人教版高一化学必修二第二章第二节化学能与电能教案设计(20200412123311).pdf

第二节 化学能与电能 第 1 课时 原电池 1 了解化学能与电能的转化关系 2 初步了解化学电池的工作原理及应用 3 掌握原电池的构成要素以及电池正负极的判断 4 会书写简单的电极反应式 化学能转化为电能 1 一次能源和二次能源 1 一次能源 直接从自然界取得的能源 包括风力 流水 潮汐 地热 原煤 石油 天 然气 天然铀矿等 2 二次能源 一次能源 经过加工 转换得到的能源 如电力 蒸汽等 2 化学能与电能的相互转化 1 燃煤发电的能量转换过程 化学能 燃烧 热能 蒸汽 机械能 发电机 电能 2 原电池 定义 把 化学能直接转化为 电能的装置 构成条件 具有活泼性不同 的两个电极 具有电解质溶液 电极间构成 闭 合回路 反应本质 化学电池的反应本质是自发进行的氧化还原 反应 3 电极 负极 失电子 发生氧化反应的电极 正极 得电子 发生还原反应的电极 4 电极方程式 表示正 负极发生反应的方程式 应用思考 从上述火力发电和原电池的工作原理 阐述原电池的优点 提示 火力发电需要经过较多的能量转化过程 每次转化都会有能量的消耗 所以能量利用率不高 而原电池是把化学能直接转化为电能 所以能量利用率较 高 1 以下装置不能形成原电池的是 答案 2 根据 Zn 2H Zn2 H 2 的反应原理设计一个原电池 当 Zn 为负极时 正极可以选用的金属材料是 D A 镁B 石墨C 铝D 铅 3 有关原电池的下列说法中正确的是 C A 在外电路中电子由正极流向负极 B 在原电池中 只有金属能作负极 C 原电池工作时 阳离子向正极方向移动 D 原电池工作时 阳离子向负极方向移动 基础 训 练 1 下列有关燃煤发电的一系列能量转换的过程 正确的是 A A 化学能 热能 机械能 电能 B 热能 化学能 机械能 电能 C 机械能 化学能 热能 电能 D 热能 机械能 化学能 电能 解析 燃煤发电原理 从煤中的化学能开始的一系列能量转化过程 化学能 燃烧 热能 蒸汽 机械能 发电机 电能 故答案为 A 2 下列关于原电池的叙述中正确的是 A A 原电池能将化学能转变为电能 B 原电池负极发生的电极反应是还原反应 C 原电池在工作时其正极不断产生电子并经外电路流向负极 D 原电池的电极只能由两种不同的金属构成 解析 原电池能将化学能转变为电能 A正确 原电池负极发生的电极反应 是氧化反应 B错 原电池工作时电子从负极经外电路流向正极 C错 原电池 的电极可用石墨构成 D错 答案为 A 3 下面是四个化学反应 你认为理论上不可用于设计原电池的化学反应是 D A Zn Ag2O H2O Zn OH 2 2Ag B Pb PbO2 2H2SO4 2PbSO4 2H2O C Zn CuSO4 Cu ZnSO4 D C CO2 2CO 解析 D项是吸热的氧化还原反应 反应过程中吸收能量 不能设计为原电 池 4 对于原电池的电极名称 下列叙述有错误的是 C A 发生氧化反应的为负极 B 正极为电子流入的一极 C 比较不活泼的金属为负极 D 电流的方向由正极到负极 解析 原电池中相对活泼的金属为负极 不活泼的为正极 C项错误 负极 发生氧化反应 正极发生还原反应 A项正确 原电池工作时 外电路中电子由 负极流出 由正极流入 电流方向与电子流动方向相反 B D两项正确 5 在盛有稀 H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片 下列叙述正确的 是 D A 正极附近的 SO 2 4离子浓度逐渐增大 B 正极有 O2逸出 C 电子通过导线由铜片流向锌片 D 铜片上有 H2逸出 解析 A 该原电池放电时 溶液中阴离子向负极移动 阳离子向正极移动 故 A错误 B 正极上氢离子得电子被还原生成氢气 故 B错误 C 电子由负极经 导线流向正极 即由锌片流向铜片 故C 错误 D Cu 电极上氢离子得到电子生 成氢气 有氢气逸出 故D正确 故选 D 6 如图所示装置中 观察到电流计指针偏转 X棒变重 Y棒变轻 由此判 