2019-2020年高中化學(xué) 2.2《化學(xué)能與電能》教案 新人教版必修2.doc

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2019-2020年高中化學(xué) 2.2《化學(xué)能與電能》教案 新人教版必修2 一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化 化石燃料燃燒 蒸汽 發(fā)電機(jī) 1.火力發(fā)電： 化學(xué)能 熱能 機(jī)械能 電能 （氧化還原反應(yīng)） 化學(xué)電池 2.化學(xué)電源： 化學(xué)能 電能 原電池的原理 （氧化還原反應(yīng)） 原 電 池 能量 轉(zhuǎn)換（ 實(shí)質(zhì)） 化學(xué) 能 → 電 能的裝置。 （兩極分別發(fā)生氧化還原反應(yīng)，產(chǎn)生電流） 鋅銅原電池 電 極 名 稱 負(fù) 極 （電子流出的一極） 正 極 （電子流入的一極） 材 料 較活潑金屬（Zn） 較不活潑金屬(Cu) 金屬(Fe) 非金屬（C） 金屬（Pb） 金屬氧化物（PbO2） 電解液 通常和 電極 反應(yīng)。 構(gòu) 成 條 件 兩極、一液、一線、一反應(yīng) ① 兩個(gè)活潑性 不同 的 金屬 ② 電解質(zhì)溶液 ③ 電極用導(dǎo)線相連并插入電解液 ④ 能自發(fā)地進(jìn)行一個(gè)氧化還原反應(yīng) 負(fù)極（Zn）：Zn - 2e- = Zn2+ (氧化反應(yīng)) 正極（Cu）：2H+ + 2e- = H2↑ (還原反應(yīng)) 總反應(yīng)：Zn+2H+=Zn2++H2↑ 該氧化還原反應(yīng)的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋? 離子遷移 池內(nèi) 陽離子向 正 極作定向移動(dòng) ， 陰離子向 負(fù) 極作定向移動(dòng) 。 （池內(nèi)）電流：由 負(fù) 極 到 正 極 。 電子遷移 （池外）電子流動(dòng)：由 負(fù) 極到 正 極 （池外）電流：由 正 極 到 負(fù) 極 。 重要 應(yīng)用 制作電池、防止金屬被腐蝕、提高化學(xué)反應(yīng)速率 干電池、鉛蓄電池、新型高能電池、 第1頁（共9頁） 第二節(jié) 化學(xué)能與電能 （第2課時(shí)） 二、發(fā)展中的化學(xué)電源：幾種常見電池和新型燃料電池 1.干電池 2.充電電池 3.燃料電池 歸納如下表： 化 學(xué) 反 應(yīng) 特 點(diǎn) 鋅—錳電池 （一次電池） 負(fù)極：（鋅筒）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反應(yīng)） 正極：（碳棒）：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O 總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2 鋅銀電池 Zn|KOH|Ag2O （一次電池） 鋅銀電池 Zn|KOH|Ag2O 負(fù)極： Zn + 2OH- - 2e-= ZnO + H2O 正極： Ag2O + H2O+2e- = 2Ag + 2OH- 總反應(yīng)：Zn + Ag2O + H2O = 2Ag + Zn(OH)2 能量大，體積小，但有優(yōu)越的大電池放電性能，放電電壓平穩(wěn)，廣泛用于電子表、石英鐘、計(jì)算機(jī)CMOS電池等 鉛蓄電池 （充電電池） 負(fù)極： Pb-2e-+SO42-=PbSO4 正極： PbO2+4H++2e-+SO42-=PbSO4+2H2O 總反應(yīng)： Pb + PbO2 + 2H2SO4 ==== 2PbSO4 + 2H2O 鋰電池 新型電池 （充電電池 負(fù)極： Li – e--=Li+ 正極： MnO2+2e-=MnO2- 總反應(yīng)： Li+ MnO2=LiMnO2 溫度使用范圍廣，放電電壓平坦，體積小，無電解液滲漏，并且電壓隨放電時(shí)間緩慢下降，可預(yù)示電池使用壽命。適做心臟起搏器電源、高性能的手機(jī)和筆記本電腦電池等。 燃 料 電 池 氫氧 燃料 電池 堿性電池：電解質(zhì)溶液為30%的氫氧化鉀溶液： 負(fù)極： 2H2 –4e- + 4OH-=== 4H2O 正極： O2+ 4e- + 2H2O === 4OH- 酸性電池：電解質(zhì)溶液為硫酸溶液： 負(fù)極： 2H2 –4e-=== 4H+ 正極： O2+ 4e- + 4H+ === 2H2O 反應(yīng)物不是貯存在電池內(nèi)部，而是由外設(shè)裝備提供燃料和氧化劑。