第二單元化學能與電能的轉化第一課時原電池的工作原理(教師用書獨具)●課標要求體驗化學能與電能相互轉化的探究過程，了解原電池的工作原理，能寫出電極反應和電池反應方程式?！裾n標解讀1.以銅鋅原電池為例，體驗化學能與電能相互轉化的探究過程。2．熟悉原電池的工作原理。3．會正確判斷原電池的正板和負極；學會原電池電極反應式的書寫方法。●教學地位本課時內容在必修2已有一定的了解，本課時是該內容的加深和發展。不僅要求理解原電池的工作原理，而且要求根據有關原理進行原電池設計，并寫出相應方程式，這是電化學知識中的重要內容之一，因此成為歷年高考的必考內容。(教師用書獨具)●新課導入建議1780年11月的一天，意大利生物學家伽伐尼教授正在廚房里做菜，今天他準備做的菜是燴蛙腿——這是一道傳統的波洛尼亞名菜。伽伐尼教授是位解剖專家，當用銅鉤將剝光了皮的青蛙勾住掛在鐵制架子上時，他發現蛙腿抽搐了幾下，這使他大為驚奇，難道青蛙又復活了？1791年伽伐尼發表了一篇關于蛙腿抽搐的論文，錯誤地指出：使蛙腿抽搐的電流來自青蛙本身，并稱之為“動物電”。著名科學家伏特教授通過多次的反復對比實驗發現，在銅制解剖盤里做實驗，蛙腿出現抽搐現象，在木板上實驗時蛙腿不再出現抽搐現象了，終于找到了一個重要的事實：只有用活潑性不同的兩種金屬同時接觸蛙腿時才會產生抽搐現象，由此伏特得出一個重要的結論，并據此設計出了世界上第一個將化學能轉化為電能的裝置——伏打電池(伏特曾叫它伽伐尼電池)。伏特得出的一個重要的結論是什么？●教學流程設計課前預習安排：1．看教材P13－14填寫[課前自主導學]中的“一、原電池的工作原理”并完成[思考交流1]，看教材P14，填寫[課前自主導學]中的“二、原電池構成條件”并完成[思考交流2]2．建議方式：同學之間可以進行討論交流?步驟1：導入新導入新課，本課時教學地位分析?步驟2：建議對[思考交流]1、2多提問幾個學生，使80%以上的學生都能掌握該內容，以利于下一步對該重點知識的探究?步驟5：在老師指導下由學生自主完成[變式訓練1]和[當堂雙基達標]中的1、2、5題，驗證學生對探究點的理解掌握情況。?步驟4：教師通過[例1]和教材P13的講解對探究1中的“原電池正負極的判斷方法”進行總結。?步驟3：師生互動完成探究1“原電池正負極的判斷方法”。互動方式：可利用[問題導思]所設置的問題，由淺入深進行師生互動。建議除例1外，再變換一下命題角度，設置一些備選例題以拓展學生的思路。?步驟6：師生互動完成探究2“原電池原理的應用”?；臃绞剑嚎衫肹問題導思]所設置的問題，由淺入深進行師生互動。建議除例2外，可使用“教師備課資源”為您提供的備選例題以拓展學生的思路。?步驟7：教師通過[例2]和教材P14的講解對探究2中的“原電池的設計方法”進行總結。?步驟8：在老師指導下由學生自主完成[變式訓練2]和[當堂雙基達標]中的3、4題，驗證學生對探究點的理解掌握情況。?步驟9：先由學生自主總結本課時學習的主要知識，然后對照[課堂小結]以明確掌握已學內容。安排學生課下完成[課后知能檢測]課標解讀重點難點1.體驗化學能與電能相互轉化的探究過程。2.使學生進一步了解原電池的工作原理和構成原電池的條件。3.能夠寫出電極反應式和電池反應方程式。1.加深對原電池工作原理的理解。(重難點)2.熟悉電極反應式書寫的注意事項。(重點)3.能根據提供的氧化還原反應設計簡單的原電池。(難點)(對應學生用書第1頁)原電池的工作原理1.原電池定義將化學能轉化為電能的裝置。2．原電池的構成條件發生氧化還原反應兩個電極構成閉合回路原電池電解質溶液3．原電池原理(以鋅銅原電池為例)得失電子失電子得電子電極名稱負極正極電子流向流出流入反應類型氧化反應還原反應電極反應式Zn－2e－=Zn2＋Cu2＋＋2e－=Cu總反應式Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu1．原電池工作時，電解質溶液中的離子是怎樣移動的？【答案】電解質溶液中，陰離子向負極移動，陽離子向正極移動。原電池構成條件1.首要前提(反應本質)——自發進行的氧化還原反應。2．有兩種活潑性不同的導體(金屬或導電的非金屬作電極)。3．兩個電極均需插入電解質溶液(可以是同一種溶液，若為不同溶液則用鹽橋相連)。4．兩極必須相互接觸或連接，構成閉合回路。韻語巧記：一強一弱兩塊板，兩極必用導線連，同時插入電解液，活潑性導體溶里邊。2．鹽橋在原電池中有何作用？【答案】利用溶液中離子的移動，使兩個半電池中的溶液形成閉合回路。(對應學生用書第2頁)原電池正負極的判斷方法【問題導思】①原電池的正負極與電子的得失有何關系？【答案】正極，得到電子；負極，失去電子。②發生原電池反應時，一般質量減輕的電極是正極還是負極？為什么？【答案】一般質量減輕的電極是負極，因為負極材料較活潑，易失去電子而變成離子進入溶液中。1．由組成原電池兩極的電極材料判斷。一般是較活潑的金屬為負極，活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極。2．根據電流方向或電子流向判斷。電流是由正極流向負極；電子是由負極流向正極。3．根據原電池里電解質溶液內離子的定向移動方向判斷。在原電池的電解質溶液內，陽離子移向的極是正極，陰離子移向的極是負極。4．根據原電池兩極發生的變化來判斯。原電池的負極總是失電子發生氧化反應，其正極總是得電子發生還原反應。5．根據電極現象判斷。溶解的一極為負極，增重或有氣泡放出的一極為正極。原電池的電極類型不僅跟電極材料有關，還與電解質溶液的性質有關。如鎂—鋁電極在稀硫酸中構成原電池，鎂為負極，鋁為正極；而鎂—鋁電極在氫氧化鈉溶液中構成原電池，鋁為負極，鎂為正極。(多選)銅鋅原電池(如下圖)工作時，下列敘述正確的是()A．正極反應為：Zn－2e－=Zn2＋B．電池反應為：Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋CuC．在外電路中，電子從負極流向正極D．鹽橋中的K＋移向ZnSO4溶液【解析】A項，正極發生還原反應：Cu2＋＋2e－=Cu，負極發生氧化反應：Zn－2e－=Zn2＋；B項，由正、負兩極發生的半反應合并得總反應：Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu；C項，電子流向為負極沿導線到正極；D項，由于Cu2＋放電，為使CuSO4溶液保持電中性，則鹽橋中的K＋移向CuSO4溶液，Cl－移向ZnSO4溶液。【答案】BC原電池圖示如下負極氧化反應e－正極還原反應電解質溶液1．關于如圖所示裝置的敘述，正確的是()A．銅是負極，銅片上有氣泡產生B．銅片質量逐漸減少C．電流從鋅片經導線流向銅片D．氫離子在銅片表面被還原【解析】由所給圖示可知Zn為原電池負極，失去電子被氧化，電子經導線流向正極銅電極，溶液中的氫離子在正極得到電子而被還原為H2。電流與電子流動的方向相反?！敬鸢浮緿原電池原理的應用【問題導思】①某金屬與酸反應，如設計成原電池，反應速率怎樣變化？【答案】加快。②利用原電池反應，如何比較金屬的活動性強弱？【答案】通常情況下，做負極的是較活潑的金屬。③由已知反應，怎樣設計化學電池？【答案】步驟如下：a.將總反應式拆成兩個半反應；b.選電極材料；c.確定電解質溶液；d.構成閉合回路。1．加快氧化還原反應的速率例如：在鋅與稀H2SO4反應時加入少量CuSO4溶液能使產生H2的速率加快。2．比較金屬活潑性強弱例如：有兩種金屬a和b，用導線連接后插入到稀H2SO4中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡產生。根據電極現象判斷出a是負極，b是正極，由原電池原理可知，金屬活動性a>b。3．設計化學電池例如：以2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2為依據，設計一個原電池。(1)將氧化還原反應拆成氧化反應和還原反應兩個半反應，分別寫出原電池的負極、正極電極反應式。負極：Cu－2e－=Cu2＋正極：2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋(2)確定電極材料如發生氧化反應的物質為金屬單質，可用該金屬直接做負極；如為氣體(如H2)或溶液中的還原性離子，可用惰性電極(如Pt、碳棒)做負極。