第2課時(shí)化學(xué)反應(yīng)與電能素養(yǎng)要求1.知道化學(xué)反應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與其他能量形式的轉(zhuǎn)化，以原電池為例認(rèn)識(shí)化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能。2．通過原電池的學(xué)習(xí)，能辨識(shí)簡(jiǎn)單原電池的構(gòu)成要素，能分析簡(jiǎn)單原電池的工作原理。3．通過原電池的學(xué)習(xí)，體會(huì)研制新型電池的重要性，體會(huì)提高燃料燃燒效率，開發(fā)高能清潔燃料的重要性。知識(shí)基礎(chǔ)·自學(xué)·嘗試核心素養(yǎng)·合作·探究知識(shí)基礎(chǔ)·自學(xué)·嘗試

熱機(jī)械燃燒2．化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能——原電池(1)實(shí)驗(yàn)探究——【實(shí)驗(yàn)6－3】實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論______________鋅與稀硫酸________，銅與稀硫酸____________________________參與反應(yīng)，_____上產(chǎn)生氫氣______________該裝置將________轉(zhuǎn)化為______鋅片溶解，表面產(chǎn)生氣泡，銅片上無氣泡反應(yīng)不反應(yīng)鋅片溶解，銅片上有氣泡鋅片銅片鋅片溶解，銅片上有氣泡，電流表指針偏轉(zhuǎn)化學(xué)能電能特別提示

原電池原理演示實(shí)驗(yàn)的注意點(diǎn)(1)實(shí)驗(yàn)中所用的酸是稀硫酸，也可以用稀鹽酸，但不能用濃硫酸或硝酸。(2)實(shí)驗(yàn)中用到的電極的表面積要大，并且要潔凈，實(shí)驗(yàn)前最好用酸將鋅片和銅片洗幾遍，然后用水洗干凈。如果鋅片和銅片上有雜質(zhì)，會(huì)形成較多的微電池，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不明顯。鋅片應(yīng)該用純鋅，若用粗鋅則鋅片上也會(huì)產(chǎn)生氣泡。

(2)原電池概念：將________能轉(zhuǎn)變?yōu)開_____能的裝置。(3)銅鋅原電池工作原理(以Cu-Zn-稀H2SO4原電池為例)：電極材料電子轉(zhuǎn)移電極反應(yīng)式反應(yīng)類型Zn__________________________________Cu__________________________________電池總反應(yīng)：____________________。(4)反應(yīng)本質(zhì)：原電池反應(yīng)的本質(zhì)是__________________。化學(xué)電失電子Zn－2e－===Zn2＋氧化反應(yīng)得電子2H＋＋2e－===H2↑還原反應(yīng)Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑氧化還原反應(yīng)【學(xué)而思】1.下列裝置中能夠組成原電池的有哪些？其他不能構(gòu)成原電池的請(qǐng)分別說明理由。提示：④⑥⑦。①②只有一個(gè)電極，③兩電極的活動(dòng)性相同，⑤酒精為非電解質(zhì)，不能導(dǎo)電，⑧未形成閉合回路。2.判斷出如圖所示原電池的正負(fù)極，并指出電子、電流和溶液中離子的移動(dòng)方向。

3.某同學(xué)為了探究原電池產(chǎn)生電流的過程，設(shè)計(jì)了如圖實(shí)驗(yàn)。寫出此電池的負(fù)極的電極反應(yīng)式及總反應(yīng)的離子方程式。提示：負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2＋，總反應(yīng)的離子方程式為Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。二、常見的化學(xué)電源1．一次電池——鋅錳干電池鋅筒石墨棒二氧化錳氯化銨糊不能2.二次電池

鉛酸蓄鋰離子化學(xué)能電能電能化學(xué)能氧化還原3．燃料電池燃料氧化劑化學(xué)能電能清潔安全高效【學(xué)而思】1.結(jié)合所學(xué)知識(shí)判斷：干電池與充電電池的本質(zhì)區(qū)別；燃料電池與干電池或蓄電池的主要差別。

