化學能與電能第一課時

2020年上學期長沙市第十一中學高一化學第二節(jié)化學能與電能第1課時化學能轉(zhuǎn)化為電能學習目標1能舉例說明化學能轉(zhuǎn)化為電能的實例，并了解其應用；2理解原電池的概念；3初步了解原電池工作原理及構(gòu)成條件2020年上學期長沙市第十一中學高一化學一、一次能源和二次能源【聯(lián)想】電能是當今社會應用最廣泛的二次能源。基礎認知2020年上學期長沙市第十一中學高一化學二、化學能轉(zhuǎn)化為電能1化學能間接轉(zhuǎn)化為電能——火力發(fā)電：1過程：化學能_____機械能電能2關(guān)鍵：燃燒氧化還原反應是使化學能轉(zhuǎn)換為電能的關(guān)鍵。熱能基礎認知2020年上學期長沙市第十一中學高一化學2化學能直接轉(zhuǎn)化為電能——原電池：1實驗探究基礎認知2020年上學期長沙市第十一中學高一化學裝置實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論①銅片上_______銅與稀硫酸_______②鋅片上_______鋅與稀硫酸_____③銅片上_______，鋅片_____，電流表指針_____該裝置將_______轉(zhuǎn)化為_____無氣泡不反應有氣泡反應有氣泡溶解偏轉(zhuǎn)化學能電能基礎認知2020年上學期長沙市第十一中學高一化學2原電池。①定義：將化學能轉(zhuǎn)變?yōu)開____的裝置。②工作原理以銅-鋅-稀硫酸原電池為例：電能電極材料電極名稱電子轉(zhuǎn)移電極反應式反應類型鋅負極_____________________________銅正極_____________________________總電極離子反應式__________________失電子n-2e-====n2氧化反應得電子2H2e-====H2↑還原反應n2H====n2H2↑【聯(lián)想】原電池反應的本質(zhì)是一個自發(fā)的氧化還原反應?；A認知2020年上學期長沙市第十一中學高一化學1能源可分為一次能源和二次能源。據(jù)此判斷，下列敘述正確的是A天然氣是二次能源 B石油是二次能源C電能是一次能源 D水力是一次能源自我小測2下列各裝置中，不能構(gòu)成原電池的是燒杯中所盛液體都是稀硫酸2020年上學期長沙市第十一中學高一化學3原電池產(chǎn)生電流的本質(zhì)原因是A原電池中溶液能電離出自由移動的離子B有兩根導線將兩個活潑性不同的電極連接C電極上進行的氧化還原反應的生成物為電子D電極上進行的氧化還原反應中會有電子的轉(zhuǎn)移4下列裝置中，都伴隨有能量變化，其中是由化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿氖亲晕倚y2020年上學期長沙市第十一中學高一化學6如圖所示，把鋅片和銅片用導線相連后插入稀硫酸中構(gòu)成原電池。下列敘述正確的是2NaOH2H2O====2NaAlO23H2↑設計成原電池，負極材料應該是A碳棒 B鋁C氫氧化鈉 D鐵A電流從銅片經(jīng)導線流向鋅片B該裝置將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能C一段時間后，銅片質(zhì)量減輕D鋅片發(fā)生還原反應自我小測2020年上學期長沙市第十一中學高一化學7如圖所示裝置，銅片上發(fā)生的反應為22e-====n 2e-====H2↑-====n2 22e-====Cu自我小測2020年上學期長沙市第十一中學高一化學2【解析】選D。原電池的形成條件是有活動性不同的電極、電解質(zhì)溶液、形成閉合回路、自發(fā)進行氧化還原反應。對圖示各個裝置進行觀察，發(fā)現(xiàn)只有D由于不能形成閉合回路，因此不能形成原電池。