人教版 (2019)第一节 化学反应与能量变化精品第2课时2课时导学案

这是一份人教版 (2019)第一节 化学反应与能量变化精品第2课时2课时导学案，共10页。学案主要包含了原电池——化学能直接转化为电能等内容，欢迎下载使用。



化学能转化为电能





一、火力发电——化学能间接转化为电能


1．能量转化过程


化学能eq \(――→,\s\up7(燃料燃烧))热能eq \(――→,\s\up7(蒸汽轮机))机械能eq \(――→,\s\up7(发电机))电能


2．化学能转化为电能的关键：燃烧(氧化还原反应)。


二、原电池——化学能直接转化为电能


1．实验探究


2.工作原理(以铜­锌­稀硫酸原电池为例)


(1)析图填空





总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。


(2)原电池：将化学能转化为电能的装置。


3．构成条件


(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：两电极用导线相连，形成闭合回路。





1．多角度判断原电池的正、负极





2．原电池原理的应用


(1)比较金属活动性


原电池中，做负极的金属活动性一般比做正极的金属活动性强。


(2)改变化学反应速率


如在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率。


(3)设计原电池


如把Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋设计成原电池，可用Fe做负极，石墨做正极，FeCl3溶液做电解质溶液。





1．下面是有关各种形式能量的相互转化途径的叙述，其中错误的是( )


A．家庭液化气灶将化学能转变为热能


B．灯泡将电能全部转变为光能


C．光合作用将光能转变为化学能


D．太阳能电池将太阳能转变为电能


解析：选B。灯泡除了将电能转变为光能之外，还转变为热能等其他形式的能量。


2.如图为某兴趣小组制作的番茄电池，下列说


法正确的是( )


A．电子由铜电极通过导线流向锌电极


B．该装置是将电能转化为化学能的装置


C．锌电极发生氧化反应


D．电流由锌电极通过导线流向铜电极


解析：选C。A项，铜做正极，锌做负极，因此电子由锌电极通过导线流向铜电极，故错误；B项，该装置将化学能转化为电能，故错误；C项，锌做负极失去电子，发生氧化反应，故正确；D项，电子流向与电流的方向相反，因此电流由铜电极通过导线流向锌电极，故错误。


3．如图所示各装置中，不能构成原电池的是(烧杯中所盛液体都是稀硫酸)( )





解析：选D。原电池的形成条件包括活动性不同的电极、电解质溶液、形成闭合回路、自发进行氧化还原反应。对图示各个装置进行观察，发现只有D项不能形成闭合回路，因此D项不能形成原电池。


化学电池





1．锌锰干电池——一次电池


(1)构造示意图





(2)特点：放电之后不能充电。


2．充电电池——二次电池


(1)特点：放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。


(2)实例：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。


3．燃料电池


(1)概念：将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)和氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的电化学反应装置。


(2)特点：①清洁、安全、高效；②反应物不是储存在电池内部，而是由外部提供；③供电量易于调节，能适应用电器负载的变化，且充电时间较短。





1．下列几种化学电池中，不属于可充电电池的是( )


A．碱性锌锰电池 B．手机用锂离子电池


C．汽车用铅酸蓄电池 D．玩具用镍氢电池


解析：选A。A项，碱性锌锰电池属于一次电池，不属于可充电电池，正确；B项，手机用锂离子电池属于可充电电池，错误；C项，汽车用铅酸蓄电池属于可充电电池，错误；D项，玩具用镍氢电池属于可充电电池，错误。


2．下列有关锌锰干电池的说法中正确的是( )


A．锌筒是负极，石墨棒是正极


B．在外电路中电子从石墨棒流向锌筒


C．电流从锌筒流向石墨棒


D．在电池内部阳离子从石墨棒向锌筒移动


解析：选A。A项，在锌锰干电池中，锌筒是负极，石墨棒是正极，故正确；B项，在外电路中电子从锌筒流向石墨棒，故错误；C项，电流的方向与电子的流向相反，应从石墨棒流向锌筒，故错误；D项，在电池内部，阳离子向正极石墨棒移动，故错误。


3．下列关于化学电源的说法正确的是( )


A．干电池放电之后还能再充电


B．充电电池在放电和充电时都将化学能转化为电能


C．充电电池可以无限制地反复放电、充电


D．氢氧燃料电池是一种环境友好型电池


解析：选D。A项，干电池是一次电池，放电之后不能再充电，错误；B项，充电电池在放电时将化学能转化为电能，充电时将电能转化为化学能，错误；C项，充电电池不能无限制地反复放电、充电，错误；D项，氢氧燃料电池的生成物是水，是一种环境友好型电池，正确。


合格考训练


1．下列设备工作时，将化学能转化为电能的是( )


