选修4 第四章导学案.docx
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选修4第四章导学案
第四章电化学基础
第一节原电池
教学目标:
知识与技能:
1、了解原电池原理;
2、掌握原电池正、负极的判断及构成原电池的条件;
3、理解铜锌原电池的原理与结构,初步学会制作水果电池。
过程与方法:
1、培养学生的探究精神和依据实验事实得出结论的科学方法;
2、培养学生的观察能力;
3、培养学生的实验设计能力。
教学重点:
原电池原理
教学难点:
原电池设计
基础知识预备:
1、原电池是将转化为的装置。
其本质是原理的应用。
2、判断下列装置为原电池的是:
ZnCuZnCuZnCu
镁铜
稀H2SO4稀H2SO4稀H2SO4
ABCD
ZnZnAlMg
ZnCu
稀H2SO4稀H2SO4稀H2SO4NaOH溶液
EFG
小结:
构成原电池的4个条件是:
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________
___________________________________________________________________________
3、写出上图中原电池的电极反应式和总反应式:
______________________________________________________________________
______________________________________________________________________
〈〉
找规律,小结:
负极产生阳离子或消耗阴离子,
正极〈〉产生阴离子或消耗阳离子
注意溶液的酸碱性,适当在电极反应式两边添加___________、________、或
___________,以遵循电荷守恒和质量守恒。
[自主学习]:
一、盐桥在原电池工作中的应用
看〈实验4-1〉,结合图4-1,阅读课本P71页有关实验论述,解决如下问题:
1、图4-1和必修2的Cu-Zn原电池装置对照,实验装置有何变化?
__________________________________________________________
2、盐桥的作用________________________________________________
二、原电池工作的原理和应用:
1、工作原理〈以Cu-Zn原电池为例〉
正极:
〈〉_________电子,发生________反应。
负极:
〈〉_________电子,发生________反应。
ZnCu外电路
e-
负极正极
稀H2SO4
内电路:
________向负极移动______向正极移动
2、有盐桥的原电池的工作原理:
外电路
e-
负极正极
盐桥
Zn半电池铜半电池
思考:
内电路中,离子是如何移动形成闭合回路的?
[练习]:
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:
(1)电极X的材料是_______________;电解质溶液Y是_______________;
(2)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_______________;
(3)外电路中的电子是从_______________电极流向_______________电极。
三、原电池原理的应用:
1、比较金属的活泼性:
(活动性负极金属〉正极金属)
[例]有A、B、C、D四种金属。
将A与B用导线连结起来,浸入电解质溶液中,B不易腐蚀。
将A、D分别投入等浓度的盐酸中,D比A反应剧烈。
将铜浸入B的盐溶液里,无明显变化。
如果把铜浸入C的盐溶液里,有金属C析出。
据此判断它们活动性由强到弱的须序是()
A.D>C>A>BB.D>A>B>CC.D>B>A>CD.B>A>D>C
2、加快化学反应速率(形成原电池,加快了氧化还原反应的速率)
[例]、将等质量的A、B两份锌粉装入试管中,分别加入过量的稀硫酸,同时向装A的试管中加入少量CuSO4溶液。
图表示产生氢气的体积V与时间t的关系,其中正确的是()
ABCD
[例]根据下式的氧化还原反应设计一个原电池Zn(S)+Fe2+(aq)=Zn2+(aq)+Fe2+
(1)装置可采用烧杯和盐桥,画出此原电池的装置简图_________________________
(2)注明原电池的正极和负___________________________________________________
(3)注明外电路中电子的流向_________________________________
(4)写出两个电极上的电极反应________________________________________________
第一节原电池同步测试
1.下列关于原电池的叙述中,正确的是()
A.原电池中,正极就是阳极,负极就是阴极B形成原电池时,在负极上发生氧化反应
B.原电池工作时,溶液中的阳离子向负极移动C电子从负极流向正极
2.下列关于原电池的叙述正确的是()
A.构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属
B.原电池是化学能转变为电能的装置
C.在原电池中,电子流出的一极是负极,该电极被还原
D.原电池放电时,电流的方向是从负极到正极
