新教材同步系列2024春高中化学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课件新人教版必修第二册

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学习目标素养目标学法指导了解化学电源在实际生活中的应用及废旧电池的处理和利用科学态度与社会责任1．通过对比火力发电，认识化学能直接转变为电能的装置——原电池的优势2．通过实验探究，从宏观(能量变化)和微观(电子转移)相结合的视角学习原电池的组成和工作原理掌握构成原电池装置的条件科学探究与创新意识课前·

新知导学原电池热能机械能燃烧电子的转移2．原电池(1)概念：把________能转变为________能的装置。(2)工作原理(以铜－锌－稀硫酸原电池为例)。化学电(3)电子的流向：电子由________极经导线流向________极。(4)反应本质：原电池反应的本质是自发进行的____________反应。电极材料电极名称电子转移电极反应式反应类型锌负极___________________________________反应铜正极___________________________________反应总反应________________________电子流出Zn－2e－===Zn2+氧化电子流入2H＋＋2e－===H2↑还原Zn＋2H＋===Zn2+＋H2↑负正氧化还原(1)火力发电有何缺点？【答案】污染环境、低效。(2)Cu—Zn—H2SO4溶液形成的原电池工作时，电子、离子及电流分别怎样移动？【答案】电子由锌片经导线流向铜片；电流方向与电子流动方向刚好相反，由铜片经过导线流向锌片；溶液中的阳离子Zn2+、H＋移向铜极(正极)，阴离子SO、OH－移向锌极(负极)。微思考下列装置中，不能构成原电池的是

(

)【答案】B【解析】蔗糖溶液不是电解质溶液，不能构成原电池。1．锌锰干电池——一次电池(1)构造示意图。(2)特点：放电之后不能充电。

物理锌筒石墨棒NH4Cl糊2．充电电池——二次电池(1)特点：放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以________进行，使电池恢复到放电前的状态。(2)实例：__________电池、__________电池、________电池等。(3)应用：手机、笔记本计算机、照相机和摄像机等所用电池大多为________电池。逆向铅酸蓄镍氢锂离子锂离子3．燃料电池(1)概念：将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)和氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的电化学反应装置。(2)特点：①清洁、安全、高效；②反应物不是储存在电池内部，而是由外部提供；③供电量易于调节，能适应用电器负载的变化，且充电时间较短。原电池的电极材料都必须是金属吗？【答案】原电池的电极材料可以是两种活泼性不同的金属，也可以是一种金属与一种可导电的惰性材料(如石墨)，在燃料电池中，电极本身均不发生反应，故两极均可用惰性材料。微思考下列几种化学电池中，不属于可充电电池的是 (

)A．碱性锌锰电池B．手机用锂离子电池C．汽车用铅酸蓄电池D．玩具用镍氢电池【答案】A课堂·

重难探究[重难理解]1．原电池构成条件重难点一原电池的工作原理2．原电池的工作原理3．多角度判断原电池的正、负极4．判断原电池正负极的注意事项一般是较活泼金属作负极，较不活泼金属作正极，但也要注意电解质溶液的性质及浓度。如：(1)镁、铝用导线连接插入稀硫酸中，镁作负极，铝作正极；若电解质是氢氧化钠，则镁作正极，铝作负极。(2)铜、铝用导线连接插入稀硫酸中，铝作负极，铜作正极；若插入浓硝酸中，铝作正极，铜作负极。下列各装置能构成原电池的是 (

)[典例精练]【答案】B【解析】A中两电极相同，错误；C中蔗糖溶液是非电解质溶液，错误；D中两烧杯中溶液是分开的，没有形成闭合回路，错误。(2023·上海徐汇中学期末)关于下图所示的原电池，下列说法正确的是 (

)A．随着反应进行，溶液的pH增大B．锌片上发生的反应：2H＋＋2e－===H2↑C．电子由铜片通过导线流向锌片D．该装置是将电能转化为化学能【答案】A【解析】随着反应进行，氢离子被消耗，浓度减小，pH增大，A正确；锌片作负极，发生的是失电子的氧化反应，电极反应为Zn－2e－===Zn2+，B错误；电子从负极锌片流出，经由导线，流向正极铜片，C错误；该装置为原电池，将化学能转化为电能，D错误。(2023·广东深圳罗湖高级中学期中)下列关于原电池的叙述中正确的是 (

