2023-2024学年人教版新教材必修第二册 第六章第一节 化学反应与能量变化（第2课时） 学案

化学反应与能量变化第2课时化学反应与电能【学习目标】1、设计实验认识构成原电池的条件。2、理解原电池的概念及工作原理，3、能正确判断原电池的正、负极。4、了解原电池工作原理在生产生活中的应用。▲▲▲预习案▲▲▲一、化学能间接转化为电能——火力发电1、火力发电原理：化学能经过一系列能量转化过程，间接转化为电能。化学能eq\o(,\s\up7(燃料燃烧))热能eq\o(,\s\up7(蒸汽轮机))机械能eq\o(,\s\up7(发电机))电能2、火力发电的优点和弊端优点弊端成本低廉、技术成熟①使用的化石能源是不可再生资源，会造成能源危机；②化石燃料燃烧会产生污染性气体（如SO2、CO等）及粉尘，污染环境；③转换环节多，能量损耗大，能量的利用率低。二、化学能直接转化为电能——原电池1、概念：将____________转化为____________的装置。2、本质：发生________________________。3、构成：（1）负极：_________电子的一极，发生_________反应；（2）正极：_________电子的一极，发生_________反应。4、原电池的工作原理——以Zn-Cu-H2SO4原电池为例电极名称：电极名称：___________反应类型：___________电极反应式：_________________现象：_______________________电极名称：___________反应类型：___________电极反应式：_________________现象：_______________________总反应式：____________________________________（1）外电路：电子流向：_____极→沿______→_____极；电流方向：_____极→沿______→_____极。（2）内电路：离子流向：阳离子→_____极；阴离子→_____极。口诀：“正正负负”。5、原电池的构成条件（1）两个__________不同的电极。如：金属与金属、金属与非金属（能导电）。（2）__________溶液（或_________________）。（3）电极用导线相连并插入电解质溶液构成_______________。（4）能自发进行的_______________反应。6、原电池原理的应用（1）加快氧化还原反应的速率。在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中粒子运动相互间的干扰减小，使反应加快。（2）比较金属活动性的强弱。一般情况下，原电池中活泼金属作_____极，不活泼金属作_____极。（3）用于金属保护。如可在船体上镶锌块，形成原电池，从而保护船体。▲▲▲探究案▲▲▲一、实验1、【实验6-3】序号实验步骤及操作装置现象结论及解释（1）将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。锌片：__________________铜片：__________________（2）用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象。锌片：__________________铜片：__________________（3）如图所示，用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表的指针是否偏转。锌片：__________________铜片：__________________电流表：________________【思考】实验（3）中的电流表为什么会发生偏转？____________________________________________________________________________________________二、原电池的构成及原理1、原电池的构成【例】判断下列装置能否构成原电池（是的在括号内标“√”，不是在括号内标“×”）。（）（）（）（）（）（）（）（）（）2、原电池正负极的判断判断依据正极负极电子流向反应类型电极材料电极现象离子流向特例：若Mg和Al为原电池的两极，KOH溶液为电解质溶液时，虽然Mg比Al活泼，但由于Mg不和KOH溶液反应，所以此原电池Mg作正极，Al作负极。三、电极反应式的书写1、书写步骤（1）电极反应式①负极：一般情况下，活动性强的金属在负极失去电子被氧化，如R-ne-=Rn+（R代表金属）②正极：强酸溶液作为电解质溶液时，为2H++2e-=H2↑；活动性弱的金属盐溶液作为电解质时，为Rn++ne-=R（R代表金属）（2）电池总反应式：正极反应式+负极反应式=电池总反应式（需注意得失电子是否守恒）。2、练习装置电极反应式正极：__________________负极：__________________总反应式：__________________正极：_________________负极：_________________总反应式：_________________正极：________________负极：________________总反应式：________________自纠自查1、火力发电过程中，机械能转化为电能是整个能量转化的关键（）2、原电池的电极材料必须是金属（）3、原电池工作时，正极与负极转移电子数相同（）4、在锌铜原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液流回锌（）5、原电池中阳离子向正极移动（）6、原电池中，负极材料的活动性一定强于正极材料的活动性（）7、只要是自发的放热的化学反应就可以设计为原电池（）8、原电池的负极上一定发生氧化反应，故负极本身质量一定减轻（）9、向Zn和稀H2SO4反应的溶液中，滴加几滴CuSO4溶液，产生气泡速率加快，是因为构成了原电池（）10、原电池中正极材料必须与电解质溶液的某种离子反应（）▲▲▲习题案▲▲▲1．