產(chǎn)物是水，無污染。一種高效、環(huán)境友的發(fā)電裝置。 甲烷燃料電池 電解質(zhì)溶液為氫氧化鉀溶液： 負(fù)極： CH4 + 10OH- -8e- === CO32- + 7H2O 正極：2O2 + 8e- + 4H2O === 8OH- 總反應(yīng)：CH4 + 2O2 + 2OH- === CO32- + 3H2O 第2頁（共9頁） 水果電池 原電池 鋅錳干電池 鉛蓄電池構(gòu)造示意圖 氫氧燃料電池構(gòu)造示意圖 鋰離子電池 第3頁（共9頁） 【隨堂練習(xí)】 1下列燒杯中盛放的都是稀硫酸，在銅電極上能產(chǎn)生氣泡的是 ------------------（ A ） 2.A、B、C都是金屬：B中混有C時(shí)，只有C能被鹽酸溶解；A與B組成原電池時(shí)，A為電池的正極。A、B、C三種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)?--------------------------------（ C ） A．A＞B＞C B．A＞C＞B C．C＞B＞A D．B＞C＞A 3.下列說法正確的是------------------------------------------------------------------------------------（CD） A．原電池是把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置 B．原電池中電子流出的一極是正極，發(fā)生氧化反應(yīng) C．原電池的兩極發(fā)生的反應(yīng)均為氧化還原反應(yīng) D．形成原電池后，原電池中的陽離子向正極移動(dòng) 4. 氫鎳電池是近年開發(fā)出來的可充電電池，它可以取代會(huì)產(chǎn)生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池的總反應(yīng)式是 判斷，下列敘述中錯(cuò)誤的是------------(AB ) A．電池放電時(shí)，電池負(fù)極周圍溶液的pH值不斷增大 B．電池放電時(shí)，鎳元素被氧化 C．電池充電時(shí)，氫元素被還原 D．電池放電時(shí)，H2是負(fù)極 5. 把a(bǔ)、b、c、d四種金屬片浸泡在稀H2SO4中，用導(dǎo)線兩兩相連可以組成各種原電池。若a、b相連時(shí)，a為負(fù)極；c、d相連時(shí)，c為負(fù)極；a、c相連時(shí)，c為正極；b、d相連時(shí)，b為正極，則這四種金屬活動(dòng)性順序由大到小為----------------------------------------------------（ B ） A．a(chǎn) > b > c > d B．a(chǎn) > c > d > b C．c > a > b > d D．b > d > c > a 6.隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必須進(jìn)行集中處理的問題被提到議事日程，其首要原因是----------------------------------------------------------------------（ B ） A．利用電池外殼的金屬材料 B．防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對(duì)土壤和水源的污染 C．不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品 D．回收其中石墨電極 7.下列變化中與原電池反應(yīng)有關(guān)的是---------------------------------------------（BD） A.在空氣中金屬鋁表面迅速氧化形成保護(hù)膜 B.白鐵(鍍鋅)表面有劃損時(shí),也能阻止鐵被氧化 C.紅熱的鐵絲與水接觸表面形成藍(lán)黑色保護(hù)層 第4頁（共9頁） D.鐵與稀硫酸反應(yīng)時(shí),加入少量硫酸銅溶液時(shí),可使反應(yīng)加速 8.下列裝置能構(gòu)成原電池的是-------------------------------------------------（AC） 9.廢電池處理不當(dāng)不僅造成浪費(fèi)，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，對(duì)人體健康也存在極大的危害。