最新201X版 专题2 第3单元 第1课时 化学能转化为电能 化学电源.doc

第三单元化学能与电能的转化第1课时化学能转化为电能化学电源1通过铜­锌原电池的实验探究，初步了解原电池原理。(重点)2了解化学电源的原理与应用。3了解钢铁的电化学腐蚀。化 学 能 转 化 为 电 能基础·初探教材整理1原电池的原理1概念：将化学能转变为电能的装置。2工作原理(以锌­铜­稀硫酸原电池为例)：装置Zn电极Cu电极现象锌片逐渐溶解铜片上产生气泡得失电子失电子得电子正、负极判断负极正极电子流向流出流入电极反应式Zn2e=Zn22H2e=H2总反应式Zn2H=Zn2H2教材整理2钢铁的电化学腐蚀1发生的条件(1)电极：铁和少量碳形成两个电极。(2)电解质溶液：水中含有少量H和OH及溶解了氧气等气体。2电极反应(以吸氧腐蚀为例)(1)负极反应式(Fe)：2Fe4e=2Fe2。(2)正极反应式(C)：2H2OO24e=4OH。3铁锈的形成(1)铁失去电子被氧化，Fe2与OH结合成Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为氢氧化铁，化学方程式为4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3。(2)Fe(OH)3在一定条件下发生脱水反应生成红色的铁锈(主要成分为Fe2O3·xH2O)。4电化学腐蚀金属跟电解质溶液接触，发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化的腐蚀。探究·升华思考探究1实验探究实验1 实验2(1)实验1、2现象实验1、2中现象相同，均为锌片周围_，铜片周围_。实验结论锌与稀硫酸_，铜与稀硫酸_。原因：锌在金属活动性顺序中位于氢前面，能置换出酸中的氢；铜在金属活动性顺序中位于氢后面，_置换出酸中的氢。 (2)实验3、4现象锌片周围_，铜片周围_；实验4中电流计指针_。实验3 实验4实验结论锌、铜用导线连接后插入稀硫酸溶液中，导线中有_产生。【提示】(1)有气泡产生无明显现象发生反应不反应不能(2)气泡减少有大量气泡发生偏转电流2构成原电池的条件有哪些？【提示】(1)能进行自发的氧化还原反应；(2)两个活泼性不同的金属(或金属与能导电的非金属)；(3)电极插入电解质溶液中；(4)构成闭合回路。认知升华1原电池的工作原理2原电池正、负极的判断方法题组·冲关题组1原电池的原理及其电极分析1下列各装置中，不能构成原电池的是(电解质都为稀硫酸)()AB C D【解析】构成原电池的条件之一为形成闭合回路，选D。【答案】D2如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，记录如下：Zn为正极，Cu为负极H向负极移动电子流动方向，从Zn经外电路流向CuCu极上有H2产生若有1 mol电子流过导线，则产生H2为0.5 mol正极的电极反应式为Zn2e=Zn2其中描述合理的是()ABC D【解析】在该原电池中，Zn比Cu活泼，故Zn作负极，Cu作正极，电子由Zn流出经导线流向Cu片，负极反应为Zn2e=Zn2，正极反应为2H2e=H2，故每转移1 mol电子时，产生H2 0.5 mol，在溶液中H向正极移动，SO向负极移动，故错误，正确。【答案】B3如图所示装置，电流计指针发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的()AA是Zn，B是Cu，C为稀硫酸BA是Cu，B是Zn，C为稀硫酸CA是Fe，B是Ag，C为稀AgNO3DA是Ag，B是Fe，C为稀AgNO3【解析】A极逐渐变粗，说明A极为原电池的正极，溶液中的金属阳离子得到电子后在A极上析出；B极变细，说明B极为原电池的负极，失去电子后变成离子进入溶液中。A和B两项中的反应为ZnH2SO4=ZnSO4H2，则A选项中A极变细；B选项中A极不变；C和D两项中的反应为Fe2AgNO3=2AgFe(NO3)2，其中C选项中A极变细，D选项中A极变粗。【答案】D题组2钢铁的电化学腐蚀4家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此过程中不能发生的化学反应是()【导学号：31792055】A4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3B2FeO22H2O=2Fe(OH)2CO22H2O4e=4OHDFe3e=Fe3【答案】D5如图所示，液面上浮着一个空心铁球。数天后可观察到的现象是() 铁球表面出现红棕色锈斑铁球表面出现黑色锈斑量筒内水位下降量筒内水位上升AB CD【解析】量筒中的空气、溶有O2的食盐水和铁球(铁碳合金)组成原电池，发生了电化学腐蚀。其负极反应式是2Fe4e=2Fe2，正极反应式是O22H2O4e=4OH。Fe2与OH结合成Fe(OH)2，再被氧化成Fe(OH)3，Fe(OH)3脱水成为Fe2O3·xH2O而在铁球表面出现红棕色锈斑。由于量筒中的O2被吸收，所以量筒内的水位会上升。【答案】B【规律方法】原电池工作中“三个方向”和“一个类型”化 学 电 源 和 原 电 池 原 理 的 应 用基础·初探1制造原理：原电池反应原理。