(3)確定電解質溶液一般選用反應物中的電解質溶液即可。(4)構成閉合回路。設計化學電池時，為驗證所設計的電池反應是否符合要求，可將所設計的電池進行分析，明確正、負極的電極反應，得出總反應，再與要求設計的反應對照即可。(云南祿豐高二期中)依據氧化還原反應：2Ag＋(aq)＋Cu(s)=Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設計的原電池如圖所示。請回答下列問題：(1)電極X的材料是________；電解質溶液Y是________。(2)外電路中的電子是從________電極流向________電極。(3)銀電極上發生的電極反應式為_________________?！窘馕觥坑煽偡磻摌O：Cu－2e－=Cu2＋；正極：2Ag＋＋2e－=2Ag。(1)由圖示分析知X做負極，電極材料是銅，Y中電解液中含Ag＋，只能是AgNO3溶液。(2)在外電路中，電子從負極流向正極，故電子從X電極流向Ag電極?！敬鸢浮?1)CuAgNO3(2)X(或Cu)Ag(3)2Ag＋＋2e－=2Ag2．X、Y、Z、W四塊金屬分別用導線兩兩相連浸入稀硫酸中組成原電池。X、Y相連時，X為負極，Z、W相連時，電流方向是W→Z；X、Z相連時，Z極上產生大量氣泡，W、Y相連時，W極發生氧化反應。據此判斷四種金屬的活動性順序是()A．X>Z>W>Y B．Z>X>Y>WC．X>Y>Z>W D．Y>W>Z>X【解析】電解質溶液：稀硫酸【答案】A【教師備課資源】注意原電池工作原理中的三種特殊情況1．不要認為“活潑金屬一定作負極”，如下圖甲池中Mg作負極：Mg－2e－=Mg2＋，Al作正極：2H＋＋2e－=H2↑；乙池中由于鎂不與NaOH反應，而Al和NaOH溶液的反應能自發進行，所以Al作負極：Al－3e－＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O，Mg作正極：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－。甲池乙池2．原電池中，電極材料可能與電解質溶液反應，也可能與電解質溶液不反應。如下圖所示。3．形成閉合回路的方式有多種，可以是導線連接兩個電極，也可以是兩電極直接接觸。如下圖所示。原電池電子流動方向離子移動方向能量變化構成條件電極反應類型電極判斷依據電極反應式書寫1．有關原電池的下列說法中，正確的是()A．在外電路中電子由正極流向負極B．在原電池中，只有金屬鋅作負極C．原電池工作時，陽離子向正極方向移動D．原電池工作時，陽離子向負極方向移動【解析】本題考查的是原電池的工作原理。在原電池中，電子由負極流向正極，A錯誤；在原電池中，活潑金屬作負極，不一定是鋅；隨著反應的進行，陽離子在正極被還原，所以電解質溶液中的陽離子向正極移動，而陰離子向負極移動。故正確答案為C?！敬鸢浮緾2．在盛有稀硫酸的燒杯中放入用導線連接的鋅片和銅片，下列敘述正確的是()A．正極附近的SOeq\o\al(2－,4)濃度逐漸增大B．電子通過導線由銅片流向鋅片C．正極有O2逸出D．銅片上有H2逸出【解析】在Zn－Cu－H2SO4組成的原電池中，Zn為負極，發生氧化反應，Cu為正極，發生還原反應，產生H2，電子由鋅片流向銅片，由于Zn極帶正電，陰離子向負極移動，陽離子向正極移動，故選D?！敬鸢浮緿3．事實證明，原電池中發生的反應通常是放熱反應。利用下列化學反應可以設計成原電池的是()A．C(s)＋H2O(g)=CO(g)＋H2(g)ΔH>0B．NaOH(aq)＋HCl(aq)=NaCl(aq)＋H2O(l)ΔH<0C．2H2(g)＋O2(g)=2H2O(l)ΔH<0D．CaCO3(s)＋2HCl(aq)=CaCl2(aq)＋H2O(l)＋CO2(g)ΔH<0【解析】原電池是自發進行的氧化還原反應，由條件知是放熱反應，A為吸熱反應，B、D不是氧化還原反應，選C?！敬鸢浮緾4．一個原電池的總反應的離子方程式是Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu，該反應的原電池的正確組成是()ABCD正極ZnCuCuMg負極CuZnZnZn電解質溶液CuCl2溶液H2SO4溶液CuSO4溶液CuCl2溶液【解析】根據Zn＋Cu2＋=Zn2＋＋Cu知，Zn發生氧化反應，Zn－2e－=Zn2＋，是電池負極；正極反應為Cu2＋＋2e－=Cu，故正極材料可以是石墨或Cu等，電解質溶液應是可溶性銅鹽溶液，C符合。【答案】C5．(1)下列裝置屬于原電池的是________。(2)在選出的原電池中，________是負極，發生________反應，________是正極，該極的現象是________。(3)此原電池反應的化學方程式為_________________?！窘馕觥?1)構成原電池的條件：a.兩個活潑性不同的電極；b.電解質溶液；c.形成閉合回路；d.自發進行的氧化還原反應。根據此條件知⑤屬于原電池。(2)(3)在⑤原電池中，Fe為負極，發生氧化反應，Cu為正極，發生還原反應，表面有氣泡冒出，反應實質為Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑?！敬鸢浮?1)⑤(2)Fe氧化CuCu表面有氣泡產生(3)Fe＋H2SO4=FeSO4＋H2↑1．(2012·浙江嘉興南湖高二期中)由銅片、鋅片和稀硫酸組成的原電池，硫酸根離子移向的一極是()A．陽極B．陰極C．負極D．正極【解析】原電池工作時，陰離子移向負極?！敬鸢浮緾2．在圖中的8個裝置中，能夠發生原電池反應的是()①②③④⑤⑥⑦⑧A．①②③⑤⑧ B．③④⑥⑦C．④⑤⑥⑦ D．①③⑤⑦【答案】D3．有關如圖所示原電池的敘述，正確的是(鹽橋中裝有含瓊膠的KCl飽和溶液)()A．銅片上有氣泡逸出B．取出鹽橋后，檢流計依然發生偏轉C．反應中，鹽橋中的K＋會移向CuSO4溶液D．反應前后銅片質量不改變【解析】由題圖可得知，Cu為正極，電極反應為：Cu2＋＋2e－=Cu，Zn為負極，電極反應為：Zn－2e－=Zn2＋，則銅片上應有固體析出，反應后銅片質量增加，所以A、D均錯誤；取出鹽橋后，原電池成為斷路，因此檢流計不會再發生偏轉，B錯誤；左池中由于銅離子的反應，正電荷減少，為保持電中性，鹽橋中的K＋會移向CuSO4溶液，C正確?！敬鸢浮緾4．如圖所示的原電池裝置，X、Y為兩電極，電解質溶液為稀硫酸，外電路中的電子流向如圖所示，對此裝置的下列說法正確的是()A．外電路的電流方向為：X→外電路→YB．若兩電極分別為Zn和石墨棒，則X為石墨棒，Y為ZnC．若兩電極都是金屬，則它們的活潑性為X>YD．X極上發生的是還原反應，Y極上發生的是氧化反應【解析】由圖可知，電子的流動方向是X→外電路→Y，則電流的方向就為Y→外電路→X；X為原電池的負極，Y為正極，X的活動性比Y的強；X極應發生氧化反應，Y極應發生還原反應。所以，A、B、D錯誤，C正確?！敬鸢浮緾5．如圖所示裝置中，可觀察到檢流計指針偏轉，M棒變粗，N棒變細，由此判斷下表中所列M、N、P物質，其中可以成立的是()MNPA鋅銅稀硫酸溶液B銅鋅稀鹽酸C銀鋅硝酸銀溶液D鋅鐵硝酸鐵溶液【解析】N棒變細，說明N為較活潑金屬做負極，M棒變粗，說明M為正極，電解質溶液中的陽離子得電子析出金屬?！敬鸢浮緾6．實驗室準備較快地制取氫氣，可采用的方法是()A．用純鋅與稀H2SO4溶液反應B．用純鋅與濃HCl溶液反應C．用粗鋅與HNO3溶液反應D．用在CuSO4溶液中浸泡過的鋅與稀H2SO4溶液反應【解析】B項會混入大量的HCl；C項不產生H2；D項中鋅表面有置換出的銅，放入稀H2SO4溶液時，會構成原電池而加快H2的逸出，故D正確?！敬鸢浮緿7．(2012·金華高二月考)將鐵片和銀片用導線連接置于同一稀鹽酸中，并經過一段時間后，下列各敘述中正確的是()A．負極有Cl2逸出，正極有H2逸出B．負極附近Cl－的濃度減小C．正極附近Cl－的濃度逐漸增大D．溶液中Cl－的濃度基本不變【解析】Fe為負極：Fe－2e－=Fe2＋；Ag為正極：2H＋＋2e－=H2↑，Cl－的濃度基本不變?！敬鸢浮緿8．(2011·福建高考)研究人員研制出一種鋰水電池，可作為魚雷和潛艇的儲備電源。該電池以金屬鋰和鋼板為電極材料，以LiOH為電解質，使用時加入水即可放電。關于該電池的下列說法不正確的是()A．