山东省枣庄三中高二化学化学能转化为电能电池教案

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山东省枣庄三中高二化学化学能转化为电能电池教案

第3讲化学能转化为电能——电池(第一课时)

【课程标准与考纲要求】:

1、理解原电池的工作原理,能写出电极反应和电池反应方程式

2、能正确判断原电池的正、负极,能够判断电极反应物与产物;

3、能会书写原电极反应式和总化学反应方程式。

【重点、难点】:理解原电池原理、正确地书写电极反应式。

【基础再现】

教师活动引题,电池已经成为现代文明不可缺少的物品,小到日常生活大到人造卫星遨游太空都离不开电池

学生活动:独立完成:1、复习氧化还原知识2、阅读课本、笔记,回顾“原电池原理”;填写导学案的下列内容。(10分钟)合作互助:同组内交换意见,检查更正。(5分钟)

考点一原电池

1.概念

把________能转化为________能的装置。

2.工作原理

【学生活动】完成下表

以锌铜原电池为例

电极名称负极正极

电极材料

电极反应

反应类型

电子流向由Zn沿导线流向Cu

盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl溶液,K+移向正极,Cl移向负极

【学生活动】总结

3.原电池构成条件

(1)两个______________的电极。

(2)将电极插入________________中。

(3)用导线连接电极构成__________。

(4)能自发进行的____________。

【教师活动】对知识进行点评:

1肯定或纠正

2强调盐桥的组成和作用

(1)盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼脂制成的胶冻。

(2)盐桥的作用:①连接内电路,形成闭合回路;②平衡电荷,使原电池不断产生电流。.(3)单池原电池和盐桥原电池的对比

图1和图2两装置的相同点:正负极、电极反应、总反应、反应现象。

负极:Zn-2e-===Zn2+

正极:Cu2++2e-===Cu

总反应:Zn+Cu2+===Cu+Zn2+

不同点:图1中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2+,会有一部分Zn与Cu2+直接反应,该装置中既有化学能和电能的转化,又有一部分化学能转化成了热能,装置的温度会升高。

图2中Zn和CuSO4溶液在两个池子中,Zn与Cu2+不直接接触,不存在Zn与Cu2+直接反应的过程,所以仅是化学能转化成了电能,电流稳定,且持续时间长。

关键点:盐桥原电池中,还原剂在负极区,而氧化剂在正极区。

【学生活动】:思考、完成下列各题

1.有关电化学知识的描述正确的是

( )

A.CaO+H2O===Ca(OH)2,可以放出大量的热,故可把该反应设计成原电池,把其中的化学能转化为电能

B.某原电池反应为Cu+2AgNO3===Cu(NO3)2+2Ag,装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的KCl饱和溶液

C.原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成

D.理论上说,任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池

2.分析下图所示的四个原电池装置,其中结论正确的是( )

A.①②中Mg作负极,③④中Fe作负极

B.②中Mg作正极,电极反应式为6H2O+6e-===6OH-+3H2↑

C.③中Fe作负极,电极反应式为Fe-2e-===Fe2+

D.④中Cu作正极,电极反应式为2H++2e-===H2↑

【学生反思归纳】

(1)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动,与导线中电子的定向移动共同组成了一个完

整的闭合回路。

(2)无论在原电池还是在电解池中,电子均不能通过电解质溶液。

(3)原电池的负极失去电子的总数等于正极得到电子的总数。

(4)原电池电极的“正”极与“负”极与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关。【学生活动】完成下列空白

考点二化学电源

1.碱性锌锰干电池——一次电池

总反应式:Zn+2MnO2+2H2O===2MnO(OH)+Zn(OH)2。

正极反应:2MnO2+2H2O+2e-===2MnO(OH)+2OH-;

负极反应:______________________________________________________________。2.锌银电池——一次电池

负极反应:Zn+2OH--2e-===ZnO+H2O;

正极反应:Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-;

总反应式:______________________________________________________________。3.二次电池(可充电电池)

铅蓄电池是最常见的二次电池,负极材料是________,正极材料是________。

(1)放电时的反应

①负极反应:______________________________________________________________

②正极反应:______________________________________________________________

③总反应:Pb+PbO2+2H2SO4===2Pb SO4+2H2O

(2)充电时的反应

①阴极反应:_____________________________________________________________

②阳极反应:_____________________________________________________________

③总反应:2PbSO4+2H2O===Pb+PbO2+2H2SO4

(3)可充电电池原理示意图

4.燃料电池

氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池,可分酸性和碱性两种。

酸性碱性

负极反应式2H2-4e-===4H+2H2+4OH--4e-===4H2O

正极反应式O2+2H2O+4e-===4OH-

电池总

2H2+O2===2H2O

反应式

3.铅蓄电池是典型的可充电电池,它的正负极极板是惰性材料,

请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原):

(1)电解液中H2SO4的浓度将变___________________________________________;

当外电路通过1 mol电子时,理论上负极板的质量增加__________g。

(2)在完全放电耗尽PbO2和Pb时,若按右图连接,电解一段时间后,则在A电极上生

成________,B电极上生成____________,此时铅蓄电池的正负极的极性将________。4.(1)氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时,工作一段时间后,电解质溶液的浓度将________,溶液的pH____________________________________________________。

(填“变小”、“增大”或“不变”)

(2)氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时,工作一段时间后,电解质溶液的浓度将

________,溶液的pH___________________________________________________。

(填“变小”、“增大”或“不变”)

教师引导学生总结:

1.、正、负极判断

2

[课上巩固]

1.下图中能组成原电池产生电流的是( )

2.如图所示,杠杆AB两端分别挂有体积相同、质量相等的空心铜球和空心铁球,调节杠杆并使其在水中保持平衡,然后小心地向水槽中滴入浓CuSO4溶液,一段时间后,下列有关杠杆的偏向判断正确的是( )

A.杠杆为导体或绝缘体时,均为A端高B端低

B.杠杆为导体或绝缘体时,均为A端低B端高

C.当杠杆为导体时,A端低B端高;杠杆为绝缘体时,A端高B端低

D.当杠杆为导体时,A端高B端低;杠杆为绝缘体时,A端低B端高

3.某学生欲完成Cu+2Ag+===2Ag+Cu2+反应,设计了下列四个实验,可行的是( )

4.查处酒后驾驶采用的“便携式乙醇测量仪”以燃料电池为工作原理,在酸性环境中,理论上乙醇可以被完全氧化为CO2,但实际上乙醇被氧化为X,其中一个电极的反应式为CH3CH2OH-2e-===X+2H+。下列说法中正确的是( ) A.电池内部H+由正极向负极移动

B.另一极的电极反应式为O2+4e-+2H2O===4OH-

C.乙醇在正极发生反应,电子经过外电路流向负极

D.电池总反应式为2CH3CH2OH+O2===2CH3CHO+2H2O

5.下列叙述正确的是( ) A.铜、锌、稀硫酸形成的原电池放电时,溶液中阳离子向铜电极移动

B.充电时,把铅蓄电池的负极接在外电源的正极

C.镀锌铁镀层破损后铁更易被腐蚀

D.碱性氢氧燃料电池工作时,负极反应为O2+2H2O+4e-===4OH-

6.银器皿日久表面会逐渐变成黑色,这是由于生成硫化银(Ag2S),有人设计用原电池的原理进行“抛光”,其处理方法是:将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中,再将变黑的银器浸入溶液中,放置一段时间后,黑色会褪去而银恢复光泽,且不会损失。试回答:

(1)食盐的作用是_______________________________________________________。

(2)在此原电池反应中,负极发生的电极反应为_______________________________

________________________________________________________________________,

正极发生的电极反应为_________________________________________________。

(3)反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体,溶液中发生的反应为

____________________________________________________________________,

原电池总反应方程式为________________________________________________

________________________________________________________________________。7.根据下列氧化还原反应设计一个原电池:2FeCl3+Fe===3FeCl2。

要求:(1)画出此原电池的装置图,装置可采用烧杯。

(2)注明原电池的正、负极和外电路中电子的流向。

(3)写出两个电极上发生的电极反应。

8.(1)将Al片和Cu片用导线相连,插入稀H2SO4溶液中组成原电池,写出电极名称及电极反应式:

Al片( )___________________________________________________________,Cu片( )__________________________________________________________。

(2)若将Al片和Cu片用导线相连,插入浓HNO3中能否组成原电池?________(填“能”

或“不能”),若能组成原电池,写出电极名称及电极反应式:

Al片( )__________________________________________________________,

Cu片( )____________________________________________________________。

【课下练习】高考总复习三维达标

第3讲化学能转化为电能——电池(第二课时)