3.在Zn、Cu和稀H2SO4组成的原电池装置中,一段时间后,下列说法中正确的是
A.锌片是正极,铜片上有气泡产生B电流方向是从锌片流向铜片
B.溶液中H2SO4的物质的量减少D电解液的PH保持不变
4.一原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu,该反应的原电池的正确组成是
A
B
C
D
正极
Zn
Cu
Zn
Fe
负极
Cu
Zn
Ag
Zn
电解质溶液
CuCl2
H2SO4
CuSO4
CuCl2
5.以Mg片和Al片为电极,并用导线连接,同时插入NaOH溶液中,下列说法正确的是()
A.Mg片作负极,电极反应:
Mg-2e-=Mg2+
B.Al片作负极,电极反应:
Al+4OH--3e-=AlO2-+2H2O
C.电子从Mg电极沿导线流向Al电极D.Mg片上有气泡产生
6.下列事实能说明Al的金属活动性比Cu强的是()
A、常温下将铝和铜用导线连接组成原电池放入到氢氧化钠溶液中
B、常温下将铝和铜用导线连接组成原电池放入到稀盐酸溶液中
C、与氯气反应时,铝失去3个电子,而铜失去2个电子
D、常温下,铝在浓硝酸中钝化而铜不发生钝化
7.有A、B、C、D四种金属,当A、B组成原电池时,电子流动方向A→B;当A、D组成原电池时,A为正极;B与E构成原电池时,电极反应式为:
E2-+2e-=E,B-2e-=B2+则A、B、D、E金属性由强到弱的顺序为()
A、A﹥B﹥E﹥DB、A﹥B﹥D﹥EC、D﹥E﹥A﹥BD、D﹥A﹥B﹥E
8.原电池的正负极的判断:
①由组成原电池的两极材料判断。
一般是的金属为负极,活泼性的金属或能的非金属为正极。
②根据电流方向或电子流动方向判断。
电流是由流向;电子流动方向是由极流向极。
③根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向。
在原电池的电解质溶液内,阳离子移向的极是极,阴离子移向的极为极。
④根据原电池两极发生的变化来判断。
原电池的负极总是电子发生氧化反应,其正极总是电子发生反应。
9.从能量转化角度看,原电池是一种由______的装置.例如由银锌组成的原电池,银为______极,发生______反应,电子从______极流向______极.
10.近年我国首创以Al──空气──海水为能源的新型电池,以海水为电解液.靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流.其工作时电极总反应式为:
4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3;请判断:
(1)原电池的负极是______;
(2)工作时原电池的两极反应:
A.负极______;B.正极_____;(3)工作时原电池正极附近pH______(增大,减小,不变).
11.下列事实不能用电化学理论解释的是______
①轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的锌块②镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用
③铝片不用特殊方法保存④常温下铝跟稀硫酸快速反应,跟浓硫酸几乎不反应
12.如下图所示,烧杯中都盛有稀硫酸。
(1)中反应的离子方程式为,
(2)中的电极反应:
Fe:
、Sn:
Sn极附近溶液的pH(填增大、减小或不变),
(3)中被腐蚀的金属是、其电极反应式为。
比较
(1)、
(2)、(3)中纯铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是
13、近年我国首创以Al──空气──海水为能源的新型电池,以海水为电解液.靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流.其工作时电极总反应式为:
4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3;请判断:
(1)原电池的负极是______;
(2)工作时原电池的两极反应:
A.负极______;B.正极______;
(3)工作时原电池正极附近pH______(增大,减小,不变).
14、如下图所示,烧杯中都盛有稀硫酸。
(1)中反应的离子方程式为,
(2)中的电极反应:
Fe:
、Sn:
Sn极附近溶液的pH(填增大、减小或不变)
(3)中被腐蚀的金属是、其电极反应式为。
比较
(1)、
(2)、(3)中纯铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是
15、下列事实不能用电化学理论解释的是______
①轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的锌块
②镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用
③铝片不用特殊方法保存
④常温下铝跟稀硫酸快速反应,跟浓硫酸几乎不反应
第一节原电池
(1)
1、BD2、B3、C4、D5、BD6、B7、D8、活泼、导电、正极、负极、负、正、正、负、失、得、还原9.化学能转变为电能;正;还原;锌,银.10.
(1)Al,
(2)Al-3e=Al3+;O2+2H2O+4e=4OH-(3)增大
11.③④12.