水既是氧化劑又是溶劑B．放電時正極上有氫氣生成C．放電時OH－向正極移動D．總反應為：2Li＋2H2O=2LiOH＋H2↑【解析】金屬鋰比鐵活潑，作原電池的負極，電極反應式為：Li－e－=Li＋，LiOH溶液中的陽離子有Li＋和H＋，由于氧化性H＋>Li＋，所以正極反應是：2H＋＋2e－=H2↑，由于H＋來自于水的電離，所以H＋放電的同時溶液中產生了OH－，即該反應的總反應為：2Li＋2H2O=2LiOH＋H2↑，水既是氧化劑又是溶劑。在原電池的放電過程中，陽離子向正極移動，陰離子向負極移動，所以OH－向負極移動，C選項錯誤?！敬鸢浮緾9．茫茫黑夜中，航標燈為航海員指明了方向。航標燈的電源必須長效、穩定。我國科技工作者研制出以鋁合金、Pt－Fe合金網為電極材料的海水電池。在這種電池中()①鋁合金是陽極②鋁合金是負極③海水是電解液④鋁合金電極發生還原反應A．②③ B．②④C．①③ D．①④【解析】分析航標燈的電源結構，活潑金屬鋁合金作負極，相對不活潑金屬Pt－Fe合金作正極，電解質溶液是海水。鋁合金作負極發生的是氧化反應，故①④錯誤；②③正確。【答案】A10．(2012·無錫高二質檢)(雙選)以鋅片和銅片為電極，以稀硫酸為電解質溶液組成原電池，當導線中通過2mol電子時，下列說法中正確的是()A．鋅片溶解了1mol，銅片上析出1mol氫氣B．兩極上溶解和析出的物質的質量相等C．鋅片溶解了1g，銅片上析出1g氫氣D．鋅片溶解了1mol，硫酸消耗了1mol【解析】Zn、Cu作電極，以H2SO4為電解質溶液的電池反應為Zn＋H2SO4=ZnSO4＋H2↑2e－1mol1mol1mol2mol65g2g故通過2mol電子時，溶解1molZn片，同時銅極產生1molH2，消耗1molH2SO4?！敬鸢浮緼D11．如圖所示的裝置，在盛有水的燒杯中，鐵圈和銀圈的連接處吊著一根絕緣的細絲，使之平衡。小心地從燒杯中央滴入CuSO4溶液。(1)片刻后可觀察到的現象是(指懸吊的金屬圈)()A．鐵圈和銀圈左右搖擺不定B．鐵圈和銀圈仍保持平衡狀態不變C．鐵圈向下傾斜，銀圈向上傾斜D．銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜(2)產生上述現象的原因是________________________________________________________________________?！窘馕觥吭撗b置是一個Fe為負極、Ag為正極、CuSO4溶液為電解質溶液的原電池?！敬鸢浮?1)D(2)原電池反應Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu，生成的銅附著在銀圈上12．由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置進行實驗。裝置現象二價金屬A不斷溶解C的質量增加A上有氣體產生根據實驗現象回答下列問題：(1)裝置甲中負極的電極反應式是________________________________________________________________________。(2)裝置乙中正極的電極反應式是________________________________________________________________________。(3)裝置丙中溶液的pH________(填“變大”、“變小”或“不變”)。(4)四種金屬活潑性由強到弱的順序是________?！窘馕觥考?、乙、丙均為原電池裝置。依據原電池原理，甲中A不斷溶解，則A為負極、B為正極，活潑性A>B；乙中C極增重，即析出Cu，則B為負極，活潑性B>C；丙中A上有氣體即H2產生，則A為正極，活潑性D>A，隨著H＋的消耗，pH變大?！敬鸢浮?1)A－2e－=A2＋(2)Cu2＋＋2e－=Cu(3)變大(4)D>A>B>C13．一個完整的氧化還原反應方程式可以拆分，寫成兩個“半反應式”，一個是“氧化反應”式，一個是“還原反應”式。如2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋，可以寫成：氧化反應：Cu－2e－=Cu2＋；還原反應：2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋。(1)根據以上信息將反應3NO2＋H2O=2H＋＋2NOeq\o\al(－,3)＋NO拆分為兩個“半反應式”：氧化反應式________________________________________________________________________________________________________________________________________________；還原反應式________________________________________________________________________。(2)已知某一反應的“半反應式”為CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O；O2＋2H2O＋4e－=4OH－，則總反應式為________________________________________________________________________?！窘馕觥?1)3NO2＋H2O=2HNO3＋NO，通過分析化合價變化，發生氧化反應的為負極反應，發生還原反應的為正極反應，因此“氧化反應”式為2NO2＋2H2O－2e－=2NOeq\o\al(－,3)＋4H＋，“還原反應”式為NO2＋2H＋＋2e－=NO＋H2O。(2)本題已給出了兩個“半反應式”，因此據氧化還原反應中得失電子數相等，將二式合并，即得總反應式：CH4＋2O2＋2OH－=COeq\o\al(2－,3)＋3H2O?！敬鸢浮?1)2NO2＋2H2O－2e－=2NOeq\o\al(－,3)＋4H＋NO2＋2H＋＋2e－=NO＋H2O(2)CH4＋2O2＋2OH－=COeq\o\al(2－,3)＋3H2O14．由鋅片、銅片和200mL稀H2SO4組成的原電池如圖所示。(1)原電池的負極反應是________________________________________________________________________________________________________________________________________________，正極反應是________________________________________________________________________。(2)電流的方向是________。(3)一段時間后，當在銅片上放出1.68L(標準狀況下)氣體時，H2SO4恰好消耗一半。則產生這些氣體的同時，共消耗________g鋅，有________個電子通過了導線，原硫酸的物質的量濃度是________(設溶液體積不變)。【解析】產生0.075molH2，通過0.075mol×2＝0.15mol電子，消耗0.075molZn和0.075molH2SO4。所以m(Zn)＝0.075mol×65g·mol－1＝4.875g，N(e－)＝0.15mol×6.02×1023mol－1＝9.03×1022，c(H2SO4)＝eq\f(0.075mol×2,0.2L)＝0.75mol·L－1?！敬鸢浮?1)Zn－2e－=Zn2＋2H＋＋2e－=H2↑(2)由Cu極流向Zn極(3)4.8759.03×10220.75mol·L－1第二課時化學電源(教師用書獨具)●課標要求通過查閱資料了解常見化學電源的種類及其工作原理，認識化學能與電能相互轉化的實際意義及其重要應用。●課標解讀1.知道化學電源的分類方法。2．熟悉幾種常見化學電源的組成和工作原理。3．知道化學電源的廣泛應用，及廢舊電池對環境的危害?！窠虒W地位本課時內容是理論知識在實踐中的延伸和拓展，簡單介紹了幾種電池的基本構造、工作原理，性能和適用范圍。課本中出現的這幾種典型的化學電源或在新科技發明中出現的新電池，都可做為高考命題的熱點，但考查的核心化學知識點仍然是原電池的工作原理。