选修4-第四章--导学案(共32页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上第四章 电化学基础第一节 原电池教学目标：知识与技能：1、 了解原电池原理；2、 掌握原电池正、负极的判断及构成原电池的条件；3、 理解铜锌原电池的原理与结构，初步学会制作水果电池。过程与方法：1、 培养学生的探究精神和依据实验事实得出结论的科学方法；2、 培养学生的观察能力；3、 培养学生的实验设计能力。教学重点：原电池原理 教学难点：原电池设计基础知识预备：1、原电池是将 转化为 的装置。其本质是 原理的应用。2、判断下列装置为原电池的是： Zn Cu Zn Cu Zn Cu 镁 铜 稀H2SO4 稀H2SO4 稀H2SO4A B C DZn Zn A l MgZnCu 稀H2SO4 稀H2SO4 稀H2SO4 NaOH溶液 E F G 小结： 构成原电池的4个条件是：_ _ _ _3、写出上图中原电池的电极反应式和总反应式：_ _ 找规律，小结：负极 产生阳离子或消耗阴离子， 正极 产生阴离子或消耗阳离子注意溶液的酸碱性，适当在电极反应式两边添加_、_、或_，以遵循电荷守恒和质量守恒。自主学习：一、盐桥在原电池工作中的应用看实验4-1，结合图4-1，阅读课本P71页有关实验论述，解决如下问题：1、图4-1和必修2的Cu-Zn原电池装置对照，实验装置有何变化？ _2、盐桥的作用_二、原电池工作的原理和应用：1、工作原理以 Cu-Zn原电池 为例 正极： _电子，发生_反应。 负极： _电子，发生_反应。 Zn Cu 外电路 e-负极 正极 稀 H2SO4 内电路：_向负极移动_向正极移动2、有盐桥的原电池的工作原理： 外电路 e- 负极 正极盐桥 Zn半电池 铜半电池思考：内电路中，离子是如何移动形成闭合回路的？练习：依据氧化还原反应：2Ag+(aq) + Cu(s) = Cu2+(aq) + 2Ag(s)设计的原电池如图所示。请回答下列问题：（1）电极X的材料是_；电解质溶液Y是_ ；（2）银电极为电池的_极，发生的电极反应为_ ；X电极上发生的电极反应为_；（3）外电路中的电子是从_电极流向_电极。三、原电池原理的应用：1、比较金属的活泼性：（活动性 负极金属 正极金属）例有A、B、C、D四种金属。将A与B用导线连结起来，浸入电解质溶液中，B不易腐蚀。将A、D分别投入等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈。将铜浸入B的盐溶液里，无明显变化。如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出。据此判断它们活动性由强到弱的须序是（ ） AD>C>A>B BD>A>B>C CD>B>A>C DB>A>D>C2、加快化学反应速率（形成原电池，加快了氧化还原反应的速率）例、将等质量的A、B两份锌粉装入试管中，分别加入过量的稀硫酸，同时向装A的试管中加入少量CuSO4溶液。图表示产生氢气的体积V与时间t的关系，其中正确的是（ ）A B C D例 根据下式的氧化还原反应设计一个原电池Zn(S) + Fe2+(aq) = Zn2+(aq) + Fe2+(1)装置可采用烧杯和盐桥，画出此原电池的装置简图_ （2）注明原电池的正极和负_（3）注明外电路中电子的流向_（4）写出两个电极上的电极反应_第一节 原电池 同步测试 1下列关于原电池的叙述中，正确的是 （ ）A. 原电池中，正极就是阳极，负极就是阴极 B 形成原电池时，在负极上发生氧化反应B. 原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动 C 电子从负极流向正极2下列关于原电池的叙述正确的是 （ ） A. 构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属B. 原电池是化学能转变为电能的装置C. 在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原D. 原电池放电时，电流的方向是从负极到正极3在Zn、Cu和稀H2SO4组成的原电池装置中，一段时间后，下列说法中正确的是 A. 锌片是正极，铜片上有气泡产生 B 电流方向是从锌片流向铜片 B. 溶液中H2SO4 的物质的量减少 D 电解液的PH保持不变4一原电池的总反应的离子方程式是ZnCu2+Zn2+Cu，该反应的原电池的正确组成是 ABCD正极ZnCuZnFe负极Cu ZnAgZn电解质溶液CuCl2H2SO4CuSO4CuCl25以Mg片和Al片为电极，并用导线连接，同时插入NaOH溶液中，下列说法正确的是（ ） A. Mg片作负极，电极反应：Mg2eMg2+B. Al片作负极，电极反应：Al4OH3eAlO22H2OC. 