2017-2018学年高中化学化学反应与能量转化 第单元 化学能与电能的转化 第1课时教学案2

1、学必求其心得，业必贵于专精第1课时化学能转化为电能学习目标定位1。通过实验探究认识化学能可以转化为电能及原电池的构成条件。2。知道干电池、充电电池、燃料电池等发展中的化学电源的特点。3.会书写简单的原电池的电极反应式及电池总反应方程式（离子方程式)。一、原电池工作原理按要求完成下列实验，并填表:实验步骤现象锌片逐渐溶解，表面有气泡;铜片表面无气泡锌片逐渐溶解，铜片表面有气泡,电流计指针发生偏转两锌片逐渐溶解且表面都有气泡，电流计指针不偏转无现象解释或说明锌与稀硫酸发生置换反应产生h2，而铜则不能锌与稀硫酸反应,但氢气在铜片上产生,导线中有电流锌与稀硫酸反应产生氢气，但导线中无电流乙醇是非电解质

2、，与zn、cu都不反应根据上述实验回答下列问题：1装置中能量是如何转化的？具备这种特点的装置名称是什么？答案化学能转化为电能；该装置称为原电池。2原电池的工作原理分析下图并填空:原电池总反应式:zn2h=zn2h2.能量转化过程：原电池在工作时，负极失去电子,电子通过导线流向正极，溶液中氧化性物质得到电子，发生还原反应，这样氧化反应和还原反应不断发生,闭合回路中不断有电子流产生，也就形成了电流,即化学能转变为电能。3结合原电池工作原理及上述实验现象，分析原电池的构成条件是什么？答案理论上，自发的氧化还原反应均可构成原电池。具体条件是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）；

3、溶液：两电极均插入电解质溶液中；导线:两极用导线相连，形成闭合回路。1在如图所示的8个装置中，属于原电池的是_。答案dfg解析图中a、b都只有一个电极，c中是两个活动性相同的电极，e中酒精不是电解质溶液，h不能形成闭合回路，它们不属于原电池，属于原电池的只有d、f、g.思维启迪原电池的判定方法：一看反应原理(能否自发地进行氧化还原反应）；二看构成条件(两极一液成回路：两个活动性不同的电极，插入电解质溶液中,装置形成闭合回路）。2。在如图所示的装置中，a的金属活动性比氢要强，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，溶液中c(h）减小ba是正极,b是负极c导线中有电子流动,

4、电子从a极到b极da极上发生了氧化反应答案b解析显然,电极a、b与电解质溶液稀h2so4组成原电池.因活动性ab（碳棒），所以a为原电池的负极，b为正极.电极反应式：a（负)极：ane=an(氧化反应)；b(正)极:nhne=h2（还原反应)。由于正极放电消耗h，溶液中c(h)减小。在外电路中，电子由a极流向b极.二、原电池原理的应用1由a、b、c、d四种金属按下表中装置进行实验。装置现象二价金属a不断溶解c的质量增加a上有气体产生根据实验现象回答下列问题：(1）装置甲中负极的电极反应式是_。(2）装置乙中正极的电极反应式是_。（3)装置丙中溶液的ph变化是_。(4）四种金属活动性由强到弱的顺

5、序是_。答案(1）a2e=a2（2）cu22e=cu（3）增大(4）dabc解析据图知活动性:ab，a作负极，电极反应式为a2e=a2；据图知活动性：bc，正极反应式为cu22e=cu;据图知活动性：da，正极反应式为2h2e=h2，故c(h)减小,ph增大。据、知活动性：dabc。2.钢铁在潮湿的空气中很快被腐蚀,如图所示.回答下列问题：(1)钢铁表面形成的电解质溶液中溶有o2，通常溶液呈中性或弱碱性.(2）钢铁表面会形成无数微小的原电池，负极是fe，正极是c。(3)负极反应式是2fe4e=2fe2,正极反应式是2h2oo24e=4oh。(4)总反应的化学方程式是2fe2h2oo2=2fe(