(教師用書獨具)●新課導入建議現在，各種各樣的電池特別多，像手電筒上用的干電池，手機上用的鋰電池，汽車上用的蓄電池，還有新型環保公交車上的燃料電池等，種類繁多。你知道化學電源是怎樣分類的嗎？●教學流程設計課前預習安排：1．看教材P15填寫[課前自主導學]中的“一，化學電池的分類”看教材P15－17，填寫[課前自主導學]中的“二，常見電池”并完成[思考交流]2．建議方式：同學之間可以進行討論交流?步驟1：導入新導入新課，本課時教學地位分析?步驟2：建議對[思考交流]1、2多提問幾個學生，使80%以上的學生都能掌握該內容，以利于下一步對該重點知識的探究?步驟5：在老師指導下由學生自主完成[變式訓練1]和[當堂雙基達標]中的3、4、5題，驗證學生對探究點的理解掌握情況。?步驟4：教師通過[例1]和教材P15的講解對探究1中的“原電池電極反應式和總反應方程式的書寫方法和規律”進行總結。?步驟3：師生互動完成探究1“原電池電極反應式與電池反應式的書寫”?；臃绞剑嚎衫肹問題導思]所設置的問題，由淺入深進行師生互動。建議除例1外，再變換一下命題角度，設置一些備選例題以拓展學生的思路。?步驟6：師生互動完成探究2“各種化學電源的比較”。互動方式：可利用[問題導思]所設置的問題，由淺入深進行師生互動。?步驟7：教師通過[例2]和教材P16－17的講解對探究2中的“各種化學電源的特點”進行總結。?步驟8：在老師指導下由學生自主完成[變式訓練2]和[當堂雙基達標]中的1、2題，驗證學生對探究點的理解掌握情況。?步驟9：先由學生自主總結本課時學習的主要知識，然后對照[課堂小結]以明確掌握已學內容。安排學生課下完成[課后知能檢測]課標解讀重點難點1.使學生了解日常生活中常用的化學電源的種類和新型化學電源。1.一次電池、二次電池的反應原理、性能及其應用。(重難點)2.了解常見化學電源的工作原理，學會電極反應式的書寫。2.熟悉電極反應式的書寫技巧。(重點)(對應學生用書第1頁)化學電池的分類化學電池eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(一次電池普通鋅錳電池、堿性鋅錳電池,二次電池鉛蓄電池,燃料電池氫氧燃料電池))常見電池1.銀鋅鈕扣電池(一次電池)(1)組成(2)電極反應和電池反應負極：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2。正極：Ag2O＋H2O＋2e－=2Ag＋2OH－?？偡磻篫n＋Ag2O＋H2O=2Ag＋Zn(OH)2。2．鋅錳干電池(一次電池)(1)組成：分為酸性鋅錳電池(普通鋅錳干電池)和堿性鋅錳電池，其正極為石墨棒，負極為鋅筒，前者電解質溶液為NH4Cl和ZnCl2混合液，后者電解質為KOH。(2)電極反應及電池反應對于堿性鋅錳干電池：負極反應：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2正極反應：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnOOH＋2OH－電池反應：Zn＋2MnO2＋2H2O=Zn(OH)2＋2MnOOH。(3)特點：比能量大，能提供較大電流并連續放電。3．鉛蓄電池(二次電池)(1)組成(2)電極反應和電池反應①放電時負極：Pb＋SOeq\o\al(2－,4)－2e－=PbSO4(氧化反應)正極：PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)＋2e－=PbSO4＋2H2O(還原反應)總反應：Pb＋PbO2＋4H＋＋2SOeq\o\al(2－,4)=2PbSO4＋2H2O②充電時鉛蓄電池的充電反應是放電反應的逆反應。陰極：PbSO4＋2e－=Pb＋SOeq\o\al(2－,4)(還原反應)陽極：PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)(氧化反應)總反應：2PbSO4＋2H2O=Pb＋PbO2＋4H＋＋2SOeq\o\al(2－,4)。上述充、放電反應可寫成如下化學方程式：Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o(,\s\up14(放電),\s\do14(充電))2PbSO4＋2H2O(3)特點可重復使用，電壓穩定、使用方便、安全可靠、價格低廉、生產生活中應用廣泛。缺點是比能量低、笨重、廢棄電池污染環境。1．銀鋅電池工作時，兩電極附近溶液的pH如何變化？【答案】負極周圍pH減小，因為工作時負極消耗OH－，正極周圍pH增大，因為工作時正極產生OH－。2．鉛蓄電池放電時的正、負極在充電時分別作什么極？【答案】放電時的負極作充電時陰極；放電時的正作充電時的陽極。(對應學生用書第2頁)原電池電極反應式與電池反應式的書寫【問題導思】①如給出原電池的電池反應，如何正確的判斷正極和負極的反應物？【答案】分析有關元素的化合價變化，化合價升高的是負極反應物質，化合價降低的是正極反應物質。②電解質溶液是否一定會參與電極反應？【答案】不一定，有可能是空氣中的氧氣參加反應。③原電池的電池反應化學方程式與正負極的電極反應式有何關系？【答案】正負極電極反應式疊加可得原電池的電池反應化學方程式。1．書寫原則(1)遵守質量守恒和電荷守恒。(2)正、負極電極反應式的加和消去電子即為電池反應式。(3)弱電解質、氣體或難溶物均以化學式表示，其余以離子符號表示。2．書寫方法(1)根據給出的化學方程式或圖示裝置確定原電池的正、負極，弄清正、負極上發生反應的物質。①題目給定總反應式：分析有關元素的化合價變化情況，化合價升高的物質發生氧化反應即負極反應；化合價降低的物質發生還原反應即正極反應。②題目給定圖示裝置：先確定正、負極，再根據正、負極反應規律書寫電極反應式。(2)注意電解質溶液的成分及其對正、負極反應產物的影響，正、負極產物可根據題意或根據化學方程式確定。①考慮電解質溶液中的陽離子是否能與負極材料反應，若能與負極材料反應，則是溶液中的陽離子得電子，發生還原反應，若不能與負極材料反應，則考慮空氣中的氧氣得電子，發生還原反應。②考慮電解質溶液中的成分能否與物質得失電子后的產物相反應。若反應，電極產物則為反應之后的新產物。如Pb電極在不含SOeq\o\al(2－,4)的溶液中放電，電極產物為Pb2＋；若在含有SOeq\o\al(2－,4)的溶液中放電，電極產物為PbSO4。3．可充電電池的反應規律(1)可充電電池有充電和放電兩個過程，放電時是原電池，充電時是電解池。(2)放電時的負極反應和充電時的陰極反應、放電時的正極反應和充電時的陽極反應在形式上互逆。即將正(負)極反應改變方向即得陽(陰)極反應式。(3)放電總反應和充電總反應在形式上互逆，但不是可逆反應。1．蓄電池充、放電過程的區別與聯系(1)放電時，電極正極—還原反應負極—氧化反應充電時，電極陽極—氧化反應陰極—還原反應(2)蓄電池充電時發生的電極反應和總反應是放電時發生的反應的逆過程。2．給鉛蓄電池充電的方法鉛蓄電池負極與直流電源的負極相連，鉛蓄電池正極與直流電源的正極相連。其充電示意圖如下：Li－SOCl2電池可用于心臟起搏器，該電池的電極材料分別為鋰和碳，電解液是LiAlCl4－SOCl2，電池的總反應可表示為：4Li＋2SOCl2=4LiCl＋S＋SO2，請回答下列問題：(1)電池的負極材料為________，發生的電極反應為_________________________________。(2)電池正極發生的電極反應為___________________。(3)組裝該電池必須在無水、無氧的條件下進行，原因是___________________________________________?！窘馕觥糠治龇磻幕蟽r變化，可得Li為還原劑，SOCl2為氧化劑。先寫出簡單的負極反應式Li－e－=Li＋，再用總反應式減去負極反應式得正極反應式。【答案】(1)LiLi－e－=Li＋(2)2SOCl2＋4e－=4Cl－＋S＋SO2(3)Li能和氧氣、水反應，且SOCl2也與水反應據條件，先寫出易寫的電極反應式，用總反應式減去一個電極的反應式，得另一個電極反應式；加減時應注意轉移電子數相等。1．可用于電動汽車的鋁-空氣燃料電池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解質溶液，鋁合金為負極，空氣電極為正極。