第三节化学能转化为电能.docx

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第三节化学能转化为电能

第1章化学反应与能量转化

第3节化学能转化为电能

第1课时原电池的工作原理

【学习目标】

1．通过对铜锌原电池的分析，了解原电池的工作原理

2．学会判断原电池正极和负极

3．能够熟练书写常见原电池的电极反应式

【学习重、难点】

1.重点：

原电池的工作原理，电极反应和电池反应式的书写

2.难点：

盐桥的作用

【课前复习区】

必修2我们已经学过原电池，回答下列问题。

1、是否任何一个化学反应都可以设计成原电池？

2、构成原电池的条件有哪些？

3、判断原电池的正、负极，你能总结出几种方法？

4、总结原电池中电子的流向和离子的流向？

【自主检测】

1．分析下图，哪个能构成原电池（）

2．下列说法正确的是（）

A．原电池是把电能转化为化学能的装置B．原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应

C．原电池的两极发生的反应均为氧化还原反应D．形成原电池后，原电池中的阳离子向正极移动

3．Ａ、Ｂ、Ｃ是三种金属，根据下列

、

两个实验，确定它们的还原性强弱顺序为（）

当Ａ与Ｂ浸在稀硫酸中用导线相连，Ａ上有气泡逸出，Ｂ逐渐溶解。

物质的量浓度相同的Ａ、Ｃ盐溶液，Ｃ离子的氧化性大于Ａ离子

Ａ．Ａ>B>CB．B>C>AC．C>A>BD．B>A>C

4.在以稀硫酸为电解质溶液的铜——锌原电池中，下列判断正确的是（）

A．溶液的酸性逐渐增强B．铜片逐渐溶解

C．溶液中H+向锌片作定向移动D．锌片是负极并被氧化

5.实验室中欲制氢气,最好的方法是（）

A.纯锌与稀硫酸反应B.纯锌与浓硫酸反应

C.纯锌与稀盐酸反应D.粗锌（含铅.铜杂质）与稀硫酸反应

6.100mL浓度为2mol/L的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是（）。

A．加入适量的6mol/L的盐酸B．加入数滴氯化铜溶液

C．加入适量蒸馏水D．加入适量的氯化钠溶液

【课前预习区】

1、P21盐桥的作用：

2、请画出Cu-Zn-稀H2SO4原电池的装置图，并注明电极名称，写出电极反应方程式、电池反应方程式，并标明电子的流动方向及溶液中阴、阳离子的移动方向，指出电极上发生反应的类型。

【课堂互动区】一、原电池的工作原理【实验探究一】

1、感受锌与CuSO4溶液反应中的能量变化

请根据提供的仪器试剂设计实验，完成下表。

试剂和仪器：

试管，温度计，锌粒，CuSO4溶液

注意：

温度计用完后擦拭归位。

实验装置

实验现象

能量转化

化学方程式

2、感受锌与CuSO4溶液反应中的能量转换

请根据提供的仪器试剂设计实验，将该反应所释放的能量转化为电能。

试剂和仪器：

CuSO4溶液，锌片，铜片，检流计，导线，大烧杯。

注意：

实验完毕及时将两个电极拿出。

锌片和铜片隔开一定距离，不要晃动。

实验装置

实验现象

能量转化

化学方程式

【问题组一】

1、电极表面、溶液颜色、温度有何变化？

2、检流计是否偏转？

说明什么？

3、判断电子流动方向和溶液中离子移动方向？

4、书写电极反应式与反应总式.

【小结】原电池的工作原理

【实验探究二】

按照课本P21图1-3-4所示连好装置，进行实验

实验装置

实验现象

能量转化

化学方程式

【问题组二】

1、在插入盐桥前，检流计是否发生偏转？

在插入盐桥后，是否有电流产生？

温度计变化明显吗？

2、书写电极反应式与反应总式；

3、盐桥的作用有哪些？

判断盐桥中（内注热的饱和氯化钾琼脂溶液）离子的移动方向；

4、通过本活动，你对原电池有了哪些新的认识？

【小结】

1、正负极得失电子情况，电子和电流方向以及溶液中离子的流向

2、盐桥的作用：

【课堂巩固区】依据氧化还原反应：

2Ag＋（aq）＋Cu（s）=Cu2＋（aq）＋2Ag（s）设计的原电池如图所示。

请回答下列问题：

⑴电极X的材料是________；电解质溶液Y是___________；

⑵银电极为电池的_______极，发生的电极反应为_____________________；

X电极上发生的电极反应为___________________________；

⑶外电路中的电子是从____电极流向________电极。

【能力提升】（山东卷2007-29）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，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。

