专题6 第3单元 第1课时 化学能转化为电能-【新课程学案】2025-2026学年高中化学必修第二册教师用书word（苏教版）

本讲义聚焦化学能与电能的转化，以原电池为核心，系统梳理其工作原理（氧化还原反应本质）、构成要素（活泼性不同电极等）、正负极判断及应用（设计电池、加快反应速率等），搭建从氧化还原反应到电化学知识的学习支架。 通过对比实验探究原电池装置（如锌铜与稀硫酸不同连接方式），培养科学探究与实践能力，结合钢铁腐蚀、水果电池等实例，以科学思维分析原理，课中辅助教师突破重难点，课后多维训练助学生查漏补缺，强化化学观念与知识应用。

第三单元　化学能与电能的转化 学习目标 重点难点 1.知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化,以原电池为例认识化学能可以转化为电能,从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。 2.体会研制新型电池的重要性。 重点 1.原电池的构成要素,并能分析简单原电池的工作原理。 2.从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。 难点 1.原电池的工作原理与构成条件。 2.原电池装置的设计。 第1课时　化学能转化为电能 新知探究(一)——原电池 1.化学能转化为电能的实验探究 实验步骤 实验现象 解释或结论 锌片逐渐溶解,表面有气泡;铜片表面无气泡 锌与稀硫酸发生置换反应产生H2,而铜不能 锌片逐渐溶解,表面有气泡;铜片表面无气泡 锌与稀硫酸发生置换反应产生H2,而铜不能 锌片逐渐溶解,铜片表面有气泡 锌与稀硫酸反应,但氢气在铜片上产生 锌片逐渐溶解,铜片表面有气泡,电流计指针发生偏转 锌与稀硫酸反应,但氢气在铜片上产生,导线中有电流产生 2.原电池 (1)概念:是将化学能转变为电能的装置。 (2)原电池的工作原理 原电池总反应式:Zn+2H+===Zn2++H2↑。 [微点拨]　原电池的反应本质是氧化还原反应。 (3)原电池的构成条件 ①有活泼性不同的两个电极。 ②电极插入电解质溶液中。 ③构成闭合回路。 ④能自发地发生氧化还原反应。 [微点拨]　原电池的两电极不一定都是金属,由于正极不参与反应,所以正极材料可以是石墨等导电的非金属材料。 (4)原电池正、负极的判断方法 3.原电池原理在生活中的实例 ——钢铁的电化学腐蚀 (1)电化学腐蚀 不纯的金属跟电解质溶液接触,发生原电池反应,较活泼的金属失去电子被氧化的腐蚀。 (2)钢铁的电化学腐蚀 电解质溶液 钢铁表面水膜中含有H+和OH-,还溶有O2等气体 电极 负极 材料:Fe,电极反应:2Fe-4e-===2Fe2+ 正极 材料:C,电极反应:O2+2H2O+4e-===4OH- 总反应 2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2,进一步被氧化,4Fe(OH)2+O2+2H2O=== 4Fe(OH)3,Fe(OH)3易脱水生成铁锈(Fe2O3·xH2O) [题点多维训练] 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)原电池是一种电能转化为化学能的装置。 (×) (2)负极失去电子发生氧化反应。 (√) (3)正极是电子流出极。 (×) (4)用导线连接的铜片和锌片插入稀H2SO4中,锌片上有大量气泡产生。 (×) (5)在铜⁃锌⁃稀硫酸原电池中,电子由锌通过导线流向铜,再由铜通过电解质溶液到达锌。 (×) (6)原电池中阳离子向正极移动。 (√) (7)钢铁发生电化学腐蚀时,铁为负极,碳为正极。 (√) 2.将纯锌片和纯铜片按下图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是 (　　) A.两个装置都构成了原电池 B.甲装置构成了原电池,乙装置没有构成原电池 C.两烧杯中的锌片上都有大量气泡产生 D.