高中化学221化学能转化为电能课件新人教版必修2

第二章第二节化学能与电能(diànnéng)第1课时化学能转化(zhuǎnhuà)为电能第一页，共57页。1.熟悉能源的分类和化学能与电能的转化关系。2.知道原电池是利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置，通过实验会说明原电池的原理，以及判断(pànduàn)原电池的正、负极。3.会正确书写电极反应式，熟知原电池的应用。目标(mùbiāo)导航第二页，共57页。基础知识导学重点难点探究(tànjiū)随堂达标(dábiāo)检测栏目(lánmù)索引分层训练第三页，共57页。一、一次能源(yīcìnénɡyuán)和二次能源基础知识导学答案(dáàn)1.能源(néngyuán)按其来源可分为一次能源(néngyuán)和二次能源(néngyuán)。能源类别定义实例一次能源__________________________太阳能、风能、地热能、潮汐能、

、

、______等二次能源______________________________________________________________________________直接从自然界中取得的能源原煤石油天然气由一次能源经过加工、转换得到的能源电能(水电、火电、核电)、蒸汽能、机械能等第四页，共57页。答案(dáàn)2.二次能源——火力发电(1)火力发电原理：首先通过化石燃料燃烧，使 能转变为能，加热水使之汽化为蒸汽以推动(tuīdòng)蒸汽轮机，然后带动发电机发电。(3)火力发电弊端：①煤属于不可再生资源，用一点少一点，用煤发电会造成资源的浪费。②能量经过(jīngguò)多次转化，利用率低，能量损失大。③煤燃烧会产生有害物质(如SO2、CO、NO2、 等)，污染环境。化学热化学热机械电燃烧粉尘第五页，共57页。议一议判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”(1)根据一次能源和二次能源的划分，氢气为二次能源()(2)电能是现代社会中应用(yìngyòng)最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源()(3)火力发电是化学能间接转化为电能的过程()(4)水力发电是将化学能转化为电能的过程()答案(dáàn)√×√√第六页，共57页。二、化学能直接转化(zhuǎnhuà)为电能答案(dáàn)1.按要求(yāoqiú)完成下列实验，并填表实验步骤现象解释或说明_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________锌片逐渐溶解，表面有气泡；铜片表面无气泡锌与稀硫酸发生置换反应产生H2，而铜则不能锌片逐渐溶解，铜片表面有气泡，电流表指针发生偏转锌与稀硫酸反应，但氢气在铜片上产生，导线中有电流第七页，共57页。_______________________________________________________________________________________________________________________两锌片逐渐(zhújiàn)溶解且表面都有气泡，电流表指针不偏转锌与稀硫酸反应，但导线(dǎoxiàn)中无电流无现象(xiànxiàng)乙醇是非电解质，与Zn、Cu都不反应答案第八页，共57页。2.原电池(1)概念：是 ；原电池的反应本质是________反应。(2)构成条件①原电池反应必须是 的氧化(yǎnghuà)还原反应；②具有 的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)；③两电极均插入 中；④电解质溶液、电极、导线形成 。答案(dáàn)将化学能转变(zhuǎnbiàn)为电能的装置氧化还原自发活动性不同电解质溶液闭合回路相关视频第九页，共57页。(3)原电池的工作(gōngzuò)原理答案(dáàn)负极(fùjí)氧化反应Zn-2e-==Zn2+正极还原反应2H++2e-==H2↑原电池总反应式：_______________________。Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑第十页，共57页。(4)能量转化过程：原电池在工作时，极失电子，电子通过导线(dǎoxiàn)流向极，被氧化性物质得到，闭合回路中形成电流， 能转变为能。答案(dáàn)负正化学(huàxué)电相关视频第十一页，共57页。议一议1.