鲁科版必修2 第2章第3节 化学反应的利用（第2课时） 课件（30张）.ppt

第2课时化学反应为人类提供能量 目标导航 1 了解化学反应中能量的转化形式 2 了解原电池的构成条件 工作原理和应用 3 了解常见的化学电源 一 化学能转化为热能1 放热反应和吸热反应 1 放热反应 化学反应过程产生的能量以 能的形式 出来 像这样的反应属于放热反应 2 吸热反应 化学反应需要不断地吸收 能来维持反应的进行 像这样的反应属于吸热反应 2 化学反应中的能量转化形式 热 释放 热 议一议 1 如图为 即热饭盒 的结构示意图 这种饭盒使用起来非常方便 撤去底部的隔板几分钟后 饭菜就变热了 试从能量转化的角度说明其中的原理 2 铁路工人经常利用铝热剂来焊接钢轨 你能解释其中的原理吗 二 化学能转化为电能1 探究原电池的工作原理 逐渐溶解 表面有气泡 反应产生h2 表面无气泡 不反应 逐渐溶解 锌 表面有气泡 cu 发生偏转 电流 逐渐溶解且表面 都有气泡 反应 指针不偏转 无电流 无现象 不反应 无现象 指针不偏转 无电流 2 原电池 1 概念原电池是将 能转化为 能的装置 2 工作原理 以zn cu原电池为例 化学 电 负极 正极 zn 2e zn2 2h 2e h2 氧化 还原 锌 铜 h 铜 h2 zn 2h zn2 h2 3 构成条件 本质 有自发进行的 反应 电极 有活泼性不同的两个电极 金属与金属或金属与能导电的非金属 溶液 两电极插入 溶液或熔融电解质 回路 形成闭合回路 两电极接触或用导线连接 4 常见电池 干电池 又称 电池 如锌锰电池 蓄电池 又称 电池 如铅蓄电池 镍氢电池 锂电池 电池 其能量转化率高 能长时间提供电能 如氢氧燃料电池 氧化还原 电解质 一次 二次 燃料 议一议 1 作为原电池两极的材料有什么要求 原电池的两个电极的电极材料必须都是金属电极吗 答案首先必须能导电 其次 若两电极都是金属 则活泼性不同 原电池的两个电极不一定都是金属材料 如干电池的正极材料是石墨 是非金属 2 在下图的装置中 属于原电池且有电流产生的是 答案 解析 酒精是非电解质 没有形成闭合回路 两电极活泼性相同 两电极与h2so4溶液均不反应 均不能形成原电池 3 原电池工作时 负极失去的电子总数与正极得到的电子总数有何关系 为什么 答案相等 原电池中 负极失电子发生氧化反应 正极得电子发生还原反应 根据氧化还原反应中电子守恒规律知 正极上得电子总数与负极上失电子总数相等 一 原电池工作原理1 原电池的工作原理 2 原电池正 负极的判断方法 关键提醒 判断原电池要 四看 一看本质 反应是自发进行的氧化还原反应 二看电极 具有两个活泼性不同的电极 燃料电池的电极一般是惰性电极 三看溶液 电解质溶液 一般负极材料与电解质溶液反应 四看回路 电极 电解质溶液构成闭合回路 例1 如图是zn和cu形成的原电池 其实兴趣小组做完实验后 在读书卡片上记下结论 其中正确的一组是 zn为正极 cu为负极 h 向负极移动 电子是由zn经外电路流向cu cu极上有h2产生 若有1mol电子流过导线 则产生的h2为0 5mol 正极的电极反应式为zn 2e zn2 a b c d 解析在该原电池中 zn比cu活泼 故zn为负极 cu为正极 电子由zn流出经导线流向cu 负极反应为zn 2e zn2 正极反应为2h 2e h2 故每转移1mol电子时 产生0 5molh2 在溶液中h 向正极移动 so向负极移动 故 错误 正确 选b项 答案b 方法拓展 判断电极时 有时不能只看金属的活动性强弱 还要看电解质溶液的性质 如 al在强碱性溶液中比mg更易失电子 al作负极 mg作正极 fe al在浓hno3中钝化后 比cu等金属更难失电子 cu等金属作负极 fe al作正极 变式训练1一个原电池反应的离子方程式是zn cu2 zn2 cu 该原电池的合理组成是 答案c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 电解质溶液中的反应为cu2 2e cu b选项中是2h 2e h2 故应选c 方法规律 1 已知原电池的总反应方程式判断原电池的正负极时 可以直接根据化合价的升降来判断 发生氧化反应的一极为负极 发生还原反应的一极为正极 2 根据原电池总反应方程式设计原电池时 一般原电池的负极材料与电解质溶液反应 二 原电池原理的应用1 加快氧化还原反应的速率自发进行的氧化还原反应 形成原电池时反应速率增大 例如 在zn与稀h2so4反应时 滴加少量cuso4溶液 则zn和置换出的cu在稀h2so4中构成原电池 加快zn与稀硫酸反应的速率 2 比较金属的活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时 一般作负极的金属比作正极的金属活泼 例如 有两种金属a b 用导线连接插入到稀h2so4中 观察到a极溶解 b极上有气泡产生 则a为负极 b为正极 金属活动性a b 3 用于金属腐蚀保护使金属制品作原电池正极而得到保护 例如 将铁质输水管道与锌块相连 锌作原电池的负极失电子 保护铁不被腐蚀 4 设计电池理论上能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池 例如 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 例2 现有如下两个反应 a naoh hcl nacl h2o b cu 2ag 2ag cu2 1 根据上述两反应的本质 填字母 反应能设计成原电池 其原因是 2 将上述反应中能设计成原电池的反应设计成原电池 写出电极反应式及反应类型 负极 正极 画出装置图并标明电极材料与名称 电解质溶液 电子流向 若导线上通过电子1mol 则正极质量增加 g 解析 1 只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池 b是自发进行的氧化还原反应 2 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导电的非金属 ag 得电子 所以此电解质溶液只能为agno3溶液 3 由2ag 2e 2ag知导线上通过电子1mol生成ag1mol 答案 1 ba为非氧化还原反应 没有电子转移 b为氧化还原反应 有电子转移 2 cu 2e cu2 氧化反应2ag 2e 2ag还原反应 如图 108 方法规律 设计原电池的具体方法 1 将已知氧化还原反应拆分为两个半反应 氧化反应和还原反应 2 选择电极材料和电解质溶液 要结合原电池的电极反应特点和两个半反应选择 电极材料的选择 一般选择较活泼的金属作负极 较不活泼金属或非金属导体作正极 负极一般能与电解质溶液或电解质溶液中溶解的物质反应 电解质溶液的选择 电解质溶液一般能与负极发生反应 或者电解质溶液中溶解的物质能与负极发生反应 3 按要求画出原电池装置图 作必要的标注 注意形成闭合回路 特别提醒 1 在设计原电池时 若给出的离子方程式如 fe cu2 cu fe2 此时电解质不确定为具体的物质 只要是可溶性铜盐即可 如cuso4 cucl2等 2 两极金属不能是na k ca等活动性较强的金属 变式训练2有a b c d四种金属 将a与b用导线连结起来浸入电解质溶液中 b不易腐蚀 将a d分别投入等浓度的盐酸中 d比a反应剧烈 将cu浸入b的盐溶液里 无明显变化 如果把cu浸入c的盐溶液里 有c的单质析出 据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是 a d c a bb d a b cc d b a cd b a d c答案