高中化学 第二章 化学反应与能量 第二节 化学能与电能 第1课时 化学能转化为电能课件 新人教版必修2-新人教版高一必修2化学课件

1、第二节化学能与电能第二节化学能与电能第第1 1课时化学能转化为电能课时化学能转化为电能【新课导入新课导入】 ( (教师用书备用教师用书备用) )格林太太是位漂亮、开朗、乐观的妇女。当格林太太是位漂亮、开朗、乐观的妇女。当她开怀大笑的时候她开怀大笑的时候, ,人们可以发现她一口整齐洁白人们可以发现她一口整齐洁白的牙齿中镶有两颗假牙的牙齿中镶有两颗假牙: :其中一颗是黄金的其中一颗是黄金的这是她富有的标志这是她富有的标志; ;另一颗另一颗是不锈钢的是不锈钢的这是一次车祸后留下的痕迹。这是一次车祸后留下的痕迹。令人百思不解的是令人百思不解的是, ,自从车祸以后自从车祸以后, ,格林太太经常头痛、夜间

2、失眠、心格林太太经常头痛、夜间失眠、心情烦躁情烦躁医生绞尽了脑汁医生绞尽了脑汁, ,格林太太的病情仍未好转格林太太的病情仍未好转【课标要求课标要求】1.1.能举例说明化学能转化成电能的实例能举例说明化学能转化成电能的实例, ,并了解其应用。并了解其应用。2.2.理解原电池概念。理解原电池概念。3.3.初步了解原电池工作原理及构成条件。初步了解原电池工作原理及构成条件。知识探究知识探究 梳理知识梳理知识点拨方法点拨方法探究点一原电池的工作原理及电极判断方法探究点一原电池的工作原理及电极判断方法一、一次能源和二次能源一、一次能源和二次能源二次二次 电力电力二、化学能转化为电能二、化学能转化为电能1

3、.1.化学能间接转化为电能化学能间接转化为电能火力发电火力发电化学能化学能 电能电能 (2)(2)关键关键: : ( (氧化还原反应氧化还原反应) )是使化学能转换为电能的关键。是使化学能转换为电能的关键。燃烧燃烧2.2.化学能直接转变为电能化学能直接转变为电能原电池原电池(1)(1)实验探究实验探究: :铜、锌用导线相连同时浸入稀硫酸铜、锌用导线相连同时浸入稀硫酸气泡气泡偏转偏转 电流电流(2)(2)概念概念: :把把 转变为转变为 的装置的装置, ,叫原电池。叫原电池。化学能化学能电能电能氧化氧化还原还原氧化氧化还原还原(4)(4)粒子流向粒子流向( (如图如图) )电子流向电子流向( (

4、外电路外电路):):负极负极导线导线正极。电流方向与电子流向相反。正极。电流方向与电子流向相反。离子流向离子流向( (内电路内电路):):阴离子向负极移动阴离子向负极移动, ,阳离子向正极阳离子向正极 移动。移动。思考思考 构成原电池的条件有哪些构成原电池的条件有哪些? ?答案答案: :(1)(1)能自发进行的氧化还原反应。能自发进行的氧化还原反应。(2)(2)相对活泼的金属作负极相对活泼的金属作负极, ,相对不活泼的金属或能导电的非金属作正极。相对不活泼的金属或能导电的非金属作正极。(3)(3)插入电解质溶液中。插入电解质溶液中。(4)(4)用导线连接构成闭合回路。用导线连接构成闭合回路。名

5、师点拨名师点拨1.1.原电池正、负极的判断方法原电池正、负极的判断方法2.2.原电池工作原理的原电池工作原理的3 3个易错点个易错点(1)(1)原电池闭合回路的形成有多种方式原电池闭合回路的形成有多种方式, ,可以是导线连接两个电极可以是导线连接两个电极, ,也可也可以是两电极相接触。以是两电极相接触。(2)(2)电解质溶液中阴、阳离子的定向移动电解质溶液中阴、阳离子的定向移动, ,与导线中电子的定向移动共同与导线中电子的定向移动共同组成了一个完整的闭合回路。组成了一个完整的闭合回路。(3)(3)在原电池中在原电池中, ,电子不能通过电解质溶液。电子不能通过电解质溶液。过关演练过关演练 巩固知

