【金学案】学年高中化学 （课标点击+预习导学+典例精析+课堂导练）第2章 第3节 第2课时 化学反应为人类提供能量同步辅导与检测 鲁科必修2

第3节化学反应的利用第2课时化学反应为人类提供能量1．了解化学反应中能量转化的方式。2．了解原电池的构成及工作原理。3．了解原电池原理的应用。4．通过化学反应中能量变化的学习，了解不同形式的能量的转化对人类生产和生活的影响。知识清单化学反应为人类提供能量1．化学反应中能量转化的主要形式热能

化学能

电能2．即热饭盒原理：________________；铝热剂焊接钢轨原理：__________________。以上反应过程都是化学能转化为________。化学反应化学反应3．化学能转化为电能(1)原电池原理演示实验：装置现象铜片上有____产生，锌片不断______，灯泡发____结论导线中有______通过，化学反应中化学能转化为______(1)气泡溶解光电子电能解释当铜片与锌片一同浸入稀硫酸时：①______失去电子被氧化为______进入溶液②电子由______通过导线流向______③溶液中的______从______上获得电子被还原为______而逸出，这样电子在导线上做定向移动，形成______锌片Zn2＋锌片铜片H＋铜片H2电流(2)原电池概念：利用氧化还原反应____________的装置。(3)常见电池目前市场上的电池有______(又称一次电池)、______(又称二次电池)和燃料电池等。(2)将化学能转化为电能(3)干电池蓄电池应用思考：干电池是我们生活中常用的电池，请你说出它的正、负极分别是什么？提示：正极为碳棒，负极为锌筒。综合拓展一、原电池的工作原理及应用1．原电池的工作原理(以铜、锌原电池为例)负极正极材料ZnCu反应类型氧化反应还原反应电子转移失电子得电子电极反应式Zn→Zn2＋＋2e－2H＋＋2e－→H2↑电池总反应方程式为：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑2.原电池原理的应用(1)加快氧化还原反应速率如实验室用Zn和稀H2SO4(或稀盐酸)反应制H2，常用粗锌，原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸的溶液形成原电池，使产生H2的速率加快。(2)比较金属的活动性强弱原电池中，一般活泼性强的金属为负极，活泼性弱的金属为正极。例如，有两种金属A和B，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到A极溶解，B极上有气泡产生，由原电池原理可知，金属活动性A>B。(3)设计原电池从理论上说，任何一个氧化还原反应都可以设计成原电池。例如，利用Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2的氧化还原反应可设计成如图所示的原电池，该原电池的电极反应为：负极(Cu)：Cu→Cu2＋＋2e－(氧化反应)正极(C)：2Fe3＋＋2e－→2Fe2＋(还原反应)特别提示两个活泼性不同的金属或金属与非金属在电解质溶液中，构成闭合回路时，都可以发生原电池反应，这是判断一装置是否是原电池装置的依据。除燃料电池外，一般负极都是电极材料发生反应被氧化，正极上一般是电解质溶液中的某种粒子被还原。尝试应用1．如下图所示的装置能够组成原电池产生电流的是()解析：根据构成原电池的四个必要条件分析：A中两电极相同；C中未形成闭合回路；D中酒精是非电解质。符合条件的只有B。答案：B2．某原电池的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该原电池正确的组成是()正极负极电解质溶液A.CuZnHClB.ZnCuCuSO4C.CuZnCuSO4D.CuZnZnCl2解析：根据方程式来看，Zn失去电子，化合价升高，发生氧化反应，作负极，排除B。正极为Cu2＋得电子，所以电解质溶液含Cu2＋，答案C。答案：C尝试应用3.如右图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下，其中正确的是（）①Zn为正极，Cu为负极②H+向负极移动③电子是由Zn经外电路流向Cu④Cu极上有H2产生⑤若有1mol电子流过导线，则产生的H2为0.5mol⑥正极的电极反应式为A.①②③B.③④⑤C.④⑤⑥D.②③④解析：在该原电池中，Zn比Cu活泼，故Zn作负极，Cu作正极，电子由Zn流出经导线流向Cu；负极反应为Zn-2e-