【课程标准与考纲要求】:

1通过分析铜铁接触处形成原电池的例子,使学生了解金属腐蚀的电化学原理以及防护的原

则。

2理解电解原理的应用,使学生进一步从能量的角度理解化学科对人类生活的贡献。

【重点、难点】:理解电解应用。

【基础再现】

教师活动引题,复习回顾原电池原理有关内容,

学生活动:独立完成:1、阅读课本、笔记,回顾填写导学案的下列内容。(10分钟)合作互助:同组内交换意见,检查更正。(5分钟)

考点三原电池原理的应用

1.加快氧化还原反应的速率

一个自发进行的氧化还原反应,设计成原电池时反应速率增大。例如,在Zn与稀H2SO4

反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。

2.比较金属活动性强弱

两种金属分别作原电池的两极时,一般作负极的金属比作正极的金属活泼。

3.金属的腐蚀和防护

(一)金属电化学腐蚀

(1)概念:

就是电化学腐蚀。

(2)电化学腐蚀过程中由于电解质溶液的不同,又可分为和

两种。

吸氧腐蚀

在一块铆有铁铆钉的铜板暴露在潮湿空气中的腐蚀情况,其中为负极,

为正极,铜板表面凝结有一层水膜,空气中CO2及沿海地区空气中的NaCl等物质溶解在水膜中形成电解质溶液,从而构成原电池。

电极反应为:负极:正极:

然后OH-与Fe2+结合为Fe(OH)2,

故该原电池的总反应为:

Fe(OH)2与潮湿空气中的水、氧气反应生成Fe(OH)3:

生成的Fe(OH)3分解,从而生成铁锈(Fe2O3·nH2O),该过程主要消耗O2,称为吸氧腐蚀。

析氢腐蚀

同样是上述腐蚀,若空气中SO2含量较高,处于酸雨的环境下,使水膜酸度较高,即电解质溶液为酸性溶液,正极反应就变为:

该过程为析氢腐蚀。

无论是析氢腐蚀,还是吸氧腐蚀,都是成为原电池的负极,

金属电子变为金属阳离子而被腐蚀,且金属越越易发生腐蚀。(二)金属的防护

金属的腐蚀主要是电化学腐蚀,只要破坏了原电池的构成要素就可减少电化学腐蚀的发生,常见有以下几种金属防护方法:

(1)让金属制品处于干燥的环境。该方法破坏了电解质溶液的存在,金属不易被腐蚀。

(2)在金属表面加一层保护层。常见的方法是刷一层油漆、搪瓷、陶瓷、塑料、橡胶等保护层,效果较好的方法还有在金属表面镀上一层金属防护层。

(3)牺牲阳极保护法:

利用原电池原理,让被保护的金属为,用还原性强的金属为,负极金属被消耗,被保护的金属避免腐蚀。如:镀锌铁可以保护铁,但镀锡铁一旦镀层损

坏后会使铁更易腐蚀。航海船只的船底四周嵌锌块,就是利用牺牲阳极保护法来保护船体的。

(4)外加电流阴极保护法:

电解原理中,阳极金属发生氧化反应,阴极金属再活泼也不参与反应。故可让被保护金属与外加直流电源的相连让其成为,从而得到防护,该方法为外加电流阴极保护法。

生产生活中,金属防护常是上述方法的综合使用,以便最大限度地减少金属的腐蚀。金属的防护仍然是一个重大课题,还需寻找更加完美的方法来防护金属。

(5)使金属表面发生钝化作用来保护内层金属。

4.制造化学电源

【学生活动】思考、完成下列各题

1.有A、B、C、D四块金属片,进行如下实验:①A、B用导线相连后,同时浸入稀H2SO4 溶液中,A极为负极;②C、D用导线相连后,同时浸入稀H2SO4溶液中,电流由D→导线→C;③A、C相连后,同时浸入稀H2SO4溶液中,C极产生大量气泡;④B、D相连后,同时浸入稀H2SO4溶液中,D极发生氧化反应。据此,判断四种金属的活动性顺序是

( ) A.A>B>C>D B.A>C>D>B

C.C>A>B>D D.B>D>C>A

2.将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸,同时向a中加少量CuSO4溶液,下图中产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系,其中正确的是( )

【难点突破】

1.电极方程式的书写

“加减法”书写电极反应式

(1)先确定原电池的正负极,列出正负极上的反应物质,并标出相同数目电子的得失。

(2)注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存,则该电

解质溶液中的阴离子应写入负极反应式;若正极上的反应物质是O2,且电解质溶液为中性或碱性,则水必须写入正极反应式中,且O2生成OH-,若电解质溶液为酸性,则H +必须写入正极反应式中,O

2生成水。

(3)正负极反应式相加得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式,可先写

出较易书写的一极的电极反应式,然后在电子守恒的基础上,总反应式减去较易写出的一极的电极反应式,即得到较难写出的另一极的电极反应式。

【例1】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。它依靠跟人体内体液中含有的一定浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作,试写出该电池的两极反应式。

【答案】负极:2Zn-4e-===2Zn2+,

正极:O2+4H++4e-===2H2O。

【例2】Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器。该电池的电极材料分别为锂和碳,电解液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为4Li+2SOCl2===4LiCl+S+SO2。

请回答下列问题:

(1)电池的负极材料为__________,发生的电极反应为________________________

______________________________________________________________________。

(2)电池正极发生的电极反应为__________________________________________

________________________________________________________________________。【答案】(1)锂Li-e-===Li+

(2)2SOCl2+4e-===4Cl-+S+SO2

【学生活动】铝-空气海水电池:以铝板为负极,铂网为正极,海水为电解质溶液,空气中的

氧气与铝反应产生电流。

电池总反应为4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3

负极:_________________________________________________________________ 正极:_________________________________________________________________ 【答案】4Al-12e-===4Al3+

3O2+12e-+6H2O===12OH-

2.燃料电池电极反应式的书写

电极:惰性电极。

燃料包含:H2、CO、烃(如CH4、C2H6)、醇(如C2H5OH)等。

电解质包含:①酸性电解质溶液,如H2SO4溶液;②碱性电解质溶液,如NaOH溶液;③熔融氧化物,如Y2O3;④熔融碳酸盐,如K2CO3等。

第一步:写出电池总反应式

燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致,若产物能和电解质反应则总反应为加合后的反应。

如氢氧燃料电池的总反应式为2H2+O2===2H2O;

甲烷燃料电池(电解质溶液为NaOH溶液)的反应式为

CH4+2O2===CO2+2H2O ①

CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O ②

①式+②式得燃料电池总反应式为CH4+2O2+2NaOH===Na2CO3+3H2O

第二步:写出电池的正极反应式

根据燃料电池的特点,一般在正极上发生还原反应的物质都是O2,随着电解质溶液的不同,其电极反应有所不同,其实,我们只要熟记以下四种情况:

(1)酸性电解质溶液环境下电极反应式:O2+4H++4e-===2H2O

(2)碱性电解质溶液环境下电极反应式:O2+2H2O+4e-===4OH-

(3)固体电解质(高温下能传导O2-)环境下电极反应式:

O2+4e-===2O2-

(4)熔融碳酸盐(如:熔融K2CO3)环境下电极反应式:

O2+2CO2+4e-===2CO2-3。

第三步:根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式

电池的总反应和正、负极反应之间有如下关系:电池的总反应式=电池正极反应式+电池负极反应式

故根据第一、二步写出的反应,有:电池的总反应式-电池正极反应式=电池负极反应式,注意在将两个反应式相减时,要约去正极的反应物O2。

【例3】以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法:

(1)酸性条件

燃料电池总反应式:CH4+2O2===CO2+2H2O①

燃料电池正极反应式:O2+4H++4e-===2H2O②

①-②×2,得燃料电池负极反应式:___________________________________。

(2)碱性条件

燃料电池总反应式:CH4+2O2+2NaOH===Na2CO3+3H2O①

燃料电池正极反应式:O2+2H2O+4e-===4OH-②

①-②×2,得燃料电池负极反应式:___________________________________。

(3)固体电解质(高温下能传导O2-)

燃料电池总反应式:CH4+2O2===CO2+2H2O①

燃料电池正极反应式:O2+4e-===2O2-②

①-②×2,得燃料电池负极反应式:___________________________________。

(4)熔融碳酸盐(如:熔融K2CO3)环境下

电池总反应式:CH4+2O2===CO2+2H2O。正极电极反应式:O2+2CO2+4e-===2CO2-3。电池总反应式-正极电极反应式得负极电极反应式:

_____________________________________________________________________。【答案】(1)CH4-8e-+2H2O===CO2+8H+

(2)CH4+10OH--8e-===CO2-3+7H2O

(3)CH4+4O2--8e-===CO2+2H2O

(4)CH4+4CO2-3-8e-===5CO2+2H2O

【例4】某原电池装置如图所示。下列有关叙述中,正确的是( )

A.Fe作正极,发生氧化反应

B.负极反应:2H++2e-===H2↑

C.工作一段时间后,两烧杯中溶液pH均不变

D.工作一段时间后,NaCl溶液中c(Cl-)增大

【答案】 D

【学生活动】完成下列各题

1 已知反应AsO3-4+2I-+2H+AsO3-3+I2+H2O是可逆反应。设计如图装置

(C1、C2均为石墨电极),分别进行下述操作:

Ⅰ.向B烧杯中逐滴加入浓盐酸

Ⅱ.向B烧杯中逐滴加入40% NaOH溶液

结果发现检流计指针均发生偏转。

试回答下列问题:

(1)两次操作中指针为什么发生偏转?