有同學(xué)想變廢為寶，他的以下想法你認(rèn)為不正確的是---------------------------（ D ） A．把鋅皮取下洗凈用于實(shí)驗(yàn)室制取氫氣 B．碳棒取下洗凈用作電極 C．把銅帽取下洗凈回收利用 D．電池內(nèi)部填有氯化銨等化學(xué)物質(zhì)，將廢電池中的黑色糊狀物作化肥用 10.實(shí)驗(yàn)室中欲制氫氣,最好的方法是 -------------------------------------------（ D ） A.純鋅與稀硫酸反應(yīng) B.純鋅與濃硫酸反應(yīng) C.純鋅與稀鹽酸反應(yīng) D.粗鋅(含鉛、銅雜質(zhì))與稀硫酸反應(yīng) 11.鐵制品上的鉚釘應(yīng)該選用下列哪些材料制成 -----------------------------------（AC） A.鋁鉚釘 B.銅鉚釘 C.鋅鉚釘 D.錫鉚釘 12.原電池是一種 化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?裝置。在原電池中，較活潑的金屬發(fā)生 氧化 反應(yīng)， 是 負(fù)_極；活動(dòng)性較差的金屬上發(fā)生 還原 反應(yīng)，是_ 正 _極。 13.電子表所用的某種鈕扣電池的電極材料為Zn和Ag2O，電解質(zhì)溶液為KOH，其電極反應(yīng)式為：Zn + 2OH— = ZnO + H2O + 2e— Ag2O + H2O + 2e— = 2Ag + 2OH— 電池的負(fù)極是__ Zn __，正極發(fā)生的是_還原 _反應(yīng)(反應(yīng)類型)， 總反應(yīng)式為_ Zn + _ Ag2O + H2O ＝2Ag + Zn（OH）2 。 14.現(xiàn)有A、B、C、D四種金屬，把A、B分別浸入稀硫酸中，產(chǎn)生氣泡都很慢；把C、D分別浸入稀硫酸中，產(chǎn)生氣泡都很快；把A、B用導(dǎo)線連接浸入稀硫酸中時(shí)，A上有氣泡析出；把C浸入D的硝酸鹽溶液中，C的表面有D析出。 這四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱為 C D B A 。 第5頁（共9頁） 第二章 第二節(jié) 化學(xué)能與電能 練習(xí)卷 班級(jí) 姓名 坐號(hào) 一、選擇題 1．隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必須進(jìn)行集中處理的問題被提到議事日程，其首要原因是------------------------------------------------------------------------------------------------------（ ） A．利用電池外殼的金屬材料 B．防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對(duì)土壤和水源的污染 C．不使電池中滲泄的電解液腐蝕其他物品 D．回收其中石墨電極 2．廢電池處理不當(dāng)不僅造成浪費(fèi)，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，對(duì)人體健康也存在極大的危害。有同學(xué)想變廢為寶，他的以下想法你認(rèn)為不正確的是--------------------------------------（ ） A．把鋅皮取下洗凈用于實(shí)驗(yàn)室制取氫氣 B．碳棒取下洗凈用作電極 C．把銅帽取下洗凈回收利用 D．電池內(nèi)部填有氯化銨等化學(xué)物質(zhì)，將廢電池中的黑色糊狀物作化肥用 3．原電池產(chǎn)生電流的本質(zhì)原因是---------------------------------------------------------------------（ ） A．原電池中溶液能電離出自由移動(dòng)的離子 B．有兩根導(dǎo)線將兩個(gè)活潑性不同的電極連接 C．電極上進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)的生成物為電子 D．電極上進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)中會(huì)有電子的轉(zhuǎn)移 4．X、Y、Z都是金屬，把X浸入Z的硝酸鹽溶液中，X的表面有Z析出，X和Y組成原電池時(shí)，Y為電池的負(fù)極。