6、oh)2,4fe(oh)2o22h2o=4fe(oh)3，最终生成红色的铁锈(fe2o3xh2o）。（5）金属跟电解质溶液接触，发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。3设计原电池如：把fe2fe3=3fe2设计成原电池，可用fe作负极，铜（或石墨）作正极，fecl3溶液作电解质溶液。4保护金属设备如：船体是钢铁材料，在海水中易被腐蚀，在船体外壳焊接上比铁活泼的金属（如zn），则构成以zn、fe为电极的原电池，zn被消耗掉而fe得到保护。1。利用原电池原理可比较金属活动性作负极的金属活动性强，作正极的金属活动性弱。2形成原电池可改变化学反应速率如金属表面形成原电池

7、会加速金属被腐蚀，即金属易发生电化学腐蚀。3在钢铁腐蚀过程中,下列五种变化可能发生的是（）fe2转化为fe3o2被还原产生h2fe（oh）3失水形成fe2o3xh2o杂质碳被氧化a只有 b只有c d答案c解析本题考查钢铁的电化学腐蚀。在腐蚀过程中，负极fe2e=fe2，正极o2或h得电子，fe2与oh结合生成fe（oh)2，fe(oh）2被氧化生成fe(oh)3，fe（oh）3失水形成铁锈。4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，可用_作负极，_作正极，

8、_作电解质溶液。写出电极反应式：负极反应:_；正极反应：_.答案（1)2fe3cu=2fe2cu2(2）铜石墨fecl3溶液cu2e=cu22fe32e=2fe2解析该氧化还原反应可拆分为如下两个半反应：氧化反应(负极反应）：cu2e=cu2。还原反应（正极反应）：2fe32e=2fe2。故cu作负极，活动性比cu差的材料作正极，如ag、c等,fecl3溶液作电解质溶液.原电池是把化学能转化为电能的装置。其工作原理是1下列装置不能构成原电池的是(）答案c解析c选项中两种金属都不能和稀h2so4发生自发的氧化还原反应，故c选项中装置不能构成原电池。2下列叙述正确的是（）原电池是把化学能转化成电能

9、的一种装置原电池的正极发生氧化反应,负极发生还原反应不能自发进行的氧化还原反应,通过原电池的装置均可实现碳棒不能用来作原电池的正极反应cu2ag=2agcu2，能以原电池的形式来实现a b c d答案a解析原电池是把化学能转化为电能的一种装置，正确；在发生反应时，原电池的正极要得到电子而发生还原反应,负极要失去电子而发生氧化反应,错误;铜与稀硫酸不能发生反应，若用铜作负极，碳棒作正极，稀硫酸作电解质溶液，组成原电池，此反应仍然不能发生，错误；碳棒可以用来作原电池的正极，错误；可以用铜作负极，碳棒作正极，agno3溶液作电解质溶液，组成原电池,此时即可发生反应cu2ag=2agcu2,正确。故a

10、正确。3将纯锌片和纯铜片按下图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是()a两个装置都构成了原电池b甲装置构成了原电池,乙装置没有构成原电池c两烧杯中的锌片上都有大量气泡产生d产生气泡的速率甲比乙慢答案b解析甲中构成了铜锌原电池，锌作负极,失电子；铜作正极，氢离子在铜极上得电子，生成氢气；总反应式为znh2so4=znso4h2。乙装置没有构成原电池，因为没有形成闭合电路。构成原电池后生成氢气的速率加快。4x、y、z都是金属，把x浸入z的硝酸盐溶液中，x的表面有z析出,x和y组成原电池时,y为电池的负极.x、y、z三种金属的活动性顺序为()axyz bxzycyxz dyzx答案

11、c解析根据原电池原理，负极的金属比正极活泼,可知活泼性yx，根据金属活动性顺序和置换反应原理,可知活泼性xz,故三种金属的活动性顺序为yxz。5在铜锌原电池中（如下图)，以硫酸铜为电解质溶液,锌为_极，电极上发生的是_(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为_。锌片上观察到的现象为_；铜为_极，电极上发生的是_（填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式是_;铜片上观察到的现象是_，原电池总反应的离子方程式为_.答案负氧化zn2e=zn2锌片溶解正还原cu22e=cu铜极变粗zncu2=zn2cu解析cuso4为电解质溶液时，铜锌原电池的负极为锌，电极反应式为zn2e=zn2，所以锌片不断溶解,

