2020-2021学年化学人教版第二册教案：第6章第1节第2课时　化学反应与电能含解析

1、学必求其心得，业必贵于专精2020-2021学年新教材化学人教版必修第二册教案：第6章 第1节 第2课时化学反应与电能含解析第2课时化学反应与电能发展目标体系构建1.根据实验,了解化学能可以转化为电能，理解原电池的构成和原理，培养“科学探究与模型认知”的核心素养。2。结合实例，了解常见的化学电池的基本原理与分类，培养“宏观辨识与社会责任”的核心素养。一、化学能转化为电能1火力发电(1）火力发电原理：通过化石燃料燃烧时发生的氧化还原反应，使化学能转化为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。间接实现了化学能转化为电能.（2）能量转换过程：化学能热能机械能电能。其中能量转换的关键

2、环节是燃烧（氧化还原反应）.2化学能直接转化为电能-原电池（1)实验探究（2)原电池定义：把化学能转化为电能的装置叫原电池。原理:负极:发生氧化反应,电子流出。正极：发生还原反应,电子流入。在znh2so4cu形成的原电池中，h、so如何移动？提示：h向正极移动,so向负极移动。3原电池的生活示例-水果电池（1）水果电池中，水果的作用是提供电解质溶液。(2）水果电池中，选择电极材料时应注意两电极不能相同，其中有一电极为活泼金属如al、fe等,另一电极可以是cu片或石墨棒等。二、常见的化学电源1锌锰干电池（1)结构：锌锰干电池是以锌筒作负极，石墨棒作正极,在石墨棒周围填充糊状的mno2和nh4c

3、l作电解质溶液.(2)原理：锌锰干电池属于一次性电池，放电之后不能充电（内部的氧化还原反应无法逆向进行)。负极发生的电极反应为zn2e=zn2,正极发生的电极反应为2mno22nh2e=mn2o32nh3h2o.2充电电池(1）充电电池属于二次电池。有些充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时间内循环进行。充电电池中能量的转化关系是化学能电能。（2）常见充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。3发展中的燃料电池生活中电动车、手机的电池属于一次电池还是二次电池？提示：电动车、手机的电池都可以反复充电使用，都属于二次电池.1判

4、断正误（正确的打“”，错误的打“）（1）火力发电是将化学能间接转化为电能的过程.（)（2）hclnaoh=naclh2o是放热反应，可以设计成原电池。（)（3）将铜片和锌片用导线连接插入酒精中，电流表指针发生偏转。(）（4）原电池的负极发生氧化反应,正极发生还原反应。(）答案（1)（2)(3)(4)2下列装置中，能构成原电池的是(）甲乙丙丁 a只有甲b只有乙c只有丙 d除乙均可以答案c3在“fe-h2so4-cu”构成的原电池中，负极材料是_，电极反应式为_；正极材料是_，电极反应式为_；该原电池的总离子方程式为_。答案fefe2e=fe2cu2h2e=h2fe2h=h2fe2原电池的工作原理

5、及电极反应式书写1用导线将电流表分别与锌片、铜片相连接,使锌片与铜片接触，观察电流表指针是否发生偏转？用石墨棒取代铜片进行上述实验呢？提示:电流表指针均不发生偏转。2用导线将电流表分别与锌片、铜片相连接,然后将锌片、铜片插入稀硫酸溶液中,预测你可能观察到的现象是什么？用石墨棒取代铜片进行上述实验呢？提示：锌片逐渐溶解，铜片表面有气泡生成，电流表指针发生偏转。用石墨棒取代铜片进行上述实验，现象是锌片逐渐溶解，石墨棒表面有气泡生成，电流表指针发生偏转。3将第2题装置中的稀硫酸用乙醇溶液替换，电流表指针还会发生偏转吗？提示：乙醇是非电解质，不导电，因此电流表指针不发生偏转。4第2题中锌片发生什么反应

6、？是什么极？写出电极反应方程式。提示：氧化反应，负极，zn2e=zn25根据第1、2、3题可知，构成原电池的条件有哪些?提示：(1)具有活动性不同的两个电极（金属与金属或金属与能导电的非金属）；（2)两电极均插入电解质溶液中；(3）电解质溶液、电极、导线形成闭合回路。(4）有一个能自发进行的氧化还原反应。1原电池的工作原理(1)两反应：正极-还原反应；负极氧化反应。(2)三方向：电流方向：正极负极；电子流动方向(导线中）:负极正极；阴、阳离子移动方向(电解质溶液中）；阳离子:负极正极；阴离子：正极负极。2确定原电池正、负极应注意的问题(1)构成原电池的两电极材料不一定都是金属,两极材料可以为导