(2)两次操作过程中指针偏转方向为什么相反?试用化学平衡移动原理解释之。

(3)(Ⅰ)操作过程中C1棒上发生的反应为___________________________________;

(4)(Ⅱ)操作过程中C2棒上发生的反应为_________________________________。

(5)操作Ⅱ过程中,盐桥中的K+移向________烧杯溶液(填“A”或“B”)。

【答案】(1)两次操作中均能形成原电池,化学能转变成电能。

(2)(Ⅰ)加酸,c(H+)增大,平衡向正反应方向移动,AsO3-4得电子,I-失电子,所以

C1极是负极,C2极是正极。(Ⅱ)加碱,c(OH-)增大,平衡向逆反应方向移动,AsO3-3失电子,I2得电子,此时,C1极是正极,C2极是负极。故化学平衡向不同方向移动,发生不同方向的反应,电子转移方向不同,即电流表指针偏转方向不同。

(3)2I--2e-===I2

(4)AsO3-3+2OH--2e-===AsO3-4+H2O

2 根据氧化还原反应:2Ag+(aq)+Cu(s)===Cu2+(aq)+2Ag(s)设

计的原电池如图所示,其中盐桥内装琼脂-饱和KNO3溶液。

请回答下列问题:

(1)电极X的材料是;电解质溶液Y是______________

____________________________________________。

(2)银电极为电池的极,写出两电极的电极反应式:

银电极:_____________________________________________________________;

X电极:______________________________________________________________。

(3)外电路中的电子是从电极流向电极。

(4)盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是(填序号)。

A.K+ B.NO-3 C.Ag+ D.SO2-4

(5)其中CuSO4溶液能否被H2SO4(稀)溶液代替________。Ag电极能否被石墨代替

________。

【答案】(1)Cu AgNO3溶液

(2)正2Ag++2e-===2Ag

Cu-2e-===Cu2+

(3)Cu Ag (4)B

(5)能能

【课上巩固】

1.控制适合的条件,将反应2Fe3++2I-2Fe2++I2设计成如下图所

示的原电池。下列判断不正确的是( )

A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应

B.反应开始时,甲中石墨电极上Fe3+被还原

C.电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态

D.电流计读数为零后,在甲中溶入FeCl2固体,乙中的石墨电极为负极

2.铁镍蓄电池又称爱迪生电池,放电时的总反应为Fe+Ni2O3+

3H2O===Fe(OH)2+2Ni(OH)2

下列有关该电池的说法不正确的是( )

A.电池的电解液为碱性溶液,正极为Ni2O3、负极为Fe

B.电池放电时,负极反应为Fe+2OH--2e-===Fe(OH)2

C.电池充电过程中,阴极附近溶液的pH降低

D.电池充电时,阳极反应为2Ni(OH)2+2OH--2e-===Ni2O3+3H2O

10.关于铅蓄电池的说法正确的是( )

A.在放电时,正极发生的反应是Pb(s)+SO2-4(aq)-2e-===PbSO4(s)

B.在放电时,该电池的负极材料是铅板

C.在充电时,电池中硫酸的浓度不断变小

D.在充电时,阳极发生的反应是PbSO4(s)+2e-===Pb(s)+SO2-4(aq)

3.某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+,其基本结构见

下图,电池总反应可表示为:2H2+O2===2H2O,下列有关说法正确的是( )

A.电子通过外电路从b极流向a极

B.b极上的电极反应式为:O2+2H2O+4e-===4OH-

C.每转移 mol电子,消耗1.12 L的H2

D.H+由a极通过固体酸电解质传递到b极

4 可用于电动汽车的铝-空气燃料电池,通常以NaCl溶液或NaOH溶液为

电解液,铝合金为负极,空气电极为正极。下列说法正确的是( ) A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时,正极反应都为O2+2H2O+4e-===4OH-

B.以NaOH溶液为电解液时,负极反应为Al+3OH--3e-===Al(OH)3↓

C.以NaOH溶液为电解液时,电池在工作过程中电解液的pH保持不变

D.电池工作时,电子通过外电路从正极流向负极

5科学家利用太阳能分解水生成的氢气在催化剂作用下与二氧化碳反应生成甲醇,并开发出直接以甲醇为燃料的燃料电池。

在直接以甲醇为燃料的燃料电池中,电解质溶液为酸性,负极的反应式为______________________、正极的反应式为____________________。理想状态下,该燃料电池消耗 1 mol甲醇所能产生的最大电能为 kJ,则该燃料电池的理论效率为____(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应所能释放的全部能量之比)。

(已知CH3OH的燃烧热为-kJ·mol-1)

6.研究人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源。

该电池以金属锂和钢板为电极材料,以LiOH为电解质,使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是( ) A.水既是氧化剂又是溶剂

B.放电时正极上有氢气生成

C.放电时OH-向正极移动

D.总反应为2Li+2H2O===2LiOH+H2↑

7.)Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池,该电池中正极的电极反应式为: 2Li++FeS+2e-===Li2S+Fe,有关该电池的下列说法中,正确的是( ) A.Li-Al在电池中作为负极材料,该材料中Li的化合价为+1价

B.该电池的电池反应式为2Li+FeS===Li2S+Fe

C.负极的电极反应式为Al-3e-===Al3+

D.充电时,阴极发生的电极反应式为Li2S+Fe-2e-===2Li++FeS

8 科研、生产中常涉及钠、硫及其化合物。

(1)实验室可用无水乙醇处理少量残留的金属钠,化学反应方程式为

______________________。要清洗附着在试管壁上的硫,可用的试

剂是________。

(2)右图为钠硫高能电池的结构示意图。该电池的工作温度为

320 ℃左右,电池反应为2Na+xS===Na2Sx,正极的电极反应式

为。M(由Na2O和Al2O3制得)的两个作用

是。与铅蓄电池相比,当消耗相同质量的负极活性物质

时,钠硫电池的理论放电量是铅蓄电池的倍。

(3)Na2S溶液中离子浓度由大到小的顺序为,向该溶液中加入少量固体CuSO4,溶液pH (填“增大”、“减少”或“不变”)。Na2S溶液长期放置有硫析出,原因为(用离子方程式表示)。

【课下练习】高考总复习三维达标

化学能转化为电能教案

《化学能转化为电能》教案 张丽红 教学目标: 知识目标:通过实验探究, 使学生认识化学能可以转化为电能,初步认识原电池的结构和工作原理。学会判断原电池的正、负极,初步认识电极反应式及原电 池反应方程式的书写。 情感目标:培养学生的探究精神和依据实验事实得出结论的科学态度,训练科学的学习方法,渗透环境保护意识 能力目标:培养学生探究式的思维能力、自学能力和动手能力及发现问题、分析问题和解决问题的能力。 教学重点、难点:原电池原理,构成原电池的一般条件。 教学方法:1、实验探究法——通过实验、分析、讨论、总结应用等过程,引导学生观察、思考、推理、探究。 2、利用多媒体将微观、抽象的理论转为具体、直观的形象。 学习方法:实验——观察——思考——讨论——结论——应用。 教学用品:铁丝、铜丝、锌片、铜片、镁条、铅笔芯、火柴梗、西红柿、稀硫酸、无水乙醇、导线、烧杯、电流计、实物展台、投影仪。 教学过程: 『导入』由实验:将铜片和锌片用导线连接起来,并串联一个电流计,插入稀硫酸溶液中,观察实验现象。导出什么叫做原电池。 【板书】第三节化学能转化为电能-----原电池 一、原电池 1、概念:把化学能转化为电能的装置 2.工作原理:氧化还原反应 [投影]化学能转化为电能 一、原电池 1、概念:将化学能转化成电能的装置称为原电池 2、电极名称及电极反应:负极(锌片):Zn-2e-=Zn2+正极(铜片):2H++2e-=H2↑ 原电池总反应: Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑ 3、电子方向: 由负极经导线到正极电流方向:正极到负极 4、实质:氧化还原反应分开在两极进行,还原剂所失去的电子通过导线转移到氧化剂。 『实验探究』(学生分组实验并讨论) 构成原电池的一般条件 注意观察指针是否偏转,若偏转,方向如何?正负极分别是什么?若不偏转,可能的原因是什么?