产生气泡的速率甲比乙慢 解析:选B　甲中构成了铜锌原电池,锌作负极,失电子;铜作正极,氢离子在铜极上得电子,生成氢气;总反应方程式为Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑。乙装置没有构成原电池,因为没有形成闭合电路。构成原电池后生成氢气的速率加快。 3.以锌片和铜片为两极,以稀硫酸为电解质溶液组成原电池,当导线中通过2 mol电子时,下列说法正确的是 (　　) A.锌片溶解了1 mol,铜片上析出1 mol H2 B.两极上溶解和析出的物质的质量相等 C.锌片溶解了31 g,铜片上析出了1 g H2 D.锌片溶解了1 mol,硫酸消耗了0.5 mol 解析:选A　在涉及原电池的有关计算中,要把握住一点即两极得、失电子数相等。利用这一特点,电极反应式:负极:Zn-2e-===Zn2+;正极:2H++2e-===H2↑。当溶解1 mol Zn时失去2 mol电子,铜片上析出1 mol H2得到 2 mol电子。 4.如图所示装置,电流计指针发生偏转,同时A极逐渐变粗,B极逐渐变细,C为电解质溶液,则A、B、C应是下列各组中的 (　　) A.A是Zn,B是Cu,C为稀硫酸 B.A是Cu,B是Zn,C为稀硫酸 C.A是Fe,B是Ag,C为稀AgNO3 D.A是Ag,B是Fe,C为稀AgNO3 解析:选D　A极逐渐变粗,说明A极为原电池的正极,溶液中的金属阳离子得到电子后在A极上析出;B极变细,说明B极为原电池的负极,失去电子后变成离子进入溶液中。A和B两项中的反应为Zn+H2SO4===ZnSO4+H2↑,则A选项中A极变细;B选项中A极不变。C和D两项中的反应为Fe+2AgNO3===2Ag+Fe(NO3)2,其中C选项中A极变细,D选项中A极变粗。 5.如图所示的装置,能够组成原电池产生电流的是　　　　。  解析:A项中两个电极相同;B项中蔗糖是非电解质;C、D项没有形成闭合回路;故A、B、C、D都不符合原电池的构成条件,不能产生电流。 答案:E F 新知探究(二)——原电池原理的应用 导学设计 　　某兴趣小组,利用铜片、锌片、导线、灵敏电流计、苹果,探究原电池的设计方法,如下图所示制成的水果电池,结果二极管能够发光。 1.把锌片换成铜片,电流计指针是否偏转?为什么? 提示:不偏转;没有活泼性不同的电极。 2.苹果在水果电池中起到什么作用? 提示:提供电解质溶液。 3.把铜片换成镁条,电流计指针是否偏转?偏转方向是否相同? 提示:偏转;偏转方向相反。 4.Zn与H2SO4反应制H2时向溶液中加少量CuSO4后为什么反应速率加快? 提示:锌置换出铜后可构成原电池。 5.NaOH+HCl===NaCl+H2O,这个反应能设计成原电池吗?为什么? 提示:不能;该反应不是氧化还原反应。 [系统融通知能] 1.设计原电池 以Zn+H2SO4ZnSO4+H2↑为例说明。 2.加快氧化还原反应的速率 原理 原电池中,氧化反应和还原反应分别在两极进行,使溶液中离子运动时相互的干扰减小,使反应速率增大 实例 实验室用锌和稀硫酸反应制取氢气时,可滴入几滴硫酸铜溶液,形成原电池,加快反应速率 3.比较金属活泼性强弱 原理 一般原电池中,活泼金属作负极,发生氧化反应,不活泼金属作正极,发生还原反应 实例 有两种金属A和B,用导线连接后插入稀硫酸中,观察到A极溶解,B极上有气泡产生。由原电池原理可知,金属活泼性A>B 　　[典例]　铁及铁的化合物应用广泛,如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。 (1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式:　　　　　　　　　　　　　　　。  (2)若将(1)中的反应设计成原电池,请画出原电池的装置图,标出正、负极,并写出电极反应式。 正极反应: ; 负极反应: 。 [解析]　首先分析Fe3+与Cu反应中的氧化剂、还原剂,然后依据原电池原理,再设计成原电池。