提示：干電池是一次性電池，放電之后不能充電，即內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)是不可逆的；充電電池又稱二次電池，它在放電時(shí)所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，在充電時(shí)可以逆向進(jìn)行，使電池恢復(fù)到放電前的狀態(tài)。燃料電池與干電池或蓄電池的主要差別在于反應(yīng)物不是儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，而是由外部裝備提供燃料和氧化劑等，這時(shí)電池起著類似于試管、燒杯等反應(yīng)器的作用。2．燃料電池當(dāng)以氫氣為燃料時(shí)，產(chǎn)物為水；通氫氣等可燃性氣體的一極為電池的什么極？氫氧燃料電池往往以KOH溶液或硫酸溶液作電解質(zhì)溶液，兩種電解質(zhì)溶液工作時(shí)溶液的pH如何變化？

提示：氫氣發(fā)生氧化反應(yīng)，故通H2一端的電極為負(fù)極；以氫氣為燃料時(shí)，產(chǎn)物為水，故堿性環(huán)境(如KOH溶液)中pH減小，酸性環(huán)境(如硫酸溶液)中pH增大。3．部分心臟病患者需要植入心臟起搏器，一種心臟起搏器以鉑和鋅為電極材料，依靠人體血液中有一定濃度的O2和H2O進(jìn)行工作。該心臟起搏器的負(fù)極材料和正極材料分別是什么？寫出負(fù)極的電極反應(yīng)式。提示：正極是鉑，負(fù)極是鋅，電解質(zhì)溶液是人體血液，工作時(shí)，負(fù)極鋅失電子被氧化，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2＋。[即時(shí)練]

1．判斷正誤，正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”。(1)火力發(fā)電是化學(xué)能間接轉(zhuǎn)化為電能的過程。(

)(2)將銅片和鋅片用導(dǎo)線連接插入酒精中，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。(

)(3)在銅—鋅—稀硫酸原電池中，電子由鋅通過導(dǎo)線流向銅，再由銅通過電解質(zhì)溶液到達(dá)鋅。(

)(4)原電池中陽離子向正極移動(dòng)。(

)(5)原電池中的負(fù)極反應(yīng)一定是電極材料失電子。(

)(6)鋅錳干電池工作一段時(shí)間后碳棒變細(xì)。(

)(7)氫氧燃料電池是將熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?

)(8)氫氧燃料電池工作時(shí)氫氣在負(fù)極上被氧化。(

)(9)HCl＋NaOH===NaCl＋H2O是放熱反應(yīng)，可以設(shè)計(jì)成原電池。(

)√××√×××√×2．對(duì)于原電池的電極名稱，敘述有錯(cuò)誤的是(

)A．發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為負(fù)極B．正極為電子流入的一極C．有氣泡產(chǎn)生的電極為負(fù)極D．電流流出的一極為正極解析：有氣泡(H2)產(chǎn)生的一極發(fā)生還原反應(yīng)，是正極。答案：C3．鋅—銅—西紅柿電池裝置示意圖如圖所示，下列說法正確的是(

)A.銅片為正極，發(fā)生氧化反應(yīng)B．鋅片上發(fā)生還原反應(yīng)：Zn－2e－===Zn2＋C．該裝置將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能D．電子由鋅片沿導(dǎo)線流向銅片答案：D4.原電池原理的發(fā)現(xiàn)和各種電池裝置的發(fā)明，改變了人們的生活方式。下列關(guān)于如圖所示原電池裝置的說法不正確的是(

)A．Zn為原電池的負(fù)極B．電極質(zhì)量減小65g時(shí)，產(chǎn)生1mol氣體C．外電路電流從Zn經(jīng)導(dǎo)線流向CuD．Cu上發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑解析：鋅的活潑性強(qiáng)于銅，Zn為原電池的負(fù)極，A正確；電池總反應(yīng)為Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，Zn極減少65g即1mol，產(chǎn)生1molH2，B正確；Zn為原電池的負(fù)極，Cu為原電池的正極；外電路電流從Cu經(jīng)導(dǎo)線流向Zn，C錯(cuò)誤；Cu為原電池正極，Cu上氫離子得電子生成氫氣，發(fā)生的反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑，D正確。答案：C5．下列關(guān)于充電電池的敘述，不正確的是(