下列說法正確的是()A．以NaCl溶液或NaOH溶液為電解質溶液時，正極反應都為：O2＋2H2O＋4e－=4OH－B．以NaOH溶液為電解質溶液時，負極反應為：Al＋3OH－－3e－=Al(OH)3↓C．以NaOH溶液為電解質溶液時，電池在工作過程中電解液的pH保持不變D．電池工作時，電子通過外電路從正極流向負極【解析】本題著重考查了化學電池電極方程式的書寫及分析。電解質溶液顯堿性或中性，該燃料電池的正極反應式為O2＋4e－＋2H2O=4OH－，A正確；以NaOH作電解質時，負極Al失電子生成的Al3＋與電解質NaOH(過量)反應生成NaAlO2，電極反應為Al－3e－＋4OH－=AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O，B錯誤；將正、負極反應據電子守恒加和得出總反應方程式為4Al＋3O2＋4OH－=4AlOeq\o\al(－,2)＋2H2O，因此消耗OH－同時生成H2O，溶液中c(OH－)減小，pH減小，C錯誤；原電池工作時，電子通過外電路從負極流向正極，D也錯誤?！敬鸢浮緼各種化學電源的比較【問題導思】①各種化學電源是怎樣分類的？它們各有什么特點？【答案】各種化學電源是根據它們的特點分類的。a.一次電池：發生氧化還原的物質大部分消耗后，就不能再使用；b.二次電池：可多次重復使用；c.燃料電池：燃料連續的由外部供給。②燃料電池能持續不斷地提供電能嗎？【答案】能，但工作時需燃料和氧化劑連續不斷的由外部供給。名稱一次電池(干電池)二次電池(充電電池或蓄電池)燃料電池定義發生氧化還原反應的物質消耗到一定程度，就不能再使用放電后可以再充電使發生氧化還原反應的物質獲得再生一種連續地將燃料和氧化劑的化學能直接轉換成電能的化學電池特點電解質溶液制成膠狀，不流動可以多次重復使用與一般化學電池不同，工作時，燃料和氧化劑連續地由外部供給，在電極上不斷地進行反應．生成物不斷地被排除，于是電池就連續不斷地提供電能舉例普通的鋅錳電池、堿性鋅錳電池鉛蓄電池、氫鎳電池、鎘鎳電池氫氧燃料電池、CH4燃料電池、CH3OH燃料電池廢舊電池中含有汞、鎘、鉻、鉛等大量的重金屬和酸、堿等有害物質，隨處丟棄會給土壤、水源等造成嚴重的污染，1節1號干電池會使1_m2的耕地失去使用價值，并通過食物鏈給人體健康造成危害。另一方面，廢舊電池中的有色金屬是寶貴的資源，如果能回收再利用這些廢舊電池，不僅可以減少對我們生存環境的破壞，而且也是對資源的節約，所以，廢舊電池要集中處理。下列有關電池的說法不正確的是()A．手機上用的鋰離子電池屬于二次電池B．銅鋅原電池工作時，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極C．甲醇燃料電池可把化學能轉化為電能D．鋅錳干電池中，鋅電極是負極【解析】二次電池，即可充電電池，所以A項對。B中，在原電池中，活潑金屬Zn是負極，負極失電子發生氧化反應，因此電子的流向是由負極(鋅電極)流向正極(銅電極)，B項錯?！敬鸢浮緽2．下列說法中，不正確的是()A．化學電池是將化學能轉變成電能的裝置B．化學電池的種類包括一次電池、二次電池和燃料電池等C．化學電池供能穩定可靠，使用方便，易于維護D．廢舊電池可以隨意丟棄【解析】本題考查的是有關化學電池的概念、分類及性能等方面的知識。廢舊電池中含有重金屬和酸、堿等有害物質，隨意丟棄，對生態環境和人體健康危害很大，所以廢舊電池應回收利用?！敬鸢浮緿【教師備課資源】燃料電池(1)燃料電池的電極材料比較特殊(電極本身不參與反應)，所以從電極材料上很難判斷電池的正負極。通常是利用電池總反應式，還原劑為電池的負極反應物，充有還原劑的電極為電池的負極；氧化劑為電池的正極反應物，充入氧化劑的電極為電池的正極。(2)書寫電極反應式時，充分考慮電解質的影響。如：在酸性溶液中，不得出現OH－；在堿性溶液中，不得出現H＋。如：負極氧化產物有CO2，在堿性溶液中應發生的反應為：CO2＋2OH－=COeq\o\al(2－,3)＋H2O，電極產物為COeq\o\al(2－,3)等。(1)今有反應2H2＋O2eq\o(=,\s\up14(KOH),\s\do14())2H2O，要構成燃料電池，則負極通入的應是________，正極通入的應是________，電極反應式分別為_______________、_______________。(2)如把KOH改為稀H2SO4作電解液，則電極反應式分別為___________________、________________________。(3)上述(1)和(2)的電解液不同，反應進行后，(1)中溶液pH變________(填“大”或“小”，下同)，(2)中溶液pH變________。(4)如把H2改為甲烷，KOH溶液作電解液，則電極反應式分別為__________________、_____________________。【答案】(1)H2O2負極：2H2＋4OH－－4e－=4H2O正極：O2＋2H2O＋4e－=4OH－(2)負極：2H2－4e－=4H＋正極：O2＋4H＋＋4e－=2H2O(3)小大(4)負極：CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O正極：2O2＋4H2O＋8e－=8OH－化學電池二次電池一次電池電解質電極材料電極反應主要特點燃料電池1．下列說法錯誤的是()A．依據原電池的原理設計出了化學電源B．原電池是化學電源的雛形C．判斷一種電池的優劣主要是看其負極材料的活潑性D．氧化還原反應所釋放的化學能，是化學電源的能量來源【解析】判斷一種電池的優劣主要是看這種電池的比能量或比功率的大小，以及可儲存時間的長短?！敬鸢浮緾2．(2012·寧波高二期中)廢電池造成污染的問題日益受到關注。集中處理廢電池的首要目的是()A．回收石墨電極B．利用電池外殼的金屬材料C．防止電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品D．防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對土壤和水源的污染【解析】廢舊電池中含有大量的重金屬離子，會對土壤、水源造成嚴重污染，并通過食物鏈危及人類健康。【答案】D3．銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充電和放電過程可表示為：2Ag＋Zn(OH)2eq\o(,\s\up14(充電),\s\do14(放電))Ag2O＋Zn＋H2O，在此電池放電時，負極上發生反應的物質是()A．AgB．Zn(OH)2C．Ag2O D．Zn【解析】Zn在負極上發生氧化反應生成Zn(OH)2?！敬鸢浮緿4．鎳氫電池是近年來開發出來的可充電電池，它可以取代會產生鎘污染的鎳鎘電池。鎳氫電池的總反應式是H2＋2NiO(OH)eq\o(,\s\up14(放電),\s\do14(充電))2Ni(OH)2。根據此反應式判斷，下列敘述中正確的是()A．電池放電時，電池負極周圍溶液的pH不斷增大B．電池放電時，鎳元素被氧化C．電池充電時，氫元素被氧化D．電池放電時，H2在負極放電【解析】根據電池反應可首先看出放電時，H2在負極被氧化，NiO(OH)在正極被還原，而充電時則是氫元素被還原，鎳元素被氧化?！敬鸢浮緿5．鉛蓄電池是化學電源，其電極材料分別是Pb和PbO2，電解質溶液為稀硫酸，工作時該電池的總反應式為Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O。試根據上述情況判斷：(1)蓄電池的負極材料是________。(2)工作時，正極反應為___________________________。(3)工作時，電解質溶液的pH________(填“增大”、“減小”或“不變”)。(4)工作時，電解質溶液中陰離子移向________極。(5)電流方向從________極流向________極?！窘馕觥啃铍姵毓ぷ?放電)時，起原電池作用。