化学能转化为电能——电池(教案)

§1.3化学能转化为电能—电池 原 小 梅 蒲城县尧山中学 二OO九年十二月

§1.3化学能转化为电能—电池 一、教学目标 1、知识与技能 (1)使学生认识到化学能可以转化为电能. (2)初步认识原电池地反应原理及形成条件,并能利用生活中地常见物品制作简易原电池. (3)能准确判断原电池地正负极,并能正确书写电极反应. 2、过程与方法 通过对原电池形成条件进行探究地过程,进一步理解科学探究地意义,学习科学探究地一般过程,提高科学探究地能力. 3、情感态度与价值观 (1)在化学学习地过程中体验并探究带来地快乐,感受化学世界地奇妙. (2)增强联系实际学习化学并将化学知识应用于生活地意识. (3)关注与化学有关地社会热点问题和科技前沿问题,增强环保地意识,逐步形成可持续发展地思想. 二、教学重点 原电池地工作原理及形成条件,电极反应及电池反应方程式地书写. 三、教学难点 通过对原电池实验地探究,引导学生从电子转移角度理解化

学能向电能转化地本质及原电池地工作原理. 四、教学方法和手段 实验发现法、引导探究法、实践巩固法 五、教学过程 〔引言〕经验可知化学反应中常伴随着能量地转化,能量地转化具有多样性.生火取暖是将化学能转化为热能地过程,电解是将电能转化为化学能地过程,而使用电池则是将化学能转化为电能地过程,这一节课我就来学习化学能转化为电能——电池. 〔板书〕§1.3化学能转化为电能—电池 〔过渡〕原电池地工作原理是什么?这就是我们本节课要研究地主要内容. 〔板书〕一、原电池地工作原理 〔讲述〕阅读P19页活动探究1,完成Zn与CuSO4反应过程中溶液温度变化地实验. 〔教师活动〕:请各小组长负责分工,组织成员做好实验,记录相关现象. 〔学生活动〕: 〔小组代表发言〕描述实验现象 〔教师活动〕倾听,组织学生 〔思考问题〕由现象得到什么结论? 温度升高化学能转化为热能

化学能与电能练习题及答案

化学能与电能同步练习 YCY说明:本试卷分第Ⅰ卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分.满分100分,时间60分钟. 第Ⅰ卷(选择题58分) 一、选择题(只有1个正确答案;共6小题,每小题3分,共18分。) 1.下列关于电能的特点叙述中错误的是()A.电能较其它能源使用方便 B.电能在现代社会中的使用最为广泛 C.电能使用导致的污染小 D.电能是化学能与各种能量转化中利用率最高的 2.下面的能源中属于二次能源的是()A.电能、蒸汽B.电能、风能C.蒸汽、风能D.煤、石油 3.三峡工程水电站装机总容量是1820万千瓦,这将给中国电网带来历史性变革,有利于全国电力联网和西电东输工程。目前在我国发电总量中的比例最大的是()A.水电(水力发电)B.火电(火力发电) C.核电(核能发电)D.风电(风力发电) 4.火力发电是通过化石燃料燃烧,使化石燃料中化学能转化为电能,其能量转化方式正确的是()A.化学能→电能B.化学能→机械能→电能 C.化学能→热能→电能D.化学能→热能→机械能→电能 5.现在电池的种类非常多,且由电池造成的污染越来越严重,下列电池不会造成环境污染的是()A.锂电池B.锌锰电池C.氢氧燃料电池D.镍镉电池 6.化学电池可以直接将化学能转化为电能,化学电池的本质是()A.化合价的升降B.电子的转移C.氧化还原反应 D.电能的储存 二、选择题(有1—2个答案,只有一个正确选项的,多选不给分;有两个正确选项的,选对一个给2分,选错一个该小题不给分。共10小题,每小题4分,计40分。) 7.下列电池中不属于二次电池的是()A.碱性锌锰电池 B.铅蓄电池 C.镍镉电池 D.锂离子电池 8.有关原电池的工作原理中的下列说法中不正确的是()A.电池负极发生氧化反应 B.电池正极发生还原反应 C.电子流向是从负极流向正极(外电路) D.电流方向是从负极流向正极(外电路) 9.原电池是将化学能转化为电能的装置,但其构成具有一定的条件,这些条件是()。 ①电极(负极与正极:金属活动性不同)、②电解质溶液、③闭合回路、④灯泡 A.①②③④ B.①②③C.①②④D.②③④ 10.锌电池可望代替铅蓄电池,它的构成材料是锌、空气、某种电解质溶液,发生的总反应是2 Zn+O2=2ZnO。下列有关它的说法正确的是()A.锌为电池负极,发生氧化反应 B.电解质溶液是酸性溶液 C.电池工作时,氧气与锌直接化合,生成氧化锌 D.负极发生的反应是:Zn-2e+H2O=ZnO+2H+

化学能转化为电能——电池

教学设计教学目标如下: 1.通过对原电池电流表指针偏转这一宏观现象的微观探析,加深对原电池工作原理的理解; 2.通过分析原电池装置中各部件的作用,建立原电池的基本模型,并形成模型思维,会运用模型对陌生原电池装置进行分析; 3.分析双液与单液原电池的异同点,理解盐桥的作用,优化原电池模型; 4.学会使用化学语言表达原电池中核心反应——电极反应式和电池的总反应方程式的书写; 5.形成设计原电池的一般思路,体会科学探究与创新的乐趣。 根据以上分析,我确定了本节课的教学重点和难点: 1.教学重点:原电池概念;工作原理;构成条件及初步应用。 2.教学难点:原电池的设计;通过对原电池实验的研究,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。

两个电 极都选 用多孔 石墨材料,并将气体源源不断的通到电极上,判断能否构成原电池?请阐明理由。 【优化模型】请阅读盐桥的相关资料,讨论 以下几个问题。 (1)请分析双液原电池的工 作原理,标出正负极,写出电 极方程式以及总反应方程式。 (提示:锌半电 池,铜半电 池,外电路 电子,内电 路。) (2)原电池工作时,盐桥中离 子如何移动?请阐明原因。(本 实验中盐桥采用饱和KCl和琼 脂溶液制作而成。)盐桥的作用: 双液原电池的优势:

(3)锌半电池中,选择了硫酸锌溶液,有什么好处? (4)双液原电池与单液原电池相比,有哪些优势? 【应用模型】原电池设计: 你能将2Fe3+ +Cu==2Fe 2++Cu2+ 设计成电流稳定可持续供电的 原电池吗?请画出实验装置, 写出两个电极上的电极反应, 并阐述设计思路。原电池设计的基本思路: 【课堂检测】用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、 AgNO3溶液、导线和盐桥(装有 琼脂-KNO3的U型管)构成一个 原电池。以下有关该原电池的 叙述正确的是() ①在外电路中,电流由铜电极 流向银电极 ②正极反应为:Ag++e-=Ag

(完整版)化学能与电能的转化教学设计

化学能与电能的转化课例分析 【教材分析】 本节的内容是化学能与电能。化学反应与能量是最重要的原理性知识之一,也是在社会生产、生活和科学研究中广泛应用的知识,是对人类文明进步和现代化发展有着重大价值的知识,与我们每个人息息相关。化学能对人类的重要性决定了本节学习的重要性。 在上一节已经学习了“化学能与热能”的关系,通过实例和实验,了解化学能与热能的相互转化,了解化学能转化为热能在生产、生活中的应用及其对人类文明发展的贡献。在选修模块“化学反应原理”中,将从科学概念的层面和定量的角度比较系统深入地学习化学反应与能量、电化学基础。本节内容是对前一节课中“一种能量可以转化为其他形式的能量,如热能和电能等”论述的补充和完善,又是为学习“电化学基础”奠定必要的基础。 【教学目标】 1、知识与技能: 了解常见的化学能与电能的转化方式 理解原电池原理及其形成条件 2、过程与方法: ⑴通过预习培养学生自学能力、独立解决问题、发现问题的能力。 ⑵通过实验探究培养学生主动探索科学规律的精神 ⑶通过思考与交流,让学生学会联系自己已掌握的知识通过比较归纳认识事物的本质特征。 3、情感、态度与价值观 ⑴培养学生主动参与意识。 ⑵经历探究过程,提高学生的创新思维能力,勇于探索问题的本质特征,体验科学过程。 【教学重点】 初步认识原电池概念、原理、组成及应用。 【教学难点】 原电池工作原理 【教学方法】 1、实验探究法——通过实验、分析、讨论、总结应用等过程,诱导学生观察、思考、推理、探究; 2、教学中以教师为主导,学生为主体,教材为主线,思维为中心; 3、利用计算机,化微观、抽象为具体、直观、形象。 【教学过程】