)A．充電電池又叫二次電池B．充電電池可以無限制地反復(fù)充電、放電C．廢棄的鎳鎘電池不可以隨意丟棄，會(huì)污染環(huán)境D．較長(zhǎng)時(shí)間不使用電器時(shí)，最好從電器中取出電池，并妥善存放解析：充電電池可循環(huán)使用，但充、放電次數(shù)仍有限制，有一定的使用壽命，B錯(cuò)誤；鎳鎘電池含有重金屬離子、酸、堿等，隨意丟棄對(duì)生態(tài)環(huán)境和公眾健康危害很大，故應(yīng)對(duì)廢電池進(jìn)行集中處理，不能隨意丟棄，C正確。答案：B核心素養(yǎng)·合作·探究目標(biāo)1

原電池原理分析例1.如圖是Zn和Cu形成的原電池，某實(shí)驗(yàn)興趣小組做完實(shí)驗(yàn)后，在讀書卡片上記錄如下，在卡片上描述合理的是(

)

A．①②③B．③④⑤C．④⑤⑥D(zhuǎn)．②③④答案：B

特別提示

電池內(nèi)、外電路中電流的形成外電路中電流的形成靠的是電子的定向移動(dòng)；內(nèi)電路中電流的形成靠的是離子的定向移動(dòng)。要特別注意“電子不下水，離子不上岸”。例2.寫出下列原電池的電極反應(yīng)和總反應(yīng)(屬于離子反應(yīng)的，用離子方程式表示)。(1)負(fù)極：____________________；正極：______________________；總反應(yīng)式：____________________；(2)負(fù)極：______________________；正極：_______________________；總反應(yīng)式：___________________；(3)負(fù)極：_____________________；正極：________________________；總反應(yīng)式：_____________________。

負(fù)極正極電解質(zhì)溶液(1)鐵銅稀硫酸(2)銅銀AgNO3溶液(3)H2O2KOH溶液Fe－2e－===Fe2＋2H＋＋2e－===H2↑Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑Cu－2e－===Cu2＋2Ag＋＋2e－===2AgCu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag2H2＋4OH－－4e－===4H2OO2＋2H2O＋4e－===4OH－2H2＋O2===2H2O解析：(1)鐵作負(fù)極失2e－，被氧化生成Fe2＋，溶液中H＋得到電子被還原為H2。(2)Cu作負(fù)極失2e－，被氧化生成Cu2＋，溶液中的Ag＋得到電子被還原為Ag。(3)氫氣從負(fù)極通入，失電子被氧化；氧氣從正極通入，得電子被還原。因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液為KOHL溶液，故負(fù)極反應(yīng)式不能寫成H2－2e－===2H＋，而應(yīng)為H2＋2OH－－2e－===2H2O。特別提示

書寫電極反應(yīng)的基本規(guī)則(1)兩極得失電子數(shù)目相等。(2)電極反應(yīng)式常用“===”表示，不用“―→”表示。(3)電極反應(yīng)式中若有氣體生成，需加“↑”；而有固體生成時(shí)，由于固體附著在電極上，不必加“↓”。(4)書寫電極反應(yīng)式時(shí)要保證電荷守恒、元素守恒，可在電極反應(yīng)式一端根據(jù)需要添加H＋、OH－或H2O。關(guān)鍵能力1.原電池的工作原理(1)反應(yīng)類型：負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)。(2)電子的移動(dòng)方向：負(fù)極流出，經(jīng)導(dǎo)線流向正極。(3)離子的移動(dòng)方向：陽離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)。2．原電池正負(fù)極的判斷3．電極反應(yīng)的書寫方法(1)原電池正極反應(yīng)的書寫方法書寫時(shí)總的原則是首先根據(jù)化合價(jià)變化或氧化性強(qiáng)弱判斷得電子的微粒；其次確定該微粒得電子后生成什么物質(zhì)。如氫氧(酸性)燃料電池，正極反應(yīng)為O2＋4H＋＋4e－===2H2O；氫氧(堿性)燃料電池，正極反應(yīng)為O2＋2H2O＋4e－===4OH－。

