第2章3節(jié)化學反應(yīng)為人類提供能量

1．化學反應(yīng)中能量變化的原因物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)的實質(zhì)是舊化學鍵斷裂、新化學鍵形成；當形成新化學鍵所 的能量大于破壞舊化學鍵所吸收的能量時，化學反應(yīng)會 能量。正因為如此，人們可以利用化學反應(yīng)將 在物質(zhì) 的化學能轉(zhuǎn)化為熱能、電能等，從而使化學能成為人類生產(chǎn)、生活所需能量的主要來源之一。2．化學能轉(zhuǎn)化為熱能P50

交流·研討：①“即熱飯盒”涉及的反應(yīng)原理：

。②寫出鋁熱反應(yīng)的化學方程式并 氧化劑和還原劑：2

3以上反應(yīng)過程都是化學能轉(zhuǎn)化為熱能

。Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑高溫2Al＋Fe2O3=====Al2O3＋2Fe

、Fe

O

是氧化劑、Al

是還原劑。鐵路工人經(jīng)常利用鋁熱劑來焊接鋼軌，你能解釋其中的原因嗎？答案：鋁熱劑的成分是鐵的氧化物和鋁粉的混合物。高溫下發(fā)生劇烈反應(yīng)，放出大量的熱，生成的鐵熔化后流入鋼軌縫隙，這樣就將兩塊斷裂的鋼軌焊接在了一起。3．化學能轉(zhuǎn)化為電能將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置稱為原電池

。實驗步驟現(xiàn)象1.鋅片 稀硫酸有氣泡

產(chǎn)生2.銅片 稀硫酸無明顯現(xiàn)象3.鋅片和銅片上端連接在一起插入稀硫酸在銅片上有氣泡產(chǎn)生，鋅片上無明顯現(xiàn)象(1)P50

活動·探究：(2)原電池的工作原理：以銅鋅(稀硫酸)原電池為例，由于金屬鋅比金屬銅活潑，鋅原子失去

電子被氧化成Zn2＋進入溶液，電子從鋅片

(負極)流出，經(jīng)過導線流向

銅片

(正極)，氧化劑在

正極

上得到電子發(fā)生還原

反應(yīng)，即

H＋從銅片獲得電子而被還 成氫原子，氫原子再結(jié) 氫氣分子從銅片上逸出。同時，溶液中的陰離子向負極

移動，陽離子向正極

移動，從而使電流通過電解質(zhì)溶液，這樣，就完成了化學能向電能的轉(zhuǎn)變過程。①原電池的電極：負極——發(fā)生氧化反應(yīng)，電子流出(流向正極)的一極；正極——發(fā)生還原反應(yīng)，電子流入(來自負極)的一極。②原電池是一種將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。電子的流動方向是從負極流向正極；電流方向是從正極流向負極。③原電池的原理：原電池的反應(yīng)本質(zhì)——氧化還原反應(yīng)。較活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從較活潑的金屬(負極)流向較不活潑的金屬(正極)。4．常見電池目前市場上的電池有干電池

(又稱一次電池)、蓄電池

(又稱二次電池)和

電池

等。_

電池

具有能量轉(zhuǎn)化率高、能長時間提供電能等優(yōu)點而應(yīng)用于航天和軍事領(lǐng)域。人們不僅利用化學反應(yīng)制造豐富多彩的物質(zhì)、提供賴以生存和發(fā)展的能量，還利用化學反應(yīng)開發(fā)出各種分析技術(shù)來確定各種物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)以及測定物質(zhì)有關(guān)組分的含量等。例如，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和研究中，人們可以利用化學反應(yīng)了解土壤中營養(yǎng)元素的種類及含量，以做到合理施肥，達到提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的目的；在病理 化驗、藥品質(zhì)量鑒定、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域，則需要利用化學反應(yīng)對樣品進行分析。其實，人們在利用化學反應(yīng)的同時，也加深了對化學反應(yīng)規(guī)律及其實質(zhì)的認識。1．組成原電池的條件兩種活動性不同的金屬(或一種是非金屬導體)作電極。電極材料均 電解質(zhì)溶液中。兩極相連形成閉合電路。

(4)能自發(fā)進行氧化還原反應(yīng)。2．原電池正負極判定方法依據(jù)原電池兩極材料：一般說來，相對活潑的金屬作負極(K、Ca、Na太活潑，不能作電極)；相對不活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僮髡龢O。該結(jié)論具有一定的局限性，例如鎂、鋁和NaOH溶液構(gòu)成的原電池，相對不活潑的金屬鋁作負極，而較活潑的金屬鎂作正極。原因是鎂與NaOH

溶液不反應(yīng)，而鋁則反應(yīng)。根據(jù)電流方向或電子流向：電流(外電路)由正極流向負極；電子則由負極經(jīng)外電路流向原電池的正極。根據(jù)內(nèi)電路離子遷移方向：陽離子移向原電池的正極，陰離子移向原電池的負極。根據(jù)原電池中反應(yīng)類型：正極：得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，現(xiàn)象是金屬的析出或H2的放出；負極：失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，現(xiàn)象是電極本身的消耗，質(zhì)量減小。3．原電池原理的應(yīng)用(1)加快氧化還原反應(yīng)的速率①