断下表中所列 X Y Z 物质 其中可以成立的是 D 解析 电流计指针偏转 X 棒变重 Y 棒变轻 说明该装置为原电池 X 棒有固体析出 Y棒失去电子进入溶液 A 锌比铜活泼 所以锌失去电子 生成 锌离子进入溶液 X棒变轻 Y上有氢气放出 错误 B Y 为 Fe 极 则 Fe 失去 电子 生成亚铁离子进入溶液 Y棒变轻 而 X生成氢气 错误 C 锌失去电子 进入溶液 则 X 变轻 Y上有银形成 Y 变重 错误 D Y为 Zn 则 Zn 失去电 子进入溶液 Y 棒变轻 碳棒上有Cu 析出 则碳棒增重 形成电流 正确 答 案选 D 能力 提 升 7 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 上有气泡逸出 相连时 的质量减少 据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是 B A B C D 解析 相连时 外电路电流从 流向 说明电子从 流向 则 比 较活泼 相连时 为正极 为负极 比较活泼 相连时 上有 气泡逸出 氢离子放电生成氢气 则 为正极 比较活泼 相连时 的 质量减少 作负极 比较活泼 据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序 是 答案选B 8 等质量的两份锌粉a b 分别加入两支相同的试管中 然后加入等体积 等物质的量浓度且均过量的稀硫酸 同时向a中加入少量 CuSO4溶液 则产生氢 气的体积 V 与时间 t 的关系用图象表示如下 其中正确的是 D 解析 等质量的两份锌粉中 加入等体积等物质的量浓度且均过量的稀硫酸 同时向 a 中加入少量 CuSO4溶液 则 a 中发生的反应有 Zn Cu 2 Zn2 Cu Zn 2H Zn2 H 2 由于置换出来的Cu与 Zn在稀硫酸中构成原电池 所以 a 中的反应速率比b 中的反应速率大 即反应完成所需的时间短 但Cu 2 消耗了 少量的 Zn a 中产生的 H2比 b 中产生的 H2少 b 中只发生反应 Zn 2H Zn2 H2 符合这些条件的图象就是D项 9 有甲 乙两位学生均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序 两人均 使用镁片与铝片作电极 但甲同学将电极放入6 mol L H2SO4溶液中 乙同学将 电极放入 6 mol L 的 NaOH 溶液中 如下图所示 1 写出甲池中正极的电极反应式 正极 2 写出乙池中负极的电极反应式和总反应的离子方程式 负极 总反应的离子方程式 3 如果甲与乙同学均认为 构成原电池的电极材料如果都是金属 则构成 负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼 则甲会判断出 活动性更强 而乙会判断出 活动性更强 填写元素符号 4 由此实验 可得到如下哪些结论正确 A 利用原电池反应判断金属活动顺序时应注意选择合适的介质 B 镁的金属性不一定比铝的金属性强 C 该实验说明金属活动顺序已过时 已没有实用价值 D 该实验说明化学研究对象复杂 反应受条件影响较大 因此应具体问 题具体分析 5 上述实验也反过来证明了 直接利用金属活动顺序判断原电池中的正负 极 这种做法 可靠或不可靠 如不可靠 请你提出另一个判断 原电池正负极的可行实验方案 如可靠 此空可不填 解析 甲同学依据的化学反应原理是Mg H2SO4 MgSO4 H2 乙同学依据 的化学反应原理是2Al 2NaOH 2H2O 2NaAlO 2 3H2 但是由于Al 与碱的反 应是一个特例 不可作为判断金属性强弱的依据 故判断一个原电池的正负极应 依据实验事实 答案 1 2H 2e H 2 2 2Al 8OH 6e 2AlO 2 4H2O 2Al 2OH 2H 2O 2AlO 2 3H2 3 Mg Al 4 AD 5 不可靠将两种金属作电极连上电流计后插入电解质溶液 构成原电池 利用电流计测定电流的方向 从而判断电子流动方向 再确定原电池正负极 10 铜片 锌片和200 