电子从Mg电极沿导线流向Al电极 D. Mg片上有气泡产生6下列事实能说明Al的金属活动性比Cu强的是 （ ）A、常温下将铝和铜用导线连接组成原电池放入到氢氧化钠溶液中B、常温下将铝和铜用导线连接组成原电池放入到稀盐酸溶液中C、与氯气反应时，铝失去3个电子，而铜失去2个电子D、常温下，铝在浓硝酸中钝化而铜不发生钝化7有A、B、C、D四种金属，当A、B组成原电池时，电子流动方向A B ；当A、D组成原电池时，A为正极；B与E构成原电池时，电极反应式为：E2-+2e-=E，B-2e-=B2+则A、B、D、E金属性由强到弱的顺序为（ ）A、ABED B、ABDE C、DEAB D、DABE8原电池的正负极的判断：由组成原电池的两极材料判断。一般是 的金属为负极，活泼性 的金属或能 的非金属为正极。根据电流方向或电子流动方向判断。电流是由 流向 ；电子流动方向是由 极流向 极。根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向的极是 极，阴离子移向的极为 极。根据原电池两极发生的变化来判断。原电池的负极总是 电子发生氧化反应，其正极总是 电子发生 反应。9从能量转化角度看，原电池是一种由_的装置例如由银锌组成的原电池，银为_极，发生_反应，电子从_极流向_极10近年我国首创以Al空气海水为能源的新型电池，以海水为电解液靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流其工作时电极总反应式为：4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)3；请判断：（1）原电池的负极是_；（2）工作时原电池的两极反应：A负极_ ；B正极_ ；（3）工作时原电池正极附近pH_（增大，减小，不变）11下列事实不能用电化学理论解释的是_ 轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的锌块 镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用 铝片不用特殊方法保存 常温下铝跟稀硫酸快速反应，跟浓硫酸几乎不反应12如下图所示，烧杯中都盛有稀硫酸。（1）中反应的离子方程式为 ，（2）中的电极反应：Fe： 、Sn： Sn极附近溶液的pH（填增大、减小或不变） ，（3）中被腐蚀的金属是 、其电极反应式为 。比较（1）、（2）、（3）中纯铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是 13、近年我国首创以Al空气海水为能源的新型电池，以海水为电解液靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流其工作时电极总反应式为：4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)3；请判断：（1）原电池的负极是_；（2）工作时原电池的两极反应：A负极_ ；B正极_ ；（3）工作时原电池正极附近pH_（增大，减小，不变）14、如下图所示，烧杯中都盛有稀硫酸。（1）中反应的离子方程式为 ，（2）中的电极反应：Fe： 、Sn： Sn极附近溶液的pH（填增大、减小或不变） （3）中被腐蚀的金属是、其电极反应式为。比较（1）、（2）、（3）中纯铁被腐蚀的速率由快到慢的顺序是 15、下列事实不能用电化学理论解释的是_ 轮船水线以下的船壳上镶嵌有一定量的锌块镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用 铝片不用特殊方法保存常温下铝跟稀硫酸快速反应，跟浓硫酸几乎不反应第一节原电池(1)1、BD 2、B 3、C 4、D 5、BD 6、B 7、D 8、活泼、导电、正极、负极、负、正、正、负、失、得、还原9化学能转变为电能；正；还原；锌，银10（1）Al，（2）Al-3e=Al3+；O2+2H2O+4e=4OH- （3）增大11 12(1)Fe + 2H+ = Fe2+ + H2(2)Fe + 2e- = Fe2+ 2H+ + 2e- = H2 (3) 2 1 313、（1）Al，（2）Al-3e=Al3+；O2+2H2O+4e=4OH-（3）增大14、(1)Fe + 2H+ = Fe2+ + H2(2)Fe + 2e- = Fe2+ 2H+ + 2e- = H2 增大(3) Zn,Zn + 2e- = Zn2+ （2）（1）（3）15、第四章 电化学基础第二节 化学电源 教学目标：知识与技能：1常识性介绍日常生活中常用的化学电源和新型化学电池；2认识一次电池、二次电池、燃料电池等几类化学电池；3学习化学电池的构成，电极反应式及总反应式的书写。