判断正误，正确的打“√”，错误(cuòwù)的打“×”(1)HCl＋NaOH===NaCl＋H2O是放热反应，可以设计成原电池()(2)将铜片和锌片用导线连接插入酒精中，电流表指针发生偏转()(3)在铜—锌—稀硫酸原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌()(4)原电池中阳离子向正极移动()(5)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子()答案(dáàn)×××√×第十二页，共57页。2.原电池中作负极(fùjí)的一定是活泼金属，作正极的一定是不活泼金属吗？答案不一定。在原电池中的两极可以都是活泼金属(如Zn－Fe－稀硫酸，Zn作负极(fùjí))，也可以都是不活泼金属(如Cu－Ag－AgNO3，Cu作负极(fùjí))也可以是一种金属和一种能导电的非金属(如Cu－C－AgNO3，Cu作负极(fùjí))。答案(dáàn)返回(fǎnhuí)第十三页，共57页。一、原电池的工作(gōngzuò)原理重点难点探究(tànjiū)例1如图所示，电流表指针发生偏转，同时A极质量减少(jiǎnshǎo)，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可能分别为Zn、Cu、稀盐酸C.C中阳离子向A极移动D.A极发生氧化反应解析答案第十四页，共57页。解析原电池中，负极金属失去电子，溶解，质量减小，故A极是负极，B极是正极，根据构成情况(qíngkuàng)可判断A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸，A、B正确；离子移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，C错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，D正确。答案C第十五页，共57页。1.原电池的工作(gōngzuò)原理归纳(guīnà)总结(1)反应类型：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。(2)电子的移动方向：负极流出，经导线流向(liúxiànɡ)正极。(3)离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。第十六页，共57页。2.原电池正、负极(fùjí)的判断第十七页，共57页。变式训练1如图是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，在卡片上描述(miáoshù)合理的是()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：从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H2为0.5mol⑥正极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋第十八页，共57页。A.①②③ B.③④⑤C.④⑤⑥ D.②③④解析(jiěxī)答案第十九页，共57页。答案(dáàn)B第二十页，共57页。二、原电池原理的应用例2有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分(bùfen)实验现象如下：实验装置部分实验现象a极质量减小，b极质量增大b极有气体产生，c极无变化d极溶解，c极有气体产生电流从a极流向d极第二十一页，共57页。由此可判断(pànduàn)这四种金属的活动性顺序是()A.a＞b＞c＞d B.b＞c＞d＞aC.d＞a＞b＞c D.a＞b＞d＞c解析(jiěxī)答案解析装置一是原电池，a极质量减小，说明a极金属(jīnshǔ)易失去电子形成离子，故a极金属(jīnshǔ)比b极金属(jīnshǔ)活泼；装置二没有形成原电池，可知b比c活泼，且c位于金属(jīnshǔ)活动性顺序表中氢的后面；装置三和四均形成原电池，易知d比c活泼，d比a活泼。因此四种金属(jīnshǔ)的活动性顺序为d＞a＞b＞c，故选C。C第二十二页，共57页。原电池原理的应用(1)比较金属活动性作负极的金属活动性强，作正极(zhèngjí)的金属活动性弱。(2)改变化学反应速率如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正、负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率。(3)设计原电池如：把Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋设计成原电池，可用Fe作负极，铜(或石墨)作正极(zhèngjí)，FeCl3溶液作电解质溶液。归纳(guīnà)总结第二十三页，共57页。