6、识巩固知识提升能力提升能力1.1.下列关于原电池的叙述中下列关于原电池的叙述中, ,正确的是正确的是( ( ) )A.A.电极只能由两种不同的金属构成电极只能由两种不同的金属构成B.B.负极发生的电极反应是还原反应负极发生的电极反应是还原反应C.C.工作时其正极不断产生电子并经外电路流向负极工作时其正极不断产生电子并经外电路流向负极D.D.能将化学能转变为电能能将化学能转变为电能D D 解析解析: :原电池的两极可由金属和导电的非金属构成原电池的两极可由金属和导电的非金属构成, ,故故A A错误错误; ;原电池的负原电池的负极上失电子发生氧化反应极上失电子发生氧化反应, ,正极上得电子发生还原

7、反应正极上得电子发生还原反应, ,故故B B错误错误; ;工作时工作时其负极不断产生电子并经外电路流向正极其负极不断产生电子并经外电路流向正极, ,故故C C错误错误; ;原电池能向外提供原电池能向外提供电能电能, ,是将化学能转变为电能的装置是将化学能转变为电能的装置, ,故故D D正确。正确。2.2.(2017(2017广西钦州期中广西钦州期中) )下面几种情况下面几种情况, ,能够形成原电池的是能够形成原电池的是( ( ) )C C 解析解析: :A A项中两电极相同项中两电极相同;B;B项中项中ZnZn未与电解质溶液接触未与电解质溶液接触, ,不能形成闭合回不能形成闭合回路路;D;D项

8、中酒精不是电解质溶液项中酒精不是电解质溶液, ,这三种情况都不能形成原电池。这三种情况都不能形成原电池。3.3.如图所示装置如图所示装置, ,电流表指针发生偏转电流表指针发生偏转, ,同时同时A A极逐渐变粗极逐渐变粗,B,B极逐渐变细极逐渐变细,C,C为电解质溶液为电解质溶液, ,则则A A、B B、C C应是下列各组中的应是下列各组中的( ( ) )A.AA.A是是Zn,BZn,B是是Cu,CCu,C为稀硫酸为稀硫酸B.AB.A是是Cu,BCu,B是是Zn,CZn,C为稀硫酸为稀硫酸C.AC.A是是Fe,BFe,B是是Ag,CAg,C为稀为稀AgNOAgNO3 3溶液溶液D.AD.A是是A

9、g,BAg,B是是Fe,CFe,C为稀为稀AgNOAgNO3 3溶液溶液D D探究点二原电池原理的应用探究点二原电池原理的应用知识探究知识探究 梳理知识梳理知识点拨方法点拨方法1.1.比较金属活动性强弱比较金属活动性强弱一般原电池中一般原电池中, ,活泼金属作活泼金属作 极极, ,发生氧化反应发生氧化反应, ,不活泼金属或导电的非不活泼金属或导电的非金属作金属作 极极, ,发生还原反应。有两种金属发生还原反应。有两种金属A A和和B,B,用导线连接后用导线连接后, ,插入稀硫插入稀硫酸中酸中, ,观察到观察到A A极溶解极溶解,B,B极上有气泡产生。由原电池原理可知极上有气泡产生。由原电池原理

10、可知, ,金属活动性金属活动性: : A A B B。负负正正 2.2.加快氧化还原反应的速率加快氧化还原反应的速率实验室用实验室用ZnZn和稀硫酸反应制取氢气时和稀硫酸反应制取氢气时, ,可滴入几滴硫酸铜溶液可滴入几滴硫酸铜溶液, ,则则ZnZn置换置换出的铜和锌能构成原电池出的铜和锌能构成原电池, ,加快反应速率。加快反应速率。3.3.设计原电池设计原电池如如: :把把Fe+2FeFe+2Fe3+ 3+ 3Fe3Fe2+2+设计成原电池设计成原电池, ,用用FeFe作作 极极, ,铜铜( (或银、石墨或银、石墨) )作作 极极, ,含含FeFe3+3+ 如如FeClFeCl3 3、FeFe

