高中化學(xué) 221 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能課件 新人教版必修2

第二章第二節(jié)化學(xué)能與電能第1課時化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能1.熟悉能源的分類和化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化關(guān)系。2.知道原電池是利用氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，通過實驗會說明原電池的原理，以及判斷原電池的正、負(fù)極。3.會正確書寫電極反應(yīng)式，熟知原電池的應(yīng)用。目標(biāo)導(dǎo)航基礎(chǔ)知識導(dǎo)學(xué)重點難點探究隨堂達(dá)標(biāo)檢測欄目索引分層訓(xùn)練一、一次能源和二次能源基礎(chǔ)知識導(dǎo)學(xué)答案1.能源按其來源可分為一次能源和二次能源。能源類別定義實例一次能源__________________________太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒊毕堋?/p>

、

、______等二次能源______________________________________________________________________________直接從自然界中取得的能源原煤石油天然氣由一次能源經(jīng)過加工、轉(zhuǎn)換得到的能源電能(水電、火電、核電)、蒸汽能、機械能等答案2.二次能源——火力發(fā)電(1)火力發(fā)電原理：首先通過化石燃料燃燒，使

能轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

能，加熱水使之汽化為蒸汽以推動蒸汽輪機，然后帶動發(fā)電機發(fā)電。(3)火力發(fā)電弊端：①煤屬于不可再生資源，用一點少一點，用煤發(fā)電會造成資源的浪費。②能量經(jīng)過多次轉(zhuǎn)化，利用率低，能量損失大。③煤燃燒會產(chǎn)生有害物質(zhì)(如so2、co、no2、

等)，污染環(huán)境?；瘜W(xué)熱化學(xué)熱機械電燃燒粉塵議一議判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”(1)根據(jù)一次能源和二次能源的劃分，氫氣為二次能源(

)(2)電能是現(xiàn)代社會中應(yīng)用最廣泛、使用最方便、污染最小的一種二次能源(

)(3)火力發(fā)電是化學(xué)能間接轉(zhuǎn)化為電能的過程(

)(4)水力發(fā)電是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程(

)答案√×√√二、化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能答案1.按要求完成下列實驗，并填表實驗步驟現(xiàn)象解釋或說明_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________鋅片逐漸溶解，表面有氣泡；銅片表面無氣泡鋅與稀硫酸發(fā)生置換反應(yīng)產(chǎn)生h2，而銅則不能鋅片逐漸溶解，銅片表面有氣泡，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)鋅與稀硫酸反應(yīng)，但氫氣在銅片上產(chǎn)生，導(dǎo)線中有電流_______________________________________________________________________________________________________________________兩鋅片逐漸溶解且表面都有氣泡，電流表指針不偏轉(zhuǎn)鋅與稀硫酸反應(yīng)，但導(dǎo)線中無電流無現(xiàn)象乙醇是非電解質(zhì)，與zn、cu都不反應(yīng)答案2.原電池(1)概念：是

；原電池的反應(yīng)本質(zhì)是________

反應(yīng)。(2)構(gòu)成條件①原電池反應(yīng)必須是

的氧化還原反應(yīng)；②具有

的兩個電極(金屬與金屬或金屬與能導(dǎo)電的非金屬)；③兩電極均插入

中；④電解質(zhì)溶液、電極、導(dǎo)線形成

。答案將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置氧化還原自發(fā)活動性不同電解質(zhì)溶液閉合回路相關(guān)視頻(3)原電池的工作原理答案負(fù)極氧化反應(yīng)zn-2e-==zn2+正極還原反應(yīng)2h++2e-==h2↑原電池總反應(yīng)式：_______________________。zn＋2h＋===zn2＋＋h2↑(4)能量轉(zhuǎn)化過程：原電池在工作時，

極失電子，電子通過導(dǎo)線流向

極，被氧化性物質(zhì)得到，閉合回路中形成電流，

能轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

能。答案負(fù)正化學(xué)電相關(guān)視頻議一議1.判斷正誤，正確的打“√”，錯誤的打“×”(1)hcl＋naoh===nacl＋h2o是放熱反應(yīng)，可以設(shè)計成原電池(

)(2)將銅片和鋅片用導(dǎo)線連接插入酒精中，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)(

)(3)在銅—鋅—稀硫酸原電池中，電子由鋅通過導(dǎo)線流向銅，再由銅通過電解質(zhì)溶液到達(dá)鋅(

)(4)原電池中陽離子向正極移動(

)(5)原電池中的負(fù)極反應(yīng)一定是電極材料失電子(

)答案×××√×2.原電池中作負(fù)極的一定是活潑金屬，作正極的一定是不活潑金屬嗎？答案不一定。在原電池中的兩極可以都是活潑金屬(如zn－fe－稀硫酸，zn作負(fù)極)，也可以都是不活潑金屬(如cu－ag－agno3，cu作負(fù)極)也可以是一種金屬和一種能導(dǎo)電的非金屬(如cu－c－agno3，cu作負(fù)極)。答案返回一、原電池的工作原理重點難點探究例1

如圖所示，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時a極質(zhì)量減少，b極上有氣泡產(chǎn)生，c為電解質(zhì)溶液，下列說法錯誤的是(

)a.b極為原電池的正極b.a、b、c可能分別為zn、cu、稀鹽酸c.c中陽離子向a極移動d.a極發(fā)生氧化反應(yīng)解析答案解析原電池中，負(fù)極金屬失去電子，溶解，質(zhì)量減小，故a極是負(fù)極，b極是正極，根據(jù)構(gòu)成情況可判斷a、b、c可能分別為zn、cu、稀鹽酸，a、b正確；離子移動方向：陽離子向正極移動，陰離子向負(fù)極移動，c錯誤；負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，d正確。答案c1.原電池的工作原理歸納總結(jié)(1)反應(yīng)類型：負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)。(2)電子的移動方向：負(fù)極流出，經(jīng)導(dǎo)線流向正極。(3)離子的移動方向：陽離子向正極移動，陰離子向負(fù)極移動。2.原電池正、負(fù)極的判斷變式訓(xùn)練1

如圖是zn和cu形成的原電池，某實驗興趣小組做完實驗后，在讀書卡片上記錄如下，在卡片上描述合理的是(

)實驗后的記錄：①zn為正極，cu為負(fù)極②h＋向負(fù)極移動③電子流動方向：從zn經(jīng)外電路流向cu④cu極上有h2產(chǎn)生⑤若有1mol電子流過導(dǎo)線，則產(chǎn)生h2為0.5mol⑥正極的電極反應(yīng)式為zn－2e－===zn2＋a.①②③ b.③④⑤c.④⑤⑥ d.②③④解析答案答案b二、原電池原理的應(yīng)用例2有a、b、c、d四個金屬電極，有關(guān)的實驗裝置及部分實驗現(xiàn)象如下：實驗裝置部分實驗現(xiàn)象a極質(zhì)量減小，b極質(zhì)量增大b極有氣體產(chǎn)生，c極無變化d極溶解，c極有氣體產(chǎn)生電流從a極流向d極由此可判斷這四種金屬的活動性順序是(

)a.a＞b＞c＞d

b.b＞c＞d＞ac.d＞a＞b＞c d.a＞b＞d＞c解析答案解析裝置一是原電池，a極質(zhì)量減小，說明a極金屬易失去電子形成離子，故a極金屬比b極金屬活潑；裝置二沒有形成原電池，可知b比c活潑，且c位于金屬活動性順序表中氫的后面；裝置三和四均形成原電池，易知d比c活潑，d比a活潑。因此四種金屬的活動性順序為d＞a＞b＞c，故選c。c原電池原理的應(yīng)用(1)比較金屬活動性作負(fù)極的金屬活動性強，作正極的金屬活動性弱。(2)改變化學(xué)反應(yīng)速率如：在zn和稀硫酸反應(yīng)時，滴加少量cuso4溶液，則zn置換出的銅和鋅能構(gòu)成原電池的正、負(fù)極，從而加快zn與稀硫酸反應(yīng)的速率。(3)設(shè)計原電池如：把fe＋2fe3＋===3fe2＋設(shè)計成原電池，可用fe作負(fù)極，銅(或石墨)作正極，fecl3溶液作電解質(zhì)溶液。歸納總結(jié)(4)保護(hù)金屬設(shè)備如：船體是鋼鐵材料，在海水中易被腐蝕，在船體外殼焊接上比鐵活潑的金屬(如zn)，則構(gòu)成以zn、fe為電極的原電池，zn被消耗掉而fe得到保護(hù)。變式訓(xùn)練2