[對(duì)點(diǎn)練]1．2022年11月30日，神舟十五號(hào)載人飛船成功將3名航天員送入空間站，空間站中一種能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)原理如圖所示，圖中沒有涉及的能量轉(zhuǎn)化形式是(

)A．電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

B．太陽能轉(zhuǎn)化為電能C．化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

D．太陽能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能答案：D解析：在裝置X中，太陽能電池產(chǎn)生的電能，將水電解生成O2和H2，實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，A不符合題意；在太陽能電池板上，太陽能轉(zhuǎn)化為電能，B不符合題意；在裝置Y中，O2、H2反應(yīng)轉(zhuǎn)化為H2O，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，C不符合題意；馬達(dá)工作時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，該圖中沒有涉及太陽能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，D符合題意。2.如圖是用化學(xué)電源使LED燈發(fā)光的裝置。下列說法錯(cuò)誤的是(

)A.銅片表面有氣泡生成B．裝置中存在“化學(xué)能→電能→光能”的轉(zhuǎn)換C．如果將稀硫酸換成檸檬汁，導(dǎo)線中不會(huì)有電子流動(dòng)D.如果將鋅片換成鐵片，電路中的電流方向不變答案：C3．下列敘述正確的是(

)①原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置②原電池的正極發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)③不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過原電池的裝置均可實(shí)現(xiàn)④碳棒不能用來作原電池的正極⑤反應(yīng)Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋，能以原電池的形式來實(shí)現(xiàn)A．①⑤

B．①④⑤C．②③④D．②⑤答案：A解析：原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置，①正確；在發(fā)生反應(yīng)時(shí)，原電池的正極要得到電子而發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極要失去電子而發(fā)生氧化反應(yīng)，②錯(cuò)誤；銅與稀硫酸不能發(fā)生反應(yīng)，若用銅作負(fù)極，碳棒作正極，稀硫酸作電解質(zhì)溶液，組成原電池，此反應(yīng)仍然不能發(fā)生，③錯(cuò)誤；碳棒可以用來作原電池的正極，④錯(cuò)誤；可以用銅作負(fù)極，碳棒作正極，AgNO3溶液作電解質(zhì)溶液，組成原電池，此時(shí)即可發(fā)生反應(yīng)Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋，⑤正確。A正確。目標(biāo)2

常見化學(xué)電源分析與應(yīng)用例3.下列有關(guān)電池的敘述不正確的是(

)A．水果電池是方便實(shí)用的家用電池B．鉛蓄電池是一種常用的二次電池C．氫氧燃料電池是一種高效、無污染的發(fā)電裝置D．鋅錳干電池工作一段時(shí)間后，鋅外殼逐漸變薄解析：水果電池產(chǎn)生的電流非常微弱且不能連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間放電，不能作為家用電池；鉛蓄電池是一種常用的二次電池，氫氧燃料電池產(chǎn)物為水，無污染；鋅錳干電池工作時(shí)，Zn放電被消耗，故工作一段時(shí)間后鋅外殼會(huì)逐漸變薄，B、C、D正確，A錯(cuò)誤。答案：A提醒1.燃料電池中，助燃性氣體作正極，可燃性氣體作負(fù)極。2．燃料電池工作不是燃料燃燒，由于該類電池反應(yīng)與燃料的燃燒反應(yīng)一致(若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應(yīng)則總反應(yīng)為加和后的反應(yīng))，故稱為燃料電池。關(guān)鍵能力幾種電池的特點(diǎn)名稱干電池(一次電池)充電電池(二次電池)燃料電池特點(diǎn)①活性物質(zhì)(發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì))消耗到一定程度后，不能再使用②電解質(zhì)溶液為膠狀，不流動(dòng)①放電后可再充電使活性物質(zhì)獲得再生②可以多次充電，重復(fù)使用①電極本身不包含活性物質(zhì)，只是一個(gè)催化轉(zhuǎn)換元件②工作時(shí)，