您好,欢迎访问三七文档
当前位置:首页 > 中学教育 > 初中教育 > 江苏省徐州市2015-2016学年高中化学第3单元化学能与电能的转化导学案
1第三单元化学能与电能的转化第1课时化学能转化为电能化学电源【目标导航】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)。【自主学习】一、原电池的工作原理1.实验探究实验步骤现象结论锌片______________________锌与稀硫酸________________铜片______________铜与稀硫酸______锌片______________失去电子铜片______________H+在____表面得到电子生成H2电流计指针________导线中有电子定向移动而产生______两锌片____________________锌与稀硫酸______电流计__________导线中________锌片________Zn、Cu与铜片________乙醇________电流计____________导线中________2.原电池(1)概念:将________转化成______的装置称为原电池,在原电池中发生的化学反应是__________反应。(2)工作原理:(以Zn-H2SO4-Cu原电池为例)电极材料锌铜电极名称2电极反应Zn-2e-===Zn2+2H++2e-===H2↑反应类型______反应______反应外电路电子流向由____片沿导线流向____片内电路离子移向溶液中____向正极移动,在____片上被还原为____原电池总反应Zn+2H+===Zn2++H2↑(3)构成条件:①本质→有自发进行的__________反应;②电极→有活泼性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属);③溶液→两电极插入________溶液或熔融电解质;④回路→形成闭合回路(电极插入电解质溶液,且两电极接触或用导线连接)。[议一议]1.是否所有的化学反应理论上都可以设计成原电池?2.根据课本中的活动与探究回答:H+得到的电子是Cu失去的吗?在这个过程中Cu起什么作用?你怎样知道导线中有电子通过?3.以铜和Ag为电极,稀硫酸为电解质溶液能否形成原电池?4.若将铜锌原电池中的Cu电极换成石墨,可以吗?为什么?二、钢铁的电化学腐蚀3实验内容在一块表面无锈的铁片上滴一大滴含酚酞的食盐水放置一段时间实验现象液滴周围逐渐呈现红色,并慢慢形成红色的锈斑实验结论钢铁在潮湿的空气中很快被腐蚀原电池原理图示形成条件钢铁表面形成的电解质溶液中溶有______,通常溶液呈______或______性电极材料负极是____,正极是____电极反应负极反应式是______________________,正极反应式是______________________总反应式溶液中的反应电化学腐蚀概念不纯金属或合金与电解质溶液接触,发生______反应,比较活泼的金属__________被氧化,这种腐蚀叫做____________[议一议]1.钢铁在干燥的空气中长时间不易生锈,但在潮湿的空气里很快就会生锈,纯的铁片在潮湿的空气里也不容易生锈,这是什么原因呢?2.右图是实验室研究海水对铁闸不同部位腐蚀情况的剖面示意图。图中A、B、C、D四个区域,(1)生成铁锈最多的是____(填字母),并解释原因?(2)如果在B处用导线接上一块锌,能否起到保护铁闸的作用?三、化学电源41.分类(1)一次电池:不能充电,用过之后不能复原。(2)二次电池:可充电,可多次重复使用。2.常见的化学电源电池名称电池组成电池反应锌锰干电池锌筒为____极,石墨棒为____极,MnO2和NH4Cl作______Zn+2NH4Cl+2MnO2===Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)银锌纽扣电池负极是____,正极是________,电解质溶液是____________溶液Zn+Ag2O+H2O放电充电Zn(OH)2+2Ag铅蓄电池负极是____,正极是________,电解质溶液是______溶液Pb+PbO2+2H2SO4放电充电2PbSO4+2H2O镍氢电池负极是__________,正极是__________,电解质溶液是____溶液NiO(OH)+MH放电充电NiO+M+H2O(MH表示贮氢合金M中吸收结合的氢)氢氧燃料电池负极通______,正极通______,____溶液为电解质溶液甲醇-空气燃料电池负极通______,正极通入______,电解质溶液是_____溶液2CH3OH+3O2+4OH-===2CO2-3+6H2O[议一议]燃料电池两电极反应有何特点?【难点突破】一、原电池工作原理1.原电池正、负极的判断方法5关键提醒判断原电池要“四看”一看本质:反应是自发进行的氧化还原反应。二看电极:具有两个活泼性不同的电极(燃料电池的电极一般是惰性电极)。三看溶液:电解质溶液(一般负极材料与电解质溶液反应)。四看回路:电极、电解质溶液构成闭合回路。2.原电池的工作原理(以铜锌原电池为例)例1右图是Zn和Cu组成的原电池示意图,某小组做完该实验后,在读书卡片上记录如下,卡片上描述合理的是()实验记录:①导线中电流方向:Zn→Cu②Cu极上有气泡产生,发生还原反应③锌片变薄实验结论:④Zn为正极,Cu为负极⑤正极反应式:Cu-2e-===Cu2+,发生氧化反应⑥H+向Cu极移动,SO2-4向Zn极移动A.①②③B.④⑤⑥C.③④⑤D.②③⑥方法拓展判断电极时,有时不能只看金属的活泼性强弱,还要看电解质溶液的性质,如:①Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子,Al作负极,Mg作正极;②Fe、Al在浓HNO3中钝化后,比Cu等金属更难失电子,Cu等金属作负极,Fe、Al作正极。6变式训练1一个原电池反应的离子方程式是Zn+Cu2+===Zn2++Cu,该原电池的合理组成是()正极负极电解质溶液AZnCuCuCl2BCuZnH2SO4CCuZnCuSO4DCuZnZnCl2方法规律(1)已知原电池的总反应方程式判断原电池的正、负极时,可以直接根据化合价的升降来判断。