12、正极为铜,电极反应式为cu22e=cu，所以铜极不断变粗，电池总反应式为zncu2=zn2cu。基础过关题组一原电池的形成与判断1下列有关原电池的叙述中正确的是(）a把电能转变为化学能的装置b活泼金属作正极，不活泼金属或非金属作负极c外电路中电子从负极流向正极d正极发生氧化反应答案c2如下图，下列装置属于原电池的是（）答案c解析a中铁不能和koh溶液反应，故不能形成原电池；b中酒精不是电解质溶液；c可以构成原电池；d中无两个电极和闭合回路。3一个原电池的总反应的离子方程式是zncu2=zn2cu，该原电池的合理组成是(）选项正极负极电解质溶液azncucucl2bcuznh2so4ccuznc

13、uso4dznfecucl2答案c解析由总反应式知，zn被氧化作原电池的负极，符合条件的有b、c两项,电解质溶液中cu22e=cu,b选项中是2h2e=h2,故应选c.题组二原电池正极和负极的判断4如图所示装置，电流计指针发生偏转，同时a极逐渐变粗,b极逐渐变细，c为电解质溶液，则a、b、c应是下列各组中的（）aa是zn，b是cu,c为稀硫酸ba是cu，b是zn,c为稀硫酸ca是fe,b是ag，c为稀agno3溶液da是ag，b是fe,c为稀agno3溶液答案d解析a极逐渐变粗，说明a极为原电池的正极,溶液中的金属阳离子得到电子后在a极上析出;b极逐渐变细，说明b极为原电池的负极，失去电子后变

14、成离子进入溶液中.a和b两项中的反应为znh2so4=znso4h2，则a项a极变细,b项a极不变;c和d两项中的反应为fe2agno3=2agfe(no3)2，其中c项a极变细，d项a极变粗。5某学生用如图装置研究原电池原理,下列有关说法错误的是（)a图（3）中zn片增重质量与cu片减轻质量的比为6564b图（2)中如果两极上都有气体产生,则说明zn片不纯c图(1)中铜片上没有气体产生d图(2)与图（3)中正极生成物的质量比为132时，zn片减轻的质量相等答案a解析图(3）中zn片作负极,发生氧化反应而溶解,质量减轻，cu片作正极，cu2在此电极上发生还原反应析出cu，质量增加，a错误；图(

15、2）中zn作负极，铜作正极，溶液中的h在铜电极上生成h2，若zn片不纯,会形成另一个原电池，zn片表面也有气体生成，b正确；cu与稀硫酸不反应,c正确；图(2）与图(3)中正极生成物分别是h2和cu，两者质量比为132时,物质的量之比n（h2)n（cu)11，转移电子的物质的量也相等，消耗锌片的质量相等，d正确。6如图是zn和cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下，在卡片上描述合理的是（）实验后的记录：zn为正极，cu为负极h向负极移动电子流动方向：从zn经外电路流向cucu极上有h2产生若有1 mol电子流过导线，则产生h2 0.5 mol正极的电极反应式为zn2e

16、=zn2a bc d答案b解析在该原电池中，金属活动性zncu，故zn作负极,cu作正极,电子由zn流出经导线流向cu片，负极反应为zn2e=zn2，正极反应为2h2e=h2，故转移1 mol电子时，产生h2 0。5 mol，在溶液中h向正极移动,so向负极移动，故错误，正确，选b项。题组三原电池原理的应用7按下图装置进行实验，若x轴表示流入正极的电子的物质的量，则y轴可以表示()c(ag)c(no）a棒的质量b棒的质量 溶液的质量a b c d答案a解析根据图中装置可判断，fe、ag、agno3构成的原电池中，活泼金属fe为负极，ag为正极,fe和硝酸银之间发生氧化还原反应，所以银离子浓度减

17、小，硝酸根浓度不变，正确、错误；在负极上金属铁本身失电子,即a棒质量减轻，正确;正极b棒上析出金属银，即b棒质量增加，错误；负极上金属铁本身失电子，正极ag上析出金属银，所以溶液的质量是增加了fe，但是析出了ag，在转移电子数相等情况下,析出的金属质量多,所以溶液质量减轻，但不能为零,错误.故a正确.8现有m、n、p、e四种金属，已知：mn2=nm2；m、p 用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，m表面有大量气泡逸出；n、e用导线连接放入e的硫酸盐溶液中，电极反应为e22e=e,n2e=n2.则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是(）apmne benmpcpnme depmn答案a解析由知，金属还原性

