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

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2019-2020年高中化學 2.2《化學能與電能》教案 新人教版必修2 一、化學能與電能的相互轉(zhuǎn)化 化石燃料燃燒 蒸汽 發(fā)電機 1.火力發(fā)電： 化學能 熱能 機械能 電能 （氧化還原反應） 化學電池 2.化學電源： 化學能 電能 原電池的原理 （氧化還原反應） 原 電 池 能量 轉(zhuǎn)換（ 實質(zhì)） 化學 能 → 電 能的裝置。 （兩極分別發(fā)生氧化還原反應，產(chǎn)生電流） 鋅銅原電池 電 極 名 稱 負 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。 構(gòu) 成 條 件 兩極、一液、一線、一反應 ① 兩個活潑性 不同 的 金屬 ② 電解質(zhì)溶液 ③ 電極用導線相連并插入電解液 ④ 能自發(fā)地進行一個氧化還原反應 負極（Zn）：Zn - 2e- = Zn2+ (氧化反應) 正極（Cu）：2H+ + 2e- = H2↑ (還原反應) 總反應：Zn+2H+=Zn2++H2↑ 該氧化還原反應的化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋? 離子遷移 池內(nèi) 陽離子向 正 極作定向移動 ， 陰離子向 負 極作定向移動 。 （池內(nèi)）電流：由 負 極 到 正 極 。 電子遷移 （池外）電子流動：由 負 極到 正 極 （池外）電流：由 正 極 到 負 極 。 重要 應用 制作電池、防止金屬被腐蝕、提高化學反應速率 干電池、鉛蓄電池、新型高能電池、 第1頁（共9頁） 第二節(jié) 化學能與電能 （第2課時） 二、發(fā)展中的化學電源：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 反 應 特 點 鋅—錳電池 （一次電池） 負極：（鋅筒）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反應） 正極：（碳棒）：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O 總反應：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 負極： Zn + 2OH- - 2e-= ZnO + H2O 正極： Ag2O + H2O+2e- = 2Ag + 2OH- 總反應：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、計算機CMOS電池等 鉛蓄電池 （充電電池） 負極： Pb-2e-+SO42-=PbSO4 正極： PbO2+4H++2e-+SO42-=PbSO4+2H2O 總反應： Pb + PbO2 + 2H2SO4 ==== 2PbSO4 + 2H2O 鋰電池 新型電池 （充電電池 負極： Li – e--=Li+ 正極： MnO2+2e-=MnO2- 總反應： 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，并且電壓隨放電時間緩慢下降，可預示電池使用壽命。適做心臟起搏器電源、高性能的手機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： 負極： 2H2 –4e-=== 4H+ 正極： O2+ 4e- + 4H+ === 2H2O 反應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： 負極： CH4 + 10OH- -8e- === CO32- + 7H2O 正極：2O2 + 8e- + 4H2O === 8OH- 總反應：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】 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，只有C能被鹽酸溶解；A與B組成原電池時，A為電池的正極。A、B、C三種金屬的活動性順序為---------------------------------（ 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 C．原電池的兩極發(fā)生的反應均為氧化還原反應 D．形成原電池后，原電池中的陽離子向正極移動 4. 氫鎳電池是近年開發(fā)出來的可充電電池，它可以取代會產(chǎn)生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池的總反應式是 判斷，下列敘述中錯誤的是------------(AB ) A．電池放電時，電池負極周圍溶液的pH值不斷增大 B．電池放電時，鎳元素被氧化 C．電池充電時，氫元素被還原 D．電池放電時，H2是負極 5. 把a、b、c、d四種金屬片浸泡在稀H2SO4中，用導線兩兩相連可以組成各種原電池。若a、b相連時，a為負極；c、d相連時，c為負極；a、c相連時，c為正極；b、d相連時，b為正極，則這四種金屬活動性順序由大到小為----------------------------------------------------（ 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有關(guān)的是---------------------------------------------（BD） A.在空氣中金屬鋁表面迅速氧化形成保護膜 B.白鐵(鍍鋅)表面有劃損時,也能阻止鐵被氧化 C.紅熱的鐵絲與水接觸表面形成藍黑色保護層 第4頁（共9頁） D.鐵與稀硫酸反應時,加入少量硫酸銅溶液時,可使反應加速 8.下列裝置能構(gòu)成原電池的是-------------------------------------------------（AC） 9.廢電池處理不當不僅造成浪費，還會對環(huán)境造成嚴重污染，對人體健康也存在極大的危害。有同學想變廢為寶，他的以下想法你認為不正確的是---------------------------（ D ） A．把鋅皮取下洗凈用于實驗室制取氫氣 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物質(zhì)，將廢電池中的黑色糊狀物作化肥用 10.實驗室中欲制氫氣,最好的方法是 -------------------------------------------（ D ） A.純鋅與稀硫酸反應 B.純鋅與濃硫酸反應 C.純鋅與稀鹽酸反應 D.粗鋅(含鉛、銅雜質(zhì))與稀硫酸反應 11.