2018-2019学年高中化学 第2章 化学反应与能量 第2节 化学能与电能学案 新人教版必修2

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1、第二节　化学能与电能学习目标：1.了解化学能与电能的转化关系。2.初步了解原电池的工作原理。(重点)3.了解能源的分类和常见化学电源。4.了解燃料电池的工作原理。(难点)[自主预习·探新知]1．一次能源和二次能源2．火力发电——燃煤发电的能量转化过程化学能热能机械能电能转化过程的关键是燃烧，燃烧一定是氧化还原反应(本质是电子的转移)。3．原电池(1)概念：把化学能转变为电能的装置。(2)工作原理(以铜锌稀硫酸原电池为例)电极材料电极名称电子转移电极反应式反应类型锌负极电子流出Zn－2e－===Zn2＋氧化反应铜正极电子流入2H＋＋2e－===H2↑

2、还原反应总离子反应式Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑(3)电子的流向：电子由负极经导线流向正极。反应本质：原电池反应的本质是氧化还原反应。4．化学电源(1)干电池最早使用的化学电池是锌锰电池，它是一种一次性电池，放完电后不能再使用。①锌锰电池②碱性锌锰电池：将锌锰干电池中的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上作了改进。(2)充电电池充电电池又称二次电池，它在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。①铅蓄电池：正极材料为PbO2，负极材料为Pb，电解质为稀硫酸。②镍镉电池：正极材料为NiO(OH)，负极材料

3、为Cd，电解质为KOH。③碱金属中的Li是最轻的金属，活泼性极强，是制造电池的理想物质。锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。(3)燃料电池①燃料电池是通过燃料与氧化剂分别在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置。②燃料电池与火力发电相比，其燃料的利用率高、能量转化率高。与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂等。③以30%的KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反应如下：负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O(氧化反应)；正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－(还原反应

4、)；总反应：2H2＋O2===2H2O。[基础自测]1．判断对错(对的打“√”，错的打“×”)。(1)水能、风能和化石能源均属于一次能源(　　)(2)火力发电过程经过了化学能转化为热能，热能转化为动能，动能转化为电能的过程(　　)(3)原电池工作时电子从正极流出(　　)(4)原电池中的阴离子移向正极(　　)(5)充电电池的放电反应与充电反应互为可逆反应(　　)【答案】　(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)×2．把一块纯净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯里，可观察到锌片上有气泡，再平行插入一块铜片，可观察到铜片上________(填“有”或“没有

5、”)气泡产生，再用导线把锌片和铜片连接起来，组成一个原电池，负极为________，正极的电极反应式为_________________________。【导学号：43722089】【答案】　没有　锌片　2H＋＋2e－===H2↑[合作探究·攻重难]原电池的工作原理及应用装置实验现象实验结论①铜片上________铜与稀硫酸________②锌片上________锌与稀硫酸________③铜片上________，锌片________，电流表指针________该装置将________转化为________【提示】　无气泡　不反应　有气泡　反应　有

6、气泡　溶解偏转　化学能　电能[问题思考](1)②③装置中反应速率谁大？【提示】　③反应速率大。(2)③中SO移向什么极？正极反应式如何写？【提示】　SO移向负极，2H＋＋2e－===H2↑。(3)仿照③装置设计装置实现Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu反应。【提示】　(4)根据③装置可得Zn和Cu的活泼性谁强？【提示】　Zn强。(1)原电池的工作原理(2)原电池原理的应用①加快氧化还原反应的速率原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。②比较金属活泼性强弱一般原电池中，活泼金属作负极，发生氧化

7、反应，不活泼金属作正极，发生还原反应。【注意】　在判断原电池正负极时，不要只根据金属活动性的相对强弱还要考虑电解质溶液的特点。a．Mg—Al和稀盐酸构成的原电池中，Mg作负极，Al作正极；而若把稀盐酸换为NaOH溶液，Al作负极，Mg作正极。b．Al—Cu和NaOH溶液构成的原电池中，Al作负极；而若把NaOH溶液换为浓硝酸，Cu作负极。③设计原电池a．依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。b．示例：以Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4为例

8、。[对点训练]1.如图所示电流计的指针发生偏转，同时A极的质量减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是(