11、2 2(SO(SO4 4) )3 3等等 的溶液作电解质溶液。的溶液作电解质溶液。负负正正名师点拨名师点拨 原电池的设计方法原电池的设计方法1.1.定定: :确定一个能够自发进行的氧化还原反应确定一个能够自发进行的氧化还原反应, ,只有自发进行的氧化还原反只有自发进行的氧化还原反应才能被设计成原电池。应才能被设计成原电池。3.3.找找: :以两极反应为根据以两极反应为根据, ,确定电极材料及电解质溶液。正极一般选择比确定电极材料及电解质溶液。正极一般选择比负极稳定的金属或能导电的非金属。负极稳定的金属或能导电的非金属。4.4.画画: :结合原电池的构成条件结合原电池的构成条件, ,连接电路形成

12、闭合回路连接电路形成闭合回路, ,画出装置图。画出装置图。过关演练过关演练 巩固知识巩固知识提升能力提升能力1.1.(2017(2017湖北联考湖北联考) )将编号为的四种金属片两两相连浸入稀硫将编号为的四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。相连时酸中都可组成原电池。相连时, ,外电路电流从流向外电路电流从流向; ;相连相连时时, ,为正极为正极; ;相连时相连时, ,上有气泡逸出上有气泡逸出; ;相连时相连时, ,的质量减少。的质量减少。据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是( ( ) )A.A. B. B.C.C. D. D.B B 解析解

13、析: :相连时相连时, ,外电路电流从流向外电路电流从流向, ,说明是正极说明是正极, ,比较活比较活泼泼; ;相连时相连时, ,为正极为正极, ,说明比活泼说明比活泼; ;相连时相连时, ,上有气泡逸出上有气泡逸出, ,说明是正极说明是正极, ,比活泼比活泼; ;相连时相连时, ,的质量减少的质量减少, ,说明是负极说明是负极, ,比活泼比活泼; ;所以金属的活动性顺序为。所以金属的活动性顺序为。2.2.某原电池总反应的离子方程式某原电池总反应的离子方程式:2Fe:2Fe3+3+Fe 3Fe+Fe 3Fe2+2+, ,不能实现该反应的原不能实现该反应的原电池是电池是( ( ) )A.A.正极

14、为正极为Cu,Cu,负极为负极为Fe,Fe,电解质溶液为电解质溶液为FeClFeCl3 3溶液溶液B.B.正极为正极为C,C,负极为负极为Fe,Fe,电解质溶液为电解质溶液为Fe(NOFe(NO3 3) )3 3溶液溶液C.C.正极为正极为Fe,Fe,负极为负极为Zn,Zn,电解质溶液为电解质溶液为FeFe2 2(SO(SO4 4) )3 3溶液溶液D.D.正极为正极为Ag,Ag,负极为负极为Fe,Fe,电解质溶液为电解质溶液为FeFe2 2(SO(SO4 4) )3 3溶液溶液C C 3.3.(2017(2017河南天一大联考河南天一大联考) )利用如图装置可以测定铜锌原电池工作时转移利用如

15、图装置可以测定铜锌原电池工作时转移电子的物质的量电子的物质的量, ,假设量筒的量程足够大假设量筒的量程足够大, ,锌片和铜片中无杂质锌片和铜片中无杂质, ,气体体积已气体体积已转换为标准状况。下列说法正确的是转换为标准状况。下列说法正确的是( ( ) )A.aA.a电极的电极材料是铜电极的电极材料是铜B.B.如果将稀硫酸换为如果将稀硫酸换为CuSOCuSO4 4溶液溶液, ,则不能达到实验目的则不能达到实验目的C.C.锌与稀硫酸反应时放出的热量对实验测定不产生影响锌与稀硫酸反应时放出的热量对实验测定不产生影响D.D.若量筒中收集到若量筒中收集到a L Ha L H2 2, ,则电解质溶液中通过

16、了则电解质溶液中通过了 mol mol 电子电子B B 11.2a解析解析: :该实验是通过原电池工作时生成氢气的体积来达到实验目的该实验是通过原电池工作时生成氢气的体积来达到实验目的, ,所所以以b b电极应为铜电极电极应为铜电极, ,生成氢气生成氢气,a,a电极应该是锌电极应该是锌,A,A错误错误; ;如果将稀硫酸如果将稀硫酸换为硫酸铜溶液换为硫酸铜溶液, ,则则b b电极不产生气体电极不产生气体, ,无法完成实验无法完成实验,B,B正确正确; ;锌与稀硫锌与稀硫酸反应放出的热量使氢气的体积偏大酸反应放出的热量使氢气的体积偏大, ,会影响实验结果会影响实验结果,C,C错误错误; ;电解质电

