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2019-2020年《化學能與電能的轉化》word版教案 導學園地 1.原電池的工作原理 由圖甲的現(xiàn)象可知，該裝置產生了電流，構成了原電池。 ①電子由[1] 片經電流計流向了[2] 片，電流由[3] 片流向了[4] 片。 ②該原電池的[5] 片作正極，[6] 片作負極。 ③電解質溶液中：鋅片不斷溶解，生成的Zn2+和溶液中的H+向[7] 極移動，由于H+的氧化性強于Zn2+，因而H+在正極上得電子生成H2；而溶液中的向負極移動。④兩極上發(fā)生的電極反應： 正極：[8] ；（反應類型：[9] ） 負極：[10] ；（反應類型：[11] ） 總的反應可表示為：[12] 。 2.原電池的構成條件 原電池的構成條件有：（1）有兩種活動性[13] 的金屬（或一種是非金屬導體）作電極。（2）電極材料均插入[14] 溶液中；（3）兩極相連形成[15] 。（4）有[16] 進行的氧化還原反應。 3.原電池正負極的判斷 （1）根據構成原電池的電極材料判斷：活潑金屬作負極。 （2）根據電子流向或電流方向確定：電子流出的一極或電流流入的一極為負極。 （3）根據電極反應類型確定：發(fā)生氧化反應的為負極。 4.原電池原理的應用 （1）加快氧化還原反應的速率。 （2）尋求和制造更好的化學電源。 （3）比較金屬活動性強弱，如有兩種金屬a和b，用導線連接后插入到稀H2SO4中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡產生，根據電極現(xiàn)象判斷出a是負極，b是正極，由原電池原理可知，金屬活動性：a＞b。 （4）了解金屬腐蝕的原因，采用適當措施防止金屬被腐蝕。 鞏固練習 一、選擇題 1.將純鋅片和純銅片按圖示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時間，以下敘述正確的是（ ） A.兩燒杯中銅片表面均無氣泡產生 B.甲中銅片是正極，乙中銅片是負極 C.兩燒杯中溶液的酸性均減弱 D.產生氣泡的速率甲比乙慢 2.圖中裝置能組成原電池并產生電流的是（ ） 3.關于銅—鋅—稀硫酸構成的原電池的有關敘述錯誤的是( ) A.鋅為負極，鋅發(fā)生氧化反應 B.銅為正極，銅不易失去電子而受到保護 C.負極發(fā)生還原反應，正極發(fā)生氧化反應 D.外電路電子流入的一極為正極，電子流出的一極為負極 4.在用鋅片、銅片和稀硫酸組成的原電池裝置中，經過一段時間工作后，下列說法正確的是（ ） A.鋅片是正極，銅片上有氣泡產生 B.電流方向是從鋅片流向銅片 C.溶液中硫酸的物質的量減小 D.電解液中H+濃度值保持不變 5.對銅—鋅—稀硫酸組成的原電池裝置中，當導線中有1 mol電子通過時，理論上的兩極變化是( ) ①鋅片溶解了32.5 g ②鋅片增重32.5 g ③銅片上析出 1 g H2 ④銅片上析出1 mol H2 A.①和③ B.①和④ C.②和③ D.②和④ 6.下列關于原電池的敘述中正確的是（ ） A.原電池能將化學能轉變?yōu)殡娔塥? B.原電池負極發(fā)生的電極反應是還原反應 C.原電池在工作時其正極不斷產生電子并經外電路流向負極 D.原電池的電極只能由兩種不同的金屬構成 7.某金屬能和鹽酸反應生成氫氣，該金屬與鋅組成原電池時，鋅為負極，則該金屬可能為（ ） A.鋁 B.銅 C.錫 D.硅 8.已知空氣—鋅電池的電極反應為： 鋅片：Zn+2OH-—2e-==ZnO+H2O 石墨：O2+2H2O+4e-==4OH- 根據此判斷，鋅片是（ ） A.負極，并被氧化 B.負極，并被還原 C.正極，并被氧化 D.正極，并被還原 9.下列幾種鐵板，在鍍層被破壞后，最耐腐蝕的是（ ） A.鍍鋅鐵板 B.鍍銅鐵板 C.鍍錫鐵板 D.鍍鉛鐵板 10.把a、b、c、d四塊金屬片浸泡在稀H2SO4中，用導線兩兩相連可以組成多種原電池：若a、b相連時，a為負極；c、d相連時，c為負極；a、c相連時，c為正極；b、d相連時，b為正極。則這四種金屬的活動性順序由強到弱為（ ） A.a＞b＞c＞d B.a＞c＞d＞b C.c＞a＞b＞d D.b＞d＞c＞a 二、非選擇題 11.如下圖所示，燒杯中都盛有稀硫酸。 （1）中反應的離子方程式為 。 （2）中的電極反應：Fe： 、Sn： 。 （3）中被腐蝕的金屬是 ，其電極反應式為 。 比較（1）、（2）、（3）中純鐵被腐蝕的速率由快到慢的順序是 。 12.根據氧化還原反應方程式：2Fe3++Fe==3Fe2+,請將其設計成一個原電池： （1）電極的負極是 。 （2）可用 等材料作正極。 （3）正極發(fā)生的電極反應式是 。 13.如圖所示，組成一個原電池。  （1）當電解質溶液為稀硫酸時： ①Fe電極是 （填“正”或“負”）極，其電極反應為 ，該反應是 （填“氧化”或“還原”）反應； ②Cu電極是 （填“正”或“負”）極，其電極反應為 ，該反應是 反應。 （2）當電解質溶液為稀硝酸時： ①Fe電極是 極，其電極反應為 ，該反應是 反應。 ②Cu電極是 極，其電極反應為 ，該反應是 反應。 14.某學生為測定三種金屬的活動性順序，把這三種金屬片分別放在稀硫酸中，反應都很緩慢，比較不出反應速率的大小，你用什么最簡便的方法迅速測定出它們的活動性順序（只用一種試劑）？ 簡述如下： 。 資料卡片 鐵為什么容易生銹？ 俗話說：“快刀不用黃銹生”。鐵的確容易生銹，而且每年世界上就有幾千萬噸的鋼鐵變成了鐵銹。 鐵容易生銹，除了由于它的化學性質活潑以外，同時與外界條件也有極大的關系。水是使鐵容易生銹的條件之一，化學家們證明：在絕對無水的環(huán)境中，鐵放了幾年也不生銹。 然而，光有水也不會使鐵生銹，人們曾經試驗過，把一塊鐵放在煮沸過的、密閉的蒸餾水瓶里，鐵并不生銹。 你注意到河邊的那些自來水管嗎?它們常常是上邊不銹,下邊不銹,只是靠近水面的那一段才生銹。 原來，當空氣中的氧氣溶解在水里，會使鐵生銹，在靠近水面的部分，與空氣距離最近，水中所溶解的氧氣也最多，所以容易生銹；空氣中的二氧化碳溶在水里，也能使鐵生銹。鐵銹的成分很復雜，主要是氧化鐵、氫氧化鐵與堿式碳酸鐵等。 輕松一題： 如何來保護鋼鐵呢？ 答案： 最普通的防銹方法是在鐵的表面涂上油漆或者鍍上別的不容易生銹的金屬。例如：小轎車穿著一身閃閃發(fā)亮的噴漆，暖氣管上涂著鋁漆，做罐頭用的馬口鐵鍍了一層錫，白鐵皮表面鍍了一層鋅。更徹底的辦法，是給鐵加入其他金屬，制成不銹合金。大名鼎鼎的不銹鋼，就是在鋼中加入一點鎳和鉻而制成的合金。 自我反饋  導學園地   第二課時 化學電源 導學園地 1.鋅錳干電池 干電池是用鋅制筒形外殼作負極，位于中央的頂蓋有銅帽的石墨作正極，在石墨周圍填充ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作電解質，還填有MnO2黑色粉末，吸收正極放出的H2，防止產生極化現(xiàn)象。 電池反應為：Zn+2NH4Cl+2MnO2==Zn（NH3）2Cl2+2MnO（OH） 2.鉛蓄電池 鉛蓄電池可放電亦可充電。在正極板上有一層棕褐色的PbO2，負極板是海綿狀的金屬鉛，兩極均浸入H2SO4溶液中，放電時電極反應為： 負極：Pb+-2e-==PbSO4 正極：PbO2++4H++2e-==PbSO4+2H2O 電池總反應式：PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O 3.氫氧燃料電池 氫氧燃料電池是一種高效低污染的新型電池，主要用于航天領域。它的電極材料一般為活性電極，具有很強的催化活性，如鉑電極，活性炭電極等。電解質溶液為40%的KOH溶液。電極反應為： 負極：2H2+4OH--4e-==4H2O 正極：O2+2H2O+4e-==4OH- 電池總反應式：[1] 4.新型燃料電池 該電池用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，又在兩極上分別通甲烷和氧氣。電極反應為：負極：CH4+10OH--8e-==+7H2O 正極：2O2+4H2O+8e-==8OH- 電池總反應式：[2] 鞏固練習 一、選擇題 1.隨著人們生活質量的不斷提高，廢電池必須進行集中處理的問題被提到議事日程，其首要原因是（ ） A.利用電池外殼的金屬材料 B.防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水源的污染 C.不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品 D.回收其中石墨電極 2.微型紐扣電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應用。有一種銀鋅電池，其電極分別是Ag2O和Zn，電解質溶液為KOH，電極反應為： Zn+2OH--2e-==ZnO+H2O Ag2O+H2O+2e-==2Ag+2OH- 根據上述反應式，判斷下列敘述中正確的是（ ） A.使用過程中，電池負極區(qū)溶液的pH增大 B.使用過程中，電子由Ag2O極經外電路流向Zn極 C.Zn是負極，Ag2O是正極 D.Zn電極發(fā)生還原反應，Ag2O電極發(fā)生氧化反應 3.下列事實能說明Al的金屬活動性比Cu強的是（ ） A.常溫下將鋁和銅用導線連接組成原電池放入到氫氧化鈉溶液中 B.常溫下將鋁和銅用導線連接組成原電池放入到稀鹽酸中 C.與氯氣反應時，鋁失去3個電子，而銅失去2個電子 D.Al（OH）3有兩性而Cu（OH）2只有弱堿性 4.Li-Cd電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應用，它的充放電反應按下式進行： Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Cd+2NiO(OH)+2H2O 由此可知，該電池放電時的負極材料是（ ） A.Cd(OH)2 B.Ni(OH)2 C.Cd D.NiO(OH) 5.航天技術上使用一種氫氧燃料電池，它具有高能輕便、不污染環(huán)境等優(yōu)點，該電池總反應方程式為：2H2+O2==2H2O，該電池的正極反應可表示為（ ） A.4H++4e-==2H2↑ B.2H2-4e-==4H+ C.4OH--4e-==O2↑+2H2O D.O2+2H2O+4e-==4OH- 6.設想通過原電池反應以H2和Cl2為原料生產鹽酸。關于這種原電池的設想正確的是（ ） A.正極反應為H2-2e-==2H+ B.在電池工作時，H+移向負極 C.電池正極發(fā)生氧化反應 D.以鹽酸作為電解質，并不斷補充蒸餾水，以維持溶液一定的pH 7.鉛蓄電池放電時發(fā)生下列變化： 負極：Pb+-2e- ==PbSO4 正極：PbO2+4H+++2e-==PbSO4+2H2O 使用該電池電解CuSO4溶液，要得到純銅1.6 g，這時鉛蓄電池消耗H2SO4的物質的量為（ ） A.0.025 mol B.0.05 mol C.0.1 mol D.0.2 mol 8.最新研制出一種由甲醇和氧氣以及強堿作電解質溶液的新型手機電池。下列有關此電池的敘述錯誤的是（ ） A.正極電極反應：O2+2H2O+4e-==4OH- B.負極電極反應：CH3OH+8OH--6e-== C.電池在使用過程中電解質溶液的pH升高 D.當外電路通過0.6 mol電子時，理論上消耗甲醇3.2 g 二、非選擇題 9.化學電池在通訊、交通及日常生活中有著廣泛的應用。 （1）化學電池是將 能轉化為 能的裝置。 （2）下列化學電池不易造成環(huán)境污染的是 。 A.鋰電池 B.鋅錳電池 C.鎳鎘電池 D.氫氧燃料電池 10.1991年我國首創(chuàng)以鋁—空氣—海水為能源的新型“海水電池”，該電池以海水為電解液，靠空氣中的氧使鋁不斷氧化而產生電流。它比干電池能量高20~50倍。其總反應式表示為：4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3。 該電源的負極材料為 ，正極材料為 。 （2）寫出電極反應： 負極反應： 。 正極反應： 。 11.航天技術中使用的氫氧燃料電池具有高能、輕便和不污染環(huán)境等優(yōu)點。氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種，它們放電時的電池反應總式都表示為：2H2+O2==2H2O。酸式氫氧燃料電池的電解質是酸，其負極反應可表示為：2H2-4e-==4H+，則其正極反應表示為： ；堿式氫氧燃料電池的電解質是堿，其正極反應表示為：O2+2H2O+4e-==4OH-,則其負極反應可表示為: 。 自我反饋  導學園地   第三課時 電能轉化為化學能 導學園地 1.電解氯化銅溶液（如圖） （1）陰極與電源[1] 相連；陽極與電源[2] 相連。 （2）電子的流向：由電源的負極流向電解池的陰極，電解池的陽極流向電源的正極。 （3）電解質溶液中離子的移動方向：陰離子向[3] 移動，陽離子向[4] 移動。 （4）兩電極上發(fā)生的反應： 陰極：溶液中陽離子得電子：Cu2++2e-==Cu(反應類型：[6] ) 2.氯堿工業(yè) 在飽和NaCl溶液中，存在的陽離子有Na+、H+；存在的陰離子有Cl-、OH-。若用惰性電極電解飽和NaCl溶液，陽極上Cl-先放電，陰極上H+先放電。