1【解析】選D。天燃氣、石油是一次能源，電能是二次能源，故A、B、C錯誤；水力是一次能源，D正確。4【解析】選D。A項，該裝置是電能轉(zhuǎn)化為化學能，錯誤；B項，該裝置是機械能轉(zhuǎn)化為電能，錯誤；C項，該裝置是太陽能轉(zhuǎn)化為電能，錯誤；D項，干電池是原電池，把化學能轉(zhuǎn)化為電能，正確。3【解析】選D。原電池工作時，負極發(fā)生氧化反應，發(fā)生反應的物質(zhì)失去電子，電子經(jīng)外電路流向正極，正極發(fā)生還原反應，發(fā)生反應的物質(zhì)得到電子，所以在外電路中就形成了由正極流向負極的電流?？梢娫趦呻姌O之間發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移才是原電池產(chǎn)生電流的本質(zhì)原因。自我小測2020年上學期長沙市第十一中學高一化學6【解析】選A。n能夠與稀硫酸反應，所以能構(gòu)成原電池，化學能轉(zhuǎn)化為電能，鋅易失電子發(fā)生氧化反應而作負極，銅作正極，氫離子在Cu電極上得電子生成氫氣，Cu質(zhì)量不變，電流從正極Cu沿導線流向負極n，故選A。7【解析】選B。根據(jù)圖示可知該裝置構(gòu)成了原電池，由于金屬活動性：n>Cu，所以n是負極，發(fā)生氧化反應，失去電子，Cu是正極，H在正極上得到電子，發(fā)生還原反應，電極反應式是2H2e-====H2↑。自我小測2020年上學期長沙市第十一中學高一化學5【解析】選B。負極上發(fā)生的是氧化反應，故把2Al2NaOH2H2O====2NaAlO23H2↑設計成原電池時，負極材料是Al，選項B符合題意。一、原電池的構(gòu)成條件及正負極的判斷方法思考探究：根據(jù)已具備的氧化還原反應知識和電學知識，利用提供的實驗用品，設計一套電池裝置。用品：銅片、鋅片、導線、金屬夾、手電筒用小燈泡或發(fā)光二極管、硫酸銅溶液、500mL燒杯。核心突破1構(gòu)成原電池的條件有哪些？2原電池的兩極分別發(fā)生什么反應？3如何確定原電池的正、負極？2020年上學期長沙市第十一中學高一化學【總結(jié)歸納】1原電池的構(gòu)成條件——“兩極一液一線一反應”：1兩極——兩種活潑性不同的金屬或一種為能導電的非金屬。2一液——電解質(zhì)溶液。3一線——形成閉合回路。4一反應——能自發(fā)進行的氧化還原反應。2原電池工作原理：1裝置示意圖：核心突破2020年上學期長沙市第十一中學高一化學2工作原理以銅、鋅、稀硫酸原電池為例知識要點實例電極構(gòu)成負極：還原性相對較強的金屬正極：還原性相對較弱的金屬或?qū)щ姺墙饘黉\板——負極銅板——正極電極反應負極：失去電子，氧化反應正極：得到電子，還原反應負極：Zn-2e-==Zn2+正極：2H++2e-==H2電子流向、電流方向外電路：電子由負極流向正極，電流方向相反；內(nèi)電路：陰離子移向負極，陽離子移向正極，電流由負極流向正極外電路：電子由鋅板經(jīng)導線流向銅板內(nèi)電路：移向鋅板(負極)；Zn2+移向銅板(正極)核心突破2020年上學期長沙市第十一中學高一化學知識要點實例電極反應式與總反應式的關(guān)系兩個電極反應式相加，即得總反應式負極：Zn-2e-==Zn2+正極：2H++2e-==H2總反應式：Zn+2H+==Zn2++H2核心突破2020年上學期長沙市第十一中學高一化學3原電池正負極的判斷方法：核心突破2020年上學期長沙市第十一中學高一化學【易錯提醒】1構(gòu)成原電池的兩電極材料不一定都是金屬，正極材料可以為導電的非金屬，例如石墨。兩極材料可能參與反應，也可能不參與反應。2兩個活潑性不同的金屬電極用導線連接，共同插入電解質(zhì)溶液中不一定構(gòu)成原電池，必須有一個能自發(fā)進行的氧化還原反應。