(4)保护金属设备如：船体是钢铁材料，在海水中易被腐蚀，在船体外壳焊接上比铁活泼的金属(如Zn)，则构成以Zn、Fe为电极(diànjí)的原电池，Zn被消耗掉而Fe得到保护。第二十四页，共57页。变式训练2100mL2mol·L－1的盐酸与过量的锌反应(fǎnyìng)，为加快速率，又不影响产生氢气的总量，可采用的方法是()A.加入适量的6mol·L－1的盐酸B.加入数滴氯化铜溶液C.加入适量的蒸馏水D.加入适量的氯化钠溶液解析(jiěxī)答案返回(fǎnhuí)第二十五页，共57页。解析能加快反应速率，但增加了产生氢气的总量，A错误；不影响H2的量，但稀释了盐酸，降低了反应速率，C、D错误；发生(fāshēng)反应Cu2＋＋Zn===Zn2＋＋Cu，形成Cu－Zn原电池，加快了反应速率，B正确。答案B返回(fǎnhuí)第二十六页，共57页。1.下列(xiàliè)叙述正确的是()①原电池是把化学能转化成电能的一种装置②原电池的正极发生氧化反应，负极发生还原反应③不能自发进行的氧化还原反应，通过原电池的装置均可实现④碳棒不能用来作原电池的正极⑤反应Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋，能以原电池的形式来实现A.①⑤ B.①④⑤ C.②③④ D.②⑤随堂达标(dábiāo)检测解析(jiěxī)答案12345第二十七页，共57页。解析①原电池是把化学能转化为电能的一种装置，①正确；②在发生反应时，原电池的正极要得到电子而发生还原反应，负极要失去电子而发生氧化反应，②错误；③铜与稀硫酸不能发生反应，若用铜作负极，碳棒作正极，稀硫酸作电解质溶液，组成原电池，此反应仍然不能发生，③错误；④因为碳棒可以用来(yònɡlái)作原电池的正极，④错误；⑤可以用铜作负极，碳棒作正极，AgNO3溶液作电解质溶液，组成原电池，此时即可发生反应Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋，⑤正确。A正确。答案A12345第二十八页，共57页。2.将纯锌片和纯铜片按下图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是()A.两个装置都构成了原电池B.甲装置构成了原电池，乙装置没有构成原电池C.两烧杯中的锌片上都有大量(dàliàng)气泡产生D.产生气泡的速率甲比乙慢12345解析(jiěxī)答案第二十九页，共57页。解析甲中构成了铜锌原电池，锌作负极，失电子；铜作正极，氢离子在铜极上得电子，生成氢气；总反应式为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。乙装置没有构成原电池，因为没有形成闭合电路。构成原电池后生成氢气的速率(sùlǜ)加快。答案B12345第三十页，共57页。3.X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X和Y组成原电池(diànchí)时，Y为电池(diànchí)的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为()A.X>Y>Z B.X>Z>YC.Y>X>Z D.Y>Z>X解析根据原电池(diànchí)原理，负极的金属比正极活泼，可知Y>X，根据金属活动性顺序和置换反应原理，可知X>Z，故有Y>X>Z。12345C解析(jiěxī)答案第三十一页，共57页。4.已知金属锈蚀(xiùshí)的原理是在潮湿空气中金属表面形成水膜，金属与杂质和水膜中溶解的电解质组成原电池，从而使金属锈蚀(xiùshí)加快，下列制品的镀层损坏后，金属腐蚀速率最快的是()A.镀铝塑扣 B.食品罐头盒(镀锡铁盒)C.白铁水桶(镀锌) D.镀银铜质奖章解析在构成原电池反应中，被腐蚀的是较活泼的作负极的金属，根据金属活动顺序表，Zn、Al比Fe较活泼，Fe比Sn(锡)、Cu比Ag较活泼，而Fe比Cu活泼，故镀锡铁盒镀层破坏后腐蚀最快。解析(jiěxī)答案12345B第三十二页，共57页。5.现有如下两个(liǎnɡɡè)反应：(A)NaOH＋HCl===NaCl＋H2O(B)Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋(1)根据两反应本质，判断能否设计成原电池__________________。12345解析(jiěxī)答案解析只有自发的氧化还原反应才能(cáinéng)设计成原电池，(B)是氧化还原反应且能自发进行。(A)不能，(B)可以第三十三页，共57页。(2)如果不能，说明(shuōmíng)其原因__________________________________。12345解析(jiěxī)答案解析根据电池反应式Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋可知，Cu失电子作负极，负极材料是Cu，正极材料应是比铜不活泼(huópo)的金属或能导电的非金属；Ag＋得电子，所以此电解质溶液只能为AgNO3溶液。