其電極反應為： 陽極：[7] 陰極：[8] 總反應式為：[9] 3.粗銅的電解精煉 粗銅中通常含有[10] 等雜質，在電解精煉過程中粗銅作[11] ，[12] 作陰極。電解質溶液為用H2SO4酸化的CuSO4溶液。電極反應為： 陽極：Zn-2e-==Zn2+ Cu-2e-==Cu2+ 陰極：Cu2++2e-==Cu 鞏固練習 一、選擇題 1.下列過程中，需要通電后才能進行的是（ ） ①電離 ②電解 ③電鍍 ④電化學腐蝕 A.①②③ B.②③ C.②④ D.全部 2.下列關于原電池和電解池的敘述中，正確的是（ ） A.原電池中失去電子的電極為正極 B.在原電池的負極、電解池的陽極上都發(fā)生氧化反應 C.原電池的兩極一定是由活動性不同的兩種金屬組成 D.電解時在電解池的陽極上一定有陰離子放電 3.關于電解NaCl水溶液，下列敘述正確的是（ ） A.若在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶液呈無色 B.若在陽極附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色 C.電解時在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉 D.電解一段時間后，將全部電解液轉移到燒杯中，充分攪拌后溶液呈中性 4.下列描述中，不符合生產實際的是（ ） A.電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，用鐵作陽極 B.電解法精煉粗銅，用純銅作陰極 C.電解飽和食鹽水制燒堿，用涂鎳碳鋼網作陰極 D.在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽極 5.電解水制取H2和O2時，為了增強溶液的導電性，常常要加入一些電解質，最好選用下列物質中的（ ） A.HCl B.NaOH C.NaCl D.CuSO4 6.如圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極。則下列有關的判斷正確的是（ ） A.a為負極，b為正極 B.a為陽極，b為陰極 C.電解過程中，d電極質量增加 D.電解過程中，氯離子濃度不變 7.用惰性電極電解下列溶液，一段時間后，再加入一定質量的某種物質（小括號內），溶液能與原來溶液完全一樣的是（ ） A.CuCl2(CuSO4) B.NaOH(NaOH) C.NaCl(HCl) D.CuSO4［Cu(OH)2］ 8.在外界提供相同電量的條件下，Cu2+或Ag+分別按Cu2++2e-==Cu或Ag++e-==Ag在電極上放電，若析出銅的質量為1.92 g，則析出銀的質量為（ ） A.1.62 g B.6.48 g C.3.24 g D.12.96 g 9.某學生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液，通電時，為使Cl2被完全吸收制得有較強殺菌能力的消毒液，設計了如圖的裝置。則對電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是（ ） A.a為正極，b為負極；NaClO和NaCl B.a為負極，b為正極；NaClO和NaCl C.a為陽極，b為陰極；HClO和NaCl D.a為陰極，b為陽極；HClO和NaCl 10.圖中所示各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕，腐蝕的速率由快到慢的順序為（ ） A.⑤②①③④ B.④③①②⑤ C.⑤④②①③ D.③②④①⑤ 二、非選擇題 11.電解時，電子從直流電源的 極通過導線流向電解池的 極，該極上發(fā)生 反應，電解池的另一極為 極，該極上發(fā)生 反應，電子由該極通過導線再回到直流電源的 極。 12.電解原理在化學工業(yè)中有廣泛應用。如圖表示一個電解池，裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通過導線與直流電源相連。 請回答以下問題： （1）若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實驗開始時，同時在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則 ①電解池中X極上的電極反應式為 ，在X極附近觀察到的現(xiàn)象是 。 ②Y電極上的電極反應式為 ，檢驗該電極反應產物的方法及現(xiàn)象是 。 （2）如要用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO4溶液，則 ①X電極的材料是 ，電極反應式是 。 ②Y電極的材料是 ，電極反應式是 。 （說明：雜質發(fā)生的電極反應不必寫出） 13.現(xiàn)需設計一個實驗，電解飽和食鹽水并測定電解產生氫氣的體積（約15毫升），還要檢驗氯氣的氧化性。 （1）試從圖中選用幾種必要的裝置，連接成一套裝置，這些裝置接口的順序（編號）從左到右是 。  （2）電路的連接是碳棒接電源 極，電極反應為 ；鐵棒接電源 極，電極反應為 ；電解總反應的化學方程式為 。 （3）驗證氯氣氧化性裝置為 （序號），發(fā)生反應的離子方程式為 ，裝置中的現(xiàn)象是 。 資料卡片 什么是記憶效應？某些類型的電池在使用過程中，由于長期得不到完全的放電，導致電池的實際容量小于真實容量的現(xiàn)象。由于和人的記憶模式相似，故稱為記憶效應。事實上，該現(xiàn)象是由于電池中的某些元素的特性引起的。鎳鎘電池存在很嚴重的記憶效應。雖然普遍地認為鎳氫電池不存在記憶效應，但從實驗的結果來看，鎳氫電池的記憶效應仍然存在，只是沒有鎳鎘電池那么嚴重。消除記憶效應的方法：對電池進行幾次完全的充放電，容量可以得到部分恢復。 輕松一題： 鎳氫電池是目前筆記本電腦中應用非常廣泛的一種電源，其充放電時的反應式：Ni（OH）2+MNiOOH+MH（MH為儲氫合金，電解質溶液為KOH溶液）。試判斷放電時，兩電極材料各是什么？ 答案： 自我反饋  導學園地   第三單元　化學能與電能的轉化 第一課時　化學能轉化為電能 鞏固練習 1.C　2.B　3.C　4.C　5.A　6.A　7.C　8.A　9.A　10.B　 11.（1）Fe+2H+==Fe2++H2↑ （2）Fe-2e-==Fe2+ 2H++2e-==H2↑ （3）Zn　Zn-2e-==Zn2+?。?）＞（1）＞（3） 12.（1）Fe?。?）活動性比鐵弱的導體 （3）Fe3++e-==Fe2+ 13.（1）①負　Fe-2e-==Fe2+　氧化 ②正　2H++2e-==H2↑　還原 （2）①負　Fe-3e-==Fe3+（或Fe-2e-==Fe2+）　氧化 ②正　4H++NO-3+3e-==NO↑+2H2O　還原 14.給三種金屬編號依次為A、B、C，然后分成AB、BC、AC三組，分別用導線連接后放入稀硫酸中，每組表面有氣泡放出的金屬較不活潑 第二課時　化學電源 鞏固練習 1.B　2.C　3.B　4.C　5.D　6.D　7.B　8.C　 9.（1）化學　電　（2）D 10.（1）鋁　石墨 （2）4Al-12e-==4Al3+ 3O2+6H2O+12e-==12OH- 11.O2+4H++4e-==2H2O 2H2+4OH--4e-==4H2O 第三課時　電能轉化為化學能 鞏固練習 1.B　2.B　3.B　4.A　5.B　6.C　7.C　8.B　9.B　10.C　 11.負　陰　還原　陽　氧化　正 12.（1）2H++2e-==H2↑　放出氣體，溶液變紅 2Cl--2e-==Cl2↑　把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在Y電極附近，試紙變藍色 （2）純銅　Cu2++2e-==Cu　粗銅　Cu-2e-==Cu2+ 13.解析：由該實驗的實驗目的：電解飽和食鹽水——選裝置①；測定產生H2的體積——選裝置④⑥；檢驗Cl2的氧化性——選裝置③；尾氣吸收——選裝置②。由電解原理A極為陰極，電極反應為：2H++2e-==H2↑，B極為陽極，電極反應為：2Cl--2e-==Cl2↑?？偡磻獮椋?NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑。A端生成H2，B端生成Cl2，裝置連接順序為I、F、G、A、B、D、E、C。 利用KI淀粉溶液驗證Cl2的氧化性，反應為Cl2+2I-2Cl-+I2。溶液變藍。 答案：（1）I、F、G、A、B、D、E、C （2）正　2Cl--2e-==Cl2↑　負　2H++2e-==H2↑ 2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑ （3）③　Cl2+2I-==2Cl-+I2　溶液變藍色