高中化学人教版必修二高中化学2.2化学能与电能 导学案无答案

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第二章第二节导学案化学能与电能（1）
【学习目标】
1．掌握原电池的工作原理、能写出电极反应和电池反应方程式。

2．了解常见化学电源的种类及工作原理。

【学习重难点】原电池的工作原理。

【任务一】
在化学反应中，物质中化学能的变化通常表现为的变化，即转化为。

化学能是否能转化为电能？----举例
一．化学能与电能的相互转化
⑴间接转化------课本P40图2—8
我国发电总量构成上，火力发电居首位。

燃煤发电过程中的能量转化过程为
化学能________能________能能。

其中，是使化学能转化为电能的关键。

⑵直接转化
在氧化还原反应中：氧化剂电子，发生反应，还原剂电子，
发生反应，氧化还原反应本质。

【任务二】原电池
氧化还原反应中氧化反应、还原反应是同时进行的两个过程，你能将其拆成两个半反应（氧化反应、实验顺序金属实验现象结论或解释(有关化学方程式)
1.Zn、Cu分别插入稀
H2SO4溶液Zn片Cu片
2.Zn、Cu导线连接后插入
稀H2SO4Zn片Cu片
3.Zn
、Cu导线连接后，再
接电流表，插入稀H2SO4
Zn片、Cu片
总反应式：
上述实验中Zn、Cu导线连接后，再接电流表，锌片上Zn失去电子生成Zn2+后进入溶液，锌片产生的电子通过导线流向铜片；溶液中带正电荷的Zn2+和H+在电性作用下移向铜片，比Zn2+得电子能力强的H+从铜片上获得电子生成H原子后又结合成H2，氢气从铜片上逸出；溶液中的SO42—和OH—在电性作用下移向锌片。

这样
导线上有电子定向流动在稀硫酸、锌片、铜片、导线等组成的原电池中
溶液中有带电荷的离子做定向移动
组成闭合电路形成电流。

实现了化学能向电能的转化。

（1）：定义：原电池是将__________能转化为_______能的装置。

【任务三】A：在原电池中氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行----------两个不周区域中的电极叫什么？分别发生什么反应？
B：原电池中怎样判断电流方向？电子流动方向？阴阳离子流动方向？
①：电极（锌片）负极：电子，发生了反应，
（铜片）正极：电子，发生了反应。

OH-
像这样使氧化还原反应的两个半反应分别发生在两个电极上，并通过导线实现了电子的定向移动，从而形成电流。

实现了化学能向电能的转化。

②：工作原理
【任务四】形成原电池的条件有哪些？
（2）：形成原电池的条件
①两种不同的金属（或一种能的非金属）作电极。

②溶液，并且要与两个电极。

③电解质溶液、两个电极之间必须形成。

④电极和电解质溶液能发生
例：装置中哪些能构成原电池？能写出a、b、h、d电极反应、总反应式吗？
离子离子
反应正
负
电子，沿导线传递，有产生，
电解质
反应
OH-
【任务五】如何判断原电池的正、负极？
（3）原电池的正、负极的判断
①：据组成原电池的两极材料判断
一般情况下，较活泼的金属为，较不活泼的金属为。

如：上图b中，铁为，铜为。

②：据电流方向或电子流动方向判断：电流是由正极流向负极，电子是由极流向正极。

电子流出的一极是__________，电子流入的一极是__________。

如：上图a中，镁为，碳为。

如：上图d中，镁为，铝为。

③：据电解质溶液里离子的定向移动方向判断：在原电池的电解质溶液里，阳离子移向的极是
极，阴离子移向的极是极。

④：据两极发生的反应判断：原电池的负极总是电子发生反应，正极总是
电子发生反应。

【任务六】如何书写电极反应？
（4）电极反应式的书写：--------------------------------------------------------------如：
①：判断电极、列物质---反应物、生成物：负极得产物、
正极得产物。

②：写电极反应式：电极反应是一种离子反应，先标电子、再
配（H+----H2O或OH----H2O）、后配(反应式与电解质
溶液有关)。

遵循：a: 电子得失守恒、b: 电荷守恒、c: 原子个数守恒；
③：写总反应式：两极反应得到总反应。

囗诀：列物质，标得失。

选离子，配电荷。

平氢氧，巧用水。

两式加，得总式。

以上过程也可以是：先写出原电池的离子方程式，然后拆成负极反应、正极反应。

（5）：原电池的设计------如：上图d
利用Fe ＋CuSO4＝Cu ＋FeSO4设计一个原电池。

画出实验装置图。

并指出：正极为，电极反应：；
负极为，电极反应：。

小结：化学电池的反应本质是
化学电源
化学能电能
氧化还原反应
课本：P39资料卡片：
直接从自然界取得的能源称为，如、、、、等。

经过加工、转换得到的能源称为如、等。

实验顺序金属实验现象结论或解释(有关化学方程式)
1.Zn、Cu分别插入稀
H2SO4溶液Zn片
锌片逐渐溶解同时有
气泡冒出
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑Cu片铜片无现象铜不反应
2.Zn、Cu导线连接后插入
稀H2SO4Zn片锌片逐渐溶解锌片上：Zn-2e－＝Zn2+
铜片上2H+ +2e－＝H2↑Cu片有气泡冒出
3.Zn、Cu导线连接后，再接电流表，插入稀H2SO4
Zn片、
Cu片
锌片逐渐溶解
有气泡冒出
电流表指针发生偏转
锌片上：Zn-2e－＝Zn2+
铜片上2H+ +2e－＝H2↑
①两种活动性不同的金属（或一种导电的非金属）作电极。

