化学反应与能量变化化学反应与能量第2课时化学反应与电能

1、第六章,化学反应与能量,第一节,化学反应与能量变化,第,2,课时,化学反应与电能,化,学,反,应,与能量,变化,化学反,应与能,量,PPT,第,课时,化学反,应与电,能,化,学,反,应,与能量,变化,化学反,应与能,量,PPT,第,课时,化学反,应与电,能,一,化学能转化为电能,1,化学能间接转化为电能,2,关键燃烧,氧化还原反应,情境思考,火力发电是我国主要的发电方式。简单的说就是利用,燃料发热,加热水,形成高温高压过热蒸汽,然后蒸汽沿,管道进入汽轮机中不断膨胀做功,冲击汽轮机转子高速,旋转,带动发电机转子,电磁场,旋转,定子线圈切割磁,感线,发出电能,1,火力发电存在几种形式的能量转化,提

2、示,化学能转化为热能、热能转化为机械能、机械能,转化为电能,3,种形式,2,试分析火力发电有哪些弊端,提示,使用的化石燃料属于不可再生资源,化石燃,料的燃烧会产生大量的有害气体,如,SO,2,CO,等,及粉尘,污染环境,能量经过多次转化,能量利用率低,2,化学能直接转化为电能原电池,1,实验探究,实验装置,实验现象,实验结论,_,_,锌与稀硫酸,_,铜与稀硫酸,_,锌片上有气泡,铜片上无气泡,反应,不反应,实验装置,实验现象,实验结论,_,_,产生,H,2,还原反应,的位置发生了改变,_,_,_,该装置将,_,转化为,_,锌片上无气泡,铜片上有气泡,锌片上无气泡,铜片上有气泡,电流表指针偏转,

3、化学能,电能,2,原理分析,3,原电池,定义,把,_,的装置叫原电池,化学能转化为电能,工作原理,以铜,锌,稀硫酸原电池为例,电极,材料,电极,名称,电子,转移,电极反应式,反应,类型,锌,负极,_,_,_,_,铜,正极,_,_,_,_,电池反应的离子方程式,_,失电子,Zn-2e,Zn,2,氧化,反应,得电子,2H,2e,H,2,还原,反应,Zn+2H,Zn,2,H,2,巧判断,1,盐酸与氢氧化钠溶液混合放热,故可以设计原电池,反应,提示,盐酸与氢氧化钠的反应不是氧化还原反应,2,铜,锌,稀硫酸原电池中,铜换成石墨棒也能产生电,流,提示,原电池中正极材料不参与反应,只起到导电,的作用,石墨棒

4、可以导电,二、化学电池新能源和可再生能源的重要组成部,分,1,一次电池锌锰干电池,构造示意图,工,作,原,理,负极,_,锌被氧化,逐渐消耗,电解质,氯化铵糊,正极,_,_,被还原,特点,放电后,_,充电,便于携带,价格低,锌筒,石墨棒,二氧化锰,不能,2,二次电池,微思考,生活中电动车、手机的电池属于一次电池还是二次电,池,提示,电动车、手机的电池都可以反复充电使用,都属,于二次电池,3,发展中的燃料电池,知识点一,原电池的构成条件及正负极的判断方法,重点释疑,1,原电池的构成条件“两极一液一线一反应,2,原电池的工作原理,1,两反应,正极还原反应,负极氧化反应,2,三方向,电流方向,正极负极

5、,电子流动方向,导线中,负极正极,阴阳离子移动方向,电解质溶液中,阳离子,负极正极,阴离子,正极负极,3,原电池正负极的判断方法,易错提醒,1,构成原电池的两电极材料不一定都是,金属,正极材料可以为导电的非金属,例如石墨。两极,材料可能参与反应,也可能不参与反应,2,两个活泼性不同的金属电极用导线连接,共同插入,电解质溶液中不一定构成原电池,必须有一个能自发进,行的氧化还原反应,3,在判断原电池正负极时,既要考虑金属活泼性的强,弱,也要考虑电解质溶液性质。如,Mg-Al-HCl,溶液构成,的原电池中,负极为,Mg,但是,Mg-Al-NaOH,溶液构成的原,电池中,负极为,Al,正极为,Mg,思