18、：mn；m、p用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，m表面有大量气泡逸出，说明m作原电池的正极，故金属还原性：pm；n、e构成的原电池中,n作负极,故金属还原性:ne。题组四钢铁的电化学腐蚀9钢铁生锈过程发生如下反应：2feo22h2o=2fe（oh）2；4fe(oh)2o22h2o=4fe(oh）3;2fe（oh)3=fe2o33h2o。下列说法正确的是（）a反应、中电子转移数目相等b反应中氧化剂是氧气和水c与铜质水龙头连接的钢质水管不易发生腐蚀d钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀答案a解析反应中消耗o2的量相等，两个反应都仅有o2作为氧化剂，故转移电子数是相等的,a项正确；中h2o的h、o两元素

19、的化合价都没有变，故不作氧化剂，b项错;铜和钢质水管中的铁构成原电池，使钢质水管的腐蚀速率加快，c项错;钢铁是铁和碳的混合物，在潮湿的空气中易发生吸氧腐蚀,属于电化学腐蚀，d项错。能力提升10.在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝,使之平衡（如右图所示）.小心地往烧杯中央滴入cuso4溶液。（1)片刻后可观察到的现象是(指悬吊的金属圈）_.a铁圈和银圈左右摇摆不定b保持平衡状态不变c铁圈向下倾斜d银圈向下倾斜(2）产生上述现象的原因是_。（3)写出反应的化学方程式：_。答案（1)d（2）加入cuso4溶液后，构成feag原电池，铁溶解，质量减轻，cu2在银圈上得电子，生成的c

20、u沉积在银圈上,质量增加（3)fecuso4=feso4cu解析加入cuso4溶液后，构成feag原电池，fe失电子作负极,质量减轻，cu2在正极银圈上得电子，生成金属铜沉积在上面使其质量增加。11(1)现有如下两个反应：（a）naohhcl=naclh2o（b)cu2ag=2agcu2根据两反应本质，判断能否设计成原电池：_。如果不能，说明其原因：_。如果可以，则写出正、负极材料，电极反应式及反应类型（“氧化反应”或“还原反应”)：负极：_，_，_.正极：_,_,_。(2)利用反应2cuo22h2so4=2cuso42h2o可制备cuso4，若将该反应设计为原电池。负极材料是_（写名称)，电

21、极反应为_。正极电极反应式为_。溶液中so向_极移动.答案(1）(a）不能,（b)可以(a）不是氧化还原反应，没有电子转移cucu2e=cu2氧化反应碳棒、ag、铂、金（任选一种)2ag2e=2ag还原反应（2)铜cu2e=cu2o24e4h=2h2o负解析(1)只有自发的氧化还原反应才能设计成原电池，（b）是氧化还原反应且能自发进行.根据电池反应式cu2ag=2agcu2可知,cu失电子作负极，负极材料是cu,正极材料应是比铜不活泼的金属或能导电的非金属。（2)该氧化还原反应中还原剂为cu，故负极是铜，电极反应为cu2e=cu2，氧化剂是o2,故正极反应为o24e4h=2h2o，溶液中阴离子

22、so向负极移动。12某同学利用生活中或实验室中常用的物品,根据氧化还原反应知识和电化学知识，自己动手设计了一个原电池。请填写下列空白:（1）实验原理：fe2h=fe2h2（2)实验用品：电极（铁钉、铜钉）、稀硫酸、烧杯、导线、耳机(或者电流计)。（3）实验装置如图：（4）原电池设计及注意的问题:按如图所示装置连接好实验仪器，注意观察（耳朵听)耳机是否有声音发出，如果没有，可将原电池的两个电极中的一极接触耳机插头上的一极（注意：接触的同时耳机的另一个极是连接在原电池的另一个电极上的）,这时可以听见耳机发生“嚓嚓嚓的声音。其原因是在原电池中，由化学能转化为_,在耳机中又由_转化为声音这种能量;如果将装置中的耳机改为电流计，则铁钉应该接电流计的_极，电极反应式为_,发生了_反应；铜钉应该接电流计的_极,电极反应式为_，发生了_反应。答案(4)电能电能负fe2e=fe2氧化正2h2e=h2还原解析原电池是将化学能转变为电能的装置，活泼金属作负极,发生氧化反应，不活泼材料作正极,发生还原反应。电流计正极应接原电池正极，电流计负极应接原电池负极。13某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，在常温下，设计并进行了以下一