【课后巩固区】1.下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生氢气（）

2.关于原电池的叙述中正确的是（）

A．构成原电池的电极是两种不同的金属B．原电池是将化学能转化为电能的装置

C．原电池负极发生的电极反应是还原反

D．原电池的正极是还原剂，总是溶液中的阳离子在此被还原

3.某原电池总反应离子方程式为2Fe3++Fe=3Fe2+能实现该反应的原电池是（）

A.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液

B.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为Fe（NO3）2溶液

C.正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2（SO4）3

D.正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4

4.由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH怎样变化（）

A．不变B.先变小后变大C.逐渐变大D.逐渐变小

5.X、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与Y组成的原电池时，Y为电池的负极，则X、Y、Z三种金属的活动顺序为（）

A.X>Y>ZB.X>Z>YC.Y>X>ZD.Y>Z>X

6.把a、b、c、d四块金属浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池，若a、b相连时，a

为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡；b、d相连时，

b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序为（）

A．a>b>c>dB.a>c>d>bC.c>a>b>dD.b>d>c>a

7．微型钮扣电池在现代生活中有广泛应用。

有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，电极反应为:

Zn+2OH－-2e－=ZnO+H2O；

Ag2O+H2O+2e－=2Ag+2OH－根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是：

（）

A．在使用过程中，电池负极区溶液的pH减小

B．使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极C．Zn是负极，Ag2O是正极

D．Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应

7.请利用铜、银、FeCl3溶液设计原电池，画出装置的示意图，注明正负极和电子流向，并写出电极反应式和电池反应式。

第3节化学能转化为电能——电池（第2课时）

化学电源

【学习目标】

通过学习3种重要的化学电源，体会并了解原电池的实际应用，从能量的角度理解化学科学对人类生活的重要贡献，并学会书写电极反应和电池反应式

【学习重、难点】

1.重点：

简单的电极反应和电池反应式的书写

2.难点：

燃料电池电极方程式的书写

【课前预习区】

阅读课本P23~26，回答以下问题

1、什么是一次电池？

二次电池？

燃料电池？

2、我们常用的电池有哪些种类？

3、可充电电池在使用过程中，有哪些能量转化方式？

4、锂电池有什么特点，有什么用处？

5、酸性和碱性锌锰干电池的区别是什么？

6、铅蓄电池有什么优缺点？

7、燃料电池有什么优点？

【课堂互动区】

二、化学电源

1．一次电池

（1）锌锰干电池

【问题组1】观察课本P23图1-3-7和图1-3-8，回答下列问题

1、酸性锌锰干电池的两极材料、电解质溶液是

2、已知酸性锌锰干电池的反应总式是Zn+NH4+=Zn2++NH3+H2，试写出两极的反应式。

负极：

；正极：

3、碱性锌锰干电池的两极材料、电解质溶液是

4、已知碱性锌锰干电池的反应总式：

Zn+MnO+H2O=ZnO+Mn（OH）2试写出两极的反应式。

【例1】银锌纽扣电池

银锌纽扣电池的电极分别是Zn和Ag2O，电解质溶液是KOH溶液，电池反应的产物是ZnO和Ag，则其电极反应和电池反应为：

负极：

正极：

Ag2O+H2O+2e－=2Ag+2OH－

电池反应方程式：

2.重要的二次电池