X、Y、Z三種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)?-------------------------------（ ） A．X＞Y＞Z B．X＞Z＞Y C．Y＞X＞Z D．Y＞Z＞X 5．某金屬能跟稀鹽酸作用放出氫氣，該金屬與鋅組成原電池時(shí)，鋅為負(fù)極，此金屬是（ ） A．鎂 B．鐵 C．鋁 D．銅 6．某原電池的離子方程式是 Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu，該原電池正確的組成是-------------（ ） 正極 負(fù)極 電解質(zhì)溶液 A． Cu Zn HCl B． Zn Cu CuSO4 C． Cu Zn CuSO4 D． Cu Zn ZnCl2 7．已知空氣-鋅電池的電極反應(yīng)為：鋅粒：Zn + 2OH— — 2e— = ZnO + H2O 石墨：O2 + H2 + 2e— = 2OH—。根據(jù)判斷，鋅片是………………………………………（ ） A．正極，并被還原 B．正極，并被氧化 C．負(fù)極，并被還原 D．負(fù)極，并被氧化 8．人造地球衛(wèi)星用到的一種高能電池——銀鋅蓄電池，其電極反應(yīng)為： Zn＋2OH－—2e—＝ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e—＝2Ag＋2OH－。 第6頁（共9頁） 據(jù)此判斷，氧化銀是-----------------------------------------------------（ ） A．負(fù)極，并被氧化 B．正極，并被還原 C．負(fù)極，并被還原 D．正極，并被氧化 9．右圖是氫氧燃料電池構(gòu)造示意圖。關(guān)于該電池的說法不正確的是…………………………………………………………（ ） A．a(chǎn)極是負(fù)極 B．正極的電極反應(yīng)是：O2+2H2O+4e-=4OH- C．電子由b通過燈泡流向a D．氫氧燃料電池是環(huán)保電池 10．鐵在下列情況下腐蝕最快的是……………………… （ ） A．鐵放入海水中 B．將鐵和鋅連接后放入到海水中 C．將鐵和鋅連接后放入到淡水中 D．將鐵和錫連接后放入到海水中 11．下列敘述中，可以說明金屬甲的活動(dòng)性比金屬乙的活動(dòng)性強(qiáng)的是----------------------（ ） A．在氧化還原反應(yīng)中，甲原子失去的電子比乙原子失去的電子多 B．同價(jià)態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強(qiáng) C．甲能跟稀鹽酸反應(yīng)放出氫氣而乙不能 D．將甲、乙作電極組成原電池時(shí)，甲是負(fù)極 12．氫氧燃料電池是將多孔鎳電極放置在KOH溶液中，然后分別向兩極通入H2和O2，即可產(chǎn)生電流。下列敘述中正確的是----------------------------------------------------------------------（ ） A．通入H2的電極為正極 B．正極的電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e－= 4OH－ C．工作時(shí)，負(fù)極區(qū)溶液pH降低 D．工作時(shí)，溶液中的陰離子移向正極 13．以鐵片和銅片為兩極，以稀硫酸為電解質(zhì)溶液組成原電池，當(dāng)導(dǎo)線中通過 電子時(shí)，下列說法正確的是----------------------------------------------------------------------------------------------（ ） A．鐵片溶解1 mol，銅片上析出1 mol H2 B．兩極上溶解和析出的物質(zhì)的質(zhì)量相等 C．鐵片溶解2 g，銅片上析出1 g H2 D．鐵片溶解1 mol，硫酸消耗1 mol 題號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 第7頁（共9頁） 二、填空題 1．如圖所示裝置： （1）若燒杯中溶液為稀硫酸，則觀察到的現(xiàn)象為 。 兩極反應(yīng)式為：正極 ； 負(fù)極 。 該裝置將 能轉(zhuǎn)化為 能。 （2）若燒杯中溶液為氫氧化鈉溶液，則負(fù)極為 ， 總反應(yīng)方程為 。 2．利用Cu + 2FeCl3 = CuCl2 + 2FeCl2反應(yīng)，設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，寫出電極反應(yīng)式。 