江苏省徐州市高中化学第3单元化学能与电能的转化导学案.docx

1、江苏省徐州市高中化学第3单元化学能与电能的转化导学案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_

2、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ZnH2SO4Cu原电池为例)电极材料锌铜电极名称电极反应Zn2e=Zn22H2e=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Zn2H=Zn2H2(3)构成条件：本质有自发进行的_反应；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)；溶液两电极插入_溶液或熔融电解质；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

3、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

4、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1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_Zn2NH4Cl2MnO2=Zn(NH3)2Cl22MnO(OH)银

5、锌纽扣电池负极是_，正极是_，电解质溶液是_溶液ZnAg2OH2O Zn(OH)22Ag铅蓄电池负极是_，正极是_，电解质溶液是_溶液PbPbO22H2SO4 2PbSO42H2O镍氢电池负极是_，正极是_，电解质溶液是_溶液NiO(OH)MHNiOMH2O(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2CH3OH3O24OH=2CO6H2O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

6、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：导线中电流方向：ZnCuCu极上有气泡产生，发生还原反应锌片变薄实验结论：Zn为正极，Cu为负极正极反应式：Cu2e=Cu2，发生氧化反应H向Cu极移动，SO向Zn极移动A BC D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：Al在强碱性溶液中比Mg更易

7、失电子，Al作负极，Mg作正极；Fe、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。变式训练1一个原电池反应的离子方程式是ZnCu2=Zn2Cu，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

8、，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ab。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Fe2Fe3=3Fe2设计成原电池

9、，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：ANaOHHCl=NaClH2OBCu2Ag=2AgCu2(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。写出电极反应式及反应类型：负极：_，_；正极：_，_。画出装置图并标明电极材料与名称、电解质溶液、电子流向。若导线上通过电子1 mol，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。电极

10、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。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2四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池，相连时，外电路电流从流向；相连时，为正极；相连时，有气泡逸出； 相连时，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 BC D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

11、，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D锌、铜和盐酸构成的原电池工作时，锌片上有6.5 g锌溶解，正极上就有1 g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()A2H2e=H2BFe22e=FeC2H2OO24e=4OHDFe3e=Fe24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

12、极反应是Zn2OH2e=Zn(OH)2，氧化银电极上的反应是Ag2OH2O 2e=2Ag2OH，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SO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

13、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_。(2)若将反应FeH2SO4=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2FeCl3Cu=2FeCl2CuCl2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

14、)将铁棒和锌片连接后浸入CuCl2溶液里，当电池中有2 mol电子通过时，负极质量的变化是_(填“增加”或“减少”)_g。第2课时电能转化为化学能【目标导航】1.知道电解的原理和电解池的形成条件，会分析电解的应用。2.能熟练书写电解池的电极反应式和电解反应方程式。【自主学习】一、电解池的构成条件及工作原理1实验探究：电解氯化铜溶液实验装置和实验步骤按图示装置连接好仪器，在U形管内加入CuCl2溶液，用石墨棒作电极，接通电源数分钟，用湿润的淀粉碘化钾试纸检验阳极上放出的气体实验现象阴极阳极原理分析通电前溶液中存在的离子是_通电后移向阴极的离子是_，移向阳极的离子是_阴极反应式阳极反应式反应方程式

15、CuCl2CuCl22.电解(1)电解原理：使_通过电解质溶液而在阴、阳两极引起_反应。(2)电解池概念把_能转化为_能的装置构成条件有一个外加_有与电源相连的两个_两电极插入_或熔融态电解质中构成_电极与电极反应阴极连接直流电源_，发生_反应阳极连接直流电源_，发生_反应电子流向从电源_极导线电解池的_极电解池的_极导线电源的_极离子流向阴离子向_移动，阳离子向_移动议一议1从装置上比较原电池与电解池的区别是什么？2. 你怎样判断电解池的阴极和阳极？3. 电解质溶液是如何导电的？4电解质溶液导电时，一定会有化学反应发生吗？二、电解原理的应用1制备Na、Mg、Al、F2等活泼金属和非金属如电解

16、熔融的氧化铝获得铝：2Al2O3(熔融) 4Al3O2。2铜的电解精炼(粗铜成分：锌、铁、Cu、银等)电解精炼铜的装置阳极材料阴极材料电解质溶液电极反应式阳极阴极议一议1铜的电解精炼过程中，粗铜中的杂质(锌、铁、金、银等)是怎样被除去的？2从阳极沉积下来的阳极泥中含有哪些金属？3在电解过程中CuSO4溶液浓度发生怎样的变化？【难点突破】一、电解池与原电池工作原理的区别电池类别原电池电解池能量转变化学能转化为电能电能转化为化学能装置特点无外接直流电源有外接直流电源电极正极负极阴极阳极电极确定由电极材料本身的相对活泼性及电解质溶液决定，较活泼的是负极，较不活泼的是正极由外接电源的正负极决定，与负极

