第六章　第一节　第2课时　化学反应与电能 学案（含答案）

第2课时　化学反应与电能
[核心素养发展目标]　1.设计实验认识构成原电池的条件。2.理解原电池的概念及工作原理，能正确判断原电池的正、负极。
一、原电池
1．火力发电——化学能间接转化为电能
(1)能量转换原理及过程
化学能______能______能电能
其中能量转换的关键环节是______(氧化还原反应)。
(2)能量转化特点
能量利用率低、污染严重。
2．原电池——化学能直接转化为电能
(1)实验探究
实验装置 实验现象 实验结论或解释
锌片：逐渐____，有________产生 铜片：________ 锌与稀硫酸反应生成______，铜与稀硫酸_____
锌片：___________ 铜片：___________ 电流表：指针发生________ 锌______电子，变为______，电子经过导线流向_________________________________________， 产生电流，________________________________ 在铜片上________电子生成_________________， 反应过程中产生了________
(2)原电池的概念及本质
①概念：将______能转化为______能的装置。
②本质：发生____________反应。
(3)原电池的工作原理
分析下图并填空：
原电池总反应式：________________________________________________________________。
电子、离子的移动方向：
①电子的移动方向：从______极流出，经导线流向______极。
②离子的移动方向：阳离子向______极移动，阴离子向______极移动。
(4)原电池的构成条件
(1)火力发电过程中，机械能转化为电能是整个能量转化的关键(　　)
(2)原电池的电极材料必须是金属(　　)
(3)原电池工作时，正极与负极转移电子数相同(　　)
(4)在锌铜原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌(　　)
(5)原电池中阳离子向正极移动(　　)
1．下列装置中能够组成原电池的是________(填序号)，其他不能构成原电池的试分别说明理由：_____________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
2．根据原电池原理，结合装置图，按要求解答问题：
(1)若X为Zn，Y为硫酸铜溶液，则X为_______________________(填电极名称)，判断依据：_______________________________________________________________________________；
铜电极的名称是________，溶液中的Cu2＋移向________(填“Cu”或“X”)电极。
(2)若X为银，Y为硝酸银溶液，则X为________________________(填电极名称)，判断依据：_______________________________________________________________________________；
铜电极的名称是________，溶液中的Ag＋移向________(填“Cu”或“X”)电极。X电极上的电极反应式为_________________________________________________________________。
电极名称的判断方法
二、原电池工作原理的应用
1．加快氧化还原反应的进行
在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中粒子运动相互间的干扰减小，使反应加快。
例如：实验室用Zn和稀H2SO4反应制取H2，常用粗锌。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4形成________，加快了锌的溶解，使产生H2的速率加快。
2．比较金属的活动性
一般，若两种金属A、B与电解质溶液构成原电池，若金属A作负极，则金属活动性：________。
3．设计原电池
(1)设计思路
①找：一般给定氧化还原反应的还原剂作负极，氧化剂作电解质溶液，比负极活泼性弱的金属或石墨等能导电的非金属作正极。
②画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图，在图上标注电极材料，电解质溶液。
(2)实例
以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例
材料选择 装置 电极反应式
负极：Fe 正极：Cu或C等(活泼性比Fe差的金属或导电的石墨棒均可) 电解质溶液：CuSO4溶液 负极：____________________ 正极：____________________
(1)原电池中，负极材料的活泼性一定强于正极材料的活泼性(　　)
(2)只要是自发的放热的化学反应就可以设计为原电池(　　)
(3)原电池的负极上一定发生氧化反应，故负极本身质量一定减轻(　　)
(4)向Zn和稀H2SO4反应的溶液中，滴加几滴CuSO4溶液，产生气泡速率加快，是因为构成了原电池(　　)
(5)原电池中正极材料必须与电解质溶液的某种离子反应(　　)
1.根据原电池工作原理，结合装置图，按要求解答问题：
(1)若X为Mg，Y为Al，Z为氢氧化钠溶液，则X为________(填电极名称)，Y电极可能观察到的现象是____________________________，电池总反应式为_________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)若X为Fe，Y为Cu，Z为浓硝酸，则Cu为________(填电极名称)，铜电极区域可能观察到的现象是_____________________________________________________________________，
电极反应式为___________________________________________________________________。
2．同学们在“简易电池的设计与制作”的实验中，对影响自制电池效果的因素进行了实验探究。
[提出问题]　影响自制电池效果的因素有哪些？
[查阅资源]　电极材料，电极间距，水果种类对自制水果电池的效果可能有影响。
[实验探究]　Ⅰ.按如图连接水果电池。
Ⅱ.实验记录如下：
序号 电极 电极间距 水果种类 电流表示数(μA)
① Cu—Al 2.0 cm 西红柿 78.5
② Cu—Fe 2.0 cm 西红柿 70.3
③ Al—Al 2.0 cm 西红柿 0
④ Cu—Al 2.0 cm 柠檬 45.7
⑤ Cu—Al 1.0 cm 柠檬 98.4
⑥ 石墨棒—Al 1.0 cm 柠檬 104.5
[解释与结论]