解析：选A。A项，锂离子电池将化学能转化为电能，故正确；B项，太阳能集热器将太阳能转化为热能，故错误；C项，燃烧是放热反应，将化学能转化为热能，故错误；D项，硅太阳能电池将太阳能转化为电能，故错误。


2.如图所示，电流计指针发生偏转，同时A极质量减少，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是( )


A．B极为原电池的正极


B．A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸


C．C中阳离子向A极移动


D．A极发生氧化反应


解析：选C。原电池中，负极金属失去电子，质量减小，故A极是负极，B极是正极，根据构成情况可判断A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸，A、B项正确；离子移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，C项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，D项正确。


3．下列各装置能构成原电池的是( )





解析：选B。A项中两电极相同，A项错误；C项中蔗糖溶液是非电解质溶液，C项错误；D项中两烧杯中溶液是分开的，没有形成闭合回路，D项错误。


4．实验室制取氢气最好的方法是( )


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(含铜、银)与稀硫酸反应


解析：选D。含有铜和银的粗锌与稀硫酸反应时，由于发生原电池反应，生成氢气的速率加快。


5．根据国外媒体报道，某公司将推出一种全新的银锌电池，这种银锌电池的续航能力要比锂离子电池强，有望取代锂离子电池。其放电过程可表示为Ag2O＋Zn===ZnO＋2Ag，此电池放电时，有关说法正确的是( )


A．电能转化为化学能


B．电解质溶液是稀硫酸


C．电子通过外电路从Ag2O极流向Zn极


D．Zn做负极被氧化


解析：选D。原电池是将化学能转化为电能的装置，A选项错误；从总反应式可以看出，电池放电后生成了ZnO，ZnO在酸性溶液中不能存在，所以电解质溶液为碱性溶液，B选项错误；原电池中，电子通过外电路从负极(Zn)流向正极(Ag2O)，C选项错误；Zn做负极，发生氧化反应，D选项正确。


6．燃料电池是一种新型电池，它主要利用燃料燃烧原理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：eq \f(1,2)O2(g)＋H2O(l)＋2e－===2OH－；


Y极：H2(g)＋2OH－－2e－===2H2O(l)。


下列说法正确的是( )


A．X是负极 B．Y是正极


C．Y极上发生还原反应 D．Y极上发生氧化反应


解析：选D。由电极反应式可知，X极上发生得到电子的还原反应，是原电池的正极，Y极上发生失去电子的氧化反应，是原电池的负极。


等级性测试


1．下列电池工作时，O2在正极得电子的是( )


答案：C


2.如图所示，a在金属活动性顺序中排在氢之前，b为碳棒，下列说法中不正确的是( )


A．a极上发生还原反应，b极上发生氧化反应


B．碳棒上有气体逸出


C．导线上有电流，电子移动方向为a→b


D．反应后a极质量减小


解析：选A。由题图知，a、b与稀硫酸构成了原电池，在该原电池中，因活泼性a>b(碳棒)，故a为负极，发生氧化反应，b为正极，发生还原反应，选项A错误；b极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故碳棒上有气体逸出，选项B正确；a极失去的电子通过导线转移到b极，即电子移动方向为a→b，选项C正确；a极失去电子后转变为离子进入溶液，故a极逐渐溶解，质量减小，选项D正确。


3．下列各装置露置在空气中，能在外电路获得电流的是( )





解析：选B。A、D项，两极的材料相同，不能形成原电池；C项，酒精是非电解质，不能形成原电池。


4．镍镉(Ni­Cd)可充电电池可以发生如下反应：Cd(OH)2＋2Ni(OH)2eq \(,\s\up7(充电),\s\d5(放电))Cd＋2NiO(OH)＋2H2O，由此可知，该电池的负极材料是( )


A．Cd B．NiO(OH)


C．Cd(OH)2 D．Ni(OH)2


解析：选A。放电时，元素化合价升高的物质做负极。


5．X、Y、Z、W四种金属片浸在稀盐酸中，用导线连接，可以组成原电池，实验结果如图所示：





则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为( )


A．Z＞Y＞X＞W B．Z＞X＞Y＞W


C．Z＞Y＞W＞X D．Y＞Z＞X＞W


答案：A


6．某原电池的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该原电池正确的组成是( )


解析：选C。将Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu拆分为两个半反应：氧化反应(负极反应)为Zn－2e－===Zn2＋；还原反应(正极反应)为Cu2＋＋2e－===Cu。则该原电池的负极是Zn，正极是比锌不活泼的金属或导电的非金属，电解质溶液中含Cu2＋。


7．将铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入CH4和O2，即产生电流，称为甲烷燃料电池。下列有关说法中错误的是( )