2优点：能量转化率比燃料燃烧要大得多。3化学电源的分类(1)一次电池：用过之后不能复原，如锌锰干电池等。(2)二次电池：充电后能继续使用，如银锌纽扣电池。(3)燃料电池：燃料和氧化剂分别在两个电极上反应，如氢氧燃料电池、甲醇­空气燃料电池等。4实例(1)银锌纽扣电池的总反应为ZnAg2OH2OZn(OH)22Ag，则该电池的负极为Zn，发生氧化反应。(2)氢氧燃料电池工作时负极反应的物质为H2，正极反应的物质为O2。探究·升华思考探究1原电池的电极材料必须是金属吗？【提示】原电池的电极材料可以是两种活泼性不同的金属，也可以是一种金属与一种可导电的惰性材料(如石墨)，在燃料电池中，电极材料均不发生反应，故两极均可用惰性材料。2锌与稀硫酸反应时，若滴几滴硫酸铜溶液，反应速率会加快，试分析其原因。【提示】滴加硫酸铜溶液后，会有少量锌与硫酸铜反应置换出铜。然后铜、锌分别作为原电池的两个电极而形成原电池，从而加快锌与稀硫酸的反应速率。3已知反应Cu2Ag=2AgCu2，请将该反应设计成原电池，画出原电池装置图并标出正、负极。【提示】先确定两个电极，负极失电子化合价升高，所以铜作负极，再找活泼性比铜弱的碳棒或银棒作正极；从反应中可以看出电解质溶液中必须含有银离子，所以用硝酸银作电解质溶液。装置图：认知升华原电池原理的三个应用1比较金属的活动性强弱(1)原理：一般原电池中活动性较强的金属作负极，活动性较弱的金属作正极。(2)应用：A、B两种金属用导线连接后插入稀H2SO4中，若A极溶解，B极上冒气泡，则活动性A>B。2加快化学反应的进行(1)原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，溶液中的微粒运动时相互间的干扰小，使化学反应加快。(2)应用：实验室中用Zn和稀H2SO4制取H2时，通常滴入几滴CuSO4溶液，原因是Zn与置换出的Cu构成原电池，加快了反应的进行。3原电池的设计以ZnH2SO4=ZnSO4H2为例说明。 题组·冲关题组1化学电源的基本原理分析1如图所示装置能使反应ZnH2SO4=ZnSO4H2的氧化反应和还原反应分别在锌片和铜片上进行，所以电流计指针发生了偏转。下列说法不正确的是() 【导学号：31792056】A锌片发生氧化反应B铜片上有气体产生C电子由铜片通过导线流向锌片D铜片上发生反应2H2e=H2【解析】题中锌片作负极失电子，电子沿导线流向铜片，溶液中的H从铜片得到电子生成氢气。【答案】C2碱性锌锰电池的总反应为Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnO(OH)，下列说法不正确的是()A该电池Zn为负极，MnO2为正极，电解质是KOHB放电时外电路电流由Zn流向MnO2C电池工作时OH向锌电极移动D该电池的正极反应为MnO2eH2O=MnO(OH)OH【解析】放电时，Zn为负极，MnO2为正极，电子从Zn电极(负极)流向MnO2(正极)，电流方向与电子流向相反，从正极流向负极，故B项错误。【答案】B题组2原电池原理的应用3100 mL 2 mol·L1的盐酸与过量的锌反应，为加快反应速率，又不影响产生氢气的总量，可采用的方法是()A加入适量的6 mol·L1的盐酸B加入数滴氯化铜溶液C加入适量的蒸馏水D加入适量的氯化钠溶液【解析】A项能加快反应速率，但增加了氢气的总量；C、D两项不影响H2的量，但稀释了盐酸，减慢了反应速率；B项发生反应Cu2Zn=Zn2Cu，形成Cu­Zn原电池，加快了反应速率，因锌过量，故不影响产生H2的总量。【答案】B4有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 【导学号：31792057】实验装置装置一装置二装置三装置四部分实验现象a极质量减小，b极质量增大b极有气体产生，c极无变化d极溶解，c极有气体产生电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是()Aa>b>c>dBb>c>d>aCd>a>b>c Da>b>d>c【解析】装置一是原电池，a极质量减小，说明a极金属失电子形成离子，故a极金属比b极金属活泼；装置二没有形成原电池，可知b比c活泼，且c位于金属活动性顺序表中氢的后面；装置三形成原电池，易知d比c活泼；装置四中，电流从a极流向d极，则电子是从d极流向a极，知d比a活泼。因此四种金属的活动性顺序为d>a>b>c。【答案】C5一个原电池总反应为ZnM2=Zn2M。(1)该原电池电极材料及电解质可能是_。正极负极电解质溶液AZnMMCl2BMZnH2SO4CMZnMSO4DFeZnNaOH(2)M可以是下列金属中_。AMgBFeCCu DAg【解析】(1)原电池总反应ZnM2=Zn2M可分为Zn2e=Zn2(氧化反应)，M22e=M(还原反应)，发生氧化反应的一极为原电池的负极，发生还原反应的一极为原电池的正极，因此，负极材料只能为Zn，正极上M2放电被还原为M，电解质为M的可溶性盐，电极材料为活泼性比Zn弱的金属(或导电的非金属)，如Cu、Fe、Pt(或石墨)等。故C正确。(2)据(1)分析知M可以为比Zn活泼性弱的2价金属，故B、C正确。【答案】(1)C(2)BC10