过程与方法：培养学生观察能力和思考问题的能力。情感态度与价值观：感悟研制新型电池的重要性以及化学电源可能会引起的环境问题，初步形成较为客观、正确的能源观，增强学生的环保意识。教学重点：化学电源的结构及电极反应的书写教学难点：化学电源的结构及电极反应的书写预习自学一、化学电池 1概念：_ _ 2分类： _ _二、一次电池 1普通锌锰电池-干电池 干电池是用锌筒外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充ZnCl2，NH4Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO2黑色粉末 负极：_正极：_ 缺点：_ 2银锌电池-钮扣电池 正极Ag2O，负极锌,电解质溶液为KOH 电池总反应：Ag2O + Zn = 2Ag + ZnO 负极：_ 正极：_ 3锂电池 用金属锂作负极，MnO2作正极，LiClO4有机电解液 电池总反应：Li+ MnO2 =LiMnO2 负极： 正极: MnO2+e-= MnO2- 三、二次电池 1铅蓄电池 正极棕褐色的PbO2，负极是海绵状的金属铅，两极均浸入H2SO4溶液中，且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开 放电时：负极：Pb + SO42-2e-= PbSO4 正极：PbO2 + 4H+ SO42-+2e-= PbSO4+2H2O 当放电进行到H2SO4的浓度降低，溶液的密度达1.18g/cm3时应停止使用， 蓄电池放电的总化学方程式：_. 蓄电池放电和充电的总反应式：PbO2Pb2H2SO4 2PbSO42H2O 放电 充电 2银锌蓄电池 银锌电池是一种高能电池，正极由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料，负极填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为KOH浓溶液负极：Zn2OH-2e- Zn(OH)2正极：Ag2OH2O2e- 2Ag2OH- 放电 充电 放电的总化学方程式：_ 总反应式：ZnAg2OH2O Zn(OH)22Ag四、燃料电池 1氢氧燃料电池： 电极材料是多孔镍电极，它工作时电池反应式为：2H2+O2=2H2O, 电解质可用KOH或H2SO4 （1）碱性介质 负极： _正极： _（2）酸性介质： 负极：_正极：_ 2甲烷燃料电池： 该电池用金属铂片插入电解质溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和O2 （1）碱性介质 负极：_ 正极：_ （2）酸性介质： 负极：_正极：_ 3甲醇燃料电池： 化学电源 同步测试(1) 1日常所用的干电池的电极分别为碳棒和锌皮，以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质（其中加入MnO2氧化吸收H2）, 电极反应可简化为：Zn2e=Zn2+；2NH4+2e =NH3+H2,根据上述叙述判断下列说法正确的是 ( )A. 干电池中锌为正极，碳为负极B. 干电池工作时，电子由锌极经外电路流向碳极C. 干电池长时间连续工作时，内装糊状物可能流出腐蚀用电器D. 干电池可实现化学能向电能的转化和电能向化学能的转化             2随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程，其首要原因是 ( )A.利用电池外壳的金属材料B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C.不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品 D.回收其中石墨电极3据报到，锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量大，而且没有铅污染。其电池反应为：2ZnO22ZnO原料为锌粒，电解液和空气。下列叙述正确的是 ( ) A. 锌为正极，空气进入负极反应 B. 负极反应为Zn2eZn2B. C 正极发生氧化反应 D. 