（1）铅蓄电池

铅蓄电池其电极分别是Pb、PbO2，电解质是一定浓度的硫酸

⑴工作（放电）时的电极反应为：

负极：

正极：

总反应方程式：

⑵充电时的电极反应为：

阴极：

阳极：

充电时总反应方程式：

【例2】镍镉蓄电池

正极（镍）上有Ni（OH）3，负极主要是镉（含有一些铁），所用电解质为KOH溶液。

放电时的电极反应式是（根据电极反应在空格上填写电极名称）：

极：

Cd+2OH－-2e－=Cd（OH）2　极：

2Ni（OH）3+2e－=2Ni（OH）2+2OH－

电池总反应式：

【小结1】原电池的电极反应的书写方法。

3.氢氧燃料电池

燃料电池中，电极的导电材料一般为多孔的金属板，负极通入燃料气体，正极通入氧气等氧化性气体。

一般用30％KOH溶液作这种电池的电解质溶液，电极可用含有催化剂的多孔石墨电极。

放电时电极反应：

负极：

正极：

总反应：

将上述碱性溶液改为酸性溶液：

负极：

正极：

总反应：

【例3】甲烷燃料电池

甲烷燃料电池；电解质溶液为硫酸溶液，电极反应为：

正极：

____________________________

负极：

总反应：

【小结】燃料电池电极反应的书写方法。

【课后巩固区】

1.已知空气—锌电池的电极反应为：

锌片：

Zn＋2OH－－2e－＝ZnO＋H2O；碳棒：

O2＋H2O＋2e－＝2OH－。

据此判断，锌片是（）

A．正极，被还原B．正极，被氧化C．负极，被还原D．负极，被氧化

2．将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，即构成甲烷燃料电池。

已知通入CH4的一极，电极反应式是：

CH4+10OH――8e=CO32－+7H2O；通入O2的另一极，电极反应式是：

O2+2H2O+4e=4OH－，下列叙述不正确的是（）

A．通入CH4的电极为负极B．正极发生氧化反应

C．此电池工作时溶液中阴离子向负极移动

D．该电池使用一段时间后应补充KOH

3．氢镍电池是近年来开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。

氢镍电池的总反应式是：

根据此反应式判断，下列叙述中正确的是（）

A．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大

B．电池放电时，镍元素被氧化

C．电池充电时，氢元素被还原

D．电池充电时，氢元素被氧化

4．铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4，工作时的反应为Pb＋PbO2＋２H2SO4＝２PbSO4＋２H2O，下列结论正确的是（）

A．Pｂ为正极被氧化B．溶液的pH不断减小

C．SO42-只向PbO2处移动D．电解质溶液pH不断增大

5．将铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中，并经过一段时间后，下列各叙述正确的是（）

A.负极有Cl逸出，正极有H+逸出B.负极附近Cl的浓度减小

C.正极附近Cl的浓度逐渐增大D.溶液中Cl的浓度基本不变

6．把a、b、c、d四块金属浸泡在稀硫酸中，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，c为负极；a、c相连时，c为正极；b、d相连时，b为正极．则这四种金属的活动性顺序由大到小为

7.我国首先研制的以铝-空气-海水电池为能源的新型航标灯已研制成功。

这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧使铝不断氧化而源源不断地产生电流，其能量比干电池高20～50倍。

试推测此种新型电池可能的基本结构：

__是负极，是正极。

电极反应式为。

8.锌与稀硫酸反应制取氢气，为加快反应速率，可采取什么方法？

9．航天技术上使用的氢-氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。

氢-氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的电池总反应的化学方程式均可表示为2H2+O2=2H2O。

酸式氢-氧燃料电池中的电解质是酸，其负极反应为2H2-4e-=4H+，则其正极反应为O2+4H++4e-=4OH-；碱式氢氧燃料电池中的电解质是碱，其正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应为。