6、考讨论,1,原电池内部阴、阳离子如何移动,移动的原因是什,么,提示,阴离子要移向负极,阳离子要移向正极。这是因,为负极失电子,生成大量阳离子积聚在负极附近,致使,该极附近有大量正电荷,所以溶液中的阴离子要移向负,极,正极得电子,该极附近的阳离子因得电子生成电中,性的物质而使该极附近带负电荷,所以溶液中的阳离子,要移向正极,2,两个活泼性不同的金属电极用导线连接,共同通入,电解质溶液中就能构成原电池吗,提示,不一定。构成原电池除具备两种活泼性不同的,金属电解质溶液形成闭合回路外,还必须有一个能,自发进行的氧化还原反应,如图由于,Cu,Ag,都不能与稀,硫酸反应,故不能构成原电池,案例示范,典例,

7、2019淄博高一检测,如图所示电流表的指,针发生偏转,同时,A,极的质量减小,B,极上有气泡产生,C,为电解质溶液,下列说法错误的是,A.B,极为原电池的正极,B.A,B,C,分别为,Zn,Cu,和稀盐酸,C.C,中阳离子向,A,极移动,D.A,极发生氧化反应,思维建模,解答有关原电池问题的思维流程如下,解析,选,C,原电池中,负极金属失去电子,发生氧化,反应,溶解,质量减小,故,A,极为负极,B,极为正极,A,D,项,正确,A,B,C,分别为,Zn,Cu,和稀盐酸时,可以构成原电,池,且现象符合题意,B,项正确,电解质溶液中阳离子移,向正极,C,项错误,母题追问,1,若将,B,极上有气泡产生

8、”改为,B,极,上有金属析出,答案选什么,提示,选,BC,B,极上有金属析出”说明在正极上电解,质溶液中的金属阳离子发生还原反应,B,项也错误,2,将上题,B,项改为,A,B,C,分别为,Fe,Cu,和浓硝酸,能否构成原电池,若能,正负极分别是什么,提示,能构成原电池。由于,Fe,被浓硝酸钝化,Fe,作正极,Cu,为负极,迁移应用,1.(2019汕头高一检测,某小组为研究原电池原理,设,计如图装置。下列叙述正确的是世纪金榜导学号,A.a,和,b,不连接时,铁片上会有,H,2,产生,B.a,和,b,用导线连接时,铁片上发生的反应为,Cu,2,2e,Cu,C.a,和,b,用导线连接时,电子由,a,

9、流向,b,D,无论,a,和,b,是否连接,铁片均会溶解,溶液从蓝色逐渐,变成浅绿色,解析,选,D,A,项,a,和,b,不连接时,铁和,Cu,2,发生置换反,应而析出铜,没有氢气生成,错误,B,项,a,和,b,用导线连接,时构成原电池,铁是负极,铁片上发生氧化反应,Fe-2e,Fe,2,错误,C,项,Fe,比铜活泼,形成原电池反应时,Fe,为负极,则电子由,b,流向,a,错误,D,项,无论,a,和,b,是否连接,铁片均会溶解,都生成亚铁离子,溶液由蓝色变为浅绿,色,D,正确,2.(2019邯郸高一检测,将铁片和银片用导线连接置,于同一稀盐酸溶液中,经过一段时间后,下列各项叙述,正确的是,A,负极

10、有,Cl,2,逸出,正极有,H,2,逸出,B,负极附近,Cl,的浓度减小,C,正极附近,Cl,的浓度逐渐增大,D,溶液中,Cl,的浓度基本不变,解析,选,D,铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸,溶液中构成原电池,铁作负极,发生反应,Fe-2e,Fe,2,银作正极,发生反应,2H,2e,H,2,故,A,错,误,溶液中,Cl,移向负极,负极附近,Cl,的浓度增大,正极,附近,Cl,的浓度逐渐减小,而溶液中,Cl,的浓度基本不变,B,C,错误,D,正确,补偿训练,1,关于如图所示的装置的叙述中正确的是,A,铜是正极,B,溶液中的,Fe,3,向铜棒移动,C,电子从铜片经导线流向碳棒,D,碳棒上有红色铜