人教版高中化学必修二《化学能与电能》word学案

人教版高中化学必修二《化学能与电能》word 学案 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.把握原电池的构成要素以及电池正负极的判定。 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。 直截了当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。 一次能源通过加工、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。 ①定义:把化学能直截了当转化为电能的装置。 ②构成条件:具有爽朗性不同的两个电极;具有电解质溶液;电极间构成闭合回路。 ③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。 【应用摸索】 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:火力发电需要通过较多的能量转化过程,每次转化都会有能量的消耗,因此能量利用率不高,而原电池是把化学能直截了当转化为电能,因此能量利用率较高。

1.以下装置不能形成原电池的是________。 答案:④⑥ 2.依照Zn+2H+===Zn2++H2↑的反应原理设计一个原电池,当Zn为负极时,正极能够选用的金属材料是(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

实验活动6 化学能转化成电能 高中化学必修二教案教学设计 人教版

化学能转化为电能 【教学目标】 知识与技能: 1.获得化学能与电能转化的化学实验的基础知识和基本技能,学习实验研究的方法,能设计并完成化学能与电能转化的化学实验。 2.形成原电池的概念,探究构成原电池的条件。 过程与方法: 1.经历对化学能与电能转化的化学实验探究的过程,进一步理解探究的意义,学习科学探究的基本方法,提高科学探究的能力。 2.能对自己的探究原电池概念及形成条件的学习过程进行计划、反思、评价和调控,提高自主学习化学的能力。 情感态度与价值观:赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献,关注能源问题,形成正确能源观。 【教学重难点】 重点:原电池的概念与构成的条件。 难点:用已经学过的有关知识探究化学能转化成电能的条件和装置。 【教具准备】 多媒体、烧杯、导线、电流表、铜片、锌片、石墨棒、稀硫酸 【教学过程】 [新课导入]【多媒体动画展示:热电厂生产的过程】 [板书]一、化学能直接转化为电能的原理与装置 [学生自学]阅读课本,思考问题:(教师播放投影片) 1.当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时,化学能要经过一系列能量转换才能转化为电能。 2.把氧化剂和还原剂分开,使氧化反应和还原反应在两个不同区域进行。 3.需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子从氧化剂区域流向还原剂区域。 4.考虑氧化反应和还原反应发生的条件和环境,化学物质的选择。 5.从电学角度考虑仪器选择和组装问题

[师生互动]: 1.学生活动形式:组成课堂学习小组进行讨论,建立思维模型。 2.挖掘学生已有的氧化还原反应知识来分析氧化剂和还原剂之间电子转移中的能量转化。 3.积极引导学生思考将氧化反应和还原反应拆开的有关问题(怎样实现上述想法?氧化剂和还原剂分别选择什么物质?它们怎样给出和接受电子?)。 师:能否将氧化反应区域和还原反应区域拆开?这样在氧化反应区域和还原反应区域之间可能有电子流动,从而完成化学能向电能的转化。 [板书] 实验设计: 1.Cu-Zn原电池实验: ①Cu、Zn分别插入稀硫酸中。②Cu、Zn同时插入稀硫酸中,但不接触。③将Cu、Zn 用导线连接起来。④在Cu、Zn导线之间接电流表。⑤将Cu、Zn导线互换再接电流表。 [板书] Zn片发生氧化反应,Zn:Zn-2e=Zn2+负极 H+在Cu片上发生还原反应,Cu:2H++ 2e=H2↑正极 师:很好,总的离子反应方程式:Zn2+ + 2H+=Zn2++H2↑ [板书]实验探究2: 2.Zn-Zn与稀硫酸进行实验。 3.Cu-石墨与稀硫酸进行实验。(在短时间内,不考虑氧气的作用) 4.Zn-石墨与稀硫酸进行实验。 5.Fe-Zn与稀硫酸进行实验。 上述实验及现象以表格对比的形式呈现出来。 ①两极材料不同的各种现象。 ②不同溶液的各种现象。 ③电极在同一容器和不同容器中的现象。 化学用语化:将上述成功转化实验中的反应,用氧化反应式、还原反应式和总化学方程式的形式表示出来。 同一容器不同容 器 实验 序号 电极材料溶液现象氧化反应还原反应总反应

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《化学能转化为电能》教学设计 ——化学组林秉珠 一、设计意图 高中化学新课程的一种重要理念是学习生活中的化学,学习有用的化学。而能源是社会发展、人类文明进步不可或缺的重要条件。本单元把化学能与电能转化联系起来,让学生认识到能源科学的发展与化学科学的发展息息相关。学生已经掌握氧化还原反应的本质及化学反应中存在的能量的变化和转化,这是学习本单元重要的知识基础。我所在的学校释厦门六中,学生普遍思维活跃,想法大胆又创新,具备了一定的自主探究的经验和能力。 本单元安排3个课时完成教学任务,重点是第一课时《化学能转化为电能》,而原电池的原理和应用又是第一课时的重点和难点。 在第一课时的教学中,首先利用学生日常生活中熟知的事物,创设问题情境导入新课,激发学生的探究欲往。其次,对原电池工作原理的学习,设计到较多需要想象的抽象思维概念,学生理解起来较为费力。可先设计四个操作简单、对比性强、现象明显的实验,引导学生也能够实验探究发现问题:化学反应过程中会产生电能。再借助动画演示形象地分析原电池的工作原理,帮助学生更加快更深刻地理解原电池的工作原理。并且引导学生进行分组实验探究原电池的构成条件,有效地反馈学生的学习情况,进一步培养学生的各种能力。 最后,引导学生进行实践活动:1、制作水果电池,以巩固原电池的工作原理,引出原电池的应用:制作电源。2、对比实验:粗锌和纯锌分别与稀硫酸反应,让学生在自主探究中喜获新知:利用原电池能加快化学反应速率。也为认识钢铁腐蚀及防止金属腐蚀原理作了很好的铺垫,使学生对原电池的原理和应用有更深刻的认识和体验。 二、教案 (一)课时:1课时 (二)教学目标 1、知识与技能: ①通过实验探究,认识化学能可以转化为电能; ②掌握原电池的工作原理和构成条件; ③了解原电池原理在生产、生活中的实际应用。 2、过程与方法: 利用实验探究方法学习原电池的原理和构成条件。 3、情感态度与价值观: 通过实验探究,培养严谨细致的科学态度和质疑精神。 (三)重、难点 教学重点: 1、初步了解原电池的原理和组成 2、了解原电池原理在生产、生活中的实际应用 教学难点 1、化学电源的组成和工作原理 2、原电池原理在生产生活中的实际应用 (四)教学方法 教法:试验法、讲授法、探究法、阅读讨论法 学法:自主学习、探究学习、合作学习相结合

高中化学考点规范练习:化学能转化为电能_电池

课时规范练21 化学能转化为电能——电池 一、选择题(本题共8小题,每小题7分,共56分.每小题只有一个选项符合题目要求) 1.关于原电池的叙述正确的是( ) A.原电池工作时,电极上不一定都发生氧化或还原反应 B.某可充电电池充、放电时的总反应式为L NiO2+x Li LiNiO2,放电时此电池的负极材料是Li1-x NiO2 C.铅、银和盐酸构成的原电池工作时,铅板上有5.175 g铅溶解,正极上就有1 120 mL(标准状况)气体析出 D.在理论上可将反应CH4(g)+2O2(g)CO2(g)+2H2O(l) ΔH<0设计成原电池 2.有关下列四个常用电化学装置的叙述中,正确的是( ) Ⅰ.碱性锌锰电池Ⅱ.铅—硫酸蓄电池 Ⅲ.铜锌原电池Ⅳ.银锌纽扣电池 A.Ⅰ所示电池工作中,MnO2的作用是催化剂 B.Ⅱ所示电池放电过程中,硫酸浓度不断增大 C.Ⅲ所示电池工作过程中,盐桥中K+移向硫酸锌溶液 D.Ⅳ所示电池放电过程中,Ag2O是氧化剂,在电池工作过程中Ag2O被还原为Ag 3.用铜片、银片设计成如图所示的原电池.以下有关该原电池的叙述正确的是( ) A.电子通过盐桥从乙池流向甲池 B.用铜导线替换盐桥,原电池将能继续工作 C.开始时,银片上发生的反应是Ag-e-Ag+ D.将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池总反应相同 4.下面是4种燃料电池的工作原理示意图,其中正极的反应产物为水的是( )