电解液肯定不是强酸4碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因此得到广泛应用。锌锰电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn（s）2 MnO2（s）H2O（l）Zn(OH)2Mn2O3 （s）。下列说法错误的是 ( )A. 电池工作时，锌失去电子B. 电池负极的电极反应式为Zn2e2 OHZn(OH)2 C. 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D. 外电路中每通过02mol电子，锌的质量理论上减小65g5锰锌干电池在放电时总反应方程式可以表示为：Zn（s）2MnO22NH4Zn2+Mn2O3（s）2NH3H2O在此电池放电时正极（碳棒）上发生反应的物质是 （ ）A. Zn B. 碳 C. MnO2和NH4+ D. Zn和NH36锌银电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充放电过程可以表示为：充电放电2AgZn(OH)2=Ag2OZnH2O此电池放电时，被氧化的物质是 A. Ag B. Zn(OH)2 C. Ag2O D. Zn7微型锂碘电池可用植入某些心脏病人体内的心脏起搏器所用的电源。这种电池中的电解质是固体电解质LiI，其中的导电离子是I。下列有关说法正确的是 A.正极反应：2Li2e2Li B.负极反应：I22e2IC.总反应是：2LiI22LiI D.金属锂作正极8锌银电池：负极是 ，正极是 ，电解质是 ，其电极反应如下：负极： ，正极： ，总反应： 9锂电池是用金属 作负极， 作正极，电解质溶液由四氯化铝锂（LiAlCl4）溶解在亚硫酰氯（SOCl2）中组成。负极： 正极：3 SOCl28eSO322S+6Cl电池的总反应式：8Li3 SOCl26ClLi SO32S10锌锰干电池是用锌制圆筒形外壳作 极。位于中央的顶端盖有铜帽的石墨作 极，在石墨周围填充 作电解质，还填有MnO2和炭黑。其电极反应为： 负极： 正极： 2e2 MnO2Mn2O32NH3H2O电池总反应式为：Zn2NH42 MnO2Mn2O32NH3Zn2H2O该电池用久了，其外壳就会变软，主要原因是 正极反应中，前后经历下列反应：2NH42e2NH3H2；2Mn2H2Mn2O3H2O，如果没有MnO2参与，干电池将难于持续稳定工作。试说明理由：_。许多国家都规定要对废旧的锌锰干电池进行回收，从保护环境和节约材料方面解释为什么要回收这种废旧电池。11银器皿日久表逐渐变成黑色，这是由于生成了Ag2S，有人设计了用原电池原理加以除去，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中与容器接触，放置一段时间，黑色就会褪去而不会损失。试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应为：_，正极反应为：_，反应过程中产生臭鸡蛋气味的气体，则原电池总反应方程式为：_。第二节 化学电源(1)答案10.（1）2NH4+2MnO2+2e-=2NH3+Mn2O3+H2O Zn-2e-=Zn2+ 电池放电过程中有水产生、锌筒变薄造成干电池变软 （2）正极反应的中间产物H2附着于石墨，增加电池内阻。112Al-6e-=2Al3+ 3 Ag2S+6 e-=6Ag+3S2- 2Al+3 Ag2S +6H2O=Al（OH）3+6 Ag+3H2S化学电源 同步测试(2)1燃料电池是一种新型电池，它主要是利用燃料在燃烧过程中把化学能直接转化为电能氢氧燃料电池的基本反应是：X极：O2(g)H2O(l)2e2OHY极：H2(g)2OH2H2O(l)2e下列判断正确的是 AX是正极 BY是正极CY极发生还原反应 DY极发生氧化反应2阿波罗号宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池，其电池反应为：2H2O22H2O ，电解质溶液为KOH溶液，反应保持在较高温度，使H2O蒸发，则下列叙述中正确的是 A此电池能发生蓝色火焰 BH2为正极，O2为负极C工作时，电解质溶液的PH不断减小D电极反应为负极：2H24 OH4e4 H2O；正极：O22 H2O4e4 OH3物体中细胞膜内的葡萄糖，细胞膜外的富氧液体及细胞膜构成型的生物原电池，下列有关判断正确的是 （ ）A.正极的电极反应可能是O2+ 4e+ 2H2O4OHB.负极的电极反应可能是O2+ 4e+ 2H2O4OHC.负极的反应主要是C6H12O6（葡萄糖）生成CO2或HCO3D.