鲁科版必修2 第2章第3节 化学反应的利用（第2课时） 学案 (1).doc

第2课时化学反应为人类提供能量学习目标定位1.知道构成原电池的条件及工作原理。2.了解化学能与电能的相互转化以及化学反应的其他应用。3.了解常见的化学电源。一、化学反应为人类提供能量1下图为“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。答案当撤去隔板后，镁粉、铁粉和水相互接触，镁与水发生化学反应的方程式为mg2h2o=mg(oh)2h2，食物被反应放出的能量加热后变成热的食物。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？答案氧化铁粉末和铝粉的混合物是常用的铝热剂。使用时先点燃镁条，镁条剧烈燃烧，放出大量的热，使三氧化二铁粉末和铝粉在较高温度下发生剧烈反应，生成氧化铝和铁单质，并放出大量的热，反应的化学方程式为fe2o32alal2o32fe。高温下铁呈液态，可焊接断裂的钢轨。3火力发电原理：首先通过化石燃料燃烧，使化学能转变为热能；加热水使之汽化为蒸气以推动蒸汽轮机，热能转化为机械能；然后带动发电机发电，机械能转化为电能。4化工生产中通过电解饱和食盐水来制备烧碱、氢气和氯气，利用电能向化学能的转化；物质燃烧发光是化学能转化为光能；植物的光合作用是光能转化为化学能。1下列关于能量转换的认识中不正确的是()a电解水生成氢气和氧气时，电能转化为化学能b绿色植物进行光合作用时，太阳能转化为化学能c煤燃烧时，化学能主要转化为热能d白炽灯工作时，电能全部转化为光能答案d解析白炽灯工作时，电能没有全部转化为光能，还转化为热能等。易错警示化学反应过程中常常伴有化学能转化为多种形式的能。二、化学能转化为电能1按要求完成下列实验，并填表：实验步骤现象结论锌片逐渐溶解，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，检流计指针发生偏转导线中有电流，化学反应中化学能转化为电能两锌片逐渐溶解且表面都有气泡，检流计指针不偏转锌与稀硫酸反应，导线中无电流无现象乙醇是非电解质，导线中无电流2.原电池(1)原电池是利用氧化还原反应，将化学能转化为电能的装置。(2)原电池的构成条件自发的氧化还原反应均可设计成原电池；具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与非金属导体)；两电极均插入电解质溶液中；两极用导线连成闭合回路。(3)原电池的工作原理根据原电池反应原理，分析下图并填空：原电池总反应式：zn2h=zn2h2。能量转化过程：原电池在工作时，负极失去电子，电子通过导线流向正极，溶液中氧化性物质得到此电子，发生还原反应，在闭合回路中形成电流，化学能转化为电能。关键提醒(1)可以从多个角度判断原电池的正极和负极。(2)电子只能在导体中定向移动，不能通过溶液。2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()两烧杯中铜片表面均无气泡产生甲中铜片是正极，乙中铜片是负极两烧杯中溶液的c(h)均减小产生气泡的速率甲比乙慢 甲中so向zn片移动，h向cu片移动乙中电流从cu片流向zn片甲乙两烧杯中cu片的质量均不变a bc d答案b解析装置甲构成cuzn原电池，装置乙未形成闭合回路，不能构成原电池，只发生zn与稀h2so4的反应，不能产生电流。甲中zn为负极，cu为正极，h向正极移动，在cu片表面得电子被还原为h2逸出，so向负极移动。甲、乙两烧杯中都发生反应：zn2h=zn2h2，故c(h)减小，铜片均不发生反应，故铜片质量不变。规律总结形成原电池可以加快化学反应。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如图所示，在铜锌原电池中，以硫酸铜为电解质溶液，锌为_极，电极上发生的是_(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为_。锌片上观察到的现象为_；铜为_极，电极上发生的是_(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式是_；铜片上观察到的现象是_，原电池总反应的离子方程式为_。答案负氧化zn2e=zn2锌片溶解正还原cu22e=cu铜极变粗zncu2=zn2cu解析cuso4为电解质溶液时，铜锌原电池的负极为锌，电极反应式为zn2e=zn2，所以锌片不断溶解，正极为铜，电极反应式为cu22e=cu，所以铜极不断变粗，电池总反应式为zncu2=zn2cu。规律总结根据原电池原理设计原电池时，先将氧化还原反应分拆成氧化反应和还原反应，再确定原电池的正负极和电解质溶液。如把fe2fe3=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。