5.深埋在潮湿土壤中的铁管道,在硫酸盐还原菌作用下,能被硫酸根腐蚀,其电化学腐蚀原理如图所示,下列与此原理有关的说法错误的是( ) A.正极反应为S+5H2O+8e-HS-+9OH- B.输送暖气的管道不易发生此类腐蚀 C.这种情况下,Fe腐蚀的最终产物为Fe2O3·x H2O D.管道上刷富锌油漆可以延缓管道的腐蚀 6.利用如图装置探究铁在海水中的电化学防护,下列说法不正确的是( ) A.若X为锌棒,开关K置于M处,可减缓铁的腐蚀 B.若X为锌棒,开关K置于M处,铁电极的反应为Fe-2e-Fe2+ C.若X为碳棒,开关K置于N处,可减缓铁的腐蚀 D.若X为碳棒,开关K置于N处,铁电极的反应为2H++2e-H2↑ 7.(广东汕头模拟)微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置.某微生物燃料电池的工作原理如图所示,下列说法正确的是( ) A.电子从b流出,经外电路流向a B.HS-在硫氧化菌作用下转化为S的反应是HS-+4H2O-8e-S+9H+

必修2化学能与电能学案

必修2 第二章第二节《化学能与电能》学案 一、基础支撑(课前完成) 1.金属活动性顺序 K Ca Na Mg Zn Sn Pb (H)Hg Pt Au 2.判断物质是不是电解质(再各列举2例) 电解质:HCl、NaOH、CuSO4、; 非电解质:酒精、蔗糖、。 3.判断反应能否自发进行(能进行的写出其化学方程式) Cu + HCl——Zn + H2SO4—— 4.判断一个能自发进行的反应是否为氧化还原反应 HCl+NaOH——Cu+ AgNO3—— 5.能分别写出氧化还原反应的氧化反应、还原反应 Zn + 2H+ = Cu+2Ag+=Cu2++2Ag 氧化反应氧化反应 还原反应还原反应 二、知识要点(当堂弄懂) 1.基本知识 ⑴原电池概念:将能转变为能的装置叫做原电池。 ⑵如图,回答相关问题 负极():电极反应式,反应; 正极():电极反应式,反应。 电池反应(总反应):化学方程式; 离子方程式。 2.构成原电池的条件 有两种活泼性不同的金属(或一种金属和一种能导电的非金属)作电极;电极浸入电解质溶液中;形成闭合回路;一个自发进行的氧化还原反应。 3.正、负极判断,电极反应式、电池反应式书写 ⑴正、负极判断①两极的活泼性(通常); ②电极是否溶解,电极上是否析出物质(气体/金属) ③电子流出/流入,电流方向; ④得/失电子,氧化/还原反应(实质)。 ⑵电极反应式书写负极失电子;正极一般不参与反应,电解质溶液中的阳离子在正极上得电子。 ⑶电池反应式书写将正、负极两个反应式相加即得(特别注意得失电子总数相等)。 ⑷原电池中电解质溶液离子移动方向带正电荷的阳离子移向正极,带负电荷的阴离子移向负极。

化学能与电能(第一课时)教学设计

第二节化学能与电能(第一课时)教学设计 一、探究目标 (一)知识技能 1、理解化学能与电能之间转化的实质。 2、掌握化学能是能量的一种形式,它同样可以转化为其他形式的能量。 (二)过程与方法 通过反应物之间电子的转移的探究,理解原电池的形成是氧化还原反应的本质的拓展和运用。 (三)情感价值观 感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题,形成较为客观、正确的能源观,提高开发高能清洁燃料的意识。 二、探究重点 初步认识原电池概念、原理、组成及应用。 三、探究难点 通过对原电池实验的研究,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。 四、探究过程 【实验探究引入课题】 【问题探究】 1、锌片和铜片分别插入稀硫酸中有什么现象发生? 2、锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中,现象又怎样?为什么? 3、锌片的质量有无变化?溶液中c (H+)如何变化?

4、锌片和铜片上变化的反应式怎样书写? 5、电子流动的方向如何? 【引入】 电能是现代社会中应用最广泛,使用最方便、污染最小的一种二次能源,又称电力。例如,日常生活中使用的手提电脑、手机、相机、摄像机……这一切都依赖于电池的应用。那么,电池是怎样把化学能转变为电能的呢?这就让我们用化学知识揭开电池这个谜。 【板书】第二节化学能与电能 【板书】一、化学能与电能的相互转化 【板书】1、燃煤发电的过程 【板书】2、燃烧的本质──氧化还原反应 【分析】氧化还原反应的本质是氧化剂与还原剂之间发生电子转移的过程,电子转移引起化学键的重新组合,伴随着体系能量的变化。要使氧化还原反应释放的能量不通过热能而直接转化为电能,就要设计一种装置,使氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行。如果要把可产生的电能以化学能的形式储存起来,这就是我们这节课要研究的重要知识点──原电池,这种装置可以将氧化还原反应的能量储存起来,类似于水库的蓄能。 【板书】3、原电池 原电池实验探究

【化学】鲁科版选修4《化学反应原理》教案:1.2《电能转化为化学能

第2节电能转化为化学能——电解 知识与能力: 1.通过对熔融氯化钠电解体系的分析,使学生掌握电解、电解池概念,清晰地建立起电极 反应的概念并能够正确地判断阴极和阳极; 2.通过运用电解的原理分析食盐水的电解、铜的电解精练,了解这些较复杂体系中所发生 的反应以及电解的实用价值; 3.通过学习电镀的内容,使学生了解具有一定特殊性的、另一种电解原理的应用方法,并 进一步体会电解对人类社会的重要贡献; 4.通过活动探究,提高学生的实验能力和分析能力; 5.从能量的角度理解化学科学的重要性。 过程与方法: 采用问题驱动的方法,经联想质疑中熟知的反应切入提出问题,将学生引入本节学习;以已知离子在电场中的定向移动为起点,从而分析具体反应中阴阳离子的移向,在渐进的学习中明白电解、电解池,并学会书写电极反应式;在电解原理的应用中,要让学生明白规律是有条件限制的。 情感、态度与价值观: 进一步体会化学的魅力,激发对学习的兴趣;了解方法的重要意义,明白将来实现的重要价值。 教学重点:电解原理、电极反应 教学难点:阴极和阳极以及电极反应的概念、正确书写电极反应式 课时安排:共5课时(新课3课时,复习练习2课时) 教学过程: (第一课时) 【联想?质疑】已知金属钠与氯气反应的热化学方程式: 2Na(s)+Cl2=2NaCl(s) △H= —822.3kJ?mol—1如果要真个反应反方向进行,则需 要外界提供能量,那么大家想一想我们可以采用什么样的外界能量。 【学生】电能。 【提问】那么这样的反应是什么能转化为什么能? 【学生】电能转化为化学能 【教师】对,电能转化为化学能的一中重要方法就是电解,下面我们就来学习电解。首先我们来以电解熔融NaCl了解一下电解的原理 【板书】一、电解的原理 【阅读交流】 1)、通电前,熔融氯化钠中存在哪些离子?这些离子的运动情况怎样? 2)、通电后,外电路上的电流方向怎样? 3)、接通电源后,熔融氯化钠中Na+、Cl-各向那个方向运动?