根據原電池原理，負極失去電子發生氧化反應，元素化合價升高，所以Pb為負極；正極得到電子發生還原反應，元素化合價降低，從總反應式可知，PbO2是氧化劑，即正極反應為PbO2＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋＋2e－=PbSO4＋2H2O；從正極反應或電池的總反應可知H2SO4參加了反應，H＋轉變成H2O，所以pH增大；原電池工作時，溶液中陰離子移向負極，陽離子移向正極；電流方向與電子移動方向相反，從正極沿導線流向負極?！敬鸢浮?1)Pb(2)PbO2＋SOeq\o\al(2－,4)＋4H＋＋2e－=PbSO4＋2H2O(3)增大(4)負(5)正負1．(2012·云南玉溪高二期中)下列說法不正確的是()A．原電池中，負極上發生的反應是氧化反應B．原電池中，電流從負極流向正極C．銅鋅原電池工作時，溶液中的陰離子向負極移動，陽離子向正極移動D．堿性鋅錳電池是一次電池，鉛蓄電池是二次電池【解析】原電池工作時，電子從負極流入正極，而電流從正極流向負極。【答案】B2．電池是人類生產和生活中的重要能量來源，各式各樣電池的發明是化學對人類的一項重大貢獻。下列有關電池的敘述正確的是()A．鋅錳干電池工作一段時間后碳棒變細B．氫氧燃料電池可將熱能直接轉變為電能C．氫氧燃料電池工作時氫氣在負極被氧化D．太陽能電池的主要材料是高純度的二氧化硅【解析】因為鋅錳干電池中鋅棒為負極，鋅棒變細，碳棒不變，A錯；原電池是將化學能直接轉變為電能，B錯；氫氧燃料電池負極反應為H2－2e－=2H＋，C正確；太陽能電池采用硅材料制作，D錯?！敬鸢浮緾3．在堿性鋅錳干電池中，已知氫氧化鉀為電解質，發生的電池總反應為：Zn＋2MnO2＋2H2O=2MnOOH＋Zn(OH)2。下列該電池的電極反應，正確的是()A．負極反應為Zn－2e－=Zn2＋B．負極反應為Zn＋2H2O－2e－=Zn(OH)2＋2H＋C．正極反應為2MnO2＋2H＋＋2e－=2MnOOHD．正極反應為2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnOOH＋2OH－【解析】在書寫堿性電池的電極反應式時，方程式中不得出現H＋。在堿性電池中，負極的Zn失去電子形成的Zn2＋應該與OH－結合為Zn(OH)2。【答案】D4．鉛蓄電池的兩極分別為Pb、PbO2，電解質溶液為硫酸，工作時反應為：Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O。下列結論正確的是()A．Pb為正極被氧化B．SOeq\o\al(2－,4)只向PbO2極移動C．電解質溶液密度不斷減小D．溶液的pH不斷減小【解析】根據方程式：eq\o(Pb,\s\up6(0))＋eq\o(PbO2,\s\up6(＋4))＋2H2SO4=2eq\o(Pb,\s\up6(＋2))SO4＋2H2O原電池中失電子的物質為負極，所以Pb為負極，PbO2為正極。又因負極Pb－2e－=Pb2＋，Pb2＋進入溶液，溶液中SOeq\o\al(2－,4)也向Pb極移動，生成難溶的PbSO4，所以電解質溶液密度不斷減小。由于H＋的物質的量濃度不斷減小，則pH不斷增大。綜上分析得出答案為C項?！敬鸢浮緾5．鋰電池是一代新型高能電池，它以質量輕、能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰電池。某種鋰電池的總反應方程式為Li＋MnO2=LiMnO2，下列說法正確的是()A．Li是正極，電極反應為Li－e－=Li＋B．Li是負極，電極反應為Li－e－=Li＋C．MnO2是負極，電極反應為MnO2＋e－=MnOeq\o\al(－,2)D．Li是負極，電極反應為Li－2e－=Li2＋【解析】由總反應方程式分析知Li做負極：Li－e－=Li＋，MnO2是正極：MnO2＋e－=MnOeq\o\al(－,2)?！敬鸢浮緽6．科學家近年來研制出一種新型細菌燃料電池，利用細菌將有機酸轉化成氫氣，氫氣進入以磷酸為電解質的燃料電池發電。電池負極反應為()A．H2＋2OH－－2e－=2H2OB．O2＋4H＋＋4e－=2H2OC．H2－2e－=2H＋D．O2＋2H2O＋4e－=4OH－【解析】此題考查了酸性條件下的氫氧燃料電池，負極為H2，反應式為H2－2e－=2H＋，故選C。【答案】C7．如圖為氫氧燃料電池原理示意圖，按照此圖的提示，下列敘述不正確的是()A．a電極是負極B．b電極的電極反應為：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑C．氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源D．氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內的新型發電裝置【解析】氫氧燃料電池中H2為負極反應物，工作過程需不斷補充H2、O2，其產物為沒有任何污染的H2O，故A、C、D三項都對。其中b電極作正極，電極反應為O2＋2H2O＋4e－=4OH－?！敬鸢浮緽8．一種燃料電池中發生的化學反應為：在酸性溶液中甲醇與氧氣作用生成水和二氧化碳。該電池負極發生的反應是()A．CH3OH(g)＋O2(g)－2e－=H2O(l)＋CO2(g)＋2H＋(aq)B．O2(g)＋4H＋(aq)＋4e－=2H2O(l)C．CH3OH(g)＋H2O(l)－6e－=CO2(g)＋6H＋(aq)D．O2(g)＋2H2O(l)＋4e－=4OH－(aq)【解析】本題考查原電池電極反應式的書寫。該原電池的負極反應物為甲醇，負極反應式中不應該出現氧化劑，而A、B、D項中電極反應物中均出現氧化劑氧氣，所以A、B、D不正確?！敬鸢浮緾9．肼(N2H4)-空氣燃料電池是一種環保型堿性燃料電池，電解質溶液是20%～30%的KOH溶液。電池總反應為：N2H4＋O2=N2＋2H2O。下列關于該燃料電池工作時的說法正確的是()A．負極的電極反應式是：N2H4＋4OH－－4e－=4H2O＋N2↑B．正極的電極反應式是：O2＋4H＋＋4e－=2H2OC．溶液中陰離子向正極移動D．溶液中陰離子物質的量顯著減少【解析】此題可用排除法解答。在堿性電解質溶液中，電極反應式不可出現H＋，B錯。在原電池中陰離子向負極移動，C錯；由總反應方程式知，溶液中離子的總物質的量并沒有減少，D錯?！敬鸢浮緼10．堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應用。堿性鋅錳電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應式為：Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)=Zn(OH)2(s)＋Mn2O3(s)，下列說法錯誤的是()A．電池工作時，鋅失去電子B．電池正極的電極反應式為2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e－=Mn2O3(s)＋2OH－(aq)C．電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極D．外電路中每通過0.2mol電子，鋅的質量理論上減小6.5g【解析】根據原電池原理結合氧化還原反應的有關常識可判斷出原電池的電極及其反應式、電子得失情況及流向。堿性鋅錳電池eq\f(據電池,總反應)負極Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2eq\o(→,\s\up14(通過),\s\do14(0.2mol電子))m(Zn)＝6．5g電子流向正極2MnO2＋H2O＋2e－=Mn2O3＋2OH－電池總反應式【答案】C11．化學電池在通訊、交通及日常生活中有著廣泛的應用。(1)目前常用的鎳(Ni)鎘(Cd)電池，其電池總反應可以表示為Cd＋2NiO(OH)＋2H2Oeq\o(,\s\up14(放電),\s\do14(充電))2Ni(OH)2＋Cd(OH)2。已知Ni(OH)2和Cd(OH)2均難溶于水但能溶于酸，以下說法中正確的是()①以上反應是可逆反應②以上反應不是可逆反應③充電時化學能轉變為電能④放電時化學能轉變為電能A．①③B．②④C．①④D．②③(2)廢棄的鎳鎘電池已成為重要的環境污染物，有資料表明一節廢鎳鎘電池可以使一平方米面積的耕地失去使用價值。在酸性土壤中這種污染尤為嚴重。