必修二化學(xué)2.2.1化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

1、必修二化學(xué)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.能舉例說明化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的實(shí)例，并了解及應(yīng)用。2.理解原電池概念。3.初步了解原電池工作原理及構(gòu)成條件。(重點(diǎn)) 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能閱讀教材P39到P42實(shí)踐活動內(nèi)容，完成下列問題。1能源的分類定義舉例一次能源直接從自然界中取得的能源流水、原煤、天然氣、風(fēng)力、石油等二次能源一次能源經(jīng)加工、轉(zhuǎn)化得到的能源蒸汽、電力等2.化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的兩種方式(1)火電(火力發(fā)電)：化學(xué)能燃燒熱能蒸汽機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能；缺點(diǎn)：污染環(huán)境、低效。(2)原電池：將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能；優(yōu)點(diǎn)：清潔、高效。 3原電池(1)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象銅片：有氣泡

2、產(chǎn)生鋅片：溶解變小電流表：指針偏轉(zhuǎn)結(jié)論有電流產(chǎn)生，裝置中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能(2)原電池概念：將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。(3)銅鋅原電池工作原理電極材料電子轉(zhuǎn)移電極反應(yīng)式反應(yīng)類型Zn失電子Zn2e=Zn2氧化反應(yīng)Cu得電子2H2e=H2還原反應(yīng)總電池反應(yīng)：Zn2H=Zn2H2(4)反應(yīng)本質(zhì)：原電池反應(yīng)的本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)?！九袛唷?HClNaOH=NaClH2O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。() 原電池的構(gòu)成條件及正負(fù)極的判斷方

3、法1.構(gòu)成原電池的“一個依據(jù)，三個必須”2原電池正、負(fù)極的判斷方法負(fù)極正極電極材料活動性較強(qiáng)的金屬活動性較弱的金屬或?qū)щ姷姆墙饘匐娮恿鲃臃较螂娮恿鞒鲆粯O電子流入一極電流方向電流流入一極電流流出一極電解質(zhì)溶液中離子的移動方向陰離子移向的一極陽離子移向的一極發(fā)生的反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)反應(yīng)現(xiàn)象電極溶解電極增重或有氣泡放出【活學(xué)活用】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【解析】甲裝置不能構(gòu)成閉合回路，乙裝置兩極材料相同，丁裝置酒精不是電解質(zhì)溶液，只有丙裝置具備原電池的構(gòu)成條件，故選C?！敬鸢浮緾 原電池原理的應(yīng)用1.增大氧化還原反應(yīng)的速率如實(shí)驗(yàn)室中用Zn與稀硫酸

4、反應(yīng)制H2，常用粗鋅，它產(chǎn)生H2的速率大。因?yàn)榇咒\中的雜質(zhì)、鋅、稀硫酸形成原電池，加快了鋅的腐蝕，使產(chǎn)生H2的速率增大。2比較金屬的活動性強(qiáng)弱如把兩種金屬Zn和Cu用導(dǎo)線連接后，插入到稀硫酸中，能觀察到Zn極溶解，Cu極上有氣泡產(chǎn)生，根據(jù)觀察到的現(xiàn)象可以判斷出Zn極是負(fù)極，Cu極是正極。由原電池原理可知金屬的活動性：ZnCu，即原電池中，活動性強(qiáng)的金屬作負(fù)極，活動性弱的金屬作正極。3設(shè)計原電池如利用反應(yīng)Cu2Zn=Zn2Cu的氧化還原反應(yīng)可以設(shè)計原電池，由反應(yīng)式可知，Zn失去電子，作負(fù)極；Cu2在正極上得到電子，含有可溶性的銅鹽溶液作電解質(zhì)溶液；正極為活動性比Zn弱的金屬或?qū)щ姷姆墙饘俚?。所設(shè)

5、計原電池的電極反應(yīng)式為：負(fù)極：Zn2e=Zn2(氧化反應(yīng))正極：Cu22e=Cu(還原反應(yīng))【活學(xué)活用】2四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池。相連時，外電路電流從流向；相連時，為正極；相連時，上有氣泡逸出；相連時，的質(zhì)量減少。據(jù)此判斷這四種金屬活動性由大到小的順序是()A BC D【解析】相連時，外電路電流從流向，說明為負(fù)極；相連時，為負(fù)極；相連時，上有氣泡產(chǎn)生，說明為負(fù)極；相連時，的質(zhì)量減少，說明為負(fù)極。綜上所述可知，這四種金屬活動性由大到小的順序?yàn)?，選項B正確?！敬鸢浮緽 預(yù)習(xí)完成后，請把你認(rèn)為難以解決的問題記錄在下面的表格中：問題1問題2問題3問題4 原電池的構(gòu)成條件與工作原理

