高中化学必修二学案：化学能转化为电能

高一化学教学案(11)

专题2 化学反应与能量转化

第三单元化学能与电能的转化

化学能转化为电能

班级：学号：姓名：

【学习目标】

1、初步认识原电池的原理和一般构成条件；

2、培养学生的实验操作能力、观察能力、科学的学习方法和创造性思维和探究能力，以及提出问题、分析问题和解决问题的能力；

【知识梳理】

一、化学能转化为电能

（一）原电池原理探究（进行下列实验记录在下表中）：

1、将一块锌片和一块铜片分别插入装有稀硫酸溶液的烧杯中，观察实验现象。

2、将一块锌片和一块铜片同时插入装有稀硫酸溶液的烧杯中，观察实验现象。

3、用导线把锌片和铜片连接，再同时插入装有稀硫酸溶液的烧杯中，观察实验现

象。

4、在锌片和铜片之间连接一个电流计后，再同时插入装有稀硫酸溶液的烧杯中，

①电流表指针为何会发生偏转？

②电子从何而来？

③铜片上产生的气泡是如何形成的呢？

原电池的定义：我们称_____________________________________的装置为原电池。（二）原电池工作原理

以Zn、Cu原电池为例

项目Zn Cu

电极反应

电子得失

反应类型

电极性质

总反应

能量转化

（三）原电池的构成条件

1、能自发地发生_____________反应。

2、两个电极，其中一个相对较___________的金属为负极，另一个相对较__________的金属或非金属导体为正极。两个电极直接或间接地连接在一起，并插入电解质溶液中去。

3、必须是____________________溶液。

4、形成闭合回路。

说明：

①构成原电池的四个基本条件是相互联系的，不能孤立、片面地理解，在四个基本条件当中，氧化还原反应是核心；

②判断某装置是否为原电池，要以构成原电池的基本条件为判断标准，不能仅凭装置的外形下结论；

③构成原电池的基本条件是进行原电池设计的基本依据。

（四）原电池原理的应用

1、设计各种实用电池,使其具有节约能源、方便、环保等优点以满足人类需要及可持续发展的要求。

讨论：在一块表面无锈的铁片上滴上一大滴含酚酞的

食盐水后可以看到液滴逐渐呈现红色，并慢慢形成褐色的

锈斑。这是为什么？试说明产生此现象的原因？

2、金属的腐蚀及防护

吸氧腐蚀析氢腐蚀

负极反应

正极反应

总反应

铁锈的形成： F e(O H)2 F e(O H)3F e2O3·x H2O

【典例分析】

例1.在用Zn片、Cu片和稀硫酸组成的电池装置中，经过一段时间工作后，下列说法中正确的是（）

A ．锌片是正极，铜片上有气泡产生

B ．电流方向是从锌片经导线流向铜片

C ．溶液中的阳离子向正极移动

D ．电解液的PH 值逐渐减小

例 2．实验中欲快速制得H 2 , 最好的方法是 （ ）

A ．纯锌与稀硫酸

B ．纯锌与浓硫酸

C ．纯锌与稀盐酸

D ．粗锌（含铜杂质）与稀硫酸 例 3．下列哪些装置可以构成原电池？并写出电池总反应。

逐一分析不能构成原电池装置的原因。

例 4．把a 、b 、c 、d 4块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a 、b 相连时，a 为负极；c 、d 相连时，d 极上产生大量气泡；a 、c 相连时，电流由c 经导线流向a ；b 、d 相连电子由d 经导线流向b ，则此4种金属的活动性由强到弱的顺序为 （ ） A ．a ＞b ＞c ＞d B ．a ＞c ＞d ＞b C ．c ＞a ＞b ＞d D ． b ＞d ＞c ＞a

例 5．将铜片与锌片连接后浸入稀硫酸中构成原电池,当导线上通过6.02×1023

个电子时,锌失去电子 mol,锌片质量减少 g,铜片表面析出气体 L(标况). 【思维训练】

1.某原电池的总反应的离子方程式是： Zn ＋Cu 2＋＝Zn 2＋

＋Cu

依据此反应设计的原电池的正确组合是 （ ） 2.已知空气－锌电池的电极反应：

锌片：Zn －2OH -－2e - ＝ ZnO ＋ H 2O ，石墨：1/2 O 2＋H 2O ＋2e - ＝ 2OH - 据次推断锌片是 （ ）

A.负极，被氧化

B.负极，被还原

C.正极，被氧化

D.正极，被还原 3.关于原电池的下列说法中错误的是

（ ）

A.原电池是一种将化学能直接转化为电能的装置

B.电子流出的一极为负极

C.原电池中，正极发生氧化反应

D.比较不活泼的一极为正极

正极 负极 电极同时浸入

A Cu Zn 稀盐酸

B Zn Zn 硫酸铜溶液

C Cu Zn 氯化铜溶液

D Cu Zn 四氯化碳

硫酸铜 A A Zn Cu 稀硫酸 B A

Zn C

酒精 D A Zn Cu 稀硫酸 E A Zn Zn 稀硫酸

C

Zn Cu A

稀硫酸 F Cu Zn

4.将铜棒和锌棒用导线连接插入CuSO4溶液中,当导线中有0.2mol电子通过时,负极质量的变化是

（）

A.增加6.5g

B.减少6.5g

C. 增加6.4g

D. 减少6.4g

5.根据下列事实：①X+Y2+=X2++Y；②Z+2H2O（冷水）=Z（OH）2+H2↑；③Z2+的氧化性比X2+弱；④由Y、W做电极组成的原电池，电极反应为W2++2e-=W，Y－2e-=Y2+。可知X、Y、W、Z的还原性由强到弱的顺序是

（）

A.X＞Z＞Y＞W

B.Z＞W＞X＞Y

C.Z＞X＞Y＞W

D.Z＞Y＞X＞W

6.有人设计以Pt和Zn为电极材料，埋入人体内作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源。它依靠人体体液中含有一定浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作。下列推断不合理的是（）

A.Zn是负极，电极反应式是2Zn-4e-=2Zn2+

B.Pt是正极，电极反应式是O2+4H++4e-=2H2O

C.在整个原电池反应中，Zn是还原剂，体液中的溶解氧是氧化剂

D.Pt的性质比Zn活泼

7.下列有关钢铁腐蚀的叙述正确的是 ( )

A.吸氧腐蚀时正极放出氧气

B.析氢腐蚀时正极放出氢气

C.化学腐蚀的速率超过电化学腐蚀的速率

D.析氢腐蚀比吸氧腐蚀普遍

8.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和Y组成原电池时，Y为电池的负极。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

9. 试设计一个原电池，使其发生：Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+。

则该原电池的负极材料是，负极电极反应为，该原电池的正极材料是，正极电极反应为，电解质溶液是。

【错题整理】