K12学习题2化学反应与能量变化第三单元化学能与电能的转化第1课时教学案.docx
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K12学习题2化学反应与能量变化第三单元化学能与电能的转化第1课时教学案
题2化学反应与能量变化第三单元化学能与电能的转化第1课时教学案
第1课时化学能转化为电能
知识条目1.原电池的概念2.铜－锌原电池的原理及电极反应式3.原电池的构成条件必考要求aba加试要求abb1.通过实验探究认识化学能可以转化为电能。
2.从电子转移的角度能力要求理解化学能向电能转化的本质及原电池的构成条件。
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①锌片逐渐溶解，现象表面有气泡；铜片表面无气泡②锌片逐渐溶解，铜片表面有气泡，电流计指针发生偏转锌与稀硫酸反应，但氢气在铜片上产生，导线中有电流③两锌片逐渐溶解且表面都有气泡，电流计指针不偏转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，与Zn、Cu都不反应无现象④锌与稀硫酸发生解释或说明置换反应产生H2，而铜则不能根据上述实验回答下列问题：
1．装置②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
1
①分析下图并填空：
原电池总反应式：
Zn＋2H===Zn＋H2↑。
②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①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）；②溶液：
两电极均插入电解质溶液中；③导线：
两极用导线相连，形成闭合回路。
＋
2＋
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。
2
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B．a是正极，b是负极
C．导线中有电子流动，电子从a极到b极D．a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a＞b（碳棒），所以a为原电池的负极，b为正极。
电极反应式：
a（负）极：
a－ne===a（氧化反应）；b（正）极：
－
＋
n＋
nnH＋＋ne－===H2↑（还原反应）。
于正极放电消耗H＋，溶液中c（H＋）减小。
在外电路中，电
2
子a极流向b极。
二、原电池原理的应用
1．A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
装置现象
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）四种金属活动性强到弱的顺序是_____________________________________。
答案
（1）A－2e===A
（2）Cu＋2e===Cu（3）增大（4）D>A>B>C
解析据图Ⅰ知活动性：
A>B，A作负极，电极反应式为A－2e===A；据图Ⅱ知活动性：
－
2＋
－
2＋
2＋
－
C的质量增加A上有气体产生二价金属A不断溶解3
B>C，正极反应式为Cu＋2e===Cu；据图Ⅲ知活动性：
D>A，正极反应式为2H＋2e===H2↑，故c（H）减小，pH增大。
据Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ知活动性：
D>A>B>C。
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：
＋
2＋－＋－
（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2Fe－4e===2Fe，正极反应式是2H2O＋O2＋4e===4OH。
（4）总反应的化学方程式是2Fe＋2H2O＋O2===2Fe（OH）2，4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3，最终生成红色的铁锈（Fe2O3·xH2O）。
（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Fe＋2Fe===3Fe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（）①Fe转化为Fe②O2被还原③产生H2④Fe（OH）3失水形成Fe2O3·xH2O⑤杂质碳被氧化A．只有①②C．①②③④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Fe－2e===Fe，正极O2或H得电子，Fe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
2＋
－
－
2＋
＋
2＋
3＋3＋
2＋－
2＋
－
－
B．只有②③④D．①②③④⑤
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，__________作电解质溶液。
写出电极反应式：
负极反应：
_______________________________________；正极反应：
__________________________________________________。
答案
（1）2Fe＋Cu===2Fe＋Cu
（2）铜石墨FeCl3溶液
Cu－2e===Cu2Fe＋2e===2Fe
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）：
Cu－2e===Cu。
还原反应（正极反应）：
2Fe＋2e===2Fe。
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
3＋
－
2＋
－
2＋
－
2＋
3＋
－
2＋
3＋
2＋
2＋
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（）
①原电池是把化学能转化成电能的一种装置②原电池的正极发生氧化反应，负极发生还原反应
5
③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④碳棒不能用来作原电池的正极
⑤反应Cu＋2Ag===2Ag＋Cu，能以原电池的形式来实现A．①⑤C．②③④答案A
解析①原电池是把化学能转化为电能的一种装置，①正确；②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，②错误；③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，③错误；④碳棒可以用来作原电池的正极，④错误；⑤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Cu＋2Ag===2Ag＋Cu，⑤正确。
故A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（）
＋
2＋
＋
2＋
B．①④⑤D．②⑤
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Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。
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。
4．①②③④四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上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。
据此判断这四种金属活动性强到弱的顺序是（）A．①③②④C．③④②①答案B
解析①②相连时，外电路电流从②流向①，说明①为负极；①③相连时，①为负极；②④相连时，②上有气泡产生，说明④为负极；③④相连时，③的质量减少，说明③为负极。
综
6
B．①③④②D．③①②④
③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④碳棒不能用来作原电池的正极
⑤反应Cu＋2Ag===2Ag＋Cu，能以原电池的形式来实现A．①⑤C．②③④答案A
解析①原电池是把化学能转化为电能的一种装置，①正确；②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，②错误；③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，③错误；④碳棒可以用来作原电池的正极，④错误；⑤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Cu＋2Ag===2Ag＋Cu，⑤正确。
故A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（）
＋
2＋
＋
2＋
B．①④⑤D．②⑤
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Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。
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。
4．①②③④四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上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。
据此判断这四种金属活动性强到弱的顺序是（）A．①③②④C．③④②①答案B
解析①②相连时，外电路电流从②流向①，说明①为负极；①③相连时，①为负极；②④相连时，②上有气泡产生，说明④为负极；③④相连时，③的质量减少，说明③为负极。
综
6
B．①③④②D．③①②④
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