高中化学第二章化学反应与能量第2节化学能与电能第一课时课件新人教版必修.ppt

第,1,课时,化学能转化为电能,知识铺垫,新知预习,自主预测,1,.,一种形式的能量可以转化成另一种形式的能量,能量转化过程中要遵循,能量守恒定律,。,2,.,化学能是能量的一种形式,你知道化学能的转化形式有,热能、光能、电能等,。,3,.,氧化还原反应中氧化剂,得到,电子,化合价降低,发生,还原,反应,;,还原剂,失去,电子,化合价升高,发生,氧化,反应。,4,.,氧化还原反应的本质是,电子的转移,。写出锌和稀硫酸反应的化学方程式,并用双线桥法标出电子转移的方向和数目,:,_,。,知识铺垫,新知预习,自主预测,一、一次能源和二次能源,1,.,一次能源,:,直接,从自然界取得的能源,如,流水,、,风力,、,原煤,、,石油,、,天然气,、天然铀矿等。,2,.,二次能源,:,一次能源经过加工、转换得到的能源,如,电力,、,蒸汽,等。,其中,电能,是应用最广泛、使用最方便、污染最小的二次能源,又称电力。,二、化学能转化为电能,1,.,间接转化,火力发电,(2),燃烧,(,氧化还原反应,),是使化学能转化为电能的关键。,知识铺垫,新知预习,自主预测,2,.,直接转化,原电池,(1),定义,:,将,化学能,转变为,电能,的装置。,(2),构成条件,:,知识铺垫,新知预习,自主预测,(3),工作原理,(,以锌铜原电池为例,电解质溶液为稀硫酸,):,(4),反应本质,:,氧化还原反应,。,知识铺垫,新知预习,自主预测,1,.,判断下列说法是否正确。正确的画,“,”,错误的画,“”,。,(1),原电池是一种将电能转化为化学能的装置。,(,),(2),负极失去电子发生氧化反应。,(,),(3),正极是电子流出的一极。,(,),(4),用导线连接的铜片和锌片插入稀硫酸中,锌片上有大量气泡产生。,(,),解析,(1),原电池是将化学能转化为电能的装置。,(2),负极失去电子,化合价升高,发生氧化反应。,(3),负极是失电子,电子流出的一极。,(4),锌铜原电池中,铜片上产生大量气泡。,答案,(1),(2),(3),(4),知识铺垫,新知预习,自主预测,2,.,下列装置中,能构成原电池的是,(,),A.,只有甲,B.,只有乙,C.,只有丙,D.,除乙均可以,解析,甲装置不能构成闭合回路,乙装置两极材料相同,丁装置酒精是非电解质,只有丙装置具备原电池的构成条件。,答案,C,探究一,探究二,原电池的工作原理,问题探究,按如图所示装置进行实验,回答下列问题,:,(1),铜片、锌片上各有什么现象,?,(2),电流计的指针是否偏转,?,电子移动方向与电流方向相反,由此推断电子在原电池中是如何流动的,?,溶液中的离子是如何移动的,?,(3),如果铜片和锌片之间没有导线相连,铜片和锌片上各有何现象,?,(4),分别改变下列条件,继续观察电流计指针是否偏转。,将锌片换成石墨,;,将稀硫酸换成乙醇,;,将铜片换成石墨,;,一烧杯中放铜片与稀硫酸,另一烧杯中放锌片与稀硫酸,用导线将锌片与铜片相连。,(5),形成原电池必须满足哪些条件,?,探究一,探究二,探究一,探究二,思维建模,1,.,原电池的判断方法,探究一,探究二,2,.,原电池正、负极判断的五个依据,探究一,探究二,设计原电池时,如果给出的是具体的化学反应方程式,电解质溶液是确定的,;,如果给出的是离子反应方程式如,Fe+Cu,2+,=Cu+Fe,2+,则电解质溶液不是确定的,只要含有,Cu,2+,的盐溶液即可,如,CuCl,2,溶液、,CuSO,4,溶液等。,探究一,探究二,素能应用,【典例,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。在卡片上描述合理的是,(,),实验后的记录,:,Zn,为正极,Cu,为负极,H,+,向负极移动,电子流动方向,由,Zn,经外电路流向,Cu,Cu,极上有,H,2,产生,若有,1,mol,电子流过导线,则产生,H,2,为,0.5,mol,正极的电极反应式为,Zn-2e,-,=Zn,2+,A.,B.,C.,D.,探究一,探究二,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,-,=Zn,2+,正极反应为,2H,+,+2e,-,=H,2,故每转移,1,mol,电子时,产生,H,2,0.5,mol,在溶液中,H,+,向正极移动,向负极移动,故,错误,正确。,答案,B,探究一,探究二,提能训练,1,如图所示,电流计指针发生偏转,同时,A,极质量减小,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,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,根据构成情况判断,A,、,B,、,C,可能分别为,Zn,、,Cu,、稀盐酸,A,、,B,两项正确,;,离子移动方向,:,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,C,项错误,;,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,D,项正确。,答案,C,探究一,探究二,原电池原理的应用,问题探究,1,.NaOH+HCl=NaCl+H,2,O,能利用这个反应设计成原电池吗,?,为什么,?,答案,不能。因为该反应不是氧化还原反应。,2,.,锌与稀硫酸反应制,H,2,时向溶液中加少量,CuSO,4,固体后,为什么反应速率加快,?,答案,锌置换出铜构成原电池。