鐵制品上的鉚釘應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， 是 負_極；活動性較差的金屬上發(fā)生 還原 反應，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，其電極反應式為：Zn + 2OH— = ZnO + H2O + 2e— Ag2O + H2O + 2e— = 2Ag + 2OH— 電池的負極是__ Zn __，正極發(fā)生的是_還原 _反應(反應類型)， 總反應式為_ 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用導線連接浸入稀硫酸中時，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。 這四種金屬的活動性順序由強到弱為 C D B A 。 第5頁（共9頁） 第二章 第二節(jié) 化學能與電能 練習卷 班級 姓名 坐號 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．廢電池處理不當不僅造成浪費，還會對環(huán)境造成嚴重污染，對人體健康也存在極大的危害。有同學想變廢為寶，他的以下想法你認為不正確的是--------------------------------------（ ） A．把鋅皮取下洗凈用于實驗室制取氫氣 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的離子 B．有兩根導線將兩個活潑性不同的電極連接 C．電極上進行的氧化還原反應的生成物為電子 D．電極上進行的氧化還原反應中會有電子的轉(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，Y為電池的負極。X、Y、Z三種金屬的活動性順序為--------------------------------（ ） 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，鋅為負極，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．負極，并被還原 D．負極，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．負極，并被氧化 B．正極，并被還原 C．負極，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)極是負極 B．正極的電極反應是：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性比金屬乙的活動性強的是----------------------（ ） A．在氧化還原反應中，甲原子失去的電子比乙原子失去的電子多 B．同價態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強 C．甲能跟稀鹽酸反應放出氫氣而乙不能 D．將甲、乙作電極組成原電池時，甲是負極 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．正極的電極反應式為O2+2H2O+4e－= 4OH－ C．工作時，負極區(qū)溶液pH降低 D．工作時，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，當導線中通過 電子時，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 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 。 兩極反應式為：正極 ； 負極 。 該裝置將 能轉(zhuǎn)化為 能。 （2）若燒杯中溶液為氫氧化鈉溶液，則負極為 ， 總反應方程為 。 2．利用Cu + 2FeCl3 = CuCl2 + 2FeCl2反應，設(shè)計一個原電池，寫出電極反應式。 3．有A、B兩種金屬分別與鹽酸反應，產(chǎn)生氫氣的速率相近。怎樣設(shè)計一個實驗證明A、B兩種金屬的活動性？（畫出實驗裝置圖） 三、化學與社會 1．目前，有一家著名的清潔公司對廢舊電池的回收這項事業(yè)邁出了有利的一步。設(shè)計了廢電池回收程序： （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)庫房分類儲存；（5）集中到一定數(shù)量后運至郊區(qū)放置地點，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。 但是目前回收渠道不暢，你認為造成這一結(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，污染嚴重，沒有能力組織回收工作 B．國內(nèi)垃圾處理場的處理工藝有待改進 C．人們普遍沒有意識到廢舊電池不當處理對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)境管理是一項復雜的工程，涉及到收集、分類、運輸、處理等，牽扯面廣 E．電池中所含的金屬價值不高，進而可獲得的利潤有限 第8頁（共9頁） 2．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 以上反應是可逆反應； ② 以上反應不是可逆反應； ③ 充電時化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?；?放電時化學能轉(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值。在酸性土壤中這種污染尤為嚴重。這是因為： 。 四、計算題 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)生電化學腐蝕，當在銅片上放出3.36 L（標準狀況）的H2時，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2 第二章 第二節(jié) 化學能與電能 練習卷答案 一、選擇題 題號 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↑ 負極：Mg－2e—=Mg2+ 化學能、電能 （2）Al；2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑ 2．原電池如右圖： 負極（Cu）：Cu －2e—= Cu2+ 正極（C）：2Fe3+ +2e— = 2Fe2+ 3．將A、B金屬用導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、化學與社會 1．ABCDE 2．（1）B；（2）Ni (OH)2和Cd (OH)2能溶于酸性溶液 四、計算題 1．① 9.75 g；② 0.3 mol；③ 0.75 mol/L