依据反应:2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+,Cu失电子,应为原电池的负极,正极材料选用比铜不活泼的铂丝,或导电的非金属如石墨棒,电解质溶液选用FeCl3溶液。 [答案]　(1)2Fe3++Cu===2Fe2++Cu2+ (2)(装置图如图所示) 2Fe3++2e-2Fe2+　Cu-2e-Cu2+ |思维建模|利用氧化还原反应设计原电池的基本思路 (1)标出变价元素的化合价,找出反应中的还原剂和氧化剂。 (2)确定电极反应:还原剂在负极发生氧化反应,氧化剂在正极发生还原反应。 (3)确定电解质,形成闭合回路。 [题点多维训练] 1.一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+===Zn2++Cu,该原电池的组成正确的是 (　　) 选项 A B C D 正极 Zn Ag Cu Cu 负极 Cu Cu Zn Zn 电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 FeCl3 解析:选C　根据电池总反应式知,Zn失电子化合价升高作负极,不如锌活泼的金属或导电的非金属作正极,铜离子得电子发生还原反应,则可溶性铜盐溶液作电解质溶液,只有C项符合。 2.有a、b、c、d四个金属电极,有关的实验装置及部分实验现象如下: 实验 装置 部分 实验 现象 a极质量 减小,b极 质量增大 b极有气体 产生,c极 无变化 d极溶解, c极有气体 产生 电流从 a极流向 d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是 (　　) A.a>b>c>d　　　　　　　 B.b>c>d>a C.d>a>b>c D.a>b>d>c 解析:选C　装置一是原电池,a极质量减小,说明a极金属易失去电子形成离子,故a极金属比b极金属活泼;装置二没有形成原电池,可知b比c活泼,且c位于金属活动性顺序表中氢的后面;装置三和四均形成原电池,易知d比c活泼,d比a活泼。因此四种金属的活动性顺序为d>a>b>c,故选C。 3.100 mL 2 mol·L-1的盐酸与过量的锌反应,为加快反应速率,又不影响产生氢气的总量,可采用的方法是 (　　) A.加入适量的6 mol·L-1的盐酸 B.加入数滴氯化铜溶液 C.加入适量的蒸馏水 D.加入适量的氯化钠溶液 解析:选B　A项能加快反应速率,但增加了氢气的总量;C、D两项不影响H2的量,但稀释了盐酸,降低了反应速率;B项发生反应Cu2++Zn===Zn2++Cu,形成Cu⁃Zn原电池,加快了反应速率,因锌过量,故不影响产生H2的总量。 4.(2025·宁波镇海中学段考)某兴趣小组设计的原电池如图所示,下列说法正确的是 (　　) A.Cu电极为负极,发生氧化反应 B.电池工作时,电子从Zn电极经电解质溶液流向Cu电极 C.当Zn电极质量减少65 g时,Cu电极生成22.4 L H2 D.放电过程中,H+从左向右移动 解析:选D　铜为正极,发生得到电子的还原反应,电极反应式为2H++2e-===H2↑,故A错误;原电池工作时,电子从负极锌沿导线流向正极铜,电子不能进入电解质溶液,故B错误;锌为负极,电极反应式为Zn-2e-===Zn2+,铜为正极,电极反应式为2H++2e-===H2↑,Zn电极质量每减少65 g,则在铜电极产生2 g H2,未指明状况,不能计算氢气的体积,故C错误;锌是负极、铜是正极,原电池工作时阳离子移向正极,即H+从左向右移动,故D正确。 5.利用反应2Cu+O2+2H2SO4===2CuSO4+2H2O可制备CuSO4,若将该反应设计为原电池。 (1)负极材料是　　　　　　　(写名称),电极反应式为 。  (2)正极电极反应式为 。 (3)溶液中S向　　　　　极移动。  解析:该氧化还原反应中还原剂为Cu,故负极是铜,电极反应为Cu-2e-===Cu2+,氧化剂是O2,故正极反应为O2+4e-+4H+===2H2O,溶液中的S向负极移动。 答案:(1)铜　Cu-2e-===Cu2+　(2)O2+4H++4e-===2H2O　(3)负 学科网（北京）股份有限公司 $