第3节化学能转化为电能——电池（第3课时）

金属的腐蚀与防护

【学习目标】

通过对钢铁腐蚀的分析，了解金属腐蚀的原理以及防止金属腐蚀的方法

【学习重、难点】

1.重点：

金属腐蚀的原理、防止金属腐蚀的方法

2.难点：

吸氧腐蚀

课前家庭实验——探究影响铁钉腐蚀快慢的因素

（1）实验目的：

探究影响铁钉腐蚀快慢的因素

（2）实验操作时间：

4月12日（周一）——4月17日（周六）

（3）实验用品：

5个矿泉水瓶（图示中试管用矿泉水瓶代替），洁净未生锈的大铁钉，纯净来水、干燥剂（如硅胶、食品袋内的干燥包等）、煮沸并冷却的水及植物油、食盐水、白醋。

（4）实验用品安装要求及图示：

瓶①：

加入纯净水，使铁钉的下半部浸在自来水中，上半部接触空气，不盖瓶盖；

瓶②：

放入无水氯化钙或硅胶或干燥剂包，铁钉接触空气，但不接触水分，盖瓶盖；

瓶③：

加水并煮沸几分钟，除去所有溶于水的空气，并在水面上倒些油，形成一个密封层，铁钉接触水，但不接触空气，盖瓶盖；

瓶④：

加入食盐水，铁钉的下半部接触盐水，上半部接触空气，不盖瓶盖；

瓶⑤：

加入白醋，铁钉的下半部接触白醋，上半部接触空气，不盖瓶盖。

【课前预习区】

1、你见过生活中有哪些金属被腐蚀的实例？

2、金属腐蚀的实质是什么？

3、金属的腐蚀可分为哪几种？

分类依据是什么？

（）腐蚀

（）腐蚀

相同点

不同点

条件

现象

4．人们为防止金属发生腐蚀，一般采用的方法有____________________________。

【课堂互动区】

三、金属的腐蚀与防护

1、金属电化学腐蚀的原理

【问题组一】

1、铁生锈的现象随处可见，为什么铁在潮湿的环境中比在干燥的环境中更容易生锈？

2、当一块铜板上有铁铆钉时，为什么铁铆钉特别容易生锈，而铜不易生锈？

3、在上述腐蚀过程中，组成原电池的正负极分别是什么？

4、如果水膜酸度不高或者呈中性，会发生什么电极反应？

如果水膜酸度较高，又会发生什么电极反应？

【知识小结】比较钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀，完成表格

类型

吸氧腐蚀

析氢腐蚀

条件

电极

反应

式

负极

正极

总反应式

2、金属的防护

【问题组二】

1、在生产生活中有哪些防止金属腐蚀的措施？

举例说明。

2、金属防护的思路应该是什么？

3、如何利用原电池原理进行防护？

4、如果分别在铁制品表面镀上锌保护层和锡保护层，请根据三种金属的原子失电子能力的大小分析：

当镀层金属局部破损时，锌镀层和锡镀层还能对铁制品起保护作用吗？

5、牺牲阳极保护法和阴极电保护法有什么区别。

【小结】防止金属腐蚀的方法：

【随堂检测】

1、下列叙述中正确的是（）

①锌跟稀硫酸制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率②镀层破坏后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）更易腐蚀③钢铁表面常易锈蚀生成Fe2O3·xH2O

A.都正确B.①③C.①D.②③

2、如图各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为（）

A.②①③④B.④③①②C.④②①③D.③②④①

【反思提升】

金属腐蚀快慢的判断：

（1）与构成微电池两极的材料有关。

两极材料的活动性差别越大，氧化还原反应的速率越，活泼金属被腐蚀的速度越快。

（2）与腐蚀原理有关，电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀，

（3）与电解质溶液有关，金属的腐蚀在强电解质中弱电解质中非电解质中。

注意：

在钢铁的腐蚀过程中，电化学腐蚀更严重，在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。

【课后巩固区】

1、下列叙述正确的是

A.构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属。

B.由Cu、Zn作电极与CuSO4溶液组成的原电池中Cu是负极。

C.马口铁（镀锡铁）破损时与电解质溶液接触，锡先被腐蚀。

D.铜锌原电池工作时，若有13g锌被溶解，电路中就有0.4mol电子通过

2、下列关于钢铁锈蚀的叙述中，错误的是

A.酸雨能使钢铁更容易发生电化腐蚀

B.钢铁在潮湿的地窖中较易发生析氢腐蚀

C.铁锈的主要成分是Fe2O3·nH2O

D.钢铁锈蚀时，铁失电子成为Fe3+，后生成Fe（OH）3，再部分脱水为氧化铁的水合物

3、铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易腐蚀的原因可描述为

A.形成原电池铝作负极B.形成原电池时铜作负极

C.形成原电池时，电流由铝经导线流向铜D.铝质铆钉发生了化学腐蚀

4、自来水管与下列材料做成的水龙头连接，锈蚀最快的铁水管连接的是

A.铜水龙头B.铁水龙头C.塑料水龙头D.陶瓷水龙头

5、埋在地下的铸铁输油管道，在下列各种情况下，被腐蚀速率最慢的是

A.在含铁元素较多的酸性土壤中B.在潮湿疏松的碱性土壤中

C.在干燥致密不透气的土壤中D.在含碳粒较多、潮湿透气的中性土壤中

6、下列叙述中不正确的是

A.金属的电化腐蚀比化学腐蚀普遍B.钢铁在干燥空气里不易腐蚀

C.用铝质铆钉铆接铁板，铁板易被腐蚀D.原电池中电子由正极流入负极

7、以下现象与电化腐蚀无关的是

A.黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜锈

B.生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈

C.铁质器件附有铜质配件，在接触处易生锈

D.银质奖牌久置后表面变暗

8、（12山东卷

13）下列与金属腐蚀有关的说法正确的是

A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重

B．图b中，开关由M改置于N时，Cu-Zn合金的腐蚀速率减小

C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大

D．图d中，Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的