第2章 第2节 第2课时 化学反应能量转化的重要应用——化学电池（教师用书word）-2022-2023学年新教材高中化学必修第二册【精讲精练】鲁科版

第2课时　化学反应能量转化的重要应用——化学电池 新课程标准 核心素养 1．掌握原电池的构成和工作原理。 2．了解常见的化学电源。 3．了解化学能与电能的相互转化及化学反应的其他应用。 1．科学探究与创新意识 在通过实验探究原电池工作原理的过程中，培养学生自主探索创新精神和同学间的交流合作学习的协作精神，并通过实验不断体现出由实践→认识→再实践→再认识的认知过程，培养浓厚的学习兴趣，养成严谨求实的科学态度。 2．宏观辨识与微观探析 通过提出问题、讨论交流、分组合作，揭示原电池的工作原理，并从外电路中电子的转移方向，培养学生从微观角度理解化学能与电能之间是如何转化的。 3．科学态度与社会责任 利用实验进行探究，树立绿色化学理念，培养科学发展观，增强为人类的文明进步学习化学的责任感和使命感。 知识点一　原电池的构成与工作原理 1．定义 原电池是一种利用氧化还原反应将__化学能__直接转化成__电能__的装置。 2．原电池的构成要素(以氢氧燃料电池为例) 3．原电池的工作原理 (1)还原剂和氧化剂分别在两个不同的区域发生__氧化__反应和__还原__反应，并通过能导电的物质形成__闭合回路__产生电流。 (2)还原剂(如H2)在负极上__失去__电子，是负极反应物；氧化剂(如O2)在正极上__得到__电子，是正极反应物。 [思考探究] 1．构成原电池的电极材料比较 写出甲、乙、丙三个装置中的电极材料，并比较相同点和不同点。 提示　甲装置的电极材料都是石墨。 乙装置的电极材料为铜片和铁片。 丙装置的电极材料为铜片和石墨。 相同点：三个装置中的电极材料都是能导电的固体。 不同点：甲装置中的两个电极材料相同，且都不参与反应。乙、丙装置中的两个电极材料不同，且各有一个电极材料参与电极反应。 2．原电池的工作原理 下面为铜、锌的原电池的装置图： 回答下列问题： (1)分析电极名称和溶液中的离子移动方向。 (2)写出锌铜电极上发生的电极反应及类型。 (3)原电池工作时怎样形成“闭合回路”？ (4)原电池工作时，负极失去的电子总数与正极得到的电子总数有何关系？为什么？ 提示　(1)锌为负极，铜为正极，稀硫酸作为电解质溶液，在溶液中H＋移向铜电极，而SO移向锌电极。 (2)锌电极为电池的负极发生失电子的氧化反应，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，铜电极为电源的正极，H＋在铜电极上得到电子发生还原反应，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑。 (3)原电池在工作时，带电粒子是按照一定的规律，沿一定的方向运动的。应当从两方面掌握，一是溶液中的阴离子向负极方向运动，而带电的阳离子向正极方向运动。二是导线上的电子从负极流向正极，电流从正极流向负极。 (4)相等。原电池中，负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应，根据氧化还原反应中得失电子守恒规律知，正极上得电子总数与负极上失电子总数相等。 [归纳提升] 1．“四看”原电池的构成条件 (1)看本质——有自发进行的氧化还原反应发生。 (2)看电极——两极为导体，且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般都为惰性电极)。 (3)看溶液——两极插入电解质溶液中(或熔融电解质)。 (4)看回路——形成闭合回路。 2．原理(以铜锌原电池为例) 3．正负极的判断 ●特别提醒 (1)通常是能自发进行的氧化还原反应才能组成原电池。 (2)形成闭合回路的方式有多种，可以用导线连接两个电极构成闭合回路，也可以让两个电极相接触构成闭合回路。 (3)在原电池中，电子在导线中定向移动(由负极流出，流入正极)，离子在溶液中定向移动(阳离子移向正极，阴离子移向负极)，即“电子不下水，离子不上岸”或“电子走陆路，离子走水路”，它们共同组成了一个完整的闭合回路。 (4)很活泼的金属单质一般不作原电池的负极，如K、Na、Ca等，因为它们与水剧烈反应。 (5)非电解质溶液不能形成原电池。 (6)燃料电池正、负极的判断 对于燃料电池而言，电极为惰性材料(Pt、C)，电极本身不反应，只起传导电子的作用，故可根据向两极通入的物质来判断两极的正、负。燃料电池的负极通入的一定是燃料，即还原剂(如可燃性气体)；正极通入的一定是氧化剂(如助燃性气体)。 题组一　原电池的构成条件 1．(2021·怀仁期末)下列反应从原理上不可以设计成原电池的是(　　) ①CaO＋H2O===Ca(OH)2　②NaOH＋HCl===NaCl＋H2O　③2H2O===2H2＋O2　④2CO＋O2===2CO2 A．①②　　　　　　 B．①②③ C．①②④ D．②③④ 解析　能作为原电池的反应必须为能自发进行的氧化还原反应，①、②不是氧化还原反应，不能设计成原电池；③不能自发进行，不能设计成原电池；④为能自发进行的氧化还原反应，能设计成原电池，B正确。 答案　B