基礎(chǔ)課時(shí)9化學(xué)反應(yīng)與電能學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究,認(rèn)識(shí)化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能。從氧化還原反應(yīng)的角度初步認(rèn)識(shí)原電池的工作原理。2.通過(guò)對(duì)原電池的學(xué)習(xí),體會(huì)提高燃料的燃燒效率、開(kāi)發(fā)高能清潔燃料和研制新型電池的重要性。3.能列舉化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的實(shí)例,能辨識(shí)簡(jiǎn)單原電池的構(gòu)成要素。一、原電池構(gòu)成條件及工作原理(一)知識(shí)梳理1.火力發(fā)電——化學(xué)能間接轉(zhuǎn)化為電能(1)能量轉(zhuǎn)換原理及過(guò)程化學(xué)能熱能機(jī)械能電能(2)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的關(guān)鍵:燃燒(反應(yīng))。

(3)能量轉(zhuǎn)化特點(diǎn)能量利用率低、污染嚴(yán)重。2.原電池——化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能(1)實(shí)驗(yàn)探究實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象實(shí)驗(yàn)結(jié)論鋅片:逐漸,有產(chǎn)生

銅片:

鋅與稀硫酸反應(yīng)生成,銅與稀硫酸

鋅片:

銅片:

電流表:指針發(fā)生

鋅電子,變?yōu)?電子經(jīng)過(guò)導(dǎo)線流向,產(chǎn)生電流,在銅片上電子生成,反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生了

(2)原電池的工作原理(以銅鋅稀硫酸原電池為例)①圖示②原電池含義:將轉(zhuǎn)化為的裝置,本質(zhì)是發(fā)生反應(yīng)。

③原電池工作時(shí)電子、離子的移動(dòng)方向a.電子的移動(dòng)方向:從極流出,經(jīng)導(dǎo)線流向極。

b.離子的移動(dòng)方向:陽(yáng)離子向極移動(dòng),陰離子向極移動(dòng)。

(3)原電池的構(gòu)成條件①反應(yīng):能自發(fā)進(jìn)行的、放熱的氧化還原反應(yīng);②電極:具有的兩個(gè)電極(金屬與金屬或金屬與能導(dǎo)電的非金屬);

③溶液:兩電極均插入溶液中;

④導(dǎo)線:兩電極用導(dǎo)線相連,形成閉合回路。(二)互動(dòng)探究某化學(xué)活動(dòng)小組用一個(gè)檸檬、一排銅釘和一排鋅釘制作的水果電池如圖,該電池可以使LED燈發(fā)光。【問(wèn)題討論】問(wèn)題1該電池的電池反應(yīng)是什么?寫(xiě)出離子方程式。

問(wèn)題2若用鐵片代替鋅片LED燈能不能亮?若用鐵片代替銅片呢?若用銀片代替鋅片呢?

問(wèn)題3根據(jù)上面分析可知構(gòu)成原電池的條件有哪些?

問(wèn)題4上述原電池內(nèi)部陰、陽(yáng)離子如何移動(dòng)?移動(dòng)的原因是什么?