)A．外电路中电子从负极流向正极B．活泼金属作正极，不活泼金属作负极C．把电能转化为化学能的装置D．正极发生氧化反应【答案】A【解析】原电池中外电路中电子从负极流向正极，A正确；不一定是活泼金属作正极，不活泼金属作负极，例如镁和铝作电极、氢氧化钠溶液作电解液的原电池中铝作负极，B错误；把电能转化为化学能的装置为电解池，不是原电池，C错误；原电池中正极发生还原反应，负极发生氧化反应，D错误。[重难理解]1．比较金属活动性原电池中，做负极的金属活动性一般比做正极的金属活动性强。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做负极，石墨做正极，FeCl3溶液做电解质溶液。重难点二原电池原理的应用已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解质溶液：CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、稀硫酸。按要求回答下列问题：(1)电工操作规范规定：不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。原因是_________________________________。(2)若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选Fe2(SO4)3溶液，外加导线，________(填“能”或“不能”)构成原电池。若能，写出电极反应，负极：________________，正极_______________(若不能，后两空不填)。[典例精练](3)设计一种以铁和稀硫酸反应为原理的原电池，要求在框中画出装置图(需标明电极材料及电池的正、负极)。【答案】(1)二者连接在一起时，接头处在潮湿的空气中构成原电池而加快铝导线的腐蚀，在接头处易断开(2)能Cu－2e－===Cu2+

2Fe3+＋2e－===2Fe2+(3)【解析】(2)因为Fe2(SO4)3能与Cu发生反应：Fe2(SO4)3＋Cu===2FeSO4＋CuSO4，因此根据给出的条件可以设计成原电池，其负极为Cu，电极反应为Cu－2e－===Cu2+；正极为石墨，电极反应为2Fe3+＋2e－

===2Fe2+。(3)因为总反应为Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，所以负极为Fe，正极可为Cu、Ag或石墨，电解质溶液为稀硫酸，即可画出装置图。【规律方法】原电池的设计方法(1)找：找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应才能被设计成原电池。(2)拆：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，分别作为负极和正极的电极反应，还原剂－ne－===氧化产物(负极电极反应)；氧化剂＋ne－===还原产物(正极电极反应)。(3)定：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液，正极一般选择比负极活泼性差的金属或能导电的非金属。(4)画：连接电路，形成闭合回路，画出原电池示意图。(2023·安徽芜湖一中联考)a、b、c、d四种金属片浸入稀硫酸中，用导线两两组成原电池。若a、b相连时，电流由a经导线流向b；c、d相连时，d极质量减少；a、c相连时，c极上产生大量气泡；a、d相连时，H＋移向d极，则四种金属的活动性顺序由强到弱的顺序是 (

)A．b＞a＞d＞cB．b＞d＞a＞cC．b＞a＞c＞dD．b＞d＞a＞c【答案】A【解析】若a、b相连，电流由a经导线流向b，a为正极，则活泼性b>a；若c、d相连，d极质量减小，d为负极，则活泼性d>c；a、c相连，c极上产生大量气泡，c为正极，则活泼性a>c；a、d相连，H＋移向d极，d为正极，则活泼性a>d。所以金属活动性顺序由强到弱为b>a>d>c，A正确。[课堂小结]小练·素养达成1．下面是有关各种形式能量的相互转化途径的叙述，其中错误的是 (

)A．家庭液化气灶将化学能转变为热能B．灯泡将电能全部转变为光能C．光合作用将光能转变为化学能D．太阳能电池将太阳能转变为电能【答案】B【解析】灯泡除了将电能转变为光能之外，还转变为热能等其他形式的能量。2．(2021·广东学业水平)一种以稀硫酸为电解质溶液的钒(V)蓄电池装置如下图所示，a、b为惰性电极。该电池放电时 (

)A．电能转化为化学能B．a为电池的正极C．H＋由a极移向b极D．b的电极反应式：V3+＋e－===V2+【答案】B3．下列关于化学电源的说法正确的是

(

)A．干电池放电之后还能再充电B．充电电池在放电和充电时都将化学能转化为电能C．充电电池可以无限制地反复放电、充电D．氢氧燃料电池是一种环境友好电池【答案】D4．(2023·北京十五中学期中)科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机酸转化成氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。下列说法正确的是 (

)【答案】B【解析】电解质溶液为酸性环境，故电极反应式O2＋4e－＋4H＋===2H2O，A错误；正极在消耗氢离子，酸性减弱，pH增大，B正确；除了电子之外，还有离子，C错误；原电池不需要点燃，故该电池总反应为2H2＋O2===2H2O，D错误。5．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：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>aC．d>a>b>c D．a>b>d>c【答案】C【解析】装置一是原电池，a极质量减小，说明a极金属失电子形成离子，故a极金属比b极金属活泼；装置二没有构成原电池，可知b比c活泼；装置三构成原电池，易知d比c活泼；装置四中，电流从a极流向d极，知d比a活泼。因此四种金属的活动性顺序为d>a>b>c。6．(2023·河北张家口尚义一中段考)锌的化学性质与铝相似，如锌与KOH溶液的反应为Zn＋2KOH＋2H2O===K2[Zn(OH)4]＋H2↑。图1和图2是锌镁原电池装置。下列说法正确的是 (

)【答案】C7．某同学为了探究原电池产生电流的过程，设计了如下图实验。请回答下列问题：(1)打开K，观察到的现象为__________________________________。(2)关闭K，观察到的现象为__________________________________。此电池的负极的电极反应式为______________________。(3)关闭K，溶液中阳离子向__________(填“Zn”或“C”)极移动，外电路中，电子流动方向是