化学能与电能的转化

化学能与电能的转化 (时间:45分钟满分:100分) 一、选择题(本题共8题,每小题6分,共48分,每小题只有一个选项符合题目要求) 1.以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌,下列说法正确的是( )。 A.未通电前上述镀锌装置可构成原电池,电镀过程是该原电池的充电过程 B.因部分电能转化为热能,电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系 C.电镀时保持电流恒定,升高温度不改变电解反应速率 D.镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用 2.下列关于工业冶金的描述中不正确的是( )。 A.电解熔融的氧化铝制取金属铝,阳极反应式为2O2--4e-===O2↑ B.电解法精炼铜,用粗铜作为阴极 C.电解冶炼金属钠与电解饱和食盐水的阳极产物相同 D.在电镀件上电镀锌,用锌盐(如硫酸锌)溶液作为电镀液 3.大功率镍氢动力电池及其管理模块是国家“十五”863计划电动汽车专项中一项重要课题。我国镍氢电池居世界先进水平,解放军潜艇将装备国产大功率镍氢动力电池。常见镍氢电池的某极是储氢合金LaNi5H6(LaNi5H6中各元素化合价均为零),电池反应通常表示为: LaNi5H6+6NiO(OH) 放电 充电 LaNi5+6Ni (OH)2 下列有关镍氢电池的说法,不正确的是( )。 A.电池工作时,储氢合金作负极 B.电池充电时,阳极发生氧化反应 C.电池放电时,电子由正极通过外电路流向负极 D.电池工作时,负极反应式:LaNi5H6+6OH--6e-===LaNi5+6H2O 4.(2012浙江高三调研)已知电极上每通过96 500 C的电量就会有1 mol电子发生转移。精确测量金属离子在惰性电极上以镀层形式沉积的金属质量,可以确定电解过程中通过电解池的电量。实际测量中,常用银电量计,如图所示。下列说法不正确的是( )。 A.电量计中的银棒应与电源的正极相连,铂坩埚上发生的电极反应是:Ag++e-===Ag B.称量电解前后铂坩埚的质量变化,得金属银的沉积量为108.0 mg,则电解过程中通过电解池的电量为96.5 C C.实验中,为了避免银溶解过程中可能产生的金属颗粒掉进铂坩埚而导致测量误差,常在银电极附近增加一个收集网袋。若没有收集网袋,测量结果会偏高 D.若要测定电解饱和食盐水时通过的电量,可将该银电量计中的银棒与待测电解池的阳极相连,铂坩埚与电源的负极相连 5.一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪,负极上的反应为:CH3CH2OH-4e-+H2O===CH3COOH+4H+。下列有关说法正确的是( )。 A.检测时,电解质溶液中的H+向负极移动 B.若有0.4 mol电子转移,则在标准状况下消耗4.48 L氧气 C.电池反应的化学方程式为:CH3CH2OH+O2===CH3COOH+H2O D.正极上发生的反应为:O2+4e-+2H2O===4OH- 6.关于下列装置说法正确的是( )。

高一化学 《化学能与电能》学案

第二章第二节《化学能与电能》(第一课时)学案 【学习目标】 1、了解原电池的形成条件; 2、了解原电池的工作原理; 3、理解化学能与电能之间转化的实质。 学习重难点:理解氧化还原反应与原电池原理之间的联系,了解原电池的形成条件和简单原电池原理的分析;原电池装置的设计 【自学导引】 1、火力发电中的能量转换过程及其弊端 阅读教材39-40页,认识火力发电中的能量转换过程及其弊端 2、如何将化学能直接转换为电能 阅读教材40-41页,认识能将化学能直接转换为电能的反应的特点,并思考如何将锌与稀硫酸反应中的化学能直接转换为电能 3、原电池的构成条件和工作原理 阅读教材41-42页,认识并总结出原电池的构成条件和工作原理。 【合作探究】 探究活动一火力发电中的能量转换过程及其弊端 1、火力发电中的能量转换过程 2、火力发电的弊端及其解决方法 探究活动二如何将化学能直接转换为电能 1、电流是如何形成的?是不是所有的化学反应都可以形成电流吗?什么类型的化学反应可以形成电流? 2、如何设计一个实验装置将锌与稀硫酸反应中的化学能直接转换为电能?(实验用品:锌片、铜片、导线、稀硫酸、电解槽、电流表) 探究活动三原电池的构成条件 电极材料除了锌、铜,可否是别的材料?反应液除了稀硫酸,可否是别的液体?在两个电解槽中可否也能形成原电池?利用下面所提供的实验用品(锌片、铜片、导线、稀硫酸、电解槽、电流表),实验探究导线断开时、采用2个电解槽时可否形成原电池。 1

2 探究活动四 原电池的工作原理 1、原电池的两极分别发生了什么反应? 2、原电池中电子和电流的流动方向分别是什么?电解质溶液中离子怎么移动? 【课堂练习】 2、请在下图中标出电子的流动方向和电流方向,并判断正负极,写出电极反应式 H 2SO 4 CuSO 4 3、将反应Cu+2FeCl 3 =CuCl 2+2FeCl 2 设计成原电池,画出实验装置图,并写出电极反应式 【小结提升】 1.总结本课知识收获: 2.方法上的收获: 【课后作业】 1、利用家庭中常见的生活物品,设计一个原电池。 2、查阅各种常见电池资料,了解其装置,试着分析其中的原理。 实验序号 所用药品 电流表指针是否偏转 实验结论 两电极的材料 反应液 其他 CuSO 4 Zn Cu H 2SO 4 Ag

最新化学能转化为电能教学设计

必修2《化学能转化为电能》教学设计案例 厦门集美中学化学组韩冬 一.教材分析与教学思路 1.教材分析 案例章节:《普通高中标准实验教科书(苏教版)》必修2专题二第三单元化学能转化为电能(第一课时) 内容分析:本单元知识内容在必修1中,讲到了很多的电解的生活实例但还没有形成具体的知识概念。教材利用活动与探究铜锌原电池的装置,总结出原电池的原理。通过实验现象的分析出两极的反应方程式,通过上面知识的构建总结出原电池的原理,提出原电池的概念。最后设计了交流与讨论钢铁的吸氧腐蚀来巩固学生对原电池的理解。 2. 教学思路与设计 本节课属于电化学的内容,学生第一次接触到电化学理论会接受起到会比较困难。根据课标要求:要学生能举例说明化学能与电能的转化关系及其应用,并能用生活中的材料制作简易电池。要求从知识角度上不高,在化学选修中还会继续学习。所以在设计这节课的主要以提升学生学习兴趣为主不拓展太多内容。根据前苏联教育家维果茨基提出的“最近发展区”理论,在提出原电池理论前应结合学生已有的生活体验和对电的感性知识给学生搭建一个平台。 在课的引入时,我用“借实验用品”的方式来完成第一个环节也就是借用学生在生活中接触很多的不同面值的硬币和面巾纸来完成。通过用灵敏电流表来测试硬币原电池的电流,来激发学生的学习兴趣和热情和提高参与度,同时也为学生提出问题如何解释电流产生的原因。为下一个环节提供了铺垫,为了更好的解释电流产生的原因给学生提供铜锌原电池的材料让学生按照发给学案内容完成书上的实验内容,并记录现象。做完实验交流结果,引出原电池的概念原理和氧化还原反应之间的关系及书写铜锌原电池的电极反应。通过投影生活中常见的案例练习来巩固原电池的概念理解通过习题讲述原电池的应用。实验探究分析课前硬币发电实验中如何利用电流表确定正负极,及哪种材料更为活泼,让学生知道化学就在身边和在生活中的应用。最后讨论交流钢铁的腐蚀完成吸氧腐蚀的内容,这部分以了解为主不拓展太多。 二. 三维目标

化学能转化为电能教案20

第3单元化学能与电能的转化 课时1化学能转化为电能 一、学习目标 1.通过实验探究,认识化学能转化为电能的装置。 2.理解原电池的工作原理,掌握原电池的构成条件,正确书写简单原电池的电极反应和总反应。 3.了解原电池在生产、生活中的应用。 二、教学重点及难点 教学重点:原电池的概念、原理、组成及应用。 教学难点:从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质、原电池的构成条件。 三、设计思路 学生对“电”有着较丰富的感性认识。充分利用学生已有的经验,以及电学、化学反应中能量变化和氧化还原反应等知识,调动学生主动探索科学规律的积极性。通过实验探究,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。 本课从日常生活中常见的电池入手,通过各种电池的展示,提出疑问:这些电池是如何产生电流的?学生根据物理对电流的认识,提出假设:有电子的流动,因此可能在电池里发生了有电子转移的氧化还原反应。引导学生通过简单的氧化还原反应验证这一假设。通过锌、铜与硫酸的简单组合,体验电流的产生。引出原电池的概念。再利用分组实验的方式探究原电池的工作原理、构成条件。同时从电子转移的方向确定原电池正极、负极,电极上发生的反应,并写出电极反应式、电池总反应。认识到可以利用自发进行的氧化还原反应中的电子转移设计原电池,将化学能转化为电能,为人类的生产、生活所用。在此基础上介绍一些常见的化学电源,以拓宽学生的知识面。 四、教学过程 【创设情景】展示图片:生产、生活都离不开电。我们平时所用的手电筒、计算器、手机、笔记本电脑、电子表等都需要用到电池。这些电池是怎样产生电流的呢? 【板书】一、化学能转化为电能