,探究一,探究二,思维建模,1,.,比较金属的活动性强弱,(1),依据,:,原电池中,一般活动性强的金属为负极,活动性弱的金属为正极。,(2),应用,:,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,:AB,。,2,.,加快氧化还原反应速率,如实验室用,Zn,和稀硫酸反应制,H,2,常用粗锌,它产生,H,2,的速率快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸形成原电池,加快了锌的腐蚀,使产生,H,2,的速率加快,;,如加入,CuSO,4,溶液,Zn,置换出,Cu,附着在锌片上形成原电池也可以加快反应速率。,探究一,探究二,3,.,设计原电池,(1),依据,:,已知一个氧化还原反应,首先通过分析找出氧化剂、还原剂,一般还原剂为负极材料,(,或在负极上被氧化,),氧化剂,(,电解质溶液中的阳离子,),在正极上被还原。,(2),实例,:,以,Zn+H,2,SO,4,=ZnSO,4,+H,2,为例,探究一,探究二,素能应用,【典例,2,】,某原电池总反应离子方程式为,2Fe,3+,+Fe=3Fe,2+,不能实现该反应的原电池是,(,),A.,正极为,Cu,负极为,Fe,电解质溶液为,FeCl,3,溶液,B.,正极为,C,负极为,Fe,电解质溶液为,Fe(NO,3,),3,溶液,C.,正极为,Ag,负极为,Fe,电解质溶液为,Fe,2,(SO,4,),3,溶液,D.,正极为,Ag,负极为,Fe,电解质溶液为,CuSO,4,溶液,解析,由,2Fe,3+,+Fe=3Fe,2+,得出负极反应式为,Fe-2e,-,=Fe,2+,正极反应式为,2Fe,3+,+2e,-,=2Fe,2+,可知负极材料为铁,正极材料为比铁不活泼的导体,电解质溶液中必须有,Fe,3+,。,答案,D,探究一,探究二,提能训练,2,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,bcd,B.b,cda,C.d,abc,D.a,bdc,探究一,探究二,解析,装置一是原电池,a,极质量减小,说明,a,极金属易失去电子形成离子,故,a,极金属比,b,极金属活泼,;,装置二没有形成原电池,可知,b,比,c,活泼,且,c,位于金属活动性顺序中氢的后面,;,装置三和四均形成原电池,易知,d,比,c,活泼,d,比,a,活泼。因此四种金属的活动性顺序为,dabc,。,答案,C,1,2,3,4,5,1,.,下列叙述正确的是,(,),A.,原电池的负极发生得电子的还原反应,B.,原电池中较活泼的金属作正极,C.,原电池中的电极一定要由两种不同的金属组成,D.,原电池中发生氧化反应的电极是负极,解析,原电池的两极可以是两种活动性不同的金属,也可以是由金属与非金属,(,例如石墨,),组成,原电池的负极失去电子发生氧化反应,故,A,、,B,、,C,三项错误,;,只有,D,项正确。,答案,D,1,2,3,4,5,2,.,根据,Zn+Cu,2+,=Zn,2+,+Cu,的反应原理设计一个原电池,当,Zn,为负极时,正极可以选用的金属材料是,(,),A.,镁,B.,石墨,C.,铝,D.,铅,答案,D,1,2,3,4,5,3,.,已知空气,锌电池的电极反应式为,锌片,:Zn+2OH,-,-2e,-,=ZnO+H,2,O,碳棒,:O,2,+H,2,O+2e,-,=2OH,-,。,据此判断,锌片为,(,),A.,正极,被还原,B.,正极,被氧化,C.,负极,被还原,D.,负极,被氧化,解析,Zn,失去电子发生氧化反应,作负极。,答案,D,1,2,3,4,5,4,.A,、,B,、,C,都是金属,把,A,浸入,C,的硝酸盐溶液中,A,的表面有,C,析出,A,、,B,和酸溶液组成原电池时,B,为电池的负极。,A,、,B,、,C,三种金属的活动性顺序为,(,),A.ABCB.ACB,C.BACD.BCA,解析,A,能从,C,的盐溶液中置换出,C,金属,金属活动性,:AC,。,A,与,B,组成原电池时,B,为负极,则金属活动性,:BA,。,答案,C,1,2,3,4,5,5,.(1),把一块纯净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯里,可观察到锌片上有气泡,再平行插入一块铜片,可观察到铜片,(,填,“,有,”,或,“,没有,”),气泡产生。再用导线把锌片和铜片连接起来,(,见图,A),组成一个原电池,负极为,正极的电极反应式为,。,(2),如果烧杯中最初装入的是,2 molL,-1,500 mL,的稀硫酸,构成铜锌原电池,(,见图,B,假设产生的气体没有损失,),当在标准状况下收集到,11.2 L,的氢气时,则此时烧杯内溶液中硫酸的物质的量浓度为,(,溶液体积变化忽略不计,),。,1,2,3,4,5,(3),生活中利用原电池原理生产出了各种各样的电池,废电池必须进行集中处理的问题已被提到议事日程,其主要原因是,。,A.,回收利用电池外壳的金属,B.,防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤、水源的污染,C.,防止电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品,D.,回收其中石墨电极,1,2,3,4,5,答案,(1),没有锌,(Zn),2H,+,+2e,-,=H,2,(2)1 molL,-1,(3)B,