②电解质溶液，并且要与两个电极接触。

③电解质溶液、两个电极之间必须形成闭合回路。

④电极和电解质溶液能发生氧化还原反应
①：判断电极、列物质---反应物、生成物：负极失电子所得氧化产物、正极得电子所得还原产物。

②：写电极反应式：电极反应是一种离子反应，先标电子得失数、再配电荷数（H+----H2O或
OH----H2O）、后配原子数(反应式与电解质溶液有关)。

遵循：a: 电子得失守恒、b: 电荷守恒、c: 原子个数守恒；
③：写总反应式：两极反应相加得到总反应。

囗诀：列物质，标得失。

选离子，配电荷。

平氢氧，巧用水。

两式加，得总式。

以上过程也可以是：先写出原电池的离子方程式，然后拆成负极反应、正极反应。

【课后限时练】
1、对于原电池的电池名称，叙述有错误的是（）
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、电流表偏向的为正极
CuSO4
2、下列各装置中，烧杯中盛有海水，能够形成原电池并且铁为正极的是 （ ） A 、
B 、
C
D
3
、如图所示，两电极一为碳棒，一为铁片，若电流表的指针发生偏转，且a 极上有大量气泡生成，则以下叙述正确的是 （
）
A 、a 为正极，是碳片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液
B 、b 为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液
C 、a 为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸
D 、b 为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液
4、把a 、b 、c 、d 4块金属片浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池：若a 、b 相连时，a 为负极；c 、d 相连时，c 为负极；a 、c 相连时，c 为正极；b 、d 相连时，b 为正极。

则这4种金属的活动性顺序由大到小为 （ ） A 、a > b> c> d B 、a > c> d > b C 、 c > a > b > d D 、b > d > c> a
5、（双选）下列关于原电池的叙述中，正确的是 （ ） A 、原电池能将化学能转变为电能 B 、原电池的负极得电子，发生还原反应 C 、原电池工作时，其负极不断产生电子并经外电路流向正极 D 、原电池的电极一定要由两种不同的金属组成
6等质量的两份锌粉a 、b 中分别加入过量的稀硫酸，同时向a 中加入少量的CuSO 4溶液，下列各图表示的是产生H 2的体积V 与时间t 的关系，其中正确的是 （ ） A
第二章 第二节导学案 化学能与电能（2）
【学习目标】
（1）举例说明化学能与电能的转化关系及其应用。

了解发展中化学电源以及它们在生产生活等方面的应用。

（2）判断氢氧燃料电池的正、负极电极和和电子的流向，并能书写电极反应式和电池总反应方程式。

【知识回顾】
1. 某原电池反应的离子方程式为：Fe +2H ＋
＝Fe 2＋
＋H 2↑，则下列说法正确的是 A.HNO 3为电解质溶液 B.锌为原电池正极
b
Fe
C.铁极质量不变
D.铜为原电池正极
2．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是（）A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极
C．两烧杯中溶液的pH均增大
D．产生气泡的速度甲比乙慢
3. 根据下列事实：(1)A＋B2＋===A2＋＋B；(2)D＋2H2O===D(OH)2＋H2↑；(3)以B、E为电极与E 的盐溶液组成原电池，电极反应为E2＋＋2e－===E，B－2e－===B2＋，由此可知A2＋、B2＋、D2＋、E2＋的氧化性强弱关系是（）
A.D2＋＞A2＋＞B2＋＞E2＋
B.A2＋＞B2＋＞D2＋＞E2＋
C.D2＋＞E2＋＞A2＋＞B2＋
D.E2＋＞B2＋＞A2＋＞D2＋
【任务一】
二发展中的化学电源
1. 干电池锌锰电池（一次性电池，放电之后充电，内部的氧化还原反应是。

）
（1）普通锌锰电池
正极材料：，负极材料：，电解质：。

正极：2NH4+ + 2e-== 2NH3↑+H2↑负极：Zn —2e- == Zn2+
Zn + 2NH4+== Zn2++2NH3↑+H2↑
（2）碱性锌锰电池
为了延长电池寿命和提高其性能，人们将电池内的电解质换成湿的，并在构造上作了改进，制成了电池。