6、探究背景 探究問題1上述四個裝置中有什么現(xiàn)象發(fā)生？裝置中電流表指針是否偏轉(zhuǎn)？【提示】中Zn片溶解，Zn片表面有氣泡產(chǎn)生，Cu片無明顯變化；中Zn片溶解，Cu片表面有氣泡產(chǎn)生；中無明顯變化；中兩個Zn片均溶解，且有氣泡產(chǎn)生，電流表指針不偏轉(zhuǎn)。2上述四個實(shí)驗(yàn)裝置中能構(gòu)成原電池的是哪個裝置？其他裝置不能構(gòu)成原電池的原因是什么？【提示】裝置能構(gòu)成原電池；未形成閉合回路；中乙醇不是電解質(zhì)；中兩個電極金屬性相同，均不能構(gòu)成原電池。3指出上述原電池的正極、負(fù)極及電子、電流的流動方向。【提示】正極為銅片，負(fù)極為鋅片。電子從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片；電流從正極(銅片)流向負(fù)極(鋅片)。溶解中陽離子流向正極，陰離子流向

7、負(fù)極。 應(yīng)用原電池原理設(shè)計簡單的原電池 鐵及鐵的化合物應(yīng)用廣泛，如FeCl3可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血劑等。(1)寫出FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式：_。(2)若將(1)中的反應(yīng)設(shè)計成原電池，請畫出原電池的裝置圖，標(biāo)出正、負(fù)極，并寫出電極反應(yīng)式。 正極反應(yīng)：_；負(fù)極反應(yīng)：_。【思路點(diǎn)撥】 【解析】首先分析Fe3與Cu的反應(yīng)中的氧化劑、還原劑，然后依據(jù)原電池原理設(shè)計成原電池。依據(jù)反應(yīng)：2Fe3Cu=2Fe2Cu2，Cu失電子，應(yīng)為原電池的負(fù)極，正極材料選用不如銅活潑的碳棒或鉑絲均可，電解質(zhì)溶液選用FeCl3溶液。【答案】(1)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(2)裝置圖

8、正極反應(yīng)：2Fe32e=2Fe2負(fù)極反應(yīng)：Cu2e=Cu2 1能源可分為一級能源和二級能源，自然界中以現(xiàn)成形式提供的能源稱為一級能源，需依靠其他能源的能量間接制取的能源稱為二級能源。據(jù)此判斷，下列敘述正確的是()A天然氣是二級能源 B石油是二級能源C電能是一級能源 D水流是一級能源【解析】根據(jù)定義，天然氣、石油、水流是自然界中存在的，都是一級能源，電能由其他能轉(zhuǎn)化而來，是二級能源?！敬鸢浮緿2A、B、C都是金屬，把A浸入C的硝酸鹽溶液中，A的表面有C析出，A、B和酸溶液組成原電池時，B為電池的負(fù)極。A、B、C三種金屬的活動性順序?yàn)?)AABC BACBCBAC DBCA【解析】A能從C的鹽溶液

9、中置換出C金屬，活動性：AC。A與B組成原電池時，B為負(fù)極，則金屬活動性：BA。綜上所述，金屬的活動性BAC，故選C?！敬鸢浮緾3下列說法正確的是()A原電池是把電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置B原電池中電子流出的一極是正極，發(fā)生氧化反應(yīng)C原電池兩極均發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)D原電池內(nèi)部的陽離子向正極移動【解析】要綜合考慮原電池的概念、電極反應(yīng)、電子移動的方向和電流方向。原電池中的電子移動方向是：負(fù)極外電路正極，可見B選項錯；陽離子向正極移動，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，D項正確；在原電池中負(fù)極金屬失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，而正極可以是溶液中的離子或空氣中的氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，C項錯?！敬鸢浮緿4如圖所示，兩電極一

10、為碳棒，一為鐵片，若電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，且a極上有大量氣泡生成，則以下敘述正確的是() Aa為負(fù)極，是鐵片，燒杯中的溶液為稀硫酸Bb為負(fù)極，是鐵片，燒杯中的溶液為硫酸銅溶液Ca為正極，是碳棒，燒杯中的溶液為稀硫酸Db為正極，是碳棒，燒杯中的溶液為硫酸銅溶液【解析】由題給信息“電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)”，可確定該裝置構(gòu)成了原電池。又因“a極有大量氣泡生成”，可知：a為正極(碳棒)，則b為負(fù)極(鐵片)，即可確定燒杯中的溶液是稀硫酸?！敬鸢浮緾5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)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問題：(1)裝置甲中負(fù)極