7、电的非金属,例如石墨.两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。（2)两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能自发进行的氧化还原反应。(3)在判断原电池正、负极时，既要考虑金属的活泼性强弱也要考虑电解质溶液性质。如mgalhcl溶液构成的原电池中,负极为mg；但是mgalnaoh溶液构成的原电池中，负极为al，正极为mg。对于cufe（或al）浓硝酸构成的原电池中，负极为cu.【典例】有人设计以铂和锌为电极材料，植入人体做某种心脏病患者的心脏起搏器的能源，它依靠人体血液中有一定浓度的o2和h2o进行工作.请讨论解答:（1)负极材料是_,电极反应为_。

8、(2)正极材料是_,电极反应为_。解析以铂和锌为电极材料，植入人体做某种心脏病患者的心脏起搏器的能源，正极是铂，负极是锌，电解质溶液是人体血液，工作时，负极锌被氧化，血液中的o2得到电子被还原.正极的反应为o24e2h2o=4oh；负极的反应为2zn4e=2zn2。答案（1)锌2zn4e=2zn2(2)铂o22h2o4e=4oh电极反应式书写的一般步骤类似氧化还原反应方程式的书写1某小组为研究原电池原理,设计如图装置。下列叙述正确的是()aa和b不连接时，铁片上会有h2产生ba和b用导线连接时，铁片上发生的反应为cu22e=cuca和b用导线连接时，电子由a流向bd无论a和b是否连接，铁片均会

9、溶解,溶液从蓝色逐渐变成浅绿色da项，a和b不连接时，铁和cu2发生置换反应而析出铜,没有氢气生成，错误；b项，a和b用导线连接时构成原电池，铁是负极，铁片上发生氧化反应：fe2e=fe2，错误；c项，fe比铜活泼，形成原电池时fe为负极，则电子由b流向a,错误；d项，无论a和b是否连接，铁片均会溶解，都生成亚铁离子,溶液由蓝色变为浅绿色，d正确。2银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：znag2oh2o=zn(oh)22ag。其工作示意图如图所示.下列说法不正确的是（)azn电极是负极,k向ag2o电极迁移bag2o电极发生还原反应czn电极的电极反应式：zn2e2oh=zn（oh)2d放

10、电前后电解质溶液的ph保持不变d根据电池总反应式：znag2oh2o=zn(oh）22ag可知,zn电极为负极，发生氧化反应，电极反应式为zn2e2oh=zn(oh)2，k向正极迁移，a、c项正确;ag2o电极为正极，发生还原反应，b项正确；由于放电过程中不断消耗水，故放电后电解质溶液的ph增大，d项错误。3汽车的启动电源常用铅蓄电池。其结构如图所示,放电时的电池反应如下:pbo2pb2h2so4=2pbso42h2o根据此反应判断下列叙述中正确的是(）apbo2是电池的负极bpb是负极,反应式为pb2eso=pbso4cpbo2得电子，被氧化d电池放电时,溶液酸性增强b根据电池反应知放电过程

11、中铅失去电子，因此它是原电池的负极，其电极反应式为pbso2e=pbso4，故b项正确;pbo2在放电过程中得到电子被还原，所以它是原电池的正极，因此a、c两项错误；由于原电池放电的过程中消耗硫酸,所以溶液的酸性减弱，故d项错误.原电池原理的应用1锌与h2so4反应制h2时向溶液中加少量cuso4后为什么反应速率加快？提示：锌置换出铜构成原电池。2“a稀硫酸b”形成的原电池中，b为正极，则金属a、b的活泼性谁较强?提示:a较强。3根据反应：zncuso4=cuznso4，设计简单原电池装置图（注明电极材料和电解质溶液）提示:原电池原理三个应用1加快反应速率:如实验室制h2用粗锌与酸反应。2比较

12、金属的活泼性：原电池中一般负极金属比正极金属活泼。3设计原电池（1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂（电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。(2）选择合适的材料电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中,本身失去电子的材料。电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应。4过量铁与少量稀硫酸反应，为了加快反应速率,但是又不影响生成氢气的总量，可以采取的措施是（）a加入适量nacl溶液b加入适量的水c加入几滴硫酸铜溶液d再加入少量同浓度的稀硫酸c若加入nacl溶液或水，会将稀硫酸稀释,c（h