(1)Fe+2H+=Fe2++H2↑
(2)Fe+2e-=Fe2+2H++2e-=H2↑(3)213
13、
(1)Al,
(2)Al-3e=Al3+;O2+2H2O+4e=4OH-
(3)增大
14、
(1)Fe+2H+=Fe2++H2↑
(2)Fe+2e-=Fe2+2H++2e-=H2↑增大
(3)Zn,Zn+2e-=Zn2+
(2)
(1)(3)
15、③④
第四章电化学基础
第二节化学电源
教学目标:
知识与技能:
1常识性介绍日常生活中常用的化学电源和新型化学电池;
2认识一次电池、二次电池、燃料电池等几类化学电池;
3学习化学电池的构成,电极反应式及总反应式的书写。
过程与方法:
培养学生观察能力和思考问题的能力。
情感态度与价值观:
感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题,初步形成较为客观、正确的能源观,增强学生的环保意识。
教学重点:
化学电源的结构及电极反应的书写
教学难点:
化学电源的结构及电极反应的书写
[预习自学]
一、化学电池
1.概念:
_____________________________________________
_______________________
2.分类:
_______________________
_______________________
二、一次电池
1.普通锌锰电池-干电池
干电池是用锌筒外壳作负极,位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极,在石墨周围填充ZnCl2,NH4Cl和淀粉糊作电解质,还填有MnO2黑色粉末
负极:
___________________________
正极:
__________________________
缺点:
__________________________________________________
2.银锌电池-钮扣电池
正极Ag2O,负极锌,电解质溶液为KOH
电池总反应:
Ag2O+Zn=2Ag+ZnO
负极:
______________________________________
正极:
______________________________________
3.锂电池
用金属锂作负极,MnO2作正极,LiClO4有机电解液
电池总反应:
Li+MnO2=LiMnO2
负极:
正极:
MnO2+e-=MnO2-
三、二次电池
1.铅蓄电池
正极棕褐色的PbO2,负极是海绵状的金属铅,两极均浸入H2SO4溶液中,且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开
放电时:
负极:
Pb+SO42--2e-=PbSO4
正极:
PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O
当放电进行到H2SO4的浓度降低,溶液的密度达1.18g/cm3时应停止使用,蓄电池放电的总化学方程式:
_____________________________.
蓄电池放电和充电的总反应式:
PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4↓+2H2O
2.银锌蓄电池
银锌电池是一种高能电池,正极由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料,负极填充锌汞合金作负极活性材料,电解质溶液为KOH浓溶液
负极:
Zn+2OH-2e=ZnOH2
正极:
Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH
放电的总化学方程式:
_____________________________________
总反应式:
Zn+Ag2O+H2OZnOH2+2Ag
四、燃料电池
1.氢氧燃料电池:
电极材料是多孔镍电极,它工作时电池反应式为:
2H2+O2=2H2O,电解质可用KOH或H2SO4
(1)碱性介质
负极:
_________________________________________________
正极:
_________________________________________________
(2)酸性介质:
负极:
____________________________________________
正极:
____________________________________________
2.甲烷燃料电池:
该电池用金属铂片插入电解质溶液中作电极,又在两极上分别通甲烷和O2
(1)碱性介质
负极:
______________________________________
正极:
______________________________________
(2)酸性介质:
负极:
_______________________________________
正极:
_______________________________________
3.甲醇燃料电池:
化学电源同步测试
(1)
1.日常所用的干电池的电极分别为碳棒和锌皮,以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2氧化吸收H2),电极反应可简化为:
Zn-2e-==Zn2+;2NH4++2e-=NH3+H2,根据上述叙述判断下列说法正确的是()
A.干电池中锌为正极,碳为负极
B.干电池工作时,电子由锌极经外电路流向碳极
C.干电池长时间连续工作时,内装糊状物可能流出腐蚀用电器
D.干电池可实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化
2.随着人们生活质量的不断提高,废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程,其首要原因是()
A.利用电池外壳的金属材料
B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染
C.不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品D.回收其中石墨电极
3.据报到,锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池,因为锌电池容量大,而且没有铅污染。
其电池反应为:
2Zn+O2=2ZnO原料为锌粒,电解液和空气。
下列叙述正确的是()
A.锌为正极,空气进入负极反应B.负极反应为Zn-2e-=Zn2+