11、生成,解析,选,C,首先书写此电池中发生的化学反应方程,式,电池反应式,2Fe,3,Cu=2Fe,2,Cu,2,在此反应中铜,失电子,作原电池负极,电子从铜片经导线流向碳棒,在,碳棒上电子与溶液中的,Fe,3,结合生成,Fe,2,所以碳棒作,正极,溶液中的阳离子向正极移动,即溶液中的,Fe,3,向正,极碳棒移动,2.(2019长沙高一检测,下列各组材料中,不能组成原,电池的是,A,B,C,D,两极,材料,Zn,片,石墨,Cu,片,Ag,片,Zn,片,Cu,片,Fe,片,Cu,片,插入,溶液,H,2,SO,4,AgNO,3,溶液,蔗糖溶液,稀盐酸,解析,选,C,构成原电池的条件是活泼性不同的金属

12、,或金属和非金属,导线相连并插入电解质溶液中,则,A,B,D,均可以构成原电池,C,中蔗糖是非电解质,故,C,不能,构成原电池,素养提升,近年来野外生存的真人秀节目在各大卫视频繁播放,某节目中野外生存达人用一个柠檬、一排铜钉和一排,锌钉制作的水果电池用于野外生火。某同学感到好奇,自己制作了一个这样的“超级柠檬电池,1,该电池的电池反应是什么,提示,该电池利用了金属锌与酸的反应,离子方程式为,Zn+2H,Zn,2,H,2,2,若用铁片代替锌片,LED,灯能不能亮,若用铁片代替,铜片呢,提示,若用铁片代替锌片,由于铁能与酸反应,LED,灯仍,然能亮,若用铁片代替铜片,由于锌比铁活泼,仍然发生,反应

13、,Zn+2H,Zn,2,H,2,LED,灯仍然能亮,3,若用银片代替锌片,LED,灯能不能亮,提示,不能。银片代替锌片,银和铜都不能与酸反应,无,电流产生,LED,灯不亮,4,由上面分析可知构成原电池的条件有哪些,提示,两个活泼性不同的金属电极或金属与石墨,电解质溶液,闭合回路,自发进行的氧化还原反,应,知识点二,原电池原理的应用,重点释疑,1,加快化学反应速率,一个自发进行的氧化还原反应,设计成原电池可以加快,反应速率,2,比较金属活泼性强弱,两种金属分别作原电池的两极时,一般作负极的金属比,作正极的金属活泼,3,用于金属保护,将被保护的金属与比其活泼的金属连接,4,设计原电池,1,依据,已

14、知一个氧化还原反应,首先分析找出氧化剂,还原剂,一般还原剂为负极材料,或在负极上被氧化,氧化剂为电解质溶液中的阳离子,或在正极上被还原,2,步骤,以,Fe+CuSO,4,FeSO,4,Cu,为例,步骤,实例,将反应拆分,为电极反应,负极反应,Fe-2e,Fe,2,正极反应,Cu,2,2e,Cu,步骤,实例,选择电极,材料,负极,较活泼金属,一般为,发生氧化反应的金属,Fe,正极,活泼性弱于负极材料,的金属或石墨,Cu,或,C,选择电解质,一般为与负极反应的电解,质,CuSO,4,溶液,步骤,实例,画出装置图,思考讨论,1,在原电池中,负极材料的金属性一定大于正极材料,吗,提示,一般原电池中负极

15、材料的金属性大于正极材料,在特殊情况下也有特例,如,Al-Mg-NaOH,原电池中,Al,在,强碱性溶液中比,Mg,更易失电子,Al,作负极,Mg,作正极,2,如何利用,Cu+2AgNO,3,Cu(NO,3,2,2Ag,设计原电池,提示,该氧化还原反应可拆分为如下两个半反应,氧化反应,负极反应,:Cu-2e,Cu,2,还原反应,正极反应,:2Ag,2e,2Ag,故,Cu,作负极,活泼性比,Cu,差的材料作正极,如,Ag,C,等,AgNO,3,溶液作电解质溶液。如图,案例示范,典例,1,2019岳阳高一检测,把,A,B,C,D,四块,金属泡在稀,H,2,SO,4,中,用导线两两相连可以组成各种原