mL稀硫酸组成的原电池中 若锌片被腐蚀 当铜片 上放出 3 36 L 标准状况下 气体时 硫酸恰好全部作用完 试回答 1 写出正极 负极反应式 2 产生这些气体消耗了多少克锌 3 有多少个电子通过了导线 4 原稀硫酸的物质的量浓度是多少 答案 1 正极 2H 2e H2 负极 Zn 2e Zn 2 2 9 75 g 3 1 806 10 23 4 0 75 mol L 第 2 课时 化学电源 1 了解新型电池的重要性 2 熟悉各种化学电源的正负极判断 要点 发展中的化学电源 1 锌锰干电池 一次电池 1 普通锌锰电池 负极材料是 锌 正极材料是 碳 电解质是 NH4Cl 2 碱性锌锰干电池 负极材料是 Zn 正极材料是 MnO2 电解质是 KOH 改进后碱性锌锰电池的优点 电量大 电流稳定 2 充电电池 二次电池 1 铅蓄电池 负极材料是 Pb 正极材料是 PbO2 电解质是 H2SO4 2 镉镍电池 负极材料是 Cd 正极材料是 NiO OH 电解质是 KOH 3 锂电池 锂亚硫酰氯电池 Li SOCl2 8Li 3SOCl2 6LiCl Li2SO3 2S 负极材料 Li 正极材料 SOCl2 3 氢 氧燃料电池 负极通入 氢气 正极通入 氧气 1 原理 利用原电池的工作原理将氢气 和氧气反应所放出的化学能直接转 化为电能 2 与其他电池的区别 反应物不储存在电池内部 而是由外设装备提供燃料 和氧化剂 1 关于原电池的下列说法中错误的是 B A 原电池是一种将化学能直接转化为电能的装置 B 原电池中正极发生氧化反应 C 在原电池的电解质溶液中 阳离子向正极移动 D 在燃料电池的负极上发生反应的通常是可燃性气体 2 对化学电源的叙述正确的是 A A 化学电源比火力发电对化学能的利用率高 B 化学电源所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位 C 化学电源均是安全 无污染的 D 化学电源即为可充电电池 3 废电池的污染引起人们的广泛重视 废电池中对环境形成污染的主要物 质是 B A 锌B 汞 C 石墨 D 二氧化锰 基础 训 练 1 下列有关电池的说法不正确的是 B A 手机上用的锂离子电池属于二次电池 B 铜锌原电池工作时 电子沿外电路从铜电极流向锌电极 C 氢氧燃料电池可把化学能转化为电能 D 锌锰干电池中 锌电极是负极 解析 A 锂离子电池中能循环使用 属于二次电池 故A正确 B 铜锌原电 池中 锌易失电子而作负极 铜作正极 电子从负极沿导线流向正极 故 B错误 C 燃料电池属于原电池 是将化学能转变为电能的装置 故 C正确 D 锌锰干电 池中 锌易失电子发生氧化反应而作负极 故D正确 故选 B 2 废电池进行回收集中处理的首要原因是 B A 利用电池外壳的金属材料 B 防止电池中汞 镉和铅等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的物品 D 回收其中的石墨电极 解析 废电池中的汞 镉和铅等重金属离子对环境污染严重 因而必须回收 集中处理 3 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 Ag 2O Zn ZnO 2Ag 根据上述反应式 判断下列叙述中正确的是 C A 在使用过程中 电池负极区溶液的pH增大 B 在使用过程中 电子由Ag2O经外电路流向 Zn极 C Zn是负极 Ag2O是正极 D Zn极发生还原反应 Ag2O极发生氧化反应 解析 A 原电池工作原理中 化合价升高的那一极是负极 锌是负极 电极 反应式 Zn 2OH 2e ZnO H 2O 消耗 OH 使得 pH减小 错误 B 原电池 的工作原理 电子从负极经外电路流向正极 锌是负极 氧化银是正极 电子由 锌经外电路流向氧化银 错误 C 原电池工作原理中 化合价升高的那一极作负 极 锌作负极 化合价降低的那一极作正极 氧化银作正极 正确 D 锌作负极 化合价升高 被氧化 氧化银作正极 化合价降低 被还原 错误 故答案为C 4 下图是氢氧燃料电池 电解质溶液为 H3