100ml2mol·l－1的鹽酸與過量的鋅反應(yīng)，為加快速率，又不影響產(chǎn)生氫氣的總量，可采用的方法是(

)a.加入適量的6mol·l－1的鹽酸b.加入數(shù)滴氯化銅溶液c.加入適量的蒸餾水d.加入適量的氯化鈉溶液解析答案返回解析能加快反應(yīng)速率，但增加了產(chǎn)生氫氣的總量，a錯誤；不影響h2的量，但稀釋了鹽酸，降低了反應(yīng)速率，c、d錯誤；發(fā)生反應(yīng)cu2＋＋zn===zn2＋＋cu，形成cu－zn原電池，加快了反應(yīng)速率，b正確。答案b返回1.下列敘述正確的是(

)①原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的一種裝置②原電池的正極發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)③不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過原電池的裝置均可實現(xiàn)④碳棒不能用來作原電池的正極⑤反應(yīng)cu＋2ag＋===2ag＋cu2＋，能以原電池的形式來實現(xiàn)a.①⑤ b.①④⑤ c.②③④ d.②⑤隨堂達(dá)標(biāo)檢測解析答案12345解析①原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的一種裝置，①正確；②在發(fā)生反應(yīng)時，原電池的正極要得到電子而發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極要失去電子而發(fā)生氧化反應(yīng)，②錯誤；③銅與稀硫酸不能發(fā)生反應(yīng)，若用銅作負(fù)極，碳棒作正極，稀硫酸作電解質(zhì)溶液，組成原電池，此反應(yīng)仍然不能發(fā)生，③錯誤；④因為碳棒可以用來作原電池的正極，④錯誤；⑤可以用銅作負(fù)極，碳棒作正極，agno3溶液作電解質(zhì)溶液，組成原電池，此時即可發(fā)生反應(yīng)cu＋2ag＋===2ag＋cu2＋，⑤正確。a正確。答案a123452.將純鋅片和純銅片按下圖所示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時間，以下敘述正確的是(

)a.兩個裝置都構(gòu)成了原電池b.甲裝置構(gòu)成了原電池，乙裝置沒有構(gòu)成原電池c.兩燒杯中的鋅片上都有大量氣泡產(chǎn)生d.產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙慢12345解析答案解析甲中構(gòu)成了銅鋅原電池，鋅作負(fù)極，失電子；銅作正極，氫離子在銅極上得電子，生成氫氣；總反應(yīng)式為zn＋h2so4===znso4＋h2↑。乙裝置沒有構(gòu)成原電池，因為沒有形成閉合電路。構(gòu)成原電池后生成氫氣的速率加快。答案b123453.x、y、z都是金屬，把x浸入z的硝酸鹽溶液中，x的表面有z析出，x和y組成原電池時，y為電池的負(fù)極。x、y、z三種金屬的活動性順序為(

)a.x>y>z b.x>z>yc.y>x>z d.y>z>x解析根據(jù)原電池原理，負(fù)極的金屬比正極活潑，可知y>x，根據(jù)金屬活動性順序和置換反應(yīng)原理，可知x>z，故有y>x>z。12345c解析答案4.已知金屬銹蝕的原理是在潮濕空氣中金屬表面形成水膜，金屬與雜質(zhì)和水膜中溶解的電解質(zhì)組成原電池，從而使金屬銹蝕加快，下列制品的鍍層損壞后，金屬腐蝕速率最快的是(

)a.鍍鋁塑扣

b.食品罐頭盒(鍍錫鐵盒)c.白鐵水桶(鍍鋅) d.鍍銀銅質(zhì)獎?wù)陆馕鲈跇?gòu)成原電池反應(yīng)中，被腐蝕的是較活潑的作負(fù)極的金屬，根據(jù)金屬活動順序表，zn、al比fe較活潑，fe比sn(錫)、cu比ag較活潑，而fe比cu活潑，故鍍錫鐵盒鍍層破壞后腐蝕最快。解析答案12345b5.現(xiàn)有如下兩個反應(yīng)：(a)naoh＋hcl===nacl＋h2o(b)cu＋2ag＋===2ag＋cu2＋(1)根據(jù)兩反應(yīng)本質(zhì)，判斷能否設(shè)計成原電池__________________。12345解析答案解析只有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計成原電池，(b)是氧化還原反應(yīng)且能自發(fā)進(jìn)行。(a)不能，(b)可以(2)如果不能，說明其原因__________________________________。12345解析答案解析根據(jù)電池反應(yīng)式cu＋2ag＋===2ag＋cu2＋可知，cu失電子作負(fù)極，負(fù)極材料是cu，正極材料應(yīng)是比銅不活潑的金屬或能導(dǎo)電的非金屬；ag＋得電子，所以此電解質(zhì)溶液只能為agno3溶液。(a)不是氧化還原反應(yīng)，沒有電子轉(zhuǎn)移(3)如果可以，則寫出正、負(fù)極材料、其電極反應(yīng)式、反應(yīng)類型(“氧化反應(yīng)”或“還原反應(yīng)”)：負(fù)極：____，________________，________。正極：________________________，________________，________。cucu－2e－===cu2＋氧化反應(yīng)碳棒、ag、鉑、金(任選一)2ag＋＋2e－===2ag還原反應(yīng)返回基礎(chǔ)過關(guān)分層訓(xùn)練123456789101112解析答案題組1能源判斷1.下列有關(guān)能源的說法錯誤的是(