下列图示的装置属于原电池的是（）A． B． C． D．2．一个原电池的总反应的离子方程式是：Zn+Cu2+=Zn2++Cu，该反应的原电池的正确组成是（）正极负极电解质溶液AZnCuCuCl2BZnCuZnCl2CCuZnH2SO4DCuZnCuSO43．如图是化学课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置示意图。下列有关该装置的说法正确的是（）A．铜片为负极，其附近的溶液变蓝，溶液中有Cu2+产生B．其能量转化的形式主要是“化学能→电能→光能”C．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向将改变D．如果将稀硫酸换成柠檬汁，LED灯将不会发光4．有a、b、c、d四种金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：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极由此可判断这四种金属的活动性顺序是（）A．a>b>c>d B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c5．将纯锌片和纯铜片按图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c(H＋)均减小 D．产生气泡的速率甲比乙慢6．用Cu片、Al片、Cu(NO3)2溶液设计一个原电池。有关该原电池的叙述不正确的是（）A．由该原电池的工作原理不能比较Cu、Al的金属活动性强弱B．正极反应式为Cu2++2e-=CuC．其他条件不变时，将Al片改为Zn片，电路中通过等量电子时，Zn片溶解的质量大于Al片D．其他条件不变时，将Cu(NO3)2溶液改为FeCl3溶液，负极电极反应式为Al-3e-=Al3+7．（1）将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流表。锌片上发生的电极反应：___________________；银片上发生的电极反应：___________________。（2）若该电池中两电极的总质量为60g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47g，试计算：①产生氢气的体积（标准状况）_________L；②通过导线的电量_________C。（已知NA＝6.02×1023mol－1，电子电荷为1.60×10－19C8．某同学设计实验探究构成原电池的条件，装置如图所示。实验一：探究电极的构成（甲图）①A、B两极均选用石墨，发现灵敏电流计指针不偏转；②A、B两极均选用铜片，发现灵敏电流计指针不偏转；③A极用锌片，B极用铜片，发现电流计指针向左偏转；④A极用锌片，B极用石墨，发现电流计指针向左偏转。结论一：_________________________________________________________________________________。实验二：探究溶液的构成（甲图，A极用锌片，B极用铜片）①液体采用无水乙醇，发现灵敏电流计指针不偏转。②改用硫酸溶液，发现灵敏电流计指针偏转，B极上有气体产生。结论二：_________________________________________________________________________________。实验三：对比实验，探究乙图装置能否构成原电池将锌、铜两电极分别放入稀硫酸中，发现锌片上有气泡产生，铜片上无明显现象，灵敏电流计指针不发生偏转。结论三：_____________________________________________________________。参考答案【预习案】二、1、化学能电能2、氧化还原反应3、失去氧化得到还原4、（左→右）负极氧化反应Zn-2e-=Zn2+Zn片逐渐溶解正极还原反应2H++2e-=H2↑c产生气泡Zn+2H+=Zn2++H2↑负导线正正导线负正负活泼性电解质熔融电解质闭合回路氧化还原【探究案】一、1、序号实验步骤及操作装置现象结论及解释（1）将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。锌片：没有变化铜片：逐渐溶解，有气泡产生锌与稀硫酸反应产生氢气，而铜不反应（2）用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象。锌片：有气泡产生铜片：逐渐溶解锌失去电子，经导线流向铜片，H＋在铜片上得到电子被还原生成H2（3）如图所示，用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表的指针是否偏转。锌片：有气泡产生铜片：逐渐溶解电流表：指针发生偏转导线中有电流通过，反应过程中产生了电能【思考】说明导线中有电流通过二、1、√√××××√√√2、判断依据正极负极电子流向电子流入电子流出反应类型还原反应氧化反应电极材料较不活泼的金属或能导电的非金属较活泼的金属电极现象有气泡产生或质量增加质量减小离子流向阳离子流向正极阴离子流向负极三、2、Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn