人教版高中化学必修2导学案2.2.1化学能转化为电能学案设计

第二章 化学反应与能量 第二节 化学能与电能

第1课时 化学能转化为电能

学习目标

1.初步认识原电池概念、原理、组成及应用。

2.通过对原电池实验的探究,引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质以及这种转化的综合利用价值。

自主学习

1.火力发电的能量转化关系:

火电(火力发电)是通过化石燃料(如 )燃烧,使 转化为热能,加热水使之汽化,以推动蒸汽轮机,然后带发电机发电。该过程可表示为:

电能。

热能

2.原电池:把 能直接转变为 能的装置。 3.原电池构成条件:

(1) 。 (2)两个电极均插入 中。 (3)两极和溶液相连形成 。 (4) 。

4.原电池反应原理:较活泼金属(负极) (填“得”或“失”)电子,发生 反应,电子从 流出,通过外电路流向 ,正极上得电子,发生 反应。

课内探究

1.原电池原理 定义 将 能转化为 能的装置 实验装置 实验现象 上有气泡产生, 逐渐溶解,电流表指针发生 工作原理 ① ; 原电池 ② ; ④ 。 电子流向

1

构成条件 ③ ;

实质

是氧化还原反应, 能 能

2.根据以上实验,提出以下问题,师生共同探讨。 问题 铜片上为什么有气泡产生? 锌片质量有无变化? 溶液内氢离子浓度有无变化? 结论及解释(写出相关的化学方程式) 锌片和铜片各为什么电极,为什么? 两极各发生什么反应? 总反应方程式怎么写? 从能量变化观点分析是什么装置? 负极: 反应 正极: 反应 把 能直接转变为 能的装置

3.原电池的设计

【例题】能否利用氧化还原反应Cu+2FeCl3

画出装置示意图。

2FeCl2+CuCl2设计一个原电池?如果可以,

随堂检测

1.铁制品上的铆钉应该选用下列哪些材料制成( )

A.铝铆钉 B.铜铆钉 C.锌铆钉 D.锡铆钉

2.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

3.对铜锌稀硫酸构成的原电池,当导线中有2 mol电子通过时,理论上的两极变化是( )

①锌片溶解了65 g ②锌片增重了32.5 g ③铜片上析出1 g H2 ④铜片上析出1 mol H2

A.①③ B.①④ C.②③ D.②④

4.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组成原电池时,Y为电池的负极,则X、Y、Z三种金属的活动性顺序为( )

A.X>Y>Z B.X>Z>Y C.Y>X>Z D.Y>Z>X

5.将铜棒和铝棒用导线连接后插入浓硝酸溶液中,下列叙述正确的是( ) A.该装置能形成原电池,其中铝是负极 B.该装置能形成原电池,其中铜是负极 C.该装置不能形成原电池 D.以上说法均不正确

2

6.微型锂电池可作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+I22LiI D.金属锂作正极

7.某原电池总反应离子方程式为2Fe3++Fe3Fe2+,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

8.锌锰干电池在放电时,电池总反应方程式可以表示为:

Zn+2MnO2+2N Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O

在此电池放电时,正极(碳棒)上发生反应的物质是( ) A.Zn B.碳棒

C.MnO2和N D.Zn2+和N

参考答

案

自主学习 1.煤 化学能 化学能 机械能 2.化学 电

3.(1)活泼性不同的两个电极 (2)电解质溶液 (3)闭合电路

(4)自发进行的氧化还原反应 4.失 氧化 负极 正极 还原 课内探究

1.化学 电 铜电极 锌电极 偏转 氧化 Zn-2e-Zn2+ 失去 电流 阳 还原

2H++2e-H2↑

①要有活泼性不同的两个电极 ②要有电解质溶液 ③形成闭合回路

④自发进行的氧化还原反应 负极 正极 化学 电

2.锌片失去的电子转移到铜片表面被H+得到:2H++2e-H2↑

质量减小:Zn-2e-Zn2+

浓度减小:2H++2e-H2↑

锌片为负极,电子流出的一极,铜片为正极,电子流入的一极 氧化 还原 Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑ 化学 电

3.【例题】答案:化学反应符合设计要求。该氧化还原反应可拆分为如下两个半反应:

3

氧化反应(负极反应):Cu-2e-Cu2+

还原反应(正极反应):2Fe3++2e-2Fe2+

结合原电池构成的条件而定,负极材料为铜,正极材料选用金属性弱于铜的导体石墨,电解质溶液为FeCl3溶液。 随堂检测 1.AC 2.C 3.B 4.C

5.B 6.C 7.A 8.C 4