化学能转化为电能——电池 课时作业

化学能转化为电能——电池课时作业 一、选择题(包括8小题。1~6小题只有一个选项符合题意,7~8小题有两个选项符合题意。) 1.科学家预测“氢能”将是人类社会最理想的新能源,目前,有人提出一种最经济最理想的获得氢能源的循环体系,如下图所示。下列说法错误的是( ) A.在氢能的利用过程中,H2O可循环使用 B.氢气、氧气和稀硫酸构成的燃料电池中,正极的电极反应为:O2+4e-+2H2O=4OH- C.该法制氢的关键是寻找光分解催化剂 D.利用光电转化可将太阳能转化为电能用于电解水而获得氢气 2.以下现象与电化学理论无关的是( ) A.黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易生铜锈 B.生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈 C.纯锌与稀硫酸反应时,滴少量硫酸铜溶液后速率加快 D.银质奖牌久置后表面变暗 3.在如右图所示的装置中,a为金属(在金属活动性顺序表中排在H前),b为碳棒,关于此装置的各种叙述不正确的是( ) A.碳棒上有气体放出, 溶液pH变大 B.a是正极,b是负极 C.导线中有电子流动,电子从a极到b极

D.a极上发生了氧化反应 4.X、Y、Z、M、N代表五种金属,有以下化学反应:①水溶液中:X+Y2+=X2++Y ②Z+2H2O(冷)=Z(OH)2+H2↑③M、N为电极与N 盐溶液组成原电池,发生的电极反应为:M→M2++2e- ④Y可以溶于稀H2SO4中,M 不被稀H2SO4氧化这五种金属的活动性由弱到强的顺序是( ) A.M

《化学能与电能的转化》.

《化学能与电能的转化》 班级________ 姓名____________ 1 ?将氢气、甲烷、乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃料电池。 燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。此种电池能量利用率可高达80% (一般柴油发电机只有40%左右),产物污染也少。下列有关燃料电池的说法错误的是() A ?上述燃料电池的负极反应材料是氢气、甲烷、乙醇等物质 B ?氢氧燃料电池常用于航天飞行器,原因之一是该电池的产物为水,经过处理之后可供宇 航员使用 C.乙醇燃料电池的电解质常用KOH,该电池的负极反应为:C2H5OH —12e「= 2CO2 T+ 3H2O D .甲烷燃料电池的正极反应为:O2+ 2H2O + 4e—= 4OH 2 ?固体氧化物燃料电池是由美国西屋(West-i nghouse )公司研制开发的。它以固体氧化锆一 氧化钇为电解质,这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2—)在其间通过。该电池的工 作原理如图所示,其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是( ) A . O2—向电池的负极移动 B .有H2放电的b极为电池的正极 C. a极对应的电极反应为C b+2H2O+4e =4OH D .该电池的总反应方程式为2H2+O2輕2H2O 3.类推是在化学学习和研究中常用的思维方法,但类推出的结论最终要经过实践的检验才能 决定其正确与否,下列几种类推结论中不正确的是( ) A .钠、镁都是活泼金属,由金属钠和镁引起火灾都不能用干冰灭火器灭火 B. NaHSO3溶液能与NaAIO2反应生成白色沉淀,NaHCO3溶液也能与NaAIO 2反应生成白色沉淀 C. NH4CI、NH4I结构相似,将两种固体分别加热,都分解生成HX和NH3 D .原电池中通常是活泼金属做负极,不活泼金属做正极,用铜和铝与浓硝酸构成原电池 时,铝是负极 4 .一种新型燃料电池,它以多孔镍板为电极插入KOH溶液中,然后分别向两极通人乙烷和 氧气,其总反应为:2C2H6+7O2+8KOH = 4K2CO3+10H2O,有关此电池的推断正确的是 A .负极反应为:14H2O+7O2+28e-= 28OH-( ) B .放电一段时间后,负极周围pH升高

高中化学第二章化学反应与能量第2节化学能与电能学案人教版

第2章第2节化学能与电能 课前预习学案 一、预习目标 1、了解燃煤发电的流程及关键步骤 2、通过预习尝试填写有关锌铜原电池的基础知识 3、记住化学电池的本质 4、了解常见电源 二、预习内容 1、燃煤发电的流程:_______________________________________________________ 化学能转换为电能的关键 :________ __________________________________________ 3、化学电池的反应本质__________________________________________________________ 4、常见的化学电源有____________________________________________________________ 三、提出疑惑 同学们,通过你的自主学习,你还有哪些疑惑,请把它填在下面的表格中

一、学习目标 1、了解燃煤发电的流程及关键步骤 2、掌握锌铜原电池的基础知识 3、记住化学电池的本质 4、了解常见电源 二、学习重难点:掌握锌铜原电池的基础知识 三、学习过程 ㈠燃煤发电的流程______________________________________________________________ 化学能转换为电能的关键______________________________________________________ (二) 探究化学能与电能的转化 尝试填写下表: ⑵原电池中如何判断正负极? ⑶正极金属起啥作用?啥在正极上得电子?

电能转变为化学能教案

第3单元课时2 电能转变为化学能 教学设计 一、学习目标 1.了解电解原理;能正确区分原电池和电解池,能从能量转化、装置、电极反应等方面区别电解反应和原电池反应。 2.了解电解池的形成条件,能正确书写简单电解池的电极反应式; 3.初步了解电解在生产和生活中的应用,感受化学在促进社会发展、提高人们生活质量中的重要作用。 二、教学重点及难点 教学重点:电解原理,电极反应式。 教学难点:原电池与电解池的区分,电解池电极反应式。 三、设计思路 在上一节了解了化学能转化为电能的形式——原电池的工作原理及形成条件之后,学生对自发进行的氧化还原反应的应用已有所了解,知道可以将氧化还原反应中电子转移的化学能转化为电能为人类所用。因此在本节提出能否将电能转化为化学能的疑问,利用已有知识,生产实例,引出对电解工作原理的分析讨论。通过电解氯化铜溶液的实验现象,得出电解的概念,理解电解池的工作原理和电极反应。同时把化学能与电能相互转化的两种装置——原电池和电解池进行比较,进一步巩固对有关原理的认识。最后介绍电解原理在实际工业生产中的应用,促使学生感受化学在促进社会发展、提高人们生活质量中的作用。 四、教学过程 [引入] 在生产和生活中我们不但要利用化学反应,使化学能转化为电能,有时还要利用电能,使电能转化为化学能。电能转化为化学能一般通过电解的方法来完成。你了解哪些利用电解反应来制取新物质的例子?

[讨论与交流]电解水能够制得氢气和氧气,电解食盐水能够制取烧碱、氢气和氯气,用于制造日常生活中各种铝制品的铝,是通过电解熔融氧化铝获得的。 [设问]电流怎样使水、食盐水、氧化铝发生反应,转化为各种产物的? [演示实验]电解氯化铜溶液。 [实验现象观察和记录](PPT3) [分析](PPT4)(利用动画模拟)在氯化铜溶液中,存在Cu2+和Cl—,接通电源后,Cu2+和Cl-定向移动,阴极周围的Cu2+得电子发生还原反应:Cu2++2e=Cu;在阳极Cl-失电子发生氧化反应:2Cl--2e-=Cl 2 ↑。在这一电解过程中,水中电离的H+和OH-。都没有被氧化或还原。 所以电解的化学方程式为:CuCl 2电解 Cu+ Cl 2 ↑阴极产物阳极产物 [归纳与小结] 电解原理(PPT5) 1.电解:使直流电通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程,叫做电解。 2.电解池:电能转变为化学能的装置。 3.电解池的形成条件 ①直流电源; ②阴、阳电极; ③电解质溶液或熔融电解质。 [课堂练习]原电池、电解池的区分(PPT6、7) [观看投影资料]电解原理的应用:电解饱和食盐水(氯碱工业);电解制金属钠、镁、铝;铜的电解精炼。 [交流与讨论]工业上铜电解精练的基本原理 [介绍]电解反应的应用(PPT8、9) 1.氯碱工业 2.电冶金 3.铜的电解精炼 4.电镀 利用电解的方法把一层薄金属覆盖在一件物品表面的过程叫做电镀电镀的作用是防止物品受侵蚀或使物品外表更美观。(在电镀过程中,把清洁后的待镀物品作为阴极,拟镀金属作为阳极,以含有拟镀金属阳离子的溶液作为电解质)

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