正极的反应主要是C6H12O6（葡萄糖）生成CO2或HCO34设想通过原电池反应以H2和Cl2为原料生产盐酸。关于这种原电池的设想正确的是 A正极反应为H22e=2H+ B在电池工作时，H+移向负极 C电池正极发生氧化反应 D以盐酸作为电解质，并不断补充蒸馏水，以维持溶液一定的pH6右图是2004年批量生产的笔记本电脑所用甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为2CH30H+3022C02+4H20。下列说法正确的是 （ ） A左电极为电池的负极，a处通入的物质是甲醇 B右电极为电池的负极，b处通入的物质是空气 C负极反应式为：CH30H+H20-6e-CO2+6H+ D正极反应式为：02+2H20+4e-40H7氢氧燃料电池是一种高效、低污染的新型电池，主要用于航天领域。它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性炭电极等。该电池 为燃料， 为氧化剂，可用 性电解质（如稀H2SO4），也可用 性电解质（如 ）。当用酸性电解质时，电极反应为：负极： 正极： 总反应式： 当用碱性电解质时，电极反应式为：负极： 正极： 电池总反应式：2H2O22 H2O8甲烷氧气燃料电池，该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，在两极分别通甲烷和氧气。负极： 正极： 电池总反应式： 第二节 化学电源(3)1AD 2D 3AC 4D 5BC 6AC8负极：CH410 OH8eCO327H2O正极：2O24H2O8e8 OH 电池总反应式：9（1）、2CH3OH+3O2+4OH=2CO32+6H2O（2）、负 下降（3）、O2+4e=2O2负第二节 电解池教学目的1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2.使学生了解氯碱工业、电镀工业、电冶金工业的化学原理。教学重点 、难点：电解原理实验准备:小烧杯、玻璃棒、碳棒、导线、电流表、直流电源。的氯化铜溶液、碘化钾淀粉试纸、新铁钉、铜片、铜氨溶液（通过向mol/L的硫酸铜溶液中边搅拌边加入浓氨水的方法制得）。课时划分：两课时CuCl2溶液CC×教学方法：实验探究与启发讨论法一、 电解原理1、试验探究 如图所示：与电源正极相连的电极叫 极，与电源负极相连的电极叫 极。若烧杯中的液体为CuCl2溶液，合上电源开关，能否看到小灯泡发光？ 。给CuCl2溶液通电时现象：阴极上 ，经检验该物质是 。阳极上： ，经检验该物质是 。两支电极上发生的反应为：阳极： 。反应类型： 反应。阴极： 。反应类型： 反应。总反应式： 。 过程分析：CuCl2溶液能导电是因为存在 ，通电后这些自由移动的离子，在电场作用下作 移动，根据 相互吸引的原理，带负电的氯离子向 极移动，在阳极，氯离子失去电子被 为氯原子，并两两结合成氯分子，从阳极放出，带正电的铜离子向 极移动，在阴极铜离子获得电子被 成铜原子，覆盖在阴极上。2、电解：使电流通过 溶液而在阴、阳两极引起 的过程。 所用电流一般为直流电还是交流电较好？ ！该过程中 能转化为 能！ 这是一个物理过程还是一个化学过程？ 过程！显然：电解质溶液的导电过程就是 的过程。3、电解池：将 能转化为 能的装置。构成电解池的条件： 判断下列装置是否属于电解池：稀H2SO4FeC稀H2SO4玻璃棒玻璃棒CCCH3CH2OH稀H2SO4CCu稀H2SO4CuC在CuCl2的电解池装置中，电子流动方向从电源的 极沿着导线到达 极，从 极沿着导线回到电源的 极。在溶液中电子有没有从阴极直接到达阳极呢？ 。溶液中的 在电场作用下到达阴极，得到从电源负极流出的电子；溶液中的 在电场作用下到达阳极，失去了电子流向电源的正极。就是说：在电解质溶液中依靠 的定向移动而形成闭合回路的。对CuCl2溶液而言，溶液中是否只有Cu2+和Cl两种离子呢？ 。水电离出少量的H和OH在电场作用下是否也要做定向移动呢？ 。通电时，溶液中的 两种离子都要向阴极移动， 都要向阳极移动。5、放电顺序阴极上：由于阴极上要 电子，不管阴极材料是金属还是石墨，此时都不能得电子，因此只能是溶液中的 得电子。阳离子氧化性越强就越 得电子。因此阴极上氧化性强的离子 得电子。金属越不活泼，对应阳离子氧化性越 ，越 得电子。由此根据金属活动顺序表，分析下列离子得电子能力的强弱：金属活动顺序表 Ag+ Cu2+ H+(酸) Pb2+ Fe2+ Zn2+ H+(水) Al3严格讲：离子的放电能力与其浓度也有一定的关系，如酸溶液中：cH+(酸)>c H+(水)，因而放电能力 >