《第三單元-第1課時-化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能》參考課件

第三單元

化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化

第一課時

化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能專題6化學(xué)反應(yīng)與能量變化

發(fā)展目標(biāo)體系構(gòu)建1.通過實(shí)驗(yàn)探究認(rèn)識化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能。2.從電子轉(zhuǎn)移的角度理解化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)及原電池的構(gòu)成條件。3.形成化學(xué)有助于提高人類生活質(zhì)量的觀念。基礎(chǔ)知識填充一、原電池1.化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的實(shí)驗(yàn)探究[實(shí)驗(yàn)1]把一塊鋅片和一塊銅片分別插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。[實(shí)驗(yàn)2]把一塊鋅片和一塊銅片同時插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)1、2現(xiàn)象：實(shí)驗(yàn)1、2中現(xiàn)象相同，均為鋅片周圍

，銅片周圍

。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：鋅在金屬活動性順序中位于氫前面，能置換酸中的氫；銅在金屬活動性順序中位于氫后面，

置換酸中的氫。[實(shí)驗(yàn)3]用導(dǎo)線把實(shí)驗(yàn)2中的鋅片和銅片連接起來，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。有氣泡產(chǎn)生無明顯現(xiàn)象不能[實(shí)驗(yàn)4]在實(shí)驗(yàn)3的導(dǎo)線中間連接一個靈敏電流計，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)3、4現(xiàn)象：鋅片周圍

，銅片周圍

；電流計指針

。實(shí)驗(yàn)結(jié)論：鋅、銅用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸溶液中，導(dǎo)線中有

產(chǎn)生。無氣泡產(chǎn)生有氣泡產(chǎn)生發(fā)生偏轉(zhuǎn)電流微思考：將鐵片、鎂片用導(dǎo)線連接插入稀硫酸中，則鐵片上發(fā)生什么反應(yīng)，電極反應(yīng)式如何書寫？[提示]

鎂比鐵活潑，鎂作負(fù)極，鐵作正極，鐵電極上發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式是2H＋＋2e－===H2↑。2．原電池(1)概念：是將

轉(zhuǎn)變?yōu)?/p>

的裝置；原電池的反應(yīng)本質(zhì)是

反應(yīng)。(2)原電池的工作原理化學(xué)能電能氧化還原原電池總反應(yīng)式：___________________________。負(fù)極正極氧化反應(yīng)還原反應(yīng)

(3)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。負(fù)正化學(xué)電微思考：在銅鋅原電池中，電子是怎樣移動的？電子能否通過電解質(zhì)溶液？如果不能，電流是如何形成的？[提示]

由于金屬鋅比金屬銅活潑，鋅失去電子，電子通過導(dǎo)線流向銅片。電子不能通過電解質(zhì)溶液，在稀硫酸中H＋移向銅片，SO42－移向鋅片，陰陽離子定向移動形成電流。二、原電池原理的應(yīng)用1．鋼鐵的電化學(xué)腐蝕(1)電化學(xué)腐蝕不純的金屬跟

接觸，發(fā)生原電池反應(yīng)，較活潑的金屬失去電子被氧化的腐蝕。電解質(zhì)溶液(2)鋼鐵的電化學(xué)腐蝕電解質(zhì)溶液鋼鐵表面水膜中含有

，還溶有O2等氣體電極負(fù)極材料：

，電極反應(yīng)：2Fe－4e－===2Fe2＋正極材料：

，電極反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－===4OH－總反應(yīng)2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2，進(jìn)一步被氧化，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，F(xiàn)e(OH)3易脫水生成鐵銹(Fe2O3·xH2O)FeC2.金屬活動性強(qiáng)弱的判斷由A、B、C、D四種金屬按下表中裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)裝置現(xiàn)象二價金屬A不斷溶解C的質(zhì)量增加A上有氣體產(chǎn)生(1)裝置甲中負(fù)極的電極反應(yīng)式是

。

(2)裝置乙中正極的電極反應(yīng)式是

。(3)四種金屬活動性由強(qiáng)到弱的順序是

。D>A>B>C微思考：鋅與稀硫酸反應(yīng)時，若滴幾滴硫酸銅溶液，反應(yīng)速率會加快，試分析其原因。[提示]

滴加硫酸銅溶液后，會有少量鋅與硫酸銅反應(yīng)置換出銅，生成的銅與鋅分別作為兩個電極而形成原電池，從而加快鋅與稀硫酸的反應(yīng)。1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)火力發(fā)電是化學(xué)能間接轉(zhuǎn)化為電能的過程。 ()(2)HCl＋NaOH===NaCl＋H2O是放熱反應(yīng)，可以設(shè)計成原電池。 ()(3)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)。 ()(4)原電池中的負(fù)極反應(yīng)一定是電極材料失電子。

()√×××即時驗(yàn)證2．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B

[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)方程式為Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。乙裝置沒有構(gòu)成原電池，因?yàn)闆]有形成閉合電路。構(gòu)成原電池后生成氫氣的速率加快。]3．如圖所示的裝置，能夠組成原電池產(chǎn)生電流的是________。EF