)a.風(fēng)能是人類通過風(fēng)車等工具獲取的能源，但屬于一次能源b.在即將到來的新能源時代，核能、太陽能、氫能將成為主要能源c.月球土壤中含有豐富的質(zhì)量數(shù)為3的氦，它可作為未來核能的重要原料d.原電池把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能，所以由原電池提供的電能是一次能源123456789101112解析風(fēng)能是直接從自然界中取得的能源，屬于一次能源，原電池提供的電能是由化學(xué)能轉(zhuǎn)化而得到的，不是直接獲得的，屬于二次能源，a正確，d錯誤；隨著時代的發(fā)展，化石能源逐漸枯竭，所以新能源時代污染小的核能、太陽能、氫能將成為主要能源，b、c正確。答案d答案題組2原電池及正負(fù)極的判斷2.下列裝置可以構(gòu)成原電池的是(

)c123456789101112解析答案3.按下圖裝置進(jìn)行實驗，若x軸表示流入正極的電子的物質(zhì)的量，則y軸可以表示(

)123456789101112a.①③ b.②④ c.①③⑤ d.②④⑥123456789101112解析根據(jù)圖中裝置可判斷，fe、ag、agno3構(gòu)成的原電池中，活潑金屬fe為負(fù)極，ag為正極，fe和硝酸銀之間發(fā)生氧化還原反應(yīng)，所以銀離子濃度減小，硝酸根濃度不變，①正確、②錯誤；在負(fù)極上金屬鐵本身失電子，即a棒質(zhì)量減輕，③正確；正極b棒上析出金屬銀，即b棒質(zhì)量增加，④錯誤；負(fù)極上金屬鐵本身失電子，正極ag上析出金屬銀，所以溶液的質(zhì)量是增加了fe，但是析出了ag，在轉(zhuǎn)移電子數(shù)相等情況下，析出的金屬質(zhì)量多，所以溶液質(zhì)量減輕，但不能為零，⑤錯誤。a正確。答案a4.在如右圖所示的裝置中，a的金屬活潑性比氫要強，b為碳棒，關(guān)于此裝置的下列敘述不正確的是(

)a.碳棒上有氣體放出，溶液ph變大b.a是正極，b是負(fù)極c.導(dǎo)線中有電子流動，電子從a極到b極d.a極上發(fā)生了氧化反應(yīng)123456789101112解析答案解析顯然，電極a、b與電解質(zhì)溶液稀h2so4組成原電池。因活潑性a>b(碳棒)，所以a為電池的負(fù)極，b為正極。電極反應(yīng)式：a(負(fù))極：a－ne－===an＋(氧化反應(yīng))123456789101112由于正極放電消耗h＋，溶液中c(h＋)減小，ph增大，在外電路中，電子由a極流出經(jīng)電流表流向b極。答案b解析答案5.某原電池裝置如圖所示，電池總反應(yīng)為2ag＋cl2===2agcl。下列說法正確的是(

)123456789101112a.正極反應(yīng)為agcl＋e－===ag＋cl－b.放電時，交換膜右側(cè)溶液中有大量白色沉淀生成c.若用nacl溶液代替鹽酸，則電池總反應(yīng)隨之改變d.當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01mole－時，交換膜左側(cè)溶液中約減少0.02mol離子解析根據(jù)電池總反應(yīng)可以看出cl2得電子，ag失電子，所以在原電池中cl2在正極上發(fā)生還原反應(yīng)，ag在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)。正極反應(yīng)為cl2＋2e－===2cl－，a錯誤；因為電解質(zhì)溶液為鹽酸，所以負(fù)極上ag失電子生成的ag＋隨即與附近的cl－反應(yīng)，b錯誤；用氯化鈉代替鹽酸后，電極反應(yīng)不發(fā)生改變，c錯誤；當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.01mole－時，負(fù)極生成0.01molag＋，由于ag＋＋cl－===agcl↓，所以消耗掉0.01molcl－，由于電荷守恒，同時有0.01molh＋通過陽離子變換膜轉(zhuǎn)移至右側(cè)溶液中，d正確。答案d123456789101112解析答案題組3原電池工作原理及應(yīng)用6.如右圖所示裝置，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時a極逐漸變粗，b極逐漸變細(xì)，c為電解質(zhì)溶液，則a、b、c應(yīng)是下列各組中的(