(A)不是氧化还原反应，没有电子转移(3)如果可以，则写出正、负极材料、其电极反应式、反应类型(“氧化反应”或“还原反应”)：负极：____，________________，________。正极：________________________，________________，________。CuCu－2e－===Cu2＋氧化反应碳棒、Ag、铂、金(任选一)2Ag＋＋2e－===2Ag还原反应返回第三十四页，共57页。基础(jīchǔ)过关分层训练(xùnliàn)123456789101112解析(jiěxī)答案题组1能源判断1.下列有关能源的说法错误的是(

)A.风能是人类通过风车等工具获取的能源，但属于一次能源B.在即将到来的新能源时代，核能、太阳能、氢能将成为主要能源C.月球土壤中含有丰富的质量数为3的氦，它可作为未来核能的重要原料D.原电池把化学能直接转化为电能，所以由原电池提供的电能是一次能源第三十五页，共57页。123456789101112解析风能是直接从自然界中取得的能源，属于一次能源，原电池提供的电能是由化学能转化而得到(dédào)的，不是直接获得的，属于二次能源，A正确，D错误；随着时代的发展，化石能源逐渐枯竭，所以新能源时代污染小的核能、太阳能、氢能将成为主要能源，B、C正确。答案D第三十六页，共57页。答案(dáàn)题组2原电池及正负极的判断2.下列(xiàliè)装置可以构成原电池的是()C123456789101112第三十七页，共57页。解析(jiěxī)答案3.按下图装置进行(jìnxíng)实验，若x轴表示流入正极的电子的物质的量，则y轴可以表示()123456789101112A.①③ B.②④ C.①③⑤ D.②④⑥第三十八页，共57页。123456789101112解析根据(gēnjù)图中装置可判断，Fe、Ag、AgNO3构成的原电池中，活泼金属Fe为负极，Ag为正极，Fe和硝酸银之间发生氧化还原反应，所以银离子浓度减小，硝酸根浓度不变，①正确、②错误；在负极上金属铁本身失电子，即a棒质量减轻，③正确；正极b棒上析出金属银，即b棒质量增加，④错误；负极上金属铁本身失电子，正极Ag上析出金属银，所以溶液的质量是增加了Fe，但是析出了Ag，在转移电子数相等情况下，析出的金属质量多，所以溶液质量减轻，但不能为零，⑤错误。A正确。答案(dáàn)A第三十九页，共57页。4.在如右图所示的装置中，a的金属活泼性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的下列叙述不正确的是()A.碳棒上有气体放出，溶液pH变大B.a是正极，b是负极C.导线中有电子流动(liúdòng)，电子从a极到b极D.a极上发生了氧化反应123456789101112解析(jiěxī)答案第四十页，共57页。解析显然，电极a、b与电解质溶液稀H2SO4组成原电池。因活泼性a>b(碳棒)，所以a为电池的负极(fùjí)，b为正极。电极反应式：a(负)极：a－ne－===an＋(氧化反应)123456789101112由于正极放电消耗H＋，溶液中c(H＋)减小，pH增大，在外电路中，电子(diànzǐ)由a极流出经电流表流向b极。答案(dáàn)B第四十一页，共57页。解析(jiěxī)答案5.某原电池装置(zhuāngzhì)如图所示，电池总反应为2Ag＋Cl2===2AgCl。下列说法正确的是()123456789101112A.正极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－B.放电时，交换膜右侧(yòucè)溶液中有大量白色沉淀生成C.若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变D.当电路中转移0.01mole－时，交换膜左侧溶液中约减少0.02mol离子第四十二页，共57页。解析根据(gēnjù)电池总反应可以看出Cl2得电子，Ag失电子，所以在原电池中Cl2在正极上发生还原反应，Ag在负极上发生氧化反应。正极反应为Cl2＋2e－===2Cl－，A错误；因为电解质溶液为盐酸，所以负极上Ag失电子生成的Ag＋随即与附近的Cl－反应，B错误；用氯化钠代替盐酸后，电极反应不发生改变，C错误；当电路中转移0.01mole－时，负极生成0.01molAg＋，由于Ag＋＋Cl－===AgCl↓，所以消耗掉0.01molCl－，由于电荷守恒，同时有0.01molH＋通过阳离子变换膜转移至右侧溶液中，D正确。答案D123456789101112第四十三页，共57页。解析(jiěxī)答案题组3原电池工作原理及应用6.