[A項(xiàng)中兩個電極相同；B項(xiàng)中蔗糖是非電解質(zhì)；C、D項(xiàng)沒有形成閉合回路，因此A、B、C、D都不符合原電池的構(gòu)成條件，不能產(chǎn)生電流。]重難點(diǎn)1探究原電池的構(gòu)成與工作原理（素養(yǎng)養(yǎng)成——宏觀辨識與微觀探析）

情景探究1786年，意大利解剖學(xué)和醫(yī)學(xué)教授伽伐尼在一次青蛙實(shí)驗(yàn)中意外發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用兩種不同金屬材質(zhì)的解剖刀同時觸青蛙腿時，蛙腿會發(fā)生痙攣。此后伽伐尼變換各種條件，重復(fù)這個實(shí)驗(yàn)。最后他得出猜想：動物體內(nèi)存在生物電流。當(dāng)時很多人贊同這一猜想，但是化學(xué)家伏打卻產(chǎn)生了疑惑：已死去的青蛙為何還會產(chǎn)生“生物電”？為什么蛙腿只有與銅制品和鐵制品同時接觸時才會抽動？為此，伏打把自己當(dāng)成了青蛙，做起了實(shí)驗(yàn)：首先，他將一種金屬放在自己的舌頭上，沒有太多感覺。接著，他將2種金屬制的彎棒，一端放入嘴里，另一端跟眼接觸，瞬間眼睛里有光亮的感覺。接下來他發(fā)現(xiàn)只要將2種不同的金屬相接觸，中間隔有濕紙、濕布等，都有電流產(chǎn)生。[問題1]閱讀上述材料，總結(jié)構(gòu)成原電池的條件有哪些。[提示]

具有活潑性不同的兩個電極；兩電極插入電解質(zhì)溶液中；形成閉合回路；能自發(fā)地發(fā)生放熱的氧化還原反應(yīng)。[問題2]下列裝置中，哪些能構(gòu)成原電池？其他不能構(gòu)成原電池的原因是什么？A

BCD

[提示]

裝置D能構(gòu)成原電池；裝置A不能構(gòu)成原電池，原因是酒精為非電解質(zhì)；裝置B不能構(gòu)成原電池，原因是沒有形成閉合回路；裝置C不能構(gòu)成原電池，原因是兩個電極的金屬活潑性相同。[問題3]鐵制品和銅制品與蛙腿接觸時，鐵制品發(fā)生氧化反應(yīng)還是還原反應(yīng)？寫出反應(yīng)的電極反應(yīng)式。[提示]

鐵制品與蛙腿接觸時發(fā)生氧化反應(yīng)。電極反應(yīng)式為Fe－2e－===Fe2＋。

[問題4]原電池工作時，電子和離子分別怎樣移動？[提示]電子是從負(fù)極經(jīng)過導(dǎo)線移向正極；在原電池電解質(zhì)溶液中，陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。微點(diǎn)撥：(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(dǎo)電的非金屬，例如石墨。兩極材料可能參與反應(yīng)，也可能不參與反應(yīng)。(2)兩個活潑性不同的金屬電極用導(dǎo)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(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。(3)在判斷原電池正負(fù)極時，既要考慮金屬活潑的強(qiáng)弱也要考慮電解質(zhì)溶液的性質(zhì)。如Mg—Al—HCl溶液構(gòu)成的原電池中，負(fù)極為Mg；但是Mg—Al—NaOH溶液構(gòu)成的原電池中，負(fù)極為Al，正極為Mg。核心突破1．原電池的構(gòu)成條件(1)原電池反應(yīng)必須是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。(2)具有活動性不同的兩個電極(金屬與金屬或金屬與能導(dǎo)電的非金屬)。(3)兩電極均插入電解質(zhì)溶液中。(4)電解質(zhì)溶液、電極、導(dǎo)線形成閉合回路。2.原電池正負(fù)極的判斷方法

對點(diǎn)訓(xùn)練1．下列裝置中，能構(gòu)成原電池的是(

)A．只有甲B．只有乙

C．只有丙 D．除乙均可以C

[甲裝置不能構(gòu)成閉合回路，乙裝置兩極材料相同，丁裝置酒精是非電解質(zhì)，只有丙裝置具備原電池的構(gòu)成條件。]2．關(guān)于原電池及其電極名稱的下列敘述中正確的是()A．原電池的正極和負(fù)極必須是兩種活動性不同的金屬B．正極上發(fā)生還原反應(yīng)，一定產(chǎn)生氣體C．電子流出的一極為負(fù)極D．陰離子在電解質(zhì)溶液中向正極移動C

[構(gòu)成原電池的正極和負(fù)極必須是兩種活動性不同的電極，可以是兩種不同金屬，也可以是一種金屬、一種非金屬，A錯；原電池中正極上發(fā)生還原反應(yīng)，但不一定產(chǎn)生氣體，B錯；原電池中電子流出的一極為負(fù)極，電子由負(fù)極流向正極，C對；原電池放電時，電解質(zhì)溶液中陰離子向負(fù)極移動，D錯。]重難點(diǎn)2原電池原理的應(yīng)圍（素養(yǎng)養(yǎng)成——宏觀辨識與微觀探析）情境探究如圖，蘋果插上兩個不同電極可以構(gòu)成原電池，那么怎樣設(shè)計原電池呢？請完成下列討論：[問題1]

NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，這個反應(yīng)能設(shè)計成原電池嗎，為什么？CO2＋C2CO能設(shè)計成嗎？高溫[提示]

不能，因?yàn)樗皇茄趸€原反應(yīng)。CO2＋C2CO也不能，雖然它是氧化還原反應(yīng)，但不是釋放能量的氧化還原反應(yīng)。高溫

[問題2]Zn與H2SO4反應(yīng)制H2時向溶液中加少量CuSO4后為什么反應(yīng)速率加快？[提示]

鋅置換出銅構(gòu)成原電池。核心突破1．加快氧化還原反應(yīng)的速率(1)原理：原電池中，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極進(jìn)行，使溶液中離子運(yùn)動時相互的干擾減小，使反應(yīng)速率增大。(2)實(shí)例：實(shí)驗(yàn)室用鋅和稀硫酸反應(yīng)制取氫氣時，可滴入幾滴硫酸銅溶液，形成原電池，加快反應(yīng)速率。2．比較金屬活潑性強(qiáng)弱(1)原理：一般原電池中，活潑金屬作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，不活潑金屬作正極，發(fā)生還原反應(yīng)。(2)實(shí)例：有兩種金屬A和B，用導(dǎo)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。3.設(shè)計原電池（1）依據(jù)：已知一個氧化還原反應(yīng)，首先分析找出氧化劑、還原劑，一般還原劑為負(fù)極材料（或在負(fù)極上被氧化），氧化劑（即電解質(zhì)溶液中的陽離子）在正極上被還原。（2）選擇合適材料①電極材料：電極材料必須導(dǎo)電。負(fù)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(yīng)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(fù)極反應(yīng)。對點(diǎn)訓(xùn)練3.有a、b、c、d四個金屬電極，有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置及部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下：實(shí)驗(yàn)裝置部分實(shí)驗(yàn)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(chǎn)＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞aC．d＞a＞b＞c D．a(chǎn)＞b＞d＞cC[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?yàn)閐＞a＞b＞c，故選C。]4．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)式為________。(2)正極電極反應(yīng)式為_______________________________。(3)溶液中SO42－向________極移動。[解析]該氧化還原反應(yīng)中還原劑為Cu，故負(fù)極是銅，電極反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2＋，氧化劑是O2，故正極反應(yīng)為O2＋4e－＋4H＋===2H2O，溶液中的SO42－向負(fù)極移動。[答案]

(1)銅Cu－2e－===Cu2＋

(2)O2＋4H＋＋4e－===2H2O

(3)負(fù)1．下列關(guān)于原電池的敘述正確的是(

)A．HCl＋NaOH===NaCl＋H2O反應(yīng)可以設(shè)計成原電池B．原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置C．在原電池中，電子流出的一極是負(fù)極，該電極被還原D．原電池放電時，電流的方向是從負(fù)極到正極隨堂演練B

[A項(xiàng)，能構(gòu)成原電池的條件是能自發(fā)地進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，在反應(yīng)過程中沒有電子的轉(zhuǎn)移，不是氧化還原反應(yīng)，錯誤；B項(xiàng)，原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，正確；C項(xiàng)，在原電池中，電子流出的一極是負(fù)極，該電極被氧化，錯誤；D項(xiàng)，原電池放電時，電流的方向是從正極到負(fù)極，錯誤。]2．鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是(

)A．2H＋＋2e－===H2↑B．2H2O＋O2＋4e－===4OH－C．Fe－2e－===Fe2＋D．4OH－－4e－===2H2O＋O2↑C

[原電池中較活潑的金屬是負(fù)極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電子經(jīng)導(dǎo)線傳遞到正極，則鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，負(fù)極是鐵，失去電子，發(fā)生的反應(yīng)是Fe－2e－===Fe2＋。]3．某興趣小組設(shè)計的水果電池裝置如圖所示。該電池工作時，下列說法正確的是(

)A．銅片作負(fù)極B．鋅片發(fā)生還原反應(yīng)C．電子從銅片沿導(dǎo)線流向鋅片D．電子由鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片D

[根據(jù)金屬活動性可以判斷鋅作負(fù)極，銅為正極，A錯；鋅作負(fù)極，負(fù)極上鋅失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，B錯；電子從負(fù)極鋅沿導(dǎo)線流向正極銅，C錯、D對。]4．原電池原理的發(fā)現(xiàn)是儲能和供能技術(shù)的巨大進(jìn)步，是化學(xué)對人類的一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)。(1)現(xiàn)有兩個反應(yīng)：A.NaOH＋HCl===NaCl＋H2O；B.Zn＋H2SO4===ZnSO