3在判斷原電池正負極時，既要考慮金屬活潑的強弱也要考慮電解質(zhì)溶液性質(zhì)。如Mg-Al-HCl溶液構(gòu)成的原電池中，負極為Mg；但是Mg-Al-NaOH溶液構(gòu)成的原電池中，負極為Al，正極為Mg。核心突破2020年上學期長沙市第十一中學高一化學形成的原電池，某實驗興趣小組做完實驗后，記錄如下，其中描述合理的是題組過關(guān)實驗后的記錄：①n為正極，Cu為負極。②H向負極移動。③電子流動方向：從n經(jīng)外電路流向Cu。④Cu極上有H2產(chǎn)生。⑤n極上發(fā)生氧化反應。⑥正極的電極反應式為n-2e-====n2A①②③B③④⑤C④⑤⑥D(zhuǎn)②③④2020年上學期長沙市第十一中學高一化學2某小組為研究原電池原理，設計如圖裝置。下列敘述正確的是不連接時，鐵片上會有H2產(chǎn)生用導線連接時，鐵片上發(fā)生的反應為Cu22e-====Cu用導線連接時，電子由a流向b是否連接，鐵片均會溶解，溶液從藍色逐漸變成淺綠色題組過關(guān)2020年上學期長沙市第十一中學高一化學3如圖將鋅片和銅片用導線連接后放入稀硫酸中，發(fā)生原電池反應，下列敘述錯誤的是A.溶液的pH增大B.溶液中的Zn2+濃度增大C.溶液中的濃度增大D.溶液的密度增大題組過關(guān)2020年上學期長沙市第十一中學高一化學1【解題指南】解答本題要注意以下兩點：1該原電池中，相對活潑的金屬作負極，發(fā)生氧化反應。2原電池外電路電子由負極流向正極、內(nèi)電路陽離子移向正極?！窘馕觥窟xB。在該原電池中，Zn比Cu活潑，故Zn作負極，發(fā)生氧化反應；Cu作正極，電子由Zn流出經(jīng)導線流向銅片，負極反應為Zn-2e-====Zn2+，正極反應為2H++2e-====H2↑，在溶液中H+向正極移動，

向負極移動?！狙由焯骄俊?該電池中電流的方向，是從________電極填材料名稱，下同經(jīng)外電路流向________電極。提示：銅鋅。電流的方向和電子移動的方向相反。2該電池中，每有1mol電子流過導線，負極減少________g，正極產(chǎn)生________molH2。提示：32505。根據(jù)負極電極反應n-2e-====n2，故每轉(zhuǎn)移1mol電子時，n溶解05mol，質(zhì)量為325g。正極反應為2H2e-====H2↑，故每轉(zhuǎn)移1mol電子時，產(chǎn)生H205mol。題組過關(guān)2020年上學期長沙市第十一中學高一化學2【解題指南】解答本題要注意以下兩點：1該裝置中，a和b連接形成原電池。2明確該裝置中發(fā)生的化學反應?！窘馕觥窟xD。A項，a和b不連接時，鐵和Cu2發(fā)生置換反應而析出銅，沒有氫氣生成，錯誤；B項，a和b用導線連接時構(gòu)成原電池，鐵是負極，鐵片上發(fā)生氧化反應：Fe-2e-====Fe2，錯誤；C項，F(xiàn)e比銅活潑，形成原電池反應時Fe為負極，則電子由b流向a，錯誤；D項，無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，都生成亞鐵離子，溶液由藍色變?yōu)闇\綠色，D正確。3.【解析】選C。原電池中較活潑的金屬是負極，失去電子，發(fā)生氧化反應。電子經(jīng)導線流向正極，所以溶液中的陽離子向正極移動，正極得到電子，發(fā)生還原反應。鋅的金屬性強于銅，鋅是負極，失去電子。銅是正極，溶液中的氫離子在正極獲得電子放出氫氣。A項氫離子濃度降低，溶液的pH增大，正確；B項鋅不斷溶解，溶液中的Zn2+濃度增大，正確；C項由于在反應過程中溶液中沒有參加反應，所以溶液中c()不變，錯誤；D項硫酸鋅溶液的密度大于硫酸，則隨著反應的進行，溶液的密度增大，正確。