3．有A、B兩種金屬分別與鹽酸反應(yīng)，產(chǎn)生氫氣的速率相近。怎樣設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明A、B兩種金屬的活動(dòng)性？（畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖） 三、化學(xué)與社會(huì) 1．目前，有一家著名的清潔公司對(duì)廢舊電池的回收這項(xiàng)事業(yè)邁出了有利的一步。設(shè)計(jì)了廢電池回收程序： （1）放置廢電池回收箱；（2）定期專人上門收集；（3）電池分類（普通電池、紐扣電池） （4）市內(nèi)庫房分類儲(chǔ)存；（5）集中到一定數(shù)量后運(yùn)至郊區(qū)放置地點(diǎn)，依電池種類裝入集裝箱內(nèi)封存，直至國內(nèi)成熟的廢電池回收技術(shù)出臺(tái)。 但是目前回收渠道不暢，你認(rèn)為造成這一結(jié)果的原因可能是-----------------------------（ ） A．電池生產(chǎn)企業(yè)星羅密布，規(guī)模小，工藝技術(shù)落后，污染嚴(yán)重，沒有能力組織回收工作 B．國內(nèi)垃圾處理場(chǎng)的處理工藝有待改進(jìn) C．人們普遍沒有意識(shí)到廢舊電池不當(dāng)處理對(duì)自身的危害及自己在回收環(huán)節(jié)的重要性 D．廢電池的環(huán)境管理是一項(xiàng)復(fù)雜的工程，涉及到收集、分類、運(yùn)輸、處理等，牽扯面廣 E．電池中所含的金屬價(jià)值不高，進(jìn)而可獲得的利潤有限 第8頁（共9頁） 2．化學(xué)電池在通訊、交通及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用。 （1）目前常用的鎳（Ni）鎘（Cd）電池，其電池總反應(yīng)式可以表示為： 已知Ni (OH)2和Cd (OH)2均難溶于水但能溶于酸，以下說法正確的是-----------------（ ） ① 以上反應(yīng)是可逆反應(yīng)； ② 以上反應(yīng)不是可逆反應(yīng)； ③ 充電時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?；?放電時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔? A．①③ B．②④ C．①④ D．②③ （2）廢棄的鎳鎘電池已成為重要的環(huán)境污染物，有資料表明一節(jié)廢鎳鎘電池可以使一平方米面積的耕地失去使用價(jià)值。在酸性土壤中這種污染尤為嚴(yán)重。這是因?yàn)椋? 。 四、計(jì)算題 1．在由銅片、鋅片和200 mL稀硫酸組成的原電池中，若鋅片只發(fā)生電化學(xué)腐蝕，當(dāng)在銅片上放出3.36 L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）的H2時(shí)，硫酸恰好用完，則： （1）產(chǎn)生這些氣體消耗的鋅的質(zhì)量是多少？ （2）通過導(dǎo)線的電子的物質(zhì)的量是多少？ （3）原稀硫酸的物質(zhì)的量濃度是多少？ 第9頁（共9頁） 化學(xué)2 第二章 第二節(jié) 化學(xué)能與電能 練習(xí)卷答案 一、選擇題 題號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 答案 B D D C B C D B C D CD BC AD 二、填空題 1．（1）鎂逐漸溶解，鋁極上有氣泡冒出，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)； 正極：2H++2e—=H2↑ 負(fù)極：Mg－2e—=Mg2+ 化學(xué)能、電能 （2）Al；2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ 2．原電池如右圖： 負(fù)極（Cu）：Cu －2e—= Cu2+ 正極（C）：2Fe3+ +2e— = 2Fe2+ 3．將A、B金屬用導(dǎo)線連接插入鹽酸中組成原電池，有氣泡冒出的是較不活潑金屬，另一極為活潑金屬。（圖略） 三、化學(xué)與社會(huì) 1．ABCDE 2．（1）B；（2）Ni (OH)2和Cd (OH)2能溶于酸性溶液 四、計(jì)算題 1．① 9.75 g；② 0.3 mol；③ 0.75 mol/L