化学反应与电能导学案 2023-2024学年高一下学期化学人教版（2019）必修第二册

导学案（高一化学组）时间：2024-04编制、组编：高一化学组高一化学第=PAGE6*2-111页高一化学第=PAGE6*212页第六章化学反应与能量第二课时化学反应与电能导学案【考点】1．原电池的构成条件(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。(2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。(3)三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：①电解质溶液；②两电极直接或间接接触；③两电极插入电解质溶液中。2．判断原电池正、负极的5种方法负极较活泼的金属电极材料较不活泼的金属或导电的非金属正极氧化反应电极反应还原反应流出电子流向流入溶解电极现象气泡或增重阴离子移向负极离子移向阳离子移向正极3．原电池原理的应用(1)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或非金属)。(2)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。(3)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。(4)设计制作化学电源①首先将氧化还原反应分成两个半反应。②根据原电池的工作原理，结合两个半反应，选择正、负电极材料以及电解质溶液。二、设计原电池【知识清单】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．设计思路(1)定：确定一个能够自发进行的氧化还原反应。(2)拆：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，分别作为负极和正极的电极反应。还原剂－ne－=氧化产物(负极电极反应)；氧化剂＋ne－=还原产物(正极电极反应)。(3)找：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液，正极一般选择比负极稳定的金属或能导电的非金属。(4)画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。3．实例以Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu为例电极反应式材料选择装置负极：Fe－2e－=Fe2＋正极：Cu2＋＋2e－=Cu负极：Fe正极：Cu或C等(活泼性比Fe差的金属或导电的石墨棒均可)电解质溶液：CuSO4溶液4．水果简易电池的制作(1)探究制作水果电池对电极材料的要求(按如图连接)(已知电流表的指针偏向电子流入的电极)电极材料水果电流表偏转方向电极名称铁片、铜片苹果偏向铜片铁：负极铜：正极铁片、镁条苹果偏向铁片铁：正极镁：负极铁片、碳棒柠檬偏向碳棒铁：负极碳棒：正极铁片、铁片柠檬不偏转铜片、碳棒柠檬几乎不偏转问题讨论：水果的作用是作：作电解质溶液。实验结论：构成原电池的要素有：①自发的氧化还原反应。②两个活泼性不同的电极，电解质溶液，形成闭合回路。③根据电极材料判断电极：较活泼金属作负极，不活泼的金属或惰性电极作正极。(2)探究影响电流效果的因素【实验1】探究电极材料对电流效果的影响电极材料电极间距/cm水果电流表/μA，偏转角度(填“大”或“小”)铁、铜1苹果小镁、铜1苹果大实验结论：在其他条件相同时，电极材料活泼性差别越大，电流效果越好。【实验2】探究不同水果对电流效果的影响电极材料电极间距/cm水果电流表/μA，偏转角度锌、铜1苹果小锌、铜1柠檬大实验结论：在其他条件相同时，不同的电解质溶液，电流效果不同。【实验3】探究电极间距对电流效果的影响电极材料电极间距/cm水果电流表/μA，偏转角度锌、铜1柠檬大锌、铜2柠檬小实验结论：在其他条件相同时，两电极间距越小，电流效果越好。【典例剖析】理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。选择适宜的材料和试剂，请利用反应“Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋”设计一个原电池。回答下列问题：(1)选用为铁负极，选择依据是固体铁单质能导电，可被电解质溶液中的Fe3＋氧化为Fe2＋。(2)正极材料可选用铜(或石墨)，选择依据是铜(或石墨)的还原性比铁弱，且为能导电的固体。(3)FeCl3[或Fe2(SO4)3]溶液作电解质溶液。(4)写出电极反应式正极：2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋，负极：Fe－2e－=Fe2＋。(5)该原电池中电子从铁(或负)极流出，电解质溶液中的阳离子(Fe3＋)移向铜或石墨(或正)极。一、单选题1．某原电池装置的总反应为，下列说法正确的是A．电池工作时正极上发生氧化反应B．装置工作时，溶液中的向负极移动C．可改用Fe做电极材料D．装置工作时每转移1mol电子，将消耗64gCu2．锌银纽扣电池具有质量小、体积小、储存时间长的优点。电池的总反应为，下图为其构造示意图，下列说法错误的是A．Ag2O电极为正极，发生还原反应B．电子由负极经过电解质溶液移向正极C．负极的电极反应：D．该锌银纽扣电池为一次电池3．我国科学家发明的一种可控锂水电池的工作原理如图所示。下列有关说法正确的是A．锂为负极，发生还原反应B．移向正极并在正极得电子C．电子由锂→有机电解质→固体电解质→水溶液→石墨D．电池工作时的总反应为：4．新型电池的开发与使用在现代社会中已很普遍，一种水煤气(主要成分为和)燃料电池的能量转化率可达以上，其工作原理如图。下列说法正确的是A．若电池的能量利用率为，则通入水煤气()，电路中转移电子B．有机固体中的在放电时向正极移动，使正极的减小C．电路中通过电子，正极消耗(标准状况下)空气D．负极反应式为、5．某电池的工作原理如图所示，阴离子交换膜只允许阴离子通过，总反应为：，下列说法正确的是A．石墨为电池的负极 B．电子由Zn电极经外电路流向石墨电极C．Zn极发生还原反应 D．电池工作时，H2O2被氧化6．下列四个常用电化学装置的叙述正确的是图I水果电池图Ⅱ干电池图Ⅲ铅蓄电池图Ⅳ氢氧燃料电池A．图I所示电池中，铜电极发生氧化反应B．图Ⅱ所示干电池中，锌得到电子，作负极C．图Ⅲ所示电池为二次电池，放电时电解质溶液中的H+移向Pb极D．图Ⅳ所示电池中正极反应为：O2+4H++4e-=2H2O7．下列实验的操作、现象和所得结论都正确的是实验操作现象实验结论A红热的铁与水蒸气反应后的固体物质，用稀硫酸溶解，滴入几滴KSCN溶液未显红色固体物质中不含＋3价铁元素B向某溶液先滴加硝酸酸化，再滴加溶液出现白色沉淀原溶液中一定含有C将纯Al片与纯Mg片用导线连接，浸入到氢氧化钠溶液中Al片表面产生大量气泡金属性：Mg>AlD某溶液中先滴加溶液，再加足量稀HNO3滴加溶液时，出现白色沉淀，再加足量稀HNO3，沉淀不溶解溶液中含有Cl-A．A B．B C．C D．D二、多选题8．以KOH溶液为离子导体，分别组成CH4-O2、N2H4-O2、CH3OH-O2清洁燃料电池，下列说法正确的是A．放电过程中，KOH均向负极移动B．放电过程中，KOH物质的量均减小C．消耗等质量燃料，CH4-O2燃料电池的理论放电量最大D．消耗1molO2时，理论上N2H4-O2燃料电池气体产物的体积在标况下为22.4L三、填空题9．I．如图为原电池装置示意图：(1)若A为，B为，电解质为溶液，工作时的总反应为，写出B电极反应式：。该电池在工作时，A电极的质量将(填“增加”“减小”或“不变”)，若该电池反应消耗了，则转移电子的数目为。(2)若A、B均为铂片，电解质为溶液，分别从A、B两极通入和，该电池即为甲烷氧气燃料电池，写出A电极反应式：。该电池在工作一段时间后，溶液的碱性将(填“增强”“减弱”或“不变”)。Ⅱ．现用下图装置来测定某原电池工作时在某段时间内通过导线的电子的物质的量。量筒的规格为，供选择的电极材料有纯铜片(64)和纯锌片(65)。(3)b电极材料