用粗鋅和稀鹽酸或稀硫酸反應(yīng)制H2，加快反應(yīng)速率；②用純鋅和稀鹽酸或稀硫酸反應(yīng)制H2

，可加入少量的CuSO4溶液以加快反應(yīng)速率。比較金屬的活動性強弱在原電池中，一般活動性強的金屬為負極，活動性弱的金

屬為正極。兩種金屬A

和B，用導線連接后稀硫酸中，觀察到A

極溶解，B

極上有氣泡產(chǎn)生，由原電池原理可知，金屬活潑性為A＞B。制造多種化學電源，如干電池、蓄電池、電池等。實用電池一般應(yīng)具有以下特點：能產(chǎn)生穩(wěn)定而具有較高電壓的電流；安全、耐用且便于攜帶；便于回收處理，不污染環(huán)境或?qū)Νh(huán)境產(chǎn)生的影響較小。中山檢測)下列各裝置能組成原電池的(B)。例1.(2011解析：A

中兩個電極都是Zn，活潑性相同，無法形成原電池；B中滿足原電池的形成條件，可形成原電池；C

中是非電解質(zhì)，在水溶液中不存在移動的離子，也不能形成原電池；D

中沒有形成閉合回路，也不能形成原電池。例2.下列有關(guān)原電池的敘述正確的是(C

)。

A．把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能，使溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)

B．電子從活潑金屬流向不活潑金屬，不活潑金屬為負極

C．外電路中電子從負極流向正極

D．正極發(fā)生氧化反應(yīng)解析：原電池是化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，故A

錯誤。原電池中活潑金屬作負極，失電子，電子沿導線流向正極；負極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，故B、D錯誤，C正確。原電池工作時，電子經(jīng)導線從負極流入正極，電解質(zhì)溶液中的陰離子向負極移動，陽離子向正極移動。例3.將金屬A

和金屬B

分別放入稀硫酸中有氫氣生成。若將金屬A

和金屬B相連后投入稀硫酸中發(fā)現(xiàn)A

被腐蝕，B

未被腐蝕，關(guān)于A、B的敘述正確的是(

D

)。金屬活動性A＜B還原性B>A在后者裝置中金屬A

發(fā)生還原反應(yīng)，金屬B發(fā)生氧化反應(yīng)金屬B

的表面有明顯氣泡產(chǎn)生，金屬A

表面無明顯現(xiàn)象解析：金屬A

和金屬B相連投入稀硫酸中，形成原電池，A被腐蝕說明A

失去電子，被氧化，作負極，則A

比B的金屬活動性強，還原性A強于B，故A、B、C錯誤；原電池中，H＋在正極B

上得到電子，生成H2，B的表面有明顯氣泡產(chǎn)生，A

的表面無明顯現(xiàn)象，故

D

正確。1.由鋁、鐵、銅、銀和硝酸銀溶液，可以組成原電池的總數(shù)為(D

)。A．3

種C．5種B．4種D．6

種2.(2011

潮州檢測)有A、B、C、D

四塊金屬片，進行如下實驗：①A、B

用導線相連后，同時浸入稀硫酸中，A

極為負極；②C、D

用導線相連后，同時浸入稀硫酸中，電流由D→導線→C；③B、C

相連后，同時浸入稀硫酸中，C極產(chǎn)生大量氣泡；④B、D

相連后，同時浸入稀硫酸中，D極產(chǎn)生大量氣泡。據(jù)此，判斷四種金屬的活動性順序是(

A

)。A．A＞B＞C＞DC．C＞A＞B＞DB．A＞C＞D＞BD．B＞D＞C＞A解析：A、B

形成原電池，A

為負極，活動性：A>B；C、D形成原電池，電流由D→導線→C，活動性：C>D；B、C形成原電池，C極產(chǎn)生大量氣泡，活動性：B>C，綜上可知活動性：A＞B＞C＞D。3.如右圖所示的裝置，在盛有水的燒杯圈和銀圈的連接處吊著一根絕緣的細絲，使之平衡。地從燒杯滴入CuSO4溶液。(1)片刻后可觀察到的現(xiàn)象是(指懸吊的金屬圈)

。A．鐵圈和銀圈左右搖擺不定B．保持平衡狀態(tài)不變

C．鐵圈向下傾斜D．銀圈向下傾斜(2)產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是

。解析：根據(jù)銅鋅原電池的工作原理可以判斷該裝置組成了原電池，其作負極，發(fā)生的電極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋；Ag作正極，發(fā)生的電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu；因而產(chǎn)生的現(xiàn)象為鐵圈向上傾斜而銀圈向下傾斜。答案：(1)D(2)鐵圈和銀圈組成了原電池，鐵圈發(fā)生氧化反應(yīng)，質(zhì)量減少，而銀圈上有銅析出，質(zhì)量增加內(nèi)容特點本節(jié)

首先以氯氣的 為例，讓學生體會怎樣利用化學反應(yīng)來

新物質(zhì)的一般思路，并總結(jié)已學過的常見物質(zhì)的

方法，其次承接本章第一節(jié)中化學反應(yīng)中能量變化問題，以“化學能如何轉(zhuǎn)變成電能”為例解釋了“為什么說化學反應(yīng)為人類提供了能源”，并說明了化學反應(yīng)在能源開發(fā)和利用方面的作用。作為化學必修模塊中元素化合物知識和基本概念、基本理論的最后一節(jié)，本節(jié)承擔著對前面知識的回顧、總結(jié)，以及深化和提升學生對化學研究的應(yīng)用價值的認識的雙重任務(wù)。本節(jié)的知識框架為：教學指要本節(jié)從新物質(zhì)和提供能量這兩個方面對化學反應(yīng)的價值進行概括、整合，從而體現(xiàn)了化學對提高人類生活質(zhì)量和促進社會發(fā)展的重