11、的電極反應(yīng)式是_。(2)裝置乙中正極的電極反應(yīng)式是_。(3)裝置丙中溶液的pH_(填“變大”或“變小”或“不變”)。(4)四種金屬活潑性由強(qiáng)到弱的順序是_?！窘馕觥扛鶕?jù)圖知金屬活動性：AB，A作負(fù)極，電極反應(yīng)為A2e=A2；根據(jù)圖知金屬活動性：BC，正極反應(yīng)為Cu22e=Cu；根據(jù)圖知活動性：DA，正極反應(yīng)為2H2e=H2，故c(H)減小，pH增大。根據(jù)、知活動性：DABC。【答案】(1)A2e=A2(2)Cu22e=Cu(3)變大(4)DABC (對應(yīng)學(xué)生用書第103頁)A組基礎(chǔ)過關(guān)1下列敘述不正確的是()A根據(jù)一次能源和二次能源的劃分，氫氣為二次能源B電能是現(xiàn)代社會中應(yīng)用最廣泛、使用最方便

12、、污染最小的一種二次能源C火電是將燃料中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的過程D在火電過程中，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的過程中實(shí)際上是氧化還原反應(yīng)發(fā)生的過程，伴隨著能量的變化【解析】氫氣不能從自然界中直接取得，是二次能源。電能也是二次能源，且使用方便、污染最小，A、B都正確。以煤為原料，火電的能量轉(zhuǎn)化過程為：(煤)化學(xué)能燃燒熱能蒸氣機(jī)械能發(fā)電機(jī)電能。故C錯誤?！敬鸢浮緾2茫茫黑夜中，航標(biāo)燈為航海員指明了方向。航標(biāo)燈的電源必須長效、穩(wěn)定。我國科技工作者研制出以鋁合金、PtFe合金網(wǎng)為電極材料的海水電池。在這種電池中()鋁合金是正極鋁合金是負(fù)極海水是電解液鋁合金電極發(fā)生還原反應(yīng)A B C D【解析】原電池中活潑金屬

13、為負(fù)極，對錯。電極在海水中，故海水為電解質(zhì)溶液，對。鋁合金為負(fù)極，則發(fā)生氧化反應(yīng)，故錯?！敬鸢浮緼3如圖為某興趣小組制作的番茄電池，下列說法正確的是() A電子由鋅通過導(dǎo)線流向銅B該裝置將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能C鋅電極發(fā)生還原反應(yīng)D銅電極上無氣泡產(chǎn)生【解析】 因?yàn)榉阎仕嵝裕?即含有H)，可組成原電池。依據(jù)原電池的基本知識，其中Zn作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)；Cu作正極，發(fā)生還原反應(yīng)。電子由負(fù)極(Zn)通過導(dǎo)線流向正極(Cu)。H在正極得電子，2H2e=H2，銅電極有氣泡產(chǎn)生?！敬鸢浮緼4某金屬能和鹽酸反應(yīng)生成氫氣，該金屬與鋅組成原電池時，鋅作負(fù)極，則該金屬可能為()A鋁 B銅 C錫 D硅【解析】該金屬

14、與鋅組成原電池時，鋅作負(fù)極，說明其金屬活動性比鋅弱，該金屬能與鹽酸反應(yīng)生成氫氣，符合條件的為錫?！敬鸢浮緾5下面是四個化學(xué)反應(yīng)，你認(rèn)為理論上不可用于設(shè)計原電池的化學(xué)反應(yīng)是()A2Al2NaOH2H2O=2NaAlO23H2B2H2O2=點(diǎn)燃2H2OCZnCuSO4=CuZnSO4DNa2CO32HCl=2NaClH2OCO2【解析】D項中的反應(yīng)不屬于氧化還原反應(yīng)，不能設(shè)計成原電池?！敬鸢浮緿6某原電池的離子反應(yīng)方程式是ZnCu2=Zn2Cu，該原電池正確的組成是()正極負(fù)極電解質(zhì)溶液ACuZnHClBZnCuCuSO4CCuZnCuSO4DCuZnZnCl2【解析】根據(jù)化學(xué)方程式，Zn失去電子