发生氧化反应的一极为负极,发生还原反应的一极为正极。(2)根据原电池总反应方程式设计原电池时,一般原电池的负极材料与电解质溶液反应。二、原电池原理的应用1.加快氧化还原反应的速率自发进行的氧化还原反应,形成原电池时反应速率增大。例如,Zn与稀H2SO4反应时,滴加少量CuSO4溶液,则Zn和置换出的Cu在稀H2SO4中构成原电池,加快Zn与稀硫酸反应的速率。2.比较金属的活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时,一般作负极的金属比作正极的金属活泼。例如,有两种金属a、b,用导线连接插入到稀H2SO4中,观察到a极溶解,b极上有气泡产生,则a为负极,b为正极,金属活动性a>b。3.用于金属腐蚀保护使金属制品作原电池正极而得到保护。例如,将铁质输水管道与锌块相连,锌作原电池的负极失电子,保护铁不被腐蚀。4.设计电池理论上能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池。如:把Fe+2Fe3+===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。例2现有如下两个反应:A.NaOH+HCl===NaCl+H2OB.Cu+2Ag+===2Ag+Cu2+(1)根据上述两反应的本质,________(填序号)反应能设计成原电池,其原因是________________________________________________________。(2)将上述反应中能设计成原电池的反应设计成原电池。①写出电极反应式及反应类型:负极:______________________,________________;7正极:______________________,________________。②画出装置图并标明电极材料与名称、电解质溶液、电子流向。③若导线上通过电子1mol,则正极质量增加________g。方法规律设计原电池的具体方法(1)将已知的氧化还原反应拆分为两个半反应:氧化反应和还原反应。(2)选择电极材料和电解质溶液:要结合原电池的电极反应特点和两个半反应选择。①电极材料的选择:一般选择较活泼的金属作负极,较不活泼金属或非金属导体作正极。负极一般能与电解质溶液或电解质溶液中溶解的物质反应。②电解质溶液的选择:电解质溶液一般能与负极发生反应,或者电解质溶液中溶解的物质能与负极发生反应。(3)按要求画出原电池装置图,作必要的标注,注意形成闭合回路。变式训练2①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池,①②相连时,外电路电流从②流向①;①③相连时,③为正极;②④相连时,②有气泡逸出;③④相连时,③的质量减少。据此判断这四种金属活动性由强到弱的顺序是()A.①③②④B.①③④②C.③④②①D.③①②④方法总结金属活动性强弱的判断方法(1)与水或酸反应置换出氢气的难易。(2)最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱。(3)置换反应,活动性强的金属置换出活动性弱的金属。(4)一般阳离子的氧化性越弱,金属的活动性越强。(5)通常情况下原电池中负极金属活动性强于正极金属。【当堂过关】1.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反应8D.锌、铜和盐酸构成的原电池工作时,锌片上有6.5g锌溶解,正极上就有1g氢气生成2.下列装置不能构成原电池的是()3.钢铁发生吸氧腐蚀时,正极上发生的电极反应是()A.2H++2e-===H2↑B.Fe2++2e-===FeC.2H2O+O2+4e-===4OH-D.Fe3++e-===Fe2+4.常用的纽扣电池为银锌电池,它分别以锌和氧化银为电极。放电时锌电极上的电极反应是Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2,氧化银电极上的反应是Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-,下列判断中正确的是()A.锌是负极,发生氧化反应,氧化银是正极,发生还原反应B.锌是正极,发生氧化反应,氧化银是负极,发生还原反应C.锌是负极,发生还原反应,氧化银是正极,发生氧化反应D.锌是正极,发生还原反应,氧化银是负极,发生氧化反应5.在盛装稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片。下列叙述不正确的是()A.负极附近SO2-4的浓度逐渐增大B.电子由铜片通过导线流向锌片C.反应一段时间后,溶液中c(H+)减小D.铜片上有H2逸出6.回答下列问题:(1)如图所示,将锌片和铜片插入硫酸铜溶液形成原电池,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__________________________________________。9(2)若将反应Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑设计成原电池,用稀H2SO4作电解质溶液,铜为原电池的某一电极材料,则铜为原电池的________(填“正”或“负”)极。铜片的现象为________________,另一电极材料为________,外电路中电子由__________(填“正”或“负”,下同)极向________极移动,电解质溶液中H+向________极移动。(3)若将反应2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2设计成原电池,负极电极材料为______,电解质溶液选用________,负极电极反应式为________________________________________________________________________。(4)
本文标题:江苏省徐州市2015-2016学年高中化学第3单元化学能与电能的转化导学案
链接地址:https://www.777doc.com/doc-2280658 .html