這是因為________________________________________________________________________________________________________________________________________________?！敬鸢浮?1)B(2)Ni(OH)2和Cd(OH)2能溶于酸性溶液12．氯鋁電池是一種新型的燃料電池，電解質溶液是KOH溶液，試回答下列問題：(1)通入氯氣的電極是________極(填“正”或“負”)，電極反應式為：________________________________________________________________________。(2)加入鋁的電極是________極(填“正”或“負”)，電極反應式為：________________________________________________________________________。(3)電子從________極流向________極(填“Al”或“Cl2”)?！窘馕觥扛鶕﨏l2和Al的反應方程式：3Cl2＋2Al=2AlCl3可知，鋁易失電子被氧化，為負極，但電解液為KOH溶液，故負極反應為：2Al－6e－＋8OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋4H2O，Cl2易得電子被還原，為正極，電極反應為3Cl2＋6e－=6Cl－。在外電路中電子從負極(鋁極)流出沿導線流向正極(Cl2極)。【答案】(1)正3Cl2＋6e－=6Cl－(2)負2Al－6e－＋8OH－=2AlOeq\o\al(－,2)＋4H2O(3)AlCl213．(2012·黃山高二質檢)航天飛機常采用新型燃料電池作為電能來源，燃料電池一般指采用H2、CH4、CO、C2H5OH等可燃物質與O2一起構成的電池裝置，它可直接將化學能轉化為電能。我國發射的“神舟五號”載人飛船是采用先進的甲烷電池為電能來源的，該電池以KOH溶液為電解質，其總反應的化學方程式為：CH4＋2O2＋2OH－=COeq\o\al(2－,3)＋3H2O。(1)負極上的電極反應為________。(2)消耗標準狀況下的5.6LO2時，有________mol電子發生轉移。(3)開始放電時，正極附近溶液的pH________(填“增大”、“減小”或“不變”)?！窘馕觥?1)根據總的化學方程式知CH4－xe－→COeq\o\al(2－,3)，C元素的化合價由－4→＋4，則有CH4－8e－→COeq\o\al(2－,3)，根據電荷守恒左邊應配10個OH－，最后根據質量守恒得：CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O。(2)正極反應為：2O2＋4H2O＋8e－=8OH－，5.6LO2的物質的量為0.25mol，故得電子的物質的量為0.25mol×4＝1mol。(3)由于正極生成OH－，故其附近的pH增大。【答案】(1)CH4＋10OH－－8e－=COeq\o\al(2－,3)＋7H2O(2)1(3)增大14．氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發電裝置。右圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍一層細小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強，性質穩定。請回答：(1)氫氧燃料電池的能量轉化的主要形式是______________________，在導線中電子流動方向為__________(用a、b表示)。(2)負極反應式為________________________________________________________________________。(3)電極表面鍍鉑粉的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)該電池工作時，H2和O2連續由外部供給，電池可連續不斷提供電能。因此，大量安全儲氫是關鍵技術之一。金屬鋰是一種重要的儲氫材料，吸氫和放氫原理如下：Ⅰ.2Li＋H2eq\o(=,\s\up14(△))2LiHⅡ.LiH＋H2O=LiOH＋H2↑①反應Ⅰ中的還原劑是__________，反應Ⅱ中的氧化劑是________。②已知LiH固體密度為0.82g·cm－3，用鋰吸收224L(標準狀況)H2，生成的LiH體積與被吸收的H2體積比為______________。③由②生成的LiH與H2O作用，放出的H2用作電池燃料，若能量轉化率為80%，則導線中通過電子的物質的量為________mol?！窘馕觥?1)電池即是把化學能轉變為電能的裝置；在電池中電子是從負極經導線流向正極，而氫氧燃料電池中通入H2的一極是負極，故電子由a流動到b。(2)H2在負極失電子，因為電解質溶液是KOH溶液，故負極反應式為2H2＋4OH－－4e－=4H2O。(3)電極表面鍍鉑粉可以增大電極單位面積吸附H2、O2的分子數，從而增大反應速率。(4)LiH中Li為＋1價，H為－1價，故反應Ⅰ中還原劑是Li，反應Ⅱ中氧化劑是H2O。由反應Ⅰ可知吸收標準狀況下224LH2時生成160gLiH，則生成的LiH的體積是eq\f(160g,0.82g/cm3)，則生成的LiH體積與被吸收的H2的體積比為：eq\f(160,0.82×224×103)＝eq\f(1,1148)。由②生成的20molLiH與H2O反應，由反應Ⅱ可知生成20molH2，H2～2e－，能量轉化率為80%，則通過電子的物質的量為20mol×2×80%＝32mol。【答案】(1)由化學能轉變為電能由a到b(2)2H2＋4OH－－4e－=4H2O或H2＋2OH－－2e－=2H2O(3)增大電極單位面積吸附H2、O2分子數，加快電極反應速率(4)①LiH2O②1/1148或8.71×10－4③32

第三課時電解池的工作原理(教師用書獨具)●課標要求體驗化學能與電能相互轉化的探究過程，了解電解池的工作原理，能寫出電極反應和電池反應方程式?！裾n標解讀1.通過實驗探究加深理解電解池的工作原理。2．能正確書寫電解池的電極反應式和總反應方程式。3．熟悉電解規律和電解產物的判斷方法?！窠虒W地位本課時內容重點是電解池工作原理、構成條件、離子的放電順序，電極反應方程式的書寫，學好這一節，將為下一課時內容的學習打下堅實的基礎。而這一內容也是電化學理論知識重要組成部分，在高考中一直保持著非常高的命題頻率。(教師用書獨具)●新課導入建議1799年，當意大利人發明了最原始的電池——伏打電池之后，許多科學家對電產生了濃厚的興趣，電給世界帶來了太多的不可思議，好奇心驅使著人們去進行各種嘗試，想看看它還能出現什么奇特的現象。1807年，當英國化學家戴維將鉑電極插入熔融的氫氧化鉀并接通直流電源時，奇跡終于發生了，在陰極附近產生一種銀白色的金屬，隨即形成紫色的火焰。這就是發現鉀元素的主要過程，當時在社會上引起轟動。他隨后用電解法又相繼發現了鈉、鈣、鍶、鋇、鎂、硼、硅等元素，戴維成為發現化學元素最多的人。電解原理是什么？通過電解法發現活潑金屬，你能從中得到什么啟示？本課時我們將學習電解池的工作原理?！窠虒W流程設計課前預習安排：1．看教材P18－19填寫[課前自主導學]中的“一，電解的原理”并完成[思考交流1]，看教材P19，填寫[課前自主導學]中的“二，電解CuCl2溶液”并完成[思考交流2]2．建議方式：同學之間可以進行討論交流?步驟1：導入新導入新課，本課時教學地位分析?步驟2：建議對[思考交流]1、2多提問幾個學生，使80%以上的學生都能掌握該內容，以利于下一步對該重點知識的探究?步驟5：在老師指導下由學生自主完成[變式訓練1]和[當堂雙基達標]中的1、2、3、4題，驗證學生對探究點的理解掌握情況。?步驟4：教師通過[例1]和教材P19的講解對探究1中的“電解時，判斷陽極、陰極產物的規律”進行總結。?步驟3：師生互動完成探究1“電解時電極產物的判斷”?；臃绞剑嚎衫肹問題導思]所設置的問題，由淺入深進行師生互動。建議除例1外，再變換一下命題角度，設置一些備選例題以拓展學生的思路，可使用“教師備課資源”為您提供的備選例題。?