15、，化合價升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，作負(fù)極，排除B。正極為Cu2得電子，所以電解質(zhì)溶液含Cu2。【答案】C7把金屬A放入鹽B(NO3)2的溶液中，發(fā)生如下反應(yīng)：AB2=A2B，以下敘述正確的是()A常溫下金屬A一定能與水反應(yīng)，B一定不能與水反應(yīng)BA與B用導(dǎo)線連接后放入酒精中，一定形成原電池CA與B用導(dǎo)線連接后放入B(NO3)2的溶液中，一定有電流產(chǎn)生D由A、B和B(NO3)2溶液構(gòu)成的原電池，A一定是正極，B一定是負(fù)極【解析】AB2=A2B，說明A比B活潑，但在金屬活動性順序中A、B有可能都在H之后，因此A、B可能都不與水反應(yīng)，A錯誤；酒精不是電解質(zhì)，不能形成原電池，B錯誤；由A、B和B(NO3)2溶

16、液構(gòu)成的原電池，A一定是負(fù)極，B一定是正極，D錯誤?！敬鸢浮緾8理論上講，任何自發(fā)的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池。請利用反應(yīng)“Cu2Ag=2AgCu2”設(shè)計一個化學(xué)電池(正極材料用碳棒)，回答下列問題：(1)該電池的負(fù)極材料是_，發(fā)生_反應(yīng)(填“氧化”或“還原”)，電解質(zhì)溶液是_。(2)正極上出現(xiàn)的現(xiàn)象是_。(3)若導(dǎo)線上轉(zhuǎn)移電子1 mol，則生成銀_克?！窘馕觥?1)根據(jù)電池的總反應(yīng)，可知負(fù)極一般是失電子的物質(zhì)作電源的負(fù)極，所以負(fù)極材料應(yīng)該是銅電極，發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極銅電極應(yīng)該與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，所以根據(jù)反應(yīng)，電解質(zhì)溶液應(yīng)該是一種可溶性的銀鹽溶液，所以是AgNO3溶液。 (2)正極上是溶液中

17、的銀離子得到電子變成銀單質(zhì)，所以正極上的現(xiàn)象是碳棒上出現(xiàn)銀白色物質(zhì)。(3)當(dāng)導(dǎo)線上轉(zhuǎn)移1 mol電子的時候，正極上會析出1 mol 銀單質(zhì)，所以正極上生成的銀的質(zhì)量是108 g?！敬鸢浮?1)Cu氧化AgNO3溶液(2)碳棒上出現(xiàn)銀白色物質(zhì)(3)108 B組能力提升9(雙選)下列各裝置露置在空氣中，能在外電路獲得電流的() 【解析】A項，兩極的材料相同，不能形成原電池；C項，酒精是非電解質(zhì)，不能形成原電池?！敬鸢浮緽D10如圖是Zn和Cu形成的原電池，某實(shí)驗(yàn)興趣小組做完實(shí)驗(yàn)后，在讀書卡片上記錄如下。在卡片上，描述合理的是() 實(shí)驗(yàn)后的記錄：Zn為正極，Cu為負(fù)極H向負(fù)極移動電子流動方向，由Zn

18、經(jīng)外電路流向CuCu極上有H2產(chǎn)生若有1 mol電子流過導(dǎo)線，則產(chǎn)生H2為0.5 mol正極的電極反應(yīng)式為Zn2e=Zn2A BC D【解析】在該原電池中，Zn比Cu活潑，故Zn作負(fù)極，Cu作正極，電子由Zn流出經(jīng)導(dǎo)線流向Cu片，負(fù)極反應(yīng)為Zn2e=Zn2，正極反應(yīng)為2H2e=H2，故每轉(zhuǎn)移1 mol電子時，產(chǎn)生H2 0.5 mol，在溶液中H向正極移動，SO24向負(fù)極移動，故錯誤，正確，選B。【答案】B11如圖所示裝置中，可觀察到電流計指針偏轉(zhuǎn)，M棒變粗，N棒變細(xì)。下表所列M、N、P物質(zhì)中，可以組合成該裝置的是() 選項號MNPA鋅銅稀硫酸B銅鐵稀鹽酸C銀鋅硝酸銀溶液D鋅鐵硝酸鐵溶液【解析】

