高中化学-第3节化学能转化为电能-电池学案-苏教版必修1.doc

第3节化学能转化为电能电池10考试说明 1、了解原电池的工作原理，了解常见化学电源的种类及其工作原理。2、理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。课标要求 1、体验化学能与电能相互转化的探究过程，了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2、通过查阅资料了解常见化学电源的种类及其工作原理，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。3、能解释金属发生电化学腐蚀的原因，认识金属腐蚀的危害，通过实验探究防止金属腐蚀的措施。活动与探究建议 1、查阅资料并交流：“化学暖炉”、“热敷袋”的构造和发热原理；防止钢铁腐蚀的方法2、实验探究：自制水果电池、音乐卡片3、调查市场常见化学电池的种类、价钱、品质等，讨论它们的工作原理、生产工艺和回收价值。教学内容增减建议1建议补充必修二50页“活动探究”内容，并增加原电池原理的应用内容；2 26页“追根寻源”的燃料电池作为重点内容来处理； 重点与难点重点 原电池的工作原理，化学电源的种类，电极反应及电池反应，金属腐蚀及防护原理难点电极方程式的书写 教学过程第一课时化学能转化为电能电池（第一课时）【学习目标】通过对铜锌原电池的分析，了解原电池的工作原理，根据电流的方向判断原电池正极和负极的方法以及电极反应的概念【学习重点】原电池的工作原理，电极反应和电池反应式的书写【学习难点】原电池的工作原理 盐桥【学习过程】自主学习1、写出锌与硫酸铜溶液反应的化学方程式，标出电子得失与氧化、还原的关系。2、锌片、铜片平行插入盛有稀硫酸的烧杯里，现象 用导线把锌片、铜片连接起来（或铜片与锌片直接接触），现象 在连接锌片、铜片的导线间连接电流计，现象： 合作探究一、原电池的工作原理【实验探究】课本P 19页“活动探究”【问题组一】 锌与硫酸铜的反应是吸热反应还是放热反应？ 怎样证明有电流产生？ 如何确定电源的正负极？ 试分析图1-3-2的工作原理【知识小结】1、原电池的工作原理电流的产生是由于电子从 流向 。锌片（极）反应式，发生 （“氧化”或“还原”）反应铜片（极）反应式，发生 （“氧化”或“还原”）反应电池反应式： 【问题探究】CuZnCu稀硫酸AgNO3溶液乙醇ZnZnZn稀硫酸下列装置中能产生电流的是 【知识小结】1、原电池形成的条件：（1）_(2)_（3）_2、电源正负极的判断方法：_【活动与探究】 课本21页“观察思考”【问题组二】1、 插入盐桥前后，现象有何不同？2、 装置中盐桥的作用是什么？3、 本实验的装置和图1-3-2所示的原电池，有何不同？4、 试分析装置中电子和电流的流向5、 写出实验中发生反应的化学方程式和离子方程式【知识小结】 1、 正负极得失电子情况，电子和电流方向以及溶液中离子的流向2、 盐桥的作用3、 电极反应式的书写注意事项问题解决【例一】分析下图，哪个能构成原电池【例二】请利用铜、银、FeCl3溶液设计原电池，画出装置的示意图，注明正负极和电子流向，并写出电极反应式和电池反应式。课堂检测1原电池由是把_能转化为_能的装置。较活泼的金属是_极，较不活泼的金属（或能导电的非金属）是_极。2、下列说法正确的是（ ）A原电池是把电能转化为化学能的装置B原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应C原电池的两极发生的反应均为氧化还原反应D形成原电池后，原电池中的阳离子向正极移动3、微型钮扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，电极反应为: Zn+2OH-2e=ZnO+H2O；Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是：（ ） A在使用过程中，电池负极区溶液的pH减小 B使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极 CZn是负极，Ag2O是正极 DZn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应4、下列说法或实验现象的描述不正确的是（ ）。A把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡B把铜片插入氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁C把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速度加快D电子流出的极为电池的负极5、100mL浓度为2mol/L的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是（ ）。A加入适量的6mol/L的盐酸 B加入数滴氯化铜溶液C加入适量蒸馏水 D加入适量的氯化钠溶液6、是三种金属，根据下列、两个实验，确定它们的还原性强弱顺序为当与浸在稀硫酸中用导线相连，上有气泡逸出，逐渐溶解。