13、）减小，反应速率减慢;若加入几滴cuso4溶液,则发生反应fecu2=cufe2，析出的cu与fe、稀硫酸形成原电池，反应速率加快且不影响生成h2的总量；若再加入少量同浓度的稀硫酸，因fe过量,则生成h2的总量增大，且反应速率不会改变.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极有气泡产生,c极无变化d极溶解,c极有气泡产生电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是(）aabcdbbcdacdabc dabdcc装置一是原电池,a极质量减小，说明a极金属易失电子形成离子，故a极金属比b极金属活泼；装置二没有形成原

14、电池，由b极有气泡产生可知金属活动性顺序中b极金属位于氢的前面，c极金属位于氢的后面。装置三和四均形成原电池,根据电极质量变化及电流方向易知d极金属比c极金属活泼,d极金属比a极金属活泼.因此四种金属的活动性顺序为dabc，c正确。6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，请在方框内画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。正极反应式：_。负极反应式:_。解析依据反应：2fe3cu=2fe2cu2.氧化反应为cu2e=cu2,还原反应为2fe32

15、e=2fe2，则设计思路明确:原电池组成为cu是负极,正极材料选用比铜不活泼的铂或导电的非金属如石墨棒,电解质溶液选用fecl3溶液.答案（1)2fe3cu=2fe2cu2（2）装置图2fe32e=2fe2cu2e=cu2素材一某同学用如图所示装置进行水果电池的实验，测得数据如表所示:实验编号电极材料水果品种电极间距/cm电压/mv1锌铜菠萝39002锌铜苹果36503锌铜柑橘38504锌铝菠萝36505锌铝苹果3450素材二锂-空气电池的工作原理如图所示,总反应式为4lio22h2o=4lioh.1根据素材一，回答下列问题：（1）实验1、4的负极分别是什么？写出各自电极反应式。(2）由实验得

16、出2、5中电流方向相反，其原因是什么?(3)分析数据可知，影响水果电池电压的因素有什么？提示:(1）zn、al，zn2e=zn2、al3e=al3.（2)实验2中zn为负极，实验5中铝为负极。(3)水果品种，电极材料。2根据素材二，回答下列问题：（1)a、b分别为原电池的什么极？发生什么反应?写出电极反应式.（2）电解液a可以是水溶液吗?为什么？（3)电解液中的li向什么极迁移？(4)电解液b的ph如何变化?提示:(1）a极为负极,发生氧化反应，4li4e=4li.b极为正极,发生还原反应，o24e2h2o=4oh（2）不可以，因为li与h2o反应。(3）li向b极迁移.(4）ph增大。通过素

17、材一，让学生知道水果电池的原理，通过素材二,让学生认识新型电池的工作原理，进而培养学生“科学探究与模型认知的核心素养。1某原电池的总反应离子方程式为zncu2=zn2cu,则该原电池的正确组成可以是下列的（）c该原电池的负极必为锌，正极是比锌稳定的金属或导电的非金属，电解质溶液中含有cu2，故选c。2下列关于原电池的叙述中正确的是（）a正极和负极必须是两种不同的金属b电子流入的一极为正极c原电池工作时，正极和负极上发生的都是氧化还原反应d锌、铜和盐酸构成的原电池工作时，锌片上有6.5 g锌溶解，正极上就有0。1 g氢气生成b原电池中电子从负极流出,从正极流入。它的正、负极可以是两种活泼性不同的

18、金属，也可以是金属与非金属；原电池工作时负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应；当锌片上有6。5 g锌溶解时，正极上析出0。2 g氢气。3将纯锌片和纯铜片按图示插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是（）a两烧杯中铜片表面均无气泡产生b甲中铜片是正极，乙中铜片是负极c两烧杯中溶液的酸性均减小d产生气泡的速率甲比乙慢ca项,甲是原电池，正极铜片上发生还原反应2h2e=h2，乙装置中在锌片上发生反应zn2h=zn2h2，铜片上无气体产生，故a错误；b项，甲装置是原电池,铜片作正极，乙装置不是原电池,故b错误；c项，两烧杯中的氢离子发生反应，浓度减小，故c正确；d项，原电池加快反应速率,产生气泡的速率甲比乙快，故d错误。4把a、b、c、d四块金属泡在稀硫酸中，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相连时,d上有气泡逸出；a、c相连时，a极减轻；b、d相连