＋e－=AgD．Ag=Ag＋＋e－5．下列敘述正確的是()①原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置②原電池的正極發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)③不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過原電池的裝置均可實(shí)現(xiàn)④碳棒不能用來作原電池的正極⑤反應(yīng)Cu＋2Ag＋=2Ag＋Cu2＋，能以原電池的形式來實(shí)現(xiàn)A．①⑤B．①④⑤C．②③④D．②⑤6．下列裝置中能夠組成原電池的是________。練后感悟原電池原理的應(yīng)用(1)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)改變化學(xué)反應(yīng)速率如：在Zn和稀硫酸反應(yīng)時(shí)，滴加少量CuSO4溶液，則Zn置換出的銅和鋅能構(gòu)成原電池的正、負(fù)極，從而加快Zn與稀硫酸反應(yīng)的速率。(3)設(shè)計(jì)原電池如：把Fe＋2Fe3＋=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。eq\x(請(qǐng)完成課時(shí)作業(yè)8)第2課時(shí)化學(xué)反應(yīng)與電能學(xué)業(yè)基礎(chǔ)[預(yù)習(xí)新知]熱機(jī)械燃燒有氣泡產(chǎn)生逐漸溶解指針偏轉(zhuǎn)電流化學(xué)能電能化學(xué)電失電子Zn－2e－=Zn2＋氧化反應(yīng)得電子2H＋＋2e－=H2↑還原反應(yīng)Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑氧化還原反應(yīng)不能鋅筒石墨棒NH4ClNH4ClKOH逆向燃料氧化劑化學(xué)能電能燃料氧化劑[即學(xué)即練]1．答案：(1)√(2)×(3)×(4)√(5)×(6)×(7)×(8)√(9)×2．解析：有氣泡(H2)產(chǎn)生的一極發(fā)生還原反應(yīng)，是正極。答案：C3．答案：D4．答案：D5．解析：充電電池可循環(huán)使用，但充、放電次數(shù)仍有限制，有一定的使用壽命，B項(xiàng)錯(cuò)誤；鎳鎘電池含有重金屬離子、酸、堿等，隨意丟棄對(duì)生態(tài)環(huán)境和公眾健康危害很大，故應(yīng)對(duì)廢電池進(jìn)行集中處理，不能隨意丟棄，C項(xiàng)正確。答案：B核心素養(yǎng)[例1]解析：在該原電池中，Zn比Cu活潑，故Zn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)極反應(yīng)為Zn－2e－=Zn2＋，正極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑，故轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí)，產(chǎn)生H20.5mol，在溶液中H＋向正極移動(dòng)，SOeq\o\al(2－,4)向負(fù)極移動(dòng)，故①②⑥錯(cuò)誤，③④⑤正確，選B項(xiàng)。答案：B[提升1]解析：(1)鐵作負(fù)極失2e－，被氧化生成Fe2＋，溶液中H＋得到電子被還原為H2。(2)Cu作負(fù)極失2e－，被氧化生成Cu2＋，溶液中的Ag＋得到電子被還原為Ag。(3)氫氣從負(fù)極通入，失電子被氧化；氧氣從正極通入，得電子被還原。因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液為KOH溶液，故負(fù)極反應(yīng)式不能寫成H2－2e－=2H＋，而應(yīng)為H2＋2OH－－2e－=2H2O。答案：(1)Fe－2e－=Fe2＋2H＋＋2e－=H2↑Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑(2)Cu－2e－=Cu2＋2Ag＋＋2e－=2AgCu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag(3)2H2＋4OH－－4e－=4H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－2H2＋O2=2H2O[例2]解析：水果電池產(chǎn)生的電流非常微弱且不能連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間放電，不能作為家用電池；鉛蓄電池是一種常用的二次電池，氫氧燃料電池產(chǎn)物為水，無污染；鋅錳干電池工作時(shí)，Zn放電被消耗，故工作一段時(shí)間后鋅外殼會(huì)逐漸變薄，B、C、D正確，A錯(cuò)誤。答案：A[提升2]解析：堿性鋅錳干電池是一次電池；燃料電池是一種高效且不會(huì)污染環(huán)境的新型電池；鉛蓄電池放電的時(shí)候正極材料是PbO2，負(fù)極材料是Pb。答案：C學(xué)考評(píng)價(jià)1．答案：A2．答案：B3．答案：C4．答案：C5．解析