物质的量浓度相同的、盐溶液，离子的氧化性大于离子 BC BBCA C CAB DBAC 第三节化学能转化为电能电池（第二课时）【学习目标】通过学习3种重要的化学电源，体会并了解原电池的实际应用，从能量的角度理解化学科学对人类生活的重要贡献。【学习重点】简单的电极反应和电池反应的书写【学习过程】自主学习阅读课本P2326，回答以下问题1、什么是一次电池？二次电池？燃料电池？2、我们常用的电池有哪些种类？3、可充电电池在使用过程中，有哪些能量转化方式？4、锂电池有什么特点，有什么用处？5、酸性和碱性锌锰干电池的区别是什么？6、铅蓄电池有什么优缺点？7、燃料电池有什么优点？合作探究二、化学电源1锌锰干电池【问题组1】观察课本P23图1-3-7和图1-3-8，回答下列问题1、 酸性锌锰干电池的两极材料、电解质溶液是什么？2、 试写出两极的反应式和总反应式3、 碱性锌锰干电池的两极材料、电解质溶液是什么？4、 试写出两极的反应式和总反应式【例一】银锌纽扣电池银锌纽扣电池的电极分别是Zn和Ag2O，电解质溶液是KOH溶液，电池反应的产物是ZnO和Ag，则其电极反应和电池反应为：负极： 正极： 电池反应方程式： 2.重要的二次电池铅蓄电池铅蓄电池其电极分别是Pb、PbO2，电解质是一定浓度的硫酸工作（放电）时的电极反应为：负极： 正极： 总反应方程式： 充电时的电极反应为：阴极： 阳极： 充电时总反应方程式： 【例二】镍镉蓄电池正极(镍)上有Ni(OH)3，负极主要是镉(含有一些铁)，所用电解质为KOH溶液。放电时的电极反应式是（根据电极反应在空格上填写电极名称）：极：Cd+2OH-2e=Cd(OH)2 极：2Ni(OH)3 +2e= 2Ni(OH)2+2OH电池总反应式： 3.氢氧燃料电池燃料电池中，电极的导电材料一般为多孔的金属板，负极通入燃料气体，正极通入氧气等氧化性气体。一般用30KOH溶液作这种电池的电解质溶液，电极可用含有催化剂的多孔石墨电极。放电时电极反应：负极： 正极： 总反应： 【例三】甲烷燃料电池甲烷燃料电池；电解质溶液为氢氧化钾溶液，电极反应为：正极： 负极： CH4 + 10OH- -8e = CO32- + 7H2O总反应： 反思提升根据上述原电池电极反应，总结如何书写原电池的电极反应。 三原电池的应用【问题组】1锌与稀硫酸反应制取氢气，为加快反应速率，可采取什么方法？2、铁片浸入稀硫酸中，采取哪些措施可以减缓铁的溶解？3、把a、b、c、d四块金属浸泡在稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，c为负极；a、c相连时， c为正极；b、d相连时，b为正极则这四种金属的活动性顺序由大到小为 。【小结】原电池的应用有：反馈练习1如图所示的装置能够组成原电池且产生持续电流的是2已知空气锌电池的电极反应为：锌片：Zn2OH2eZnOH2O； 碳棒：O2H2O2e2OH据此判断，锌片是A正极，并被还原 B正极，并被氧化 C负极，并被还原 D负极，并被氧化3将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，即构成甲烷燃料电池。已知通入CH4的一极，其电极反应式是：CH4+10OH8e=CO32+7H2O；通入O2的另一极，其电极反应式是：O2+2H2O+4e=4OH，下列叙述不正确的是（ ）A通入CH4的电极为负极 B正极发生氧化反应C此电池工作时溶液中阴离子向负极移动 D该电池使用一段时间后应补充4氢镍电池是近年来开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式是：根据此反应式判断，下列叙述中正确的是（ ） （A）电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大 （B）电池放电时，镍元素被氧化 （C）电池充电时，氢元素被还原 5铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4，工作时的反应为PbPbO2H2SO4PbSO4H2O，下列结论正确的是AP为正极被氧化 B溶液的pH不断减小C只向PbO2处移动 D电解质溶液pH不断增大6将铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中，并经过一段时间后，下列各叙述正确的是( )A. 负极有Cl-逸出，正极有H+逸出 B. 负极附近Cl-的浓度减小C. 正极附近Cl-的浓度逐渐增大 D. 溶液中Cl-的浓度基本不变7我国首先研制的以铝-空气-海水电池为能源的新型航标灯已研制成功。这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧使铝不断氧化而源源不断地产生电流，其能量比干电池高2050倍。试推测此种新型电池可能的基本结构：_是负极，_是正极。电极反应式为 。 8.航天技术上使用的氢-氧燃料电池具有高能、轻便和不污染环境等优点。氢-氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的电池总反应的化学方程式均可表示为2H2+O2=2H2O。