B.C正极发生氧化反应D.电解液肯定不是强酸
4.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因此得到广泛应用。
锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为:
Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2+Mn2O3(s)。
下列说法错误的是()
A.电池工作时,锌失去电子
B.电池负极的电极反应式为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2
C.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极
D.外电路中每通过0.2mol电子,锌的质量理论上减小6.5g
5.锰锌干电池在放电时总反应方程式可以表示为:
Zn(s)+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3(s)+2NH3+H2O
在此电池放电时正极(碳棒)上发生反应的物质是()
A.ZnB.碳C.MnO2和NH4+D.Zn和NH3
6.锌银电池广泛用作各种电子仪器的电源,它的充放电过程可以表示为:
充电
放电
2Ag+Zn(OH)2======Ag2O+Zn+H2O此电池放电时,被氧化的物质是
A.AgB.Zn(OH)2C.Ag2OD.Zn
7.微型锂碘电池可用植入某些心脏病人体内的心脏起搏器所用的电源。
这种电池中的电解质是固体电解质LiI,其中的导电离子是I-。
下列有关说法正确的是
A.正极反应:
2Li-2e==2Li+B.负极反应:
I2+2e-=2I-
C.总反应是:
2Li+I2=2LiID.金属锂作正极
8.锌银电池:
负极是,正极是,电解质是,其电极反应如下:
负极:
,
正极:
,
总反应:
9.锂电池是用金属作负极,作正极,电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOCl2)中组成。
负极:
正极:
3SOCl2+8e-=SO32-+2S+6Cl-
电池的总反应式:
8Li+3SOCl2=6Cl+LiSO3+2S
10.锌锰干电池是用锌制圆筒形外壳作极。
位于中央的顶端盖有铜帽的石墨作极,在石墨周围填充作电解质,还填有MnO2和炭黑。
其电极反应为:
负极:
正极:
+2e-+2MnO2=Mn2O3+2NH3↑+H2O
电池总反应式为:
Zn+2NH4++2MnO2=Mn2O3+2NH3↑+Zn2++H2O
该电池用久了,其外壳就会变软,主要原因是
正极反应中,前后经历下列反应:
2NH4++2e-=2NH3+H2;2MnO2+H2=Mn2O3+H2O,如果没有MnO2参与,干电池将难于持续稳定工作。
试说明理由:
_________________________________________________。
许多国家都规定要对废旧的锌锰干电池进行回收,从保护环境和节约材料方面解释为什么要回收这种废旧电池。
11.银器皿日久表逐渐变成黑色,这是由于生成了Ag2S,有人设计了用原电池原理加以除去,其处理方法为:
将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中,再将变黑的银器浸入溶液中与容器接触,放置一段时间,黑色就会褪去而不会损失。
试回答:
在此原电池反应中,负极发生的反应为:
__________________,正极反应为:
____________________,反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体,则原电池总反应方程式为:
_____________________________________。
第二节化学电源
(1)答案
10.
(1)2NH4++2MnO2+2e-=2NH3+Mn2O3+H2OZn-2e-=Zn2+电池放电过程中有水产生、锌筒变薄造成干电池变软
(2)正极反应的中间产物H2附着于石墨,增加电池内阻。
11.2Al-6e-=2Al3+3Ag2S+6e-=6Ag+3S2-2Al+3Ag2S+6H2O=Al(OH)3+6Ag+3H2S↑
化学电源同步测试
(2)
1.燃料电池是一种新型电池,它主要是利用燃料在燃烧过程中把化学能直接转化为电能.氢氧燃料电池的基本反应是:
X极:
O2(g)+H2O(l)+2e-==2OH-
Y极:
H2(g)+2OH-==2H2O(l)+2e下列判断正确的是
A.X是正极B.Y是正极
C.Y极发生还原反应D.Y极发生氧化反应
2.阿波罗号宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池,其电池反应为:
2H2+O2=2H2O,电解质溶液为KOH溶液,反应保持在较高温度,使H2O蒸发,则下列叙述中正确的是
A.此电池能发生蓝色火焰B.H2为正极,O2为负极
C.工作时,电解质溶液的PH不断减小
D.电极反应为负极:
2H2+4OH――4e-=4H2O;正极:
O2+2H2O+4e-=4OH-
3.物体中细胞膜内的葡萄糖,细胞膜外的富氧液体及细胞膜构成型的生物原电池,下列有关判断正确的是()
A.正极的电极反应可能是O2+4e-+2H2O→4OH-
B.负极的电极反应可能是O2+4e-+2H2O→4OH-
C.负极的反应主要是C6H12O6(葡萄糖)生成CO2或HCO3-
D.正极的反应主要是C6H12O6(葡萄糖)生成CO2或HCO3-
4.设想通过原电池反应以H2和Cl2为原料生产盐酸。
关于这种原电池的设想正确的是
A.正极反应为H2-2e-=2H+B.在电池工作时,H+移向负极
C.电池正极发生氧化反应
D.以盐酸作为电解质,并不断补充蒸馏水,以维持溶液一定的pH
6.右图是2004年批量生产的笔记本电脑所用甲醇燃料电池的结构示意图。
甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子,电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应,电池总反应为2CH30H+302→2C02+4H20。
下列说法正确的是()
A.左电极为电池的负极,a处通入的物质是甲醇
B.右电极为电池的负极,b处通入的物质是空气
C.负极反应式为:
CH30H+H20-6e-→CO2+6H+
D.正极反应式为:
02+2H20+4e-→40H—
7.氢氧燃料电池是一种高效、低污染的新型电池,主要用于航天领域。
它的电极材料一般为活性电极,具有很强的催化