17、解质溶液中无电子通过溶液中无电子通过,D,D错误。错误。课堂检测课堂检测 即学即测即学即测查漏补缺查漏补缺1.1.(2017(2017浙江湖州期中浙江湖州期中) )下列能够构成原电池的是下列能够构成原电池的是( ( ) )解析解析: :该装置符合原电池的构成条件该装置符合原电池的构成条件, ,能构成原电池能构成原电池,A,A正确正确; ;两个电极一两个电极一样样, ,不能构成原电池不能构成原电池,B,B错误错误; ;酒精不是电解质溶液酒精不是电解质溶液, ,不能构成原电池不能构成原电池,C,C错错误误; ;该装置两电极相同该装置两电极相同, ,不能构成原电池不能构成原电池,D,D错误。错误。A

18、 A 2.2.有有A A、B B、C C、D D四块金属片四块金属片, ,进行如下实验进行如下实验: :A A、B B用导线相连后用导线相连后, ,同时浸入稀硫酸同时浸入稀硫酸中中,A,A极为负极极为负极; ;C C、D D用导线相连后用导线相连后, ,同时浸入稀硫酸中同时浸入稀硫酸中, ,电流由电流由DD导线导线C;C;B B、C C相连后相连后, ,同时浸入稀硫酸中同时浸入稀硫酸中,C,C极产生大量气泡极产生大量气泡; ;B B、D D相连后相连后, ,同时浸入硫酸铜溶液同时浸入硫酸铜溶液中中, ,片刻取出电极称量片刻取出电极称量,D,D极质量增加。据此极质量增加。据此, ,判断四种金属活

19、动性顺序为判断四种金属活动性顺序为( ( ) )A.CABDA.CABD B.ACDB B.ACDBC.BDCAC.BDCA D.ABCD D.ABCD解析解析: :中中,A,A、B B用导线相连后浸入稀硫酸中用导线相连后浸入稀硫酸中,A,A为负极为负极, ,说明活动性说明活动性ABAB。中。中,C,C、D D用导线相连浸入稀硫酸用导线相连浸入稀硫酸, ,电流由电流由DD导线导线C,C,则电子流向为则电子流向为CC导线导线D,D,说明活动说明活动性性CDCD。中。中,B,B、C C相连后浸入稀相连后浸入稀H H2 2SOSO4 4,C,C产生气泡产生气泡, ,说明活动性说明活动性CBCDBD。

20、综合以上分析。综合以上分析, ,可确定四种可确定四种金属活动性顺序为金属活动性顺序为 ABCD,DABCD,D正确。正确。D D B B 4.4.(2017(2017湖南株洲联考湖南株洲联考) )如图是课外活动小组设计的用化学电源使如图是课外活动小组设计的用化学电源使LEDLED灯发灯发光的装置。下列说法错误的是光的装置。下列说法错误的是( ( ) )A.A.铜片表面有气泡生成铜片表面有气泡生成B.B.装置中存在装置中存在“化学能化学能电能电能光能光能”的转换的转换C.C.如果将稀硫酸换成柠檬汁如果将稀硫酸换成柠檬汁, ,导线中不会有电子流动导线中不会有电子流动D.D.如果将锌片换成铁片如果将

21、锌片换成铁片, ,电路中的电流方向不变电路中的电流方向不变C C 解析解析: :铜锌原电池中铜锌原电池中,Cu,Cu作正极作正极, ,溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气气, ,所以所以CuCu上有气泡生成上有气泡生成,A,A正确正确; ;原电池中化学能转化为电能原电池中化学能转化为电能,LED,LED灯发光灯发光时时, ,电能转化为光能电能转化为光能,B,B正确正确; ;柠檬汁显酸性也能作电解质溶液柠檬汁显酸性也能作电解质溶液, ,所以将稀所以将稀硫酸换成柠檬汁硫酸换成柠檬汁, ,仍然构成原电池仍然构成原电池, ,所以导线中有电子流动所以导线中有电子流动,C

