高中化学 2.2.1 化学能转化为电能课件 新人教版必修2.ppt

第二章第二节化学能与电能 第1课时化学能转化为电能 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 目标导航 基础知识导学 重点难点探究 随堂达标检测 栏目索引 分层训练 一 一次能源和二次能源 基础知识导学 答案 1 能源按其来源可分为一次能源和二次能源 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 答案 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蒸汽轮机 然后带动发电机发电 3 火力发电弊端 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 能量经过多次转化 利用率低 能量损失大 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 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 二 化学能直接转化为电能 答案 1 按要求完成下列实验 并填表 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 两锌片逐渐溶解且表面都有气泡 电流表指针不偏转 锌与稀硫酸反应 但导线中无电流 无现象 乙醇是非电解质 与zn cu都不反应 答案 2 原电池 1 概念 是 原电池的反应本质是 反应 2 构成条件 原电池反应必须是的氧化还原反应 具有的两个电极 金属与金属或金属与能导电的非金属 两电极均插入中 电解质溶液 电极 导线形成 答案 将化学能转变为电能的装置 氧化还原 自发 活动性不同 电解质溶液 闭合回路 相关视频 3 原电池的工作原理 答案 负极 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 4 能量转化过程 原电池在工作时 极失电子 电子通过导线流向极 被氧化性物质得到 闭合回路中形成电流 能转变为能 答案 负 正 化学 电 相关视频 议一议1 判断正误 正确的打 错误的打 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 2 原电池中作负极的一定是活泼金属 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 也可以都是不活泼金属 如cu ag agno3 cu作负极 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 答案 返回 一 原电池的工作原理 重点难点探究 例1如图所示 电流表指针发生偏转 同时a极质量减少 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 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 1 原电池的工作原理 归纳总结 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 2 原电池正 负极的判断 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 在卡片上描述合理的是 实验后的记录 a b c d 解析答案 答案b 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 db b c d ac d a b cd a b d c 解析答案 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 因此四种金属的活动性顺序为d a b c 故选c c 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 fecl3溶液作电解质溶液 归纳总结 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为电极的原电池 zn被消耗掉而fe得到保护 变式训练2100ml2mol l 1的盐酸与过量的锌反应 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 解析答案 返回 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 1 下列叙述正确的是 原电池是把化学能转化成电能的一种装置 原电池的正极发生氧化反应 负极发生还原反应 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 碳棒不能用来作原电池的正极 反应cu 2ag 2ag cu2 能以原电池的形式来实现a b c d 随堂达标检测 解析答案 1 2 3 4 5 解析 原电池是把化学能转化为电能的一种装置 正确 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 错误 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 错误 因为碳棒可以用来作原电池的正极 错误 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 正确 a正确 答案a 1 2 3 4 5 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气泡产生d 产生气泡的速率甲比乙慢 1 2 3 4 5 解析答案 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加快 答案b 1 2 3 4 5 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组成原电池时 y为电池的负极 x y z三种金属的活动性顺序为 a x y zb x z yc y x zd y z x解析根据原电池原理 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 1 2 3 4 5 c 解析答案 4 已知金属锈蚀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 解析答案 1 2 3 4 5 b 5 现有如下两个反应 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 1 2 3 4 5 解析答案 解析只有自发的氧化还原反应才能设计成原电池 b 是氧化还原反应且能自发进行 a 不能 b 可以 2 如果不能 说明其原因 1 2 3 4 5 解析答案 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 cu cu 2e cu2 氧化反应 碳棒 ag 铂 金 任选一 2ag 2e 2ag 还原反应 返回 基础过关 分层训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析答案 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 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 答案 题组2原电池及正负极的判断2 下列装置可以构成原电池的是 c 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析答案 3 按下图装置进行实验 若x轴表示流入正极的电子的物质的量 则y轴可以表示 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 a b c d 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析根据图中装置可判断 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 正确 错误 在负极上金属铁本身失电子 即a棒质量减轻 正确 正极b棒上析出金属银 即b棒质量增加 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 错误 a正确 答案a 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 电子从a极到b极d a极上发生了氧化反应 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析答案 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 b为正极 电极反应式 a 负 极 a ne an 氧化反应 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 由于正极放电消耗h 溶液中c h 减小 ph增大 在外电路中 电子由a极流出经电流表流向b极 答案b 解析答案 5 某原电池装置如图所示 电池总反应为2ag cl2 2agcl 下列说法正确的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 a 正极反应为agcl e ag cl b 放电时 交换膜右侧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 解析根据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d 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析答案 题组3原电池工作原理及应用6 如右图所示装置 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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析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d 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析答案 7 一个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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 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 电解质溶液中cu2 2e cu b选项中是2h 2e h2 c正确 c 解析答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 8 各烧杯中盛有海水 铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为 a b c d 解析 实质均为原电池装置 中fe为正极 被保护 中fe为负极 均被腐蚀 但相对来说 fe和cu的金属活动性差别较fe和sn的差别大 故fe cu原电池中的fe被腐蚀得更快 中不能构成原电池 仅发生化学腐蚀反应 c 9 利用反应2cu o2 2h2so4 2cuso4 2h2o可制备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 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 铜 cu 2e cu2 o2 4e 4h 2h2o 负 解析答案 10 根据下列事实 a b2 a2 b d 2h2o d oh 2 h2 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 能力提升 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析答案 解析由金属活动性的判断条件知 中a b d是很活泼的金属 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 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绝缘的细丝 使之平衡 小心地往烧杯中央滴入cuso4溶液 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 片刻后可观察到的现象是 指悬吊的金属圈 填字母 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 2 产生上述现象的原因是 3 写出反应的化学方程式 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析答案 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 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 cuso