)a.a是zn，b是cu，c為稀硫酸b.a是cu，b是zn，c為稀硫酸c.a是fe，b是ag，c為稀agno3溶液d.a是ag，b是fe，c為稀agno3溶液123456789101112解析a極逐漸變粗，說明a極為原電池的正極，溶液中的金屬陽離子得到電子后在a極上析出；b極逐漸變細(xì)，說明b極為原電池的負(fù)極，失去電子后變成離子進(jìn)入溶液中。a和b中的反應(yīng)為zn＋h2so4===znso4＋h2↑，則a中a極變細(xì)，b中a極不變。c和d兩項中的反應(yīng)為fe＋2agno3===2ag＋fe(no3)2，其中c中a極變細(xì)，d中a極變粗。答案d123456789101112解析答案7.一個原電池的總反應(yīng)的離子方程式是zn＋cu2＋===zn2＋＋cu，該原電池的合理組成是(

)123456789101112

正極負(fù)極電解質(zhì)溶液azncucucl2bcuznh2so4ccuzncuso4dznfecucl2解析由總反應(yīng)式知，zn被氧化作原電池的負(fù)極，符合條件的有b、c兩項，電解質(zhì)溶液中cu2＋＋2e－===cu，b選項中是2h＋＋2e－===h2↑，c正確。c解析答案1234567891011128.各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為(

)a.②①③④ b.④③①② c.④②①③

d.③②④①解析②③④實質(zhì)均為原電池裝置。③中fe為正極，被保護(hù)；②④中fe為負(fù)極，均被腐蝕。但相對來說，fe和cu的金屬活動性差別較fe和sn的差別大，故fe－cu原電池中的fe被腐蝕得更快；①中不能構(gòu)成原電池，僅發(fā)生化學(xué)腐蝕反應(yīng)。c9.利用反應(yīng)2cu＋o2＋2h2so4===2cuso4＋2h2o可制備cuso4，若將該反應(yīng)設(shè)計為原電池。(1)負(fù)極材料是____(寫名稱)，電極反應(yīng)為________________。(2)正極電極反應(yīng)式為______________________。123456789101112銅cu－2e－===cu2＋o2＋4e－＋4h＋===2h2o負(fù)解析答案10.根據(jù)下列事實：①a＋b2＋===a2＋＋b；②d＋2h2o===d(oh)2＋h2↑；③以b、e為電極與e的鹽溶液組成原電池，電極反應(yīng)為e2＋＋2e－===e，b－2e－===b2＋，由此可知a2＋、b2＋、d2＋、e2＋的氧化性強弱關(guān)系是____________________。能力提升123456789101112解析答案解析由金屬活動性的判斷條件知，①中a＞b；②d是很活潑的金屬；③中b＞e；所以金屬性為d＞a＞b＞e，對應(yīng)陽離子的氧化性恰好相反。＞a2＋＞d2＋e2＋＞b2＋11.如圖所示的裝置，在盛有水的燒杯中，鐵圈和銀圈的連接處吊著一根絕緣的細(xì)絲，使之平衡。小心地往燒杯中央滴入cuso4溶液。123456789101112(1)片刻后可觀察到的現(xiàn)象是(指懸吊的金屬圈)____________(填字母)。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________________________。(3)寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式：_______________________________________。123456789101112解析答案123456789101112解析加入cuso4溶液后，構(gòu)成fe—ag原電池，fe失電子作負(fù)極，質(zhì)量減輕，cu2＋在正極銀圈上得電子，生成金屬銅沉積在上面使其質(zhì)量增加。答案(1)d

(2)加入cuso4溶液后，構(gòu)成fe－ag原電池，鐵溶解，質(zhì)量減輕，cu2＋在銀圈上得電子，生成cu沉積在其上，質(zhì)量增加(3)fe＋cuso4===feso4＋cu123456789101112拓展探究12.某化學(xué)興趣小組為了探究鋁電極在原電池中的作用，設(shè)計并進(jìn)行了以下一系列實驗，實驗結(jié)果記錄如下。編號電極材料電解質(zhì)溶液電流表指針偏轉(zhuǎn)方向1al、mg稀鹽酸偏向al2