步驟6：師生互動完成探究2“電極反應式和電解池反應式的書寫”?；臃绞剑嚎衫肹問題導思]所設置的問題，由淺入深進行師生互動。?步驟7：教師通過[例2]和教材P19的講解對探究2中的“電極反應式和電解池反應式的關系及書寫方法”進行總結。?步驟8：在老師指導下由學生自主完成[變式訓練2]和[當堂雙基達標]中的5題，驗證學生對探究點的理解掌握情況。?步驟9：先由學生自主總結本課時學習的主要知識，然后對照[課堂小結]以明確掌握已學的內容。安排學生課下完成[課后知能檢測]課標解讀重點難點1.了解電解、電解池的概念。2.理解電解的原理。3.能夠正確書寫電解的電極反應方程式。1.能夠通過實驗探究加深理解電解池的工作原理。(重點)2.學會比較離子的放電順序，并正確書寫電極反應式。(重點)3.通過原電池與電解池的比較，加深理解它們的工作原理。(重難點)(對應學生用書第1頁)電解的原理1.熔融氯化鈉的電解(1)實驗現象：通電后，在陽極周圍有氣泡產生，在陰極上生成銀白色金屬。(2)實驗分析：(3)實驗結論：熔融的氯化鈉在電流作用下發生了化學變化，分解生成了鈉和氯氣。2．基本概念(1)電解在直流電的作用下，在兩個電極上分別發生氧化反應和還原反應的過程。(2)電解池①定義：將電能轉化為化學能的裝置。②組成：直流電源，固體電極材料，電解質溶液或熔融電解質，構成閉合回路。(3)電極及電極反應陽極：與電源正極相連的電極，發生氧化反應。陰極：與電源負極相連的電極，發生還原反應。3．工作原理1．電解池與原電池最主要的區別是什么？【答案】從裝置組成看，有沒有外接電源是電解池和原電池最主要的區別。電解CuCl2溶液裝置現象反應陰極有紅色物質析出Cu2＋＋2e－=Cu(還原反應)陽極有黃綠色氣體生成2Cl－－2e－=Cl2↑(氧化反應)總電池反應：CuCl2eq\o(=,\s\up14(通電))Cu＋Cl2↑2．電解質溶液導電時，一定會有化學反應發生嗎？【答案】一定有。因為電解池就是由電能轉變成化學能的裝置，溶液導電，電極上一定有電極反應。(對應學生用書第2頁)電解時電極產物的判斷【問題導思】①根據電極材料，電極是如何分類的？電極產物與電極材料有關系嗎？【答案】據電極材料的種類可分為活性電極和惰性電極。陽極產物與電極材料有關，陰極產物與電極材料無關。②溶液中有多種離子時，怎樣判斷電極產物？【答案】據陽離子放電順序判斷陰極產物，據電極材料的陰離子放電順序判斷陽極產物。③能通過電解NaCl溶液獲取金屬鈉嗎？【答案】不能，因為溶液中有H＋且放電能力大于Na＋。1．陽極產物的判斷(1)活性電極(金屬活動性順序中Ag以前的金屬)，則電極材料失電子，電極溶解，溶液中的陰離子不能失去電子。(2)惰性電極(Pt、Au、石墨等)，則要再看溶液中離子的失電子能力，此時應根據陰離子的放電順序加以判斷。陰離子放電順序：2．陰極產物的判斷與電極材料無關，直接根據陽離子放電順序進行判斷。陽離子放電順序：1．一般地中學階段遇到的在水溶液中電解時陰極產物判斷的情況可記規律：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋……即可解決問題。2．Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋只有在熔融狀態下放電，在水溶液里不放電?，F用Pt電極電解1L濃度均為0.1mol/L的HCl、CuSO4的混合溶液，裝置如圖，下列說法正確的是()A．電解開始時陰極有H2放出B．電解開始時陽極上發生：Cu2＋＋2e－=CuC．當電路中通過電子的量超過0.1mol時，此時陰極放電的離子發生了變化D．整個電解過程中，SOeq\o\al(2－,4)不參與電極反應【解析】依據放電順序陰極先放電的是Cu2＋，故陰極開始析出的是Cu，陽極先放電的是Cl－，故陽極開始產生的是Cl2。答案A、B錯；由陰極反應Cu2＋＋2e－=Cu，n(Cu2＋)＝0.1mol，當電路中通過電子的量達到0.2mol時，此時Cu2＋消耗完畢，陰極放電離子變為H＋，所以C錯；陽極先是Cl－放電，當Cl－消耗完畢，此時H2O電離產生的OH－開始在陽極放電，SOeq\o\al(2－,4)不參與電極反應。【答案】D1．電解CuSO4和NaCl的混合溶液，開始時陰極和陽極上析出的物質分別是()A．H2和Cl2 B．Cu和Cl2C．H2和O2 D．Cu和O2【解析】混合液中陽離子為：Cu2＋、Na＋、H＋，放電能力：Cu2＋>H＋>Na＋；陰離子為：Cl－、SOeq\o\al(2－,4)、OH－，放電能力：Cl－>OH－>SOeq\o\al(2－,4)。【答案】B電極反應式和電解池反應式的書寫【問題導思】①怎樣正確書寫電極反應式？【答案】先確定電極，再確定電極反應，書寫電極反應式注意電荷、質量守恒。②電極反應式和電解總反應式有何關系？【答案】電極反應式中，得失電子數目相加，可得總電解池反應式。1．電極反應式的書寫步驟(1)確定電極：與電源正極相連的為陽極，與電源負極相連的為陰極。(2)確定電極反應eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(陽極：①活性電極為陽極，則自身失電子,②惰性電極為陽極，則電解質溶液中,陰離子失電子,陰極：電解質溶液中陽離子得電子))(3)寫電極反應式①列物質、標得失；②選離子、配電荷；③配個數、巧用水。2．電解池反應式的書寫(1)通過最小公倍數法使兩個電極反應式的電子數相等。(2)把兩個電極反應式相加，消去相同項，并注明條件“通電”。(3)若是水電離出的H＋或OH－得或失電子，在總反應式中應是H2O參與反應。寫出下列各物質電解時的陰陽極，電極反應式及總反應。(1)CuSO4溶液：陰極______________________________陽極________________________________________總反應_______________________________________(2)Na2SO4溶液：陰極_____________________________陽極_____________________________________總反應_______________________________________(3)NaCl溶液：陰極______________________________陽極_________________________________________總反應_________________________________________【解析】(1)中離子有H＋、Cu2＋、SOeq\o\al(2－,4)、OH－，故放電順序為Cu2＋>H＋；OH－>SOeq\o\al(2－,4)。同樣(2)中H＋>Na＋，OH－>SOeq\o\al(2－,4)。(3)中H＋>Na＋；Cl－>OH－?！敬鸢浮?1)2Cu2＋＋4e－=2Cu4OH－－4e－=O2↑＋2H2O2CuSO4＋2H2O通電,2Cu＋O2↑＋2H2SO4(2)4H＋＋4e－=2H2↑4OH－－4e－=O2↑＋2H2O2H2O通電,2H2↑＋O2↑(3)2H＋＋2e－=H2↑2Cl－－2e－=Cl2↑2NaCl＋2H2O通電,2NaOH＋H2↑＋Cl2↑正確書寫電極反應式，要注意原子數、電荷數是否守恒。2．下面列出了電解不同物質的電極反應式，其中錯誤的是()A．電解飽和食鹽水陰極：Na＋＋e－=NaB．電解CuCl2溶液陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑C．電解熔融NaCl陰極：Na＋＋e－=NaD．電解NaOH溶液陽極：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑【解析】電解食鹽水時，因放電能力H＋>Na＋，所以陰極反應為2H＋＋2e－=H2↑，故A錯。【答案】A教師備課資源知識拓展因為H＋的放電能力大于Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋等，所以電解含這些金屬離子的溶液時，陰極發生反應2H＋＋2e－＝H2↑，得不到這些金屬單質。一些較活潑金屬單質的制取只能通過電解它們融熔態金屬化合物來獲取。Na、Mg、Al的制取①電解熔融氯化鈉制單質鈉在通直流電的條件下，熔