(1)实验①②③的目的是___________________________________________________________
____________________。对比实验①②③得出的结论是_________________________________
_______________________________________________________________________________。
(2)欲得出“水果种类对电池效果有影响”的结论，需要对比实验________(填序号)。
对比④⑤得出的结论是____________________________________________________________
____________________。
[反思与探讨]
(3)水果电池中，水果的作用是_____________________________________________________。
(4)对比实验①②③可知构成水果电池的电极必须具备的条件为________________________，
构成水果电池的其他要素还有________________、______________、______________。
水果电池的电池效果与电极材料、水果的种类有关，另外还与两电极间距离等因素有关。
现有如下两个反应：
A：H2SO4＋2KOH===K2SO4＋2H2O
B：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2
(1)根据上述两反应的本质，________(填字母)反应能设计成原电池，其原因是______________
_______________________________________________________________________________。
(2)将上述反应中能设计成原电池的反应设计成原电池。
①写出电极反应式及反应类型：
负极：__________________________________________________________________________，
____________________；
正极：__________________________________________________________________________，
____________________。
②画出装置图并标明电极材料与名称、电解质溶液、电子流向。
③若导线上通过电子2 mol，则负极质量减轻________g。
1．电能是国民生产、生活中的重要能源，下图是2015年我国电力生产量的构成图。
下列有关火力发电的描述，正确的是(　　)
A．火力发电的能量转换形式为化学能直接转化为电能
B．火力发电的主要燃料为煤，煤炭是可再生能源
C．火力发电不但排放出大量温室气体，还可能导致酸雨
D．火力发电过程中的能量转化，热能转化为机械能是关键
2．下列各组材料中，不能组成原电池的是(　　)
选项 A B C D
两极材料 Zn片，石墨 Cu片，Ag片 Zn片，Cu片 Fe片，Cu片
插入溶液 稀硫酸 AgNO3溶液 蔗糖溶液 稀盐酸
3.如图所示，a的金属活动性在氢之前，b为碳棒。下列关于该装置的说法中，正确的是(　　)
A．a极上发生还原反应，b极上发生氧化反应
B．碳棒上有气体逸出，溶液中c(H＋)增大
C．导线上有电流，电流方向a→b
D．反应后a极质量减小
4．利用原电池原理可比较金属的活泼性，原电池中，作负极的金属活动性一般比作正极的金属活动性强。结合相关知识解答下列问题。
A、B、C三种金属片按表中装置进行实验：
装置 甲 乙
现象 A不断溶解，B上产生气泡 C的质量增加，B的质量减轻
(1)在甲中，金属片________(填“A”或“B”)发生氧化反应。
(2)在乙中，金属片________(填“B”或“C”)作负极。
(3)如果把B、C用导线连接后同时浸入稀硫酸中，有一电极产生气泡。则金属片_____________
(填“B”或“C”)上有气泡产生。
(4)上述三种金属的活动性顺序是________________________。
第2课时　化学反应与电能
一、
1．(1)热　机械　燃烧
2．(1)溶解　气泡　没有变化　氢气　不反应　逐渐溶解　有气泡产生　偏转　失去　Zn2＋　铜片　H＋　得到　H2　电能　(2)①化学　电　②氧化还原　(3)负极　氧化反应
Zn－2e－===Zn2＋　正极　还原反应　2H＋＋2e－===H2↑
Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑　①负　正　②正　负
(4)活泼性不同　电解质　闭合回路　氧化还原
正误判断
(1)×　(2)×　(3)√　(4)×　(5)√
应用体验
1．③⑤　①中只有一个电极，②中两个电极的活泼性相同，④中酒精为非电解质溶液，不能导电，⑥中电解质溶液(内电路)未形成闭合回路
2．(1)负极　锌的活泼性比铜强(或Zn的还原性比Cu强)　正极　Cu　(2)正极　铜的活泼性比银强(或Cu的还原性比Ag强)　负极　X　Ag＋＋e－===Ag
二、
1．原电池
2．A＞B
3．(2)Fe－2e－===Fe2＋　Cu2＋＋2e－===Cu
正误判断
(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)×
深度思考
1．(1)正极　铝电极逐渐溶解　2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑
(2)负极　铜电极逐渐溶解，溶液变蓝　Cu－2e－===Cu2＋
解析　(1)Mg-Al-NaOH溶液电池，虽然Mg更活泼，但Mg与NaOH溶液不反应，而Al与NaOH溶液反应：2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑，所以Al作负极。(2)Fe-Cu-浓HNO3电池，由于常温下Fe遇浓HNO3钝化，故Cu作负极。
2．(1)探究电极材料对电池效果的影响　在其他条件相同时，电极材料活泼性差别越大，电池效果越好　(2)①④　在其他条件相同时，电极间距越小，电流越大，电池效果越好　(3)作电解质溶液　(4)两极金属活动性不同　能发生自发的氧化还原反应　形成闭合回路　有电解质溶液
应用体验
(1)B　A为非氧化还原反应，没有电子转移；B为氧化还原反应，有电子转移　(2)①Cu－2e－===Cu2＋　氧化反应　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　还原反应
②
③64
随堂演练　知识落实
1．C　2.C
3．D　[金属a可与稀硫酸反应，a为原电池的负极，a极失电子发生氧化反应，b为正极，发生还原反应，A不正确，D正确；溶液中的H＋在b极上得电子生成氢气，c(H＋)减小，B不正确；导线中电子流向为a→b，电流方向为b→a，C不正确。]
4．(1)A　(2)B　(3)C　(4)A＞B＞C