16、,电池。若,A,B,相连时,A,为负极,C,D,相连时,D,上有气泡,逸出,A,C,相连时,A,极减轻,B,D,相连时,B,为正极。则,四种金属的活泼性顺序由大到小排列为,A.ACDB,B.ACBD,C.BDCA,D.ABCD,解题指南,解答本题要注意两点,1,原电池中,负极金属的活泼性大于正极金属,2,熟练掌握原电池正负极的判断依据,解析,选,A,A,B,相连时,A,为负极,则说明,A,与,B,相比,较,A,更加活泼,C,D,相连,D,上有气泡逸出,则,C,为电源的,负极,C,比,D,活泼,A,C,相连时,A,极减轻,A,参与了电极反,应,被消耗,应是活泼金属,B,D,相连,B,为正极,则,

17、D,是活,泼金属,作电源的负极。故有,ACDB,典例,2,铁及铁的化合物应用广泛,如,FeCl,3,可用作催,化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等,1,写出,FeCl,3,溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式,_,2,若将,1,中的反应设计成原电池,请在方框内画出原,电池的装置图,标出正、负极,并写出电极反应式,正极反应式,_,负极反应式,_,思维建模,解答“设计原电池”类试题思维流程如,下,解析,依据反应,2Fe,3,Cu=2Fe,2,Cu,2,氧化反应为,Cu-2e,Cu,2,还原反应为,2Fe,3,2e,2Fe,2,则设计思路明确,原电池组成为,Cu,是负极,正极材料选用比铜不活泼的铂,或

18、导电的非金属如石墨棒,电解质溶液选用,FeCl,3,溶液,答案,1)2Fe,3,Cu=2Fe,2,Cu,2,2,装置图,2Fe,3,2e,2Fe,2,Cu-2e,Cu,2,误区警示,设计原电池装置的两个易错点,1,能设计成原电池的反应一般是自发的放热的氧化还,原反应,吸热反应不可能将化学能转化为电能,2,设计原电池时,负极材料确定之后,正极材料的选择,范围较广,只要合理都可以,迁移应用,1.(2019菏泽高一检测,过量铁与少量稀硫酸反应,为,了加快反应速率,但是又不影响生成氢气的总量,可以,采取的措施是,A,加入适量,NaCl,溶液,B,加入适量的水,C,加入几滴硫酸铜溶液,D,再加入少量稀硫

19、酸,解析,选,C,若加入,NaCl,溶液或水,会将稀硫酸稀释,c,H,减小,反应速率减慢,若加入几滴,CuSO,4,溶液,则发,生反应,Fe+Cu,2,Cu+Fe,2,析出的,Cu,与,Fe,稀硫酸形,成原电池,反应速率加快且不影响生成,H,2,的总量,若再,加入少量稀硫酸,因,Fe,过量,则生成,H,2,的总量增大,且反,应速率不会改变,2,某原电池的总反应离子方程式为,Zn+Cu,2,Zn,2,Cu,则该原电池的正确组成可以是下列的,解析,选,C,该原电池的负极必为锌,正极是比锌稳,定的金属或导电的非金属,电解质溶液中含有,Cu,2,故选,C,补偿训练,1,将纯锌片和纯铜片按图示插入同浓度

20、的稀硫酸中一,段时间,以下叙述正确的是,A,两烧杯中铜片表面均无气泡产生,B,甲中铜片是正极,乙中铜片是负极,C,两烧杯中溶液的酸性均减小,D,产生气泡的速率甲比乙慢,解析,选,C,A,项,甲是原电池,正极铜片上发生还原,反应,2H,2e,H,2,乙装置中在锌片上发生反应,Zn+2H,Zn,2,H,2,铜片上无气体产生,故,A,错误,B,项,甲装置是原电池,铜片作正极,乙装置不是原电池,故,B,错误,C,项,两烧杯中的氢离子发生反应,浓度减少,故,C,正确,D,项,原电池反应加快反应速率,产生气泡的速率,甲比乙快,故,D,错误,2.(2019宿州高一检测,现有如下两个反应,A)NaOH+HCl=NaCl+H,2,O,B)Fe+2Fe,3,3Fe,2,1,根据两反应本质,判断能否设计成原电池,_,2,如果不能,说明其原因,_,3,如果可以,则写出正、负极材料、电极反应式、反,应类型(“氧化反应”或“还原反应,正极,负极,材料,电极反应式,反应类型,解析,1,只有自发进行的氧化还原反应才能设计成