22、,C错误错误; ;金属金属性性CuCu比比ZnZn、FeFe弱弱,Cu,Cu作正极作正极, ,所以电路中的电流方向不变所以电路中的电流方向不变, ,仍然由仍然由CuCu流向流向负极负极,D,D正确。正确。5.5.铁及铁的化合物应用广泛铁及铁的化合物应用广泛, ,如如FeClFeCl3 3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。外伤止血剂等。(1)(1)写出写出FeClFeCl3 3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式: : 。(2)(2)若将若将(1)(1)中的反应设计成原电池中的反应设计成原电池, ,请画出原电池的装置图请

23、画出原电池的装置图, ,标出正、负极标出正、负极, ,并写出电极反应式。并写出电极反应式。电极材料及电解电极材料及电解质溶液质溶液 负极负极:Cu;:Cu;正极正极:C:C或或PtPt电解质溶液电解质溶液:FeCl:FeCl3 3溶液溶液装置图装置图实验微专题四原电池正、负极确定的实验探究实验微专题四原电池正、负极确定的实验探究原电池的正、负极一般依据两极材料判断原电池的正、负极一般依据两极材料判断, ,活泼的金属为负极活泼的金属为负极, ,活泼性较活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。但是弱的金属或能导电的非金属为正极。但是, ,有些特殊情况要考虑电极与电有些特殊情况要考虑电极与电解质溶液

24、的反应。例如解质溶液的反应。例如, ,镁、铝与镁、铝与NaOHNaOH溶液构成的原电池以及铝、铜与浓溶液构成的原电池以及铝、铜与浓硝酸构成的原电池等。硝酸构成的原电池等。【典型例题】【典型例题】 有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序序, ,两人均用镁片和铝片作电极两人均用镁片和铝片作电极, ,但甲同学将电极放入但甲同学将电极放入6 mol/L6 mol/L的硫酸溶液中的硫酸溶液中, ,乙同学将电极放入乙同学将电极放入6 mol/L6 mol/L的的NaOHNaOH溶液中溶液中, ,如图所示。如图所示。(1)(1)写出甲中正极

25、的电极反应。写出甲中正极的电极反应。正极正极: : 。(2)(2)写出乙中负极的电极反应和总反应的离子方程式。写出乙中负极的电极反应和总反应的离子方程式。负极负极: : ;总反应的离子方程式总反应的离子方程式: : 。(3)(3)如果甲、乙同学均认为如果甲、乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属构成原电池的电极材料如果都是金属, ,则构成负极材则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼料的金属应比构成正极材料的金属活泼”, ,则甲会判断出则甲会判断出 的活动性更强的活动性更强, ,乙会判断出乙会判断出 的活动性更强的活动性更强( (填写元素符号填写元素符号) )。(3)(3)若根据

26、若根据“构成原电池的电极材料如果都是金属构成原电池的电极材料如果都是金属, ,则构成负极材料的金属应比则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼构成正极材料的金属活泼”, ,则甲会判断出金属活动性则甲会判断出金属活动性:MgAl,:MgAl,乙会判断出金属乙会判断出金属活动性活动性:MgAl:MgAl。(3)Mg(3)MgAlAl(4)(4)由此实验得出的下列结论中由此实验得出的下列结论中, ,正确的有正确的有 。A.A.利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质利用原电池反应判断金属活动性顺序时应注意选择合适的介质B.B.镁的金属性不一定比铝的金属性强镁的金属性不一定比铝的金

27、属性强C.C.该实验说明金属活动性顺序表已过时该实验说明金属活动性顺序表已过时, ,没有实用价值了没有实用价值了D.D.该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大, ,因此应具体问题具体分析因此应具体问题具体分析(5)(5)通过分析上述实验通过分析上述实验,“,“直接利用金属活动性顺序表判断原电池中的正、负极直接利用金属活动性顺序表判断原电池中的正、负极”这种做法可这种做法可靠吗靠吗? ?若不可靠若不可靠, ,请你提出另一种判断原电池正、负极的可行的实验方案。请你提出另一种判断原电池正、负极的可行的实验方案。解析解析: : (4) (4)金属性金属性MgMg一定大于一定大于Al,BAl,B错误错误; ;金属活动性顺序表反映了金属活动性的规律金属活动性顺序表反映了金属活动性的规律, ,是学习是学习化学的有力工具化学的有力工具,C,C错误。错误。(5)(5)通过上述分析通过上述分析,“,“直接利用金属活动性顺序表判断原电池中的正、负极直接利用金属活动性顺序表判断原电池中的正、负极”不可靠不可靠, ,可用电可用电流计或电极现象