Zn2+，正极反应为2H++2e-

H2↑，故每转移1mol电子时，产生0.5molH2；在溶液中H+向正极移动，SO向负极移动。故①②⑥错误，③④⑤正确，选B项。答案：B4.下列叙述是小明做完铜、锌原电池后的实验后得出的结论和认识，你认为正确的是()A．构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属B．由铜、锌作电极与硫酸铜溶液组成的原电池中铜是负极C．电子沿外导线由锌流向铜，通过硫酸溶液被氢离子得到而放出氢气D．铜锌原电池工作时，若有13g锌被溶解，电路中就有0.4mol电子通过解析：两种活动性不同的的金属与电解质溶液能够组成原电池，但不能因此说构成原电池电极的材料一定都是金属，例如锌和石墨电极构成的干电池；在原电池中，较活泼金属中的电子流向较不活泼的金属，因此活泼金属是负极；但电子不能通过电解质溶液，应该是氢离子在铜极上得到由锌沿外导线转移过来的电子；铜锌原电池工作时，锌负极失电子，电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，1molZn失去2mol电子，0.2mol锌(质量为13g)被溶解，电路中有0.4mol电子通过，故选D。答案：D原电池的构成条件下列各组的电极材料和电解液，不能组成原电池的是()A．铜片、石墨棒，稀硫酸B．铜片、石墨棒，硝酸银溶液C．锌片、铜片，稀盐酸D．铜片、银片，FeCl3溶液解析：自发的氧化还原反应是形成原电池的关键，铜片、石墨棒，稀硫酸三者没有氧化还原反应发生。选项B、C、D对应的氧化还原反应分别是：Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑，Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2。答案：A变式训练解析：由原电池的构成条件可知，A项中的两个电极相同，不能形成原电池；C项中没有形成闭合回路，不能形成原电池；D项中酒精为非电解质，也不能形成原电池；Fe能与CuSO4溶液反应，选B项。答案：B原电池的工作原理与正负极判断下图是某同学做完Zn—Cu原电池实验后所做的读书卡片记录,其中描述合理的组合是（）实验后的记录:①Zn为正极,Cu为负极②H+向负极移动③电子流动方向Zn→Cu④Cu极上有H2产生⑤若有1mol电子流过导线,则产生H2为0.5mol⑥正极的电极反应式为:Zn—2eZn2＋A.①②③B.②③④C.③④⑤D.④⑤⑥原电池的工作原理与正负极判断解析：本题应明确以下两点:(1)原电池的工作原理；(2)有关计算可采用“电子守恒法”。在该原电池中,Zn比Cu活泼,故Zn作负极,铜作正极,电子由Zn流出经导线流向Cu片。负极反应为Zn-2e-Zn2＋,正极反应为2H＋＋2e－H2↑,故每转移1mol电子时,产生0.5molH2。在溶液中,H＋向正极移动,SO2-4向负极移动,故③④⑤正确,选C。答案：C变式训练2.如图所示,两电极一为碳棒,一为铁片,若电流表的指针发生偏转,且a极上有大量气泡生成,则以下叙述正确的是（）A.a为负极,是铁片,烧杯中的溶液为稀硫酸B.b为负极,是铁片,烧杯中的溶液为硫酸铜溶液C.a为正极,是碳棒,烧杯中的溶液为稀硫酸D.b为正极,是碳棒,烧杯中的溶液为硫酸铜溶液解析：由题给信息“电流表指针发生偏转”,可确定该装置构成了原电池。又因“a极有大量气泡生成”,可知:a为正极(碳棒),则b为负极(铁片),即可确定烧杯中的溶液是稀硫酸。答案：C原电池原理及应用下列关于实验现象的描述不正确的是()A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡B．用导线连接锌片、铜片，一起浸在硫酸铜溶液中，铜片表面析出单质铜C．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁D．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快解析：把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，符合构成原电池的条件，铜片作正极，表面出现气泡；用导线连接锌片、铜片，一起浸在硫酸铜溶液中，锌比铜活泼，铜作正极，表面析出单质铜；把铜片插入三氯化铁溶液中，发生反应：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2，铜片被三氯化铁溶液腐蚀而逐渐溶解，不会在铜片表面出现一层铁，所以选项C不正确；把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，锌粒与氯化铜溶液发生反应：Zn＋CuCl2===ZnCl2＋Cu，即在锌片表面附着铜，与盐酸电解质溶液形成原电池，所以气泡放出速率加快。答案：C变式训练3．有A、B、C、D四块金属片，进行如下实验：①A、B用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，A为负极；②C、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，电流由D―→导线―→C；③A、C相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，C极产生大量气泡；④B、D用导线相连后，同时浸入稀硫酸溶液中，D极发生氧化反应。据此，判断四种金属的活动性顺序是()A．A>B>C>DB．A>C>D>BC．C>A>B>DD．B>D>C>A解析：金属与稀硫酸溶液组成原电池，活泼金属为负极，失去电子发生氧化反应，较不活泼的金属为正极，H＋在正极表面得到电子生成氢气，电子由负极流向正极，电流由正极流向负极。题中由①知A>B；由②知C>D；由③知A>C；由④知D>B。综合以上信息可知金属活动性A>C>D>B。答案：B1．下列关于能源和作为能源的物质的叙述中错误的是()A．化石能源物质内部蕴储着大量的能量B．绿色植物进行光合作用时，将太阳能转化为化学能“贮存”起来C．物质的化学能可以在不同条件下转化为热能、电能为人类所利用D．吸热反应没有利用价值解析：吸收热量的化学反应叫吸热反应。例如，制造水煤气反应、高炉中还原剂一氧化碳的产生(在高温条件下，用碳还原二氧化碳制取一氧化碳)等反应都是吸热反应，也都是很有价值的重要的工业反应。答案：D7.研究人员最近发明了一种“水”电池,这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电,在海水中电池总反应可表示为:5MnO2＋2Ag＋2NaClNa2Mn5O10＋2AgCl。下