如右图所示装置(zhuāngzhì)，电流表指针发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的()A.A是Zn，B是Cu，C为稀硫酸B.A是Cu，B是Zn，C为稀硫酸C.A是Fe，B是Ag，C为稀AgNO3溶液D.A是Ag，B是Fe，C为稀AgNO3溶液123456789101112第四十四页，共57页。解析(jiěxī)A极逐渐变粗，说明A极为原电池的正极，溶液中的金属阳离子得到电子后在A极上析出；B极逐渐变细，说明B极为原电池的负极，失去电子后变成离子进入溶液中。A和B中的反应为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑，则A中A极变细，B中A极不变。C和D两项中的反应为Fe＋2AgNO3===2Ag＋Fe(NO3)2，其中C中A极变细，D中A极变粗。答案D123456789101112第四十五页，共57页。解析(jiěxī)答案7.一个(yīɡè)原电池的总反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该原电池的合理组成是()123456789101112

正极负极电解质溶液AZnCuCuCl2BCuZnH2SO4CCuZnCuSO4DZnFeCuCl2解析由总反应式知，Zn被氧化作原电池的负极，符合条件的有B、C两项，电解质溶液(róngyè)中Cu2＋＋2e－===Cu，B选项中是2H＋＋2e－===H2↑，C正确。C第四十六页，共57页。解析(jiěxī)答案1234567891011128.各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为()A.②①③④ B.④③①② C.④②①③ D.③②④①解析②③④实质均为原电池装置。③中Fe为正极，被保护；②④中Fe为负极，均被腐蚀。但相对来说，Fe和Cu的金属(jīnshǔ)活动性差别较Fe和Sn的差别大，故Fe－Cu原电池中的Fe被腐蚀得更快；①中不能构成原电池，仅发生化学腐蚀反应。C第四十七页，共57页。9.利用反应2Cu＋O2＋2H2SO4===2CuSO4＋2H2O可制备(zhìbèi)CuSO4，若将该反应设计为原电池。(1)负极材料是____(写名称)，电极反应为________________。(2)正极电极反应式为______________________。123456789101112铜Cu－2e－===Cu2＋O2＋4e－＋4H＋===2H2O负解析(jiěxī)答案第四十八页，共57页。10.根据下列(xiàliè)事实：①A＋B2＋===A2＋＋B；②D＋2H2O===D(OH)2＋H2↑；③以B、E为电极与E的盐溶液组成原电池，电极反应为E2＋＋2e－===E，B－2e－===B2＋，由此可知A2＋、B2＋、D2＋、E2＋的氧化性强弱关系是____________________。能力(nénglì)提升123456789101112解析(jiěxī)答案解析由金属活动性的判断条件知，①中A＞B；②D是很活泼的金属；③中B＞E；所以金属性为D＞A＞B＞E，对应阳离子的氧化性恰好相反。＞A2＋＞D2＋E2＋＞B2＋第四十九页，共57页。11.如图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根(yīɡēn)绝缘的细丝，使之平衡。小心地往烧杯中央滴入CuSO4溶液。123456789101112(1)片刻后可观察到的现象是(指悬吊的金属圈)____________(填字母(zìmǔ))。A.铁圈和银圈左右摇摆不定 B.保持平衡状态不变C.铁圈向下倾斜 D.银圈向下倾斜第五十页，共57页。(2)产生上述现象的原因是________________________。(3)写出反应(fǎnyìng)的化学方程式：_______________________________________。123456789101112解析(jiěxī)答案第五十一页，共57页。123456789101112解析加入CuSO4溶液后，构成Fe—Ag原电池，Fe失电子作负极，质量减轻，Cu2＋在正极银圈上得电子，生成金属(jīnshǔ)铜沉积在上面使其质量增加。答案(1)D(2)加入CuSO4溶液后，构成Fe－Ag原电池，铁溶解，质量减轻，Cu2＋在银圈上得电子，生成Cu沉积在其上，质量增加(3)Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu第五十二页，共57页。123456789101112拓展(tuòzhǎn)探究12.某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验(shíyàn)，实验(shíyàn)结果记录如