題組過關(guān)2020年上學期長沙市第十一中學高一化學二、原電池原理的應用1加快氧化還原反應的速率：1原理：原電池中，氧化反應和還原反應分別在兩極進行，使溶液中離子運動時相互的干擾減小，使反應速率增大。2實例：實驗室用n和稀硫酸反應制取氫氣時，可滴入幾滴硫酸銅溶液，形成原電池，加快反應速率。核心突破2020年上學期長沙市第十一中學高一化學2比較金屬活潑性強弱：1原理：一般原電池中，活潑金屬作負極，發(fā)生氧化反應，不活潑金屬作正極，發(fā)生還原反應。2實例：有兩種金屬A和B，用導線連接后插入稀硫酸中，觀察到A極溶解，B極上有氣泡產(chǎn)生。由原電池原理可知，金屬活動性A>B。核心突破2020年上學期長沙市第十一中學高一化學3設計原電池：1依據(jù)：已知一個氧化還原反應，首先分析找出氧化劑、還原劑，一般還原劑為負極材料或在負極上被氧化，氧化劑電解質(zhì)溶液中的陽離子在正極上被還原。2選擇合適的材料。①電極材料：電極材料必須導電。負極材料一般選擇較活潑的金屬材料，或者在該氧化還原反應中，本身失去電子的材料。②電解質(zhì)溶液：電解質(zhì)溶液一般能與負極反應。核心突破2020年上學期長沙市第十一中學高一化學3實例。以FeCuSO4====FeSO4Cu為例核心突破2020年上學期長沙市第十一中學高一化學【易錯提醒】設計原電池的注意事項設計原電池時，如果給出的是具體的化學反應方程式，電解質(zhì)溶液是確定的；如果給出的是離子反應方程式如Fe2Fe3====3Fe2，則電解質(zhì)不是確定的具體物質(zhì)，只要含有Fe3的鹽溶液即可，如FeCl3溶液、Fe2SO43溶液等。核心突破2020年上學期長沙市第十一中學高一化學Cu2====n2Cu，該原電池正確的組成是選項正極負極電解質(zhì)溶液ACuZnHClBZnCuCuSO4CCuZnCuSO4DCuZnZnCl2【延伸探究】1若A項可以形成原電池，則該電池涉及的離子反應為___________________。2C項形成的原電池中，Cu2向________極移動。題組過關(guān)2020年上學期長沙市第十一中學高一化學1【解題指南】解答本題需注意以下3點：1原電池的負極發(fā)生氧化反應，元素化合價升高。2原電池的正極材料不參與反應，活潑性比負極差。3一般電解質(zhì)溶液中的陽離子在正極發(fā)生還原反應?！窘馕觥窟xC。將nCu2====n2Cu拆開兩個半反應：氧化反應負極反應：n-2e-====n2。還原反應正極反應：Cu22e-====Cu。則電池的負極是n，正極是比鋅不活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘?，電解質(zhì)溶液中應含Cu2?！狙由焯骄俊?若A項可以形成原電池，則該電池涉及的離子反應為__________________________。提示：n2H====n2H2↑。A項中原電池是鋅作負極，被腐蝕，正極生成氫氣。2C項形成的原電池中，Cu2向________極移動。提示：正。該原電池中，陽離子向正極移動。題組過關(guān)2020年上學期長沙市第十一中學高一化學2①②③④四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池，①②相連時，外電路電流從②流向①；①③相連時，③為正極；②④相連時，②上有氣泡逸出；③④相連時，③的質(zhì)量減少。據(jù)此判斷這四種金屬活動性由強到弱的順序是A①③②④ B①③④②C③④②① D③①②④3下列說法中正確的是A任何化學反應都能設計成原電池B原電池兩極均發(fā)生還原反應C原電池中的陽離子向負極移動D把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中，加入幾滴氯化銅溶液，氣泡放出速率加快題組過關(guān)2020