17、相连的为阴极，与正极相连的为阳极电极反应负极发生氧化反应，正极发生还原反应阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应电子流向负极流向正极从电源负极流向阴极，从阳极流向电源正极形成条件两个电极外接电源电解质溶液电极(惰性或非惰性)形成闭合回路形成闭合回路自发发生氧化还原反应电解质(水溶液或熔融态)反应自发性能自发进行的氧化还原反应反应一般不能自发进行，需电解条件举例ZnCuSO4=ZnSO4CuCuCl2CuCl2相似之处均能发生氧化还原反应，且同一个装置中两个电极在反应过程中转移的电子总数相等例1如图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列判断中正确的是()Aa为负极、b为正极Ba为阳

18、极、b为阴极C电解过程中，d电极质量增加D电解过程中，氯离子浓度不变方法规律电解池电极名称的判断方法变式训练1用石墨电极电解CuCl2溶液(见右图)。下列分析正确的是()Aa端是直流电源的负极B通电使CuCl2发生电离C阳极上发生的反应：Cu22e=CuD通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体方法思路根据图示信息判断电池类别根据电解质溶液中离子移向电极名称放电顺序电极产物电极现象。二、电解时两电极产物的判断与电极反应式的书写1. 阳极产物的判断(1)活性金属电极(金属活动性顺序表中在Ag之前)，电极金属失电子，生成对应的金属阳离子，阴离子不放电。(2)惰性电极(Au、Pt、石墨)，溶液中的

19、阴离子失电子，生成对应的非金属单质或高价化合物。阴离子放电顺序：S2IBrClOH高价态含氧酸根F。2阴极产物的判断与电极材料无关，直接根据阳离子放电顺序进行判断，溶液中的阳离子得电子生成对应的单质或低价化合物阳离子的放电顺序：AgHg2Fe3Cu2HPb2Sn2Ni2Fe2Zn2Mn2较活泼金属阳离子(注意Fe3的顺序)。3电极反应式与电解反应式的书写(以石墨电极电解CuCl2溶液为例)(1)电极反应式的书写确定阴、阳极。与电源正极相连的为阳极、与电源负极相连的是阴极。分别写出两极上出现的离子。阴极：Cu2、H，阳极：Cl、OH。判断阴、阳极放电顺序。阴极：Cu2H，阳极： ClOH。写电极

20、反应式。列物质标得失选离子、配电荷配原子个数阴极：Cu22e=Cu，阳极：2Cl2e=Cl2(2)电解反应方程式的书写通过最小公倍数法使两个电极反应式的电子数相等。把两个电极反应式相加，消去相同项，并注明条件“通电”。电解CuCl2溶液总反应方程式为CuCl2CuCl2例2右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置，通电后在石墨电极a和b附近分别滴加石蕊溶液，下列实验现象正确的是()A逸出气体的体积：a电极的小于b电极的B一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体Ca电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色Da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色方法总结电解池问题解答思路如下：判断阴、阳电极观察电极

21、材料分析放电顺序确定电极产物解答。变式训练2利用如图装置电解硫酸铜溶液，下列说法正确的是()Ab电极上发生氧化反应B该装置能将化学能转变成电能C电解质溶液中Cu2从b电极向a电极迁移D若a为铜，则a电极的电极反应式为Cu2e=Cu2知识拓展以惰性电极电解含氧酸盐(如CuSO4和NaNO3)溶液、含氧酸(如H2SO4)溶液、强碱(如NaOH)溶液时，阳极的电极反应式均为4OH4e=2H2OO2，且阳极附近生成酸。【当堂过关】1关于电解池的叙述不正确的是()A与电源正极相连的是电解池的阳极B电解质溶液中的阳离子向阴极移动C在电解池的阳极发生氧化反应D电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，再经电解

22、质溶液流入电解池的阳极2如图所示装置中，属于电解池的是()3某同学按如图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是()A电解过程中，铜电极上有H2产生B电解初期，主反应方程式为CuH2SO4CuSO4H2C电解一定时间后，石墨电极质量不变D整个电解过程中，H的浓度不断增大4用电解法从氯化铜废液中提取出铜，方案正确的是()A用铜片连接电源的正极，另一电极用铂片B用碳棒连接电源的正极，另一电极用铜片C用氢氧化钠溶液吸收阴极产物D用带火星的木条检验阳极产物5有关右图的说法正确的是()A构成原电池时溶液中的SO移向Cu电极B构成原电池时Cu极反应式： Cu2e=Cu2C要使Fe极不被腐蚀，Cu片换Zn片

23、或a接直流电源负极Da和b分别接直流电源正、负极，Fe片上有气体产生6如图所示，A、B两个装置的烧杯中分别盛有足量的CuCl2溶液。(1)A、B两个装置中属于原电池的是_，属于电解池的是_。(2)A池中Zn是_极，发生_反应(填“氧化”或“还原”， 下同)，电极反应式为_。Cu是_极，发生_反应，电极反应式为_。A池中总的化学方程式为_。(3)B池中C是_极，发生_反应，电极反应式为_。Pt是_极，发生_反应，电极反应式为_。B池中总的化学方程式为_。学案答案精析第1课时化学能转化为电能化学电源自主学习一、1.(从左到右，从上到下)逐渐溶解，表面有气泡反应产生H2表面无气泡不反应逐渐溶解锌表面有气泡Cu发生偏转电流逐渐溶解且表面都有气泡反应指针不偏转无电流无现象无现象不反应指针不偏转无电流2(1)化学能电能氧化还原(2)(从左到右，从上到下)负极正极