A．CH4在负极上反应，O2在正极上反应


B．放电过程中电解质溶液的碱性减弱


C．此电池属于环境友好型电池


D．此电池中化学能100%转化为电能


解析：选D。A项，甲烷燃料电池中，燃料失电子发生氧化反应，所以CH4在负极上反应，O2得电子发生还原反应，所以O2在正极上反应，正确；B项，根据电池总反应CH4＋2O2＋2OH－===COeq \\al(2－,3)＋3H2O知，OH－参加反应，所以溶液中OH－浓度降低，溶液的碱性减弱，正确；C项，该电池放电时不产生对环境有污染的物质，所以属于环境友好型电池，正确；D项，此电池中化学能转化为电能和少量热能，错误。


8．将两极质量相同的铜棒和锌棒，用导线相连接后插入CuSO4溶液中，经过一段时间后，取出洗净后干燥并称重，两棒质量相差6.45 g，导线中通过的电子的物质的量为( )


A．0.1 ml B．0.2 ml


C．0.3 ml D．0.4 ml


解析：选A。负极：Zn－2e－===Zn2＋，1 ml Zn失去2 ml电子减重65 g；正极：Cu2＋＋2e－===Cu，1 ml Cu2＋得到2 ml电子增重64 g；此时两极质量相差：65 g＋64 g＝129 g。若两棒质量相差6.45 g，则参加反应的锌及生成的铜均为0.05 ml，应转移0.1 ml电子。


9．微型纽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溶液，电极反应式为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，总反应式为Ag2O＋Zn===ZnO＋2Ag。根据反应式回答下列问题：


(1)________是负极，Ag2O发生______反应。


(2)电流由________极流向________极(填“Zn”或“Ag2O”)，当有1 ml电子通过电路时，负极消耗物质的质量是________g。


(3)在使用过程中，电解质溶液中KOH的物质的量________(填“增大”“减小”或“不变”)。


解析：(1)根据电极反应式可知，Zn失电子被氧化，做负极，Ag2O得电子被还原，发生还原反应。(2)发生原电池反应时，电子由负极经外电路流向正极，即电子从Zn极经外电路流向Ag2O极，电流方向与电子流向相反，当有1 ml电子通过电路时，负极消耗Zn的质量是32.5 g。(3)由总反应式可知，电池使用过程中KOH的物质的量不变。


答案：(1)Zn 还原 (2)Ag2O Zn 32.5 (3)不变


10.某同学为了探究原电池产生电流的过程，设计了如图实验。


请回答下列问题：


(1)打开K，观察到的现象为_______________________________________。


(2)关闭K，观察到的现象为______________________________________。


此电池的负极的电极反应式为_____________________________________。


(3)关闭K，溶液中阳离子向________(填“Zn”或“C”)极移动，外电路中，电子流动方向是________。


解析：(1)打开K，锌与硫酸铜直接反应置换出铜，锌棒上附着有红色固体。(2)关闭K，形成原电池，电流表指针偏转，锌做负极，碳做正极，溶液中的铜离子在碳棒上得到电子生成铜，碳棒上附着有红色固体；负极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。(3)关闭K，溶液中的阳离子向正极移动，即向C极移动，电子从锌中流出经导线流向碳。


答案：(1)锌棒上附着有红色固体 (2)电流表指针偏转，碳棒上附着有红色固体 Zn－2e－===Zn2＋


(3)C Zn→C(或负极→正极)








课程标准
核心素养
1.以原电池为例认识化学能可以转化为电能。


2.从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。3.能列举化学能转化为电能的实例，能辨识简单原电池的构成要素。
1.宏观辨识与微观探析：能从宏观(能量变化)和微观(电子转移)相结合的视角分析原电池的组成和工作原理。


2.科学探究与创新意识：能从有关原电池的问题和假设出发，依据探究目的，设计探究方案，运用化学实验进行实验探究。
实验


操作
实验


现象
铜片上：无明显现象；


锌片上：锌片逐渐溶解，有气泡生成__
铜片上：有气泡产生；


锌片上：锌片逐渐溶解；


电流表：指针发生偏转__
实验


结论
锌与稀硫酸发生反应产生氢气，而铜不能
锌与稀硫酸反应产生氢气，导线中有电流通过
课堂小结
A
B
C
D
锂离子电池
太阳能集热器
燃气灶
硅太阳能电池
A
B
C
D
锌锰电池
铅酸蓄电池
氢氧燃料电池
镍镉电池
选项
正极
负极
电解质溶液
A
Cu
Zn
HCl
B
Zn
Cu
CuSO4
C
Cu
Zn
CuSO4
D
Cu
Zn
ZnCl2