酸式氢-氧燃料电池中的电解质是酸，其负极反应为2H2-4e-=4H+，则其正极反应为 ；碱式氢氧燃料电池中的电解质是碱，其正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应为 。 第三节化学能转化为电能电池（第三课时）【学习目标】通过对钢铁腐蚀的分析，了解金属腐蚀的原理以及防止金属腐蚀的方法【学习重点】金属腐蚀的原理、防止金属腐蚀的方法【学习难点】吸氧腐蚀【学习过程】自主学习（1）你见过生活中有哪些金属被腐蚀的实例？（2）金属腐蚀的实质是什么？（3）金属的腐蚀可分为哪几种？分类依据是什么？_腐蚀_腐蚀相同点不同点条件现象合作探究四、金属的腐蚀与防护1、金属电化学腐蚀的原理【问题组一】1、铁生锈的现象随处可见，为什么铁在潮湿的环境中比在干燥的环境中更容易生锈？2、为什么当一块铜板上有铁铆钉时，铁铆钉特别容易生锈，而铜不易生锈？3、在上述腐蚀过程中，组成原电池的正负极分别是什么？4、如果水膜酸度不高或者呈中性，会发生什么样的电极反应？如果水膜酸度较高，又会发生什么电极反应？【知识小结】比较钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀，完成表格类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件电极反应式负极正极总反应式2、金属的防护【问题组二】1、在生产生活中有那些防止金属腐蚀的措施？举例说明。2、金属防护的思路应该是什么？3、如何利用原电池原理进行防护？4、如果分别在铁制品表面镀上锌保护层和锡保护层，请根据三种金属的原子失电子能力的大小分析：当镀层金属局部破损时，锌镀层和锡镀层还能对铁制品起保护作用吗？5、牺牲阳极保护法和阴极电保护法有什么区别【小结】防止金属腐蚀的方法：问题解决【例一】下列叙述中正确的是（ ）锌跟稀硫酸制取氢气，加入少量硫酸铜溶液能加快反应速率 镀层破坏后，白铁（镀锌的铁）比马口铁（镀锡的铁）更易腐蚀钢铁表面常易锈蚀生成Fe2O3xH2OA.都正确 B. C. D.【例二】如图各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为( )A. B. C. D.反思提升金属腐蚀快慢的判断：(1)与构成微电池两极的材料有关。两极材料的活动性差别越大，氧化还原反应的速率越 ，活泼金属被腐蚀的速度越 。(2)与腐蚀原理有关，电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀 有防腐措施的腐蚀，（3）与电解质溶液有关，金属的腐蚀在强电解质中 弱电解质中 非电解质中。注意：在钢铁的腐蚀过程中，电化学腐蚀更严重，在电化学腐蚀中，吸氧腐蚀更普遍。课堂检测1、下列叙述正确的是（ ）A.构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属。B.由Cu、Zn作电极与CuSO4溶液组成的原电池中Cu是负极。C.马口铁（镀锡铁）破损时与电解质溶液接触，锡先被腐蚀。D.铜锌原电池工作时，若有13g锌被溶解，电路中就有0.4mol电子通过2、下列关于钢铁锈蚀的叙述中，错误的是( )A.酸雨能使钢铁更容易发生电化腐蚀B.钢铁在潮湿的地窖中较易发生析氢腐蚀C.铁锈的主要成分是Fe2O3nH2OD.钢铁锈蚀时，铁失电子成为Fe3+ ，后生成Fe(OH)3，再部分脱水为氧化铁的水合物3、铜制品上的铝质铆钉，在潮湿空气中易腐蚀的原因可描述为( )A.形成原电池铝作负极B.形成原电池时铜作负极C.形成原电池时，电流由铝经导线流向铜D.铝质铆钉发生了化学腐蚀4、以下现象与电化腐蚀无关的是( )A.黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜锈B.生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈C.铁质器件附有铜质配件，在接触处易生锈D.银质奖牌久置后表面变暗5、埋在地下的铸铁输油管道，在下列各种情况下，被腐蚀速率最慢的是( )A.在含铁元素较多的酸性土壤中B.在潮湿疏松的碱性土壤中C.在干燥致密不透气的土壤中D.在含碳粒较多、潮湿透气的中性土壤中6、下列叙述中不正确的是( )A.金属的电化腐蚀比化学腐蚀普遍B.钢铁在干燥空气里不易腐蚀C.用铝质铆钉铆接铁板，铁板易被腐蚀D.原电池中电子由正极流入负极7、自来水管与下列材料做成的水龙头连接，锈蚀最快的铁水管连接的是（ ）A.铜水龙头 B.铁水龙头 C.塑料水龙头 D.陶瓷水龙头8、 铁生锈是比较常见的现象，某实验小组为研究铁生锈的条件，设计了以下快速、易行的方法：首先检查制氧气装置的气密性，然后按图连接好装置，点燃酒精灯给药品加热，持续3分钟左右，观察到的实验现象为：直形管中用蒸馏水浸过的光亮铁丝表面颜色变得灰暗，发生锈蚀；直形管中干燥的铁丝表面依然光亮，没有发生锈蚀；烧杯中潮湿的铁丝依然光亮。试回答以下问题：(1)由于与接触的介质不同，金属腐蚀分成不同类型，本实验中铁生锈属于_。能表示其原理的反应方程式为_(2)仪器A的名称为_，其中装的药品可以是_，其作用是_(3)由实验可知，该类铁生锈的条件为_。决定铁生锈快慢的一个重要因素是_