19、M棒變粗，N棒變細(xì)，說明N棒是負(fù)極，相對M棒金屬活動性更強(qiáng)。M棒變粗說明M棒上有金屬析出?！敬鸢浮緾12某小組為研究電化學(xué)原理，設(shè)計如右圖裝置。下列敘述不正確的是() Aa和b不連接時，鐵片上會有金屬銅析出Ba和b用導(dǎo)線連接時，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為：Cu22e=CuC無論a和b是否連接，鐵片均會溶解Da和b用導(dǎo)線連接后，F(xiàn)e片上發(fā)生還原反應(yīng)，溶液中的Cu2向銅電極移動【解析】鐵的活潑性強(qiáng)于銅，故鐵能置換出銅且附著在鐵棒上，A正確。a和b用導(dǎo)線連接后，構(gòu)成原電池，其中Fe作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)。銅作正極，電極反應(yīng)式為Cu22e=Cu，B項正確、D項錯誤。無論a和b是否連接，鐵都被氧化生成Fe2，C項

20、正確?！敬鸢浮緿13利用生活中或?qū)嶒?yàn)室中常用的物品，根據(jù)氧化還原反應(yīng)知識和電化學(xué)知識，自己動手設(shè)計一個原電池。請?zhí)顚懴铝锌瞻祝?1)實(shí)驗(yàn)原理：Fe2H=Fe2H2。(2)實(shí)驗(yàn)用品：電極_、稀硫酸、_(填寫所缺的實(shí)驗(yàn)用品)、耳機(jī)(或者電流計)。(3)實(shí)驗(yàn)裝置：(4)原電池設(shè)計及注意的問題。 按如圖所示連接好實(shí)驗(yàn)儀器，注意觀察(耳朵聽)耳機(jī)是否有聲音發(fā)出，如果沒有，可將原電池的兩個電極中的一極接觸耳機(jī)插頭上的一極(注意：接觸的同時耳機(jī)的另一個極是連接在原電池的另一個電極上的)，這時可以聽見耳機(jī)發(fā)出“嚓嚓嚓”聲音。其原因是：在原電池中，由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為_。如果將裝置中的耳機(jī)改為電流計，則鐵釘應(yīng)該接電流

21、計的_極，電極反應(yīng)是_；另一極應(yīng)該接電流計的_ 極，電極發(fā)生了_反應(yīng)(“氧化”或“還原”)?！窘馕觥坑蓪?shí)驗(yàn)原理：Fe2H=Fe2H2，可知組成該原電池的負(fù)極應(yīng)為Fe，正極可選用活動性比Fe弱的金屬或?qū)щ姷姆墙饘佟！敬鸢浮?2)鐵釘(或鐵條)銅釘(其他的惰性電極如鉛筆芯、石墨等)燒杯、導(dǎo)線(4)電能負(fù)Fe2e=Fe2正還原 14(1)將鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池，兩電極間連接一個電流計。鋅片上發(fā)生了_反應(yīng)，反應(yīng)式為_；銀片上發(fā)生了_反應(yīng)，反應(yīng)式為_。(2)若起始時該電池中兩電極的總質(zhì)量為60 g，工作一段時間后，取出鋅片和銀片洗凈、干燥后稱重，總質(zhì)量為47 g，則生成H2體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)為

22、_?！窘馕觥?1)因金屬的活動性順序?yàn)閆nAg，所以將鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池時，鋅片作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)Zn2e=Zn2；銀片作正極，發(fā)生還原反應(yīng)2H2e=H2。(2)鋅片與銀片總質(zhì)量減輕，是因?yàn)樨?fù)極鋅失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上H得電子發(fā)生還原反應(yīng)而生成H2，根據(jù)電子得失守恒，負(fù)極每有1 mol鋅溶解，正極必產(chǎn)生1 mol H2，并轉(zhuǎn)移2 mol電子。Zn2H=Zn2H2轉(zhuǎn)移2e6522.4 L60 g47 g V L6522.4 L60 g47 gV LV4.48?！敬鸢浮?1)氧化Zn2e=Zn2還原2H2e=H2 (2)4.48 L15某化學(xué)興趣小組的同學(xué)為了探究鋁電極在電池中的作用，設(shè)計并進(jìn)行了以下一系列實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄如下：編號電極材料電解質(zhì)溶液電流計指針偏轉(zhuǎn)方向1Mg、Al稀鹽酸偏向Al2Al、Cu稀鹽酸偏向Cu3Al、C(石墨)稀鹽酸偏向石墨4Mg、Al氫氧化鈉溶液偏向Mg5Al、Zn濃硝酸偏向Al試根據(jù)表中的實(shí)