【探究歸納】1.原電池的工作原理(1)電子的移動(dòng)方向:從負(fù)極流出,經(jīng)導(dǎo)線流向正極,電流的流動(dòng)方向與之相反(電子只能在導(dǎo)線中定向移動(dòng))。(2)離子的移動(dòng)方向:陽(yáng)離子向正極移動(dòng),陰離子向負(fù)極移動(dòng)(離子只能在電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中定向移動(dòng))。電解質(zhì)溶液中陰、陽(yáng)離子的定向移動(dòng),與導(dǎo)線中電子的定向移動(dòng)共同組成了一個(gè)完整的閉合回路。2.原電池正負(fù)極的判斷方法1.下列裝置能構(gòu)成原電池的是()2.下列關(guān)于原電池的敘述正確的是()①原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的一種裝置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能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)可設(shè)計(jì)成原電池④碳棒不能用來(lái)作原電池的正極⑤反應(yīng)Cu+2Ag+===Cu2++2Ag可以自發(fā)進(jìn)行A.①③⑤ B.①④⑤C.②③④ D.②⑤3.下列各組材料組成如圖裝置,電流表指針能發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是()選項(xiàng)ABCDM石墨ZnFeAlNAgAgCuAlP稀硫酸蔗糖溶液FeCl3溶液NaOH溶液二、原電池工作原理的應(yīng)用原電池原理的應(yīng)用(1)比較金屬活動(dòng)性(2)改變化學(xué)反應(yīng)速率(3)設(shè)計(jì)原電池示例:把Fe+2Fe3+===3Fe2+設(shè)計(jì)成原電池。①將已知氧化還原反應(yīng)拆分成兩個(gè)半反應(yīng):氧化反應(yīng):Fe-2e-===Fe2+還原反應(yīng):2Fe3++2e-===2Fe2+②根據(jù)總反應(yīng)式并結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng),找出正、負(fù)極材料及電解質(zhì)溶液。可用Fe作負(fù)極,銅(或石墨)作正極,FeCl3溶液作電解質(zhì)溶液。③電極材料的選擇:選活潑性較強(qiáng)的金屬作負(fù)極,活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬材料作正極。電解質(zhì)溶液的選擇:電解質(zhì)溶液一般要能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng),可參照總反應(yīng)式選擇電解質(zhì)溶液。1.a、b、c、d四種金屬片浸入稀硫酸中,用導(dǎo)線兩兩組成原電池。若a、b相連時(shí),電流由a經(jīng)導(dǎo)線流向b;c、d相連時(shí),d極質(zhì)量減少;a、c相連時(shí),c極上產(chǎn)生大量氣泡;a、d相連時(shí),H+移向d極,則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?)A.b>a>d>c B.b>d>a>cC.b>a>c>d D.b>d>a>c2.100mL2mol·L-1的鹽酸與過(guò)量的鋅反應(yīng),為加快速率,又不影響產(chǎn)生氫氣的總量,可采用的方法是()A.加入適量的6mol·L-1的鹽酸B.加入數(shù)滴氯化銅溶液C.加入適量的蒸餾水D.加入適量的氯化鈉溶液3.一個(gè)原電池的總反應(yīng)的離子方程式是Zn+Cu2+===Zn2++Cu,該反應(yīng)的原電池組成正確的是()ABCD正極ZnAgCuCu負(fù)極CuCuZnZn電解質(zhì)溶液CuCl2H2SO4CuSO4酒精:基礎(chǔ)課時(shí)9化學(xué)反應(yīng)與電能一、(一)1.(2)氧化還原2.(1)溶解氣泡沒(méi)有變化氫氣不反應(yīng)逐漸溶解有氣泡產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)失去Zn2+銅片H+得到H2電能(2)①負(fù)極氧化反應(yīng)Zn—2e-Zn2+正極還原反應(yīng)2H++2e-H2↑②化學(xué)能電能氧化還原③a.負(fù)正b.正負(fù)(3)②活動(dòng)性不同③電解質(zhì)(二)問(wèn)題1該電池利用了金屬鋅與酸的反應(yīng),離子方程式為Zn+2H+Zn2++H2↑。問(wèn)題2若用鐵片代替鋅片,由于鐵能與酸反應(yīng),LED燈仍然能亮;若用鐵片代替銅片,由于鋅比鐵活潑,仍然發(fā)生反應(yīng)Zn+2H+Zn2++H2↑,LED燈仍然能亮;若用銀片代替鋅片,銀和銅都不能與酸反應(yīng),無(wú)電流產(chǎn)生,LED燈不亮。問(wèn)題3①兩個(gè)活潑性不同的金屬電極或金屬與導(dǎo)電非金屬;②電解質(zhì)溶液;③閉合回路;④自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。問(wèn)題4陰離子(酸根離子)移向負(fù)極,陽(yáng)離子移向正極(H+)。這是因?yàn)樨?fù)極失電子,生成大量陽(yáng)離子積聚在負(fù)極附近,致使該極附近有大量正電荷,所以溶液中的陰離子要移向負(fù)極;正極得電子,該極附近的陽(yáng)離子因得電子生成電中性的物質(zhì)而使該極附近帶負(fù)電荷,所以溶液中的陽(yáng)離子要移向正極。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1.C[A項(xiàng),稀硫酸分裝在兩個(gè)容器中,不能形成閉合電路,不能構(gòu)成原電池;B項(xiàng),電極相同,不能構(gòu)成原電池;C項(xiàng),Fe-石墨,通過(guò)電解質(zhì)溶液發(fā)生原電池反應(yīng),屬于原電池裝置;D項(xiàng),乙醇不是電解質(zhì),故缺少電解質(zhì)溶液,不能構(gòu)成原電池。]2.A[①原電池裝置是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置,正確;②根據(jù)原電池的工作原理,負(fù)極上失去電子,化合價(jià)升高,發(fā)生氧化反應(yīng),正極上得電子,化合價(jià)降低,發(fā)生還原反應(yīng),錯(cuò)誤;③原電池構(gòu)成條件之一是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),正確;④碳棒能導(dǎo)電,可以作正極,錯(cuò)誤;⑤銅比銀活潑,能發(fā)生氧化還原反應(yīng),正確。]3.C[A項(xiàng),Ag、石墨與稀硫酸都不反應(yīng),不能構(gòu)成原電池,電流表指針不能發(fā)生偏轉(zhuǎn);B項(xiàng),蔗糖是非電解質(zhì),蔗糖溶液不導(dǎo)電,不能構(gòu)成原電池,電流表指針不能發(fā)生偏轉(zhuǎn);C項(xiàng),鐵的活潑性大于銅,鐵與氯化鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵,Fe、Cu、FeCl3溶液構(gòu)成原電池,電流表指針能發(fā)生偏轉(zhuǎn);D項(xiàng),M、N兩個(gè)電極相同,不能構(gòu)成原電池,電流表指針不能發(fā)生偏轉(zhuǎn)。]二、對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1.A[若a、b相連,電流由a經(jīng)導(dǎo)線流向b,a為正極,則活潑性:b>a;若c、d相連,d極質(zhì)量減小,d為負(fù)極,則活潑性:d>c;a、c相連,c極上產(chǎn)生大量氣泡,c為正極,則活潑性:a>c;a、d相連,H+移向d極,d為正極,則活潑性:a>d;所以金屬活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱:b>a>d>c,A項(xiàng)正確。]2.B[A項(xiàng),能加快反應(yīng)速率,但增加了產(chǎn)生氫氣的總量,錯(cuò)誤;C、D項(xiàng),不影響H2的量,但稀釋了鹽酸,降低了反應(yīng)速率,錯(cuò)誤;B項(xiàng),發(fā)生反應(yīng)Cu2++ZnZn2++Cu,形成Cu?Zn原電池,加快了反應(yīng)速率,正確。]3.C