2. 充电电池
充电电池又称，它放电时所进行的反应，在充电时可以，
使电池恢复到放电前的状态。

这样可以实现转变为，再由转变为。

最早使用的充电电池是。

（1）铅蓄电池
负极反应式：Pb +SO42-- 2e-== PbSO4 ；
正极反应式：PbO2＋SO42－＋4H+ +2e－＝PbSO4＋2H2O
电池总反应式：Pb + PbO2 + 2H2SO4 ＝2PbSO4 + 2H2O
（2）新型充电电池
①镍镉电池，以为负极，为正极，以为电解质，寿命比铅蓄电池，
但镉是致癌物质，废弃镍镉电池如不回收，会严重环境。

②电池的面世会初步解决镍镉电池的环境污染问题。

③碱金属中的，是最轻的金属，活动性，是制造电池的理想物质。

电池是新一代可充电的绿色电池。

3. 燃料电池
燃料燃烧是一种剧烈的反应，通过燃料燃烧所释放的再转化为，其能量转化率。

燃料电池是一种、的发电装置。

以H2为燃料时，产物为；以CH4为燃料时，产物为和。

燃料电池
【新知建构】
试一试：氢氧燃料电池反应总式为2H2 + O2 = 2H2O，你能写出下列电极反应式吗？
电解质为稀H2SO4时，负极：，正极：。

电解质为KOH溶液时，负极：，正极：。

电解质溶液接近中性时，负极：，正极：。

【任务二】溶液的PH如何变化？
【课后限时练】
1. 锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。

某种锂电池的总反应式是Li＋MnO2＝LiMnO2。

下列说法正确的是（）
A. Li是负极，电极反应为Li－e－＝Li+
B. Li是正极，电极反应为Li+＋e－＝Li
C. MnO2是负极，电极反应为MnO2＋e－＝MnO2－
D.锂电池能量高的原因是它所含电子多
2. 在以稀硫酸为电解质溶液的铜——锌原电池中，已知其电极反应分别为
锌片：Zn－2e－Zn2+；铜片：2H+ +2e－H2↑。

下列判断正确的是（）
A．溶液的酸性逐渐增强B．铜片逐渐溶解
C．溶液中H+向锌片作定向移动D．锌片是负极并被氧化
3. 以锌片和铜片为两极，以稀硫酸为电解质溶液组成原电池，当导线中通过2mol电子时，下列说法正确的是：
A.锌片溶解了65克，铜片上析出了22．4升氢气
B.两极上溶解和析出的物质的质量相等
C.锌片溶解了1g，铜片上析出了1g氢气
D.锌片溶解了1mol，硫酸消耗了1mol
4. 日常所用干电池其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－＝2NH3＋H2（NH3再用于结合Zn2＋。

）根据上述叙述判断下列说法中正确的是
Ａ.干电池中Zn为正极，碳为负极
Ｂ.干电池可以实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化
Ｃ.干电池长时间连续使用时内装糊状物可能流出腐蚀电器
Ｄ. 干电池工作时，电子由碳极经外电路流向Zn极
5. 下列关于充电电池叙述，不正确的是
A.充电电池的化学反应原理是氧化还原反应
B.充电电池可以无限制地反复放电、充电
C.充电是使放电时的氧化还原反应逆向进行
D.较长时间不使用电器时，最好从电器中取出电池，并妥善存放
6. 镍镉（Ni－Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：
Cd(OH)2＋2Ni(OH)2Cd＋2NiO(OH)＋2H2O 由此可知，该电池放电时的负极材料是
A.Cd(OH)2
B.Ni(OH)2
C.Cd
D.NiO(OH)
7. 在外界提供相同电量的条件下，Cu2+或Ag+分别按Cu2++2e－=Cu或Ag+＋e－=Ag在电极上析出，其析出铜的质量为1.92g，则析出银的质量为
A. 1.62g
B.6.48g
C.3.24g
D.12.96g
8．（双选）氢氧燃料电池是将多孔镍电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入H2和O2，即可产生电流。

下列叙述中正确的是（）
A．通入H2的电极为正极B．正极的电极反应式为O2+2H2O+4e－= 4OH－
C．工作时，负极区溶液pH降低D．工作时，溶液中的阴离子移向正极
9. 废电池处理不当不仅造成浪费，还会对环境造成严重污染，对人体健康也存在极大的危害。

有同学想变废为宝，他的以下想法你认为不正确的是（）
A. 把锌皮取下洗净用于实验室制取氢气
B. 碳棒取下洗净用作电极
C. 把铜帽取下洗净回收利用
D. 电池内部填有氯化铵等化学物质，将废电池中的黑色糊状物作化肥
用
10．常见的化学电池是锌锰电池（见下图），请完成下面有关电极反应
式：
⑴负极：
⑵正极：2NH4++ =2NH3+
产生的H2和MnO2作用：
H2+ 2MnO2 = Mn2O3 +
⑶总反应：____________________________________________________。

干电池的电压大约为1.5V，不能充电再生。

2．在由铜片、锌片和200 mL稀硫酸组成的原电池中，若锌片只发生电化学腐蚀，当在铜片上放出
3.36 L（标准状况）的H2时，硫酸恰好用完，则：
①通过导线的电子的物质的量是多少？产生这些气体消耗的锌的质量是多少？
②硫酸的物质的量浓度是多少？。