4四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。相连时，外电路电流从流向；相连时，为正极；相连时，上有气泡逸出；相连时，的质量减少。据此判断这四种金属活泼性由大到小的顺序是()a bc d答案b解析相连时，外电路电流从流向，则金属活泼性大于；相连时，为正极，则金属活泼性大于；相连时，上有气泡逸出，则金属活泼性大于；相连时，的质量减少，则金属活泼性大于，故金属活泼性由大到小的顺序为。规律总结可根据原电池原理比较金属活动性，作负极的金属活动性强，作正极的金属活动性弱。原电池是把化学能转化为电能的装置。其工作原理是1下列反应能设计成原电池的是()aba(oh)28h2o与nh4cl反应b石灰石分解反应cnaoh溶液与盐酸反应d甲烷与o2的反应答案 d解析自发的氧化还原反应才能组成原电池，故d项正确。2如图所示，下列叙述正确的是()a铜是负极，铜片上有气泡产生b铜片质量逐渐减少c电流从锌片经导线流向铜片d氢离子在铜片表面被还原答案 d解析由图可知，zn为原电池负极，失去电子被氧化，电子经导线流向正极铜电极；溶液中的氢离子在正极得到电子而被还原为h2；电子流向与电流方向相反。3下列说法中正确的是()a原电池是把电能转化为化学能的装置b原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应c原电池中电流从负极流出，从正极流入d原电池中的阳离子向正极移动答案d解析原电池是把化学能转化为电能的装置；原电池中电子流出的一极是负极，发生氧化反应；电流从正极流出，从负极流入；原电池中的阳离子向正极移动，发生还原反应。4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cucu极上有h2产生若有1 mol电子流过导线，则产生的h2为0.5 mol正极的电极反应式为zn2e=zn2a bc d答案b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zn2e=zn2，正极反应为2h2e=h2，故每转移1 mol电子时，产生0.5 mol h2；在溶液中h向正极移动，so向负极移动。故、错误，、正确，选b项。5某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是()aa和b不连接时，铁片上会有金属铜析出ba和b用导线连接时，铜片上发生的反应为cu22e=cuc无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色da和b用导线连接时，铁片做正极答案d解析a、b不连接，未形成原电池，cu2与fe在接触面上直接反应，a项正确；a、b用导线连接，铜片为正极，cu2在该电极上得电子，铁片为负极，b项正确、d项错误；a、b连接与否，溶液中的cu2均得电子发生还原反应生成cu，fe均失电子发生氧化反应生成fe2，故溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色，c项正确。6由a、b、c、d四种金属按下表中装置进行实验。装置现象二价金属a不断溶解c的质量增加a上有气体产生根据实验现象回答下列问题：(1)装置甲中负极的电极反应式是_。(2)装置乙中正极的电极反应式是_，溶液中cu2向_(填“b”或“c”)极移动。(3)装置丙中溶液的c(h)变化是_(填“变大”“变小”或“不变”)。(4)四种金属活动性由强到弱的顺序是_。答案(1)a2e=a2(2)cu22e=cuc(3)变小(4)dabc解析据装置甲知活动性：ab，a作负极，电极反应式为a2e=a2；据装置乙知活动性：bc，正极反应式为cu22e=cu，由阳离子向正极移动知，cu2向c极移动；据装置丙知活动性：da，正极反应式为2h2e=h2，故c(h)减小。据甲、乙、丙知四种金属活动性：dabc。基础过关题组1 原电池的构成条件1在理论上不能用于设计原电池的化学反应是()ahclnaoh=naclh2ob2ch3oh3o22co24h2oc4fe(oh)22h2oo2=4fe(oh)3d2h2o2=2h2o答案a解析自发的氧化还原反应才能设计成原电池，a项中的反应是中和反应，没有电子的转移，不能设计成原电池。其他选项均为自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。2某学生将电流表用导线与两个电极连接在一起，再将两个电极同时插入某种电解质溶液中，能观察到有电流产生的是()a用铜片、铅笔芯作电极插入稀硫酸中b用两个铜片作电极插入硝酸银溶液中c用锌片、铜片作电极插入番茄中d用铜片、铁片作电极插入酒精中答案c解析要构成原电池，除要形成闭合回路外，还需要有两个活动性不同的电极材料，一般其中一个电极要能与电解质溶液发生自发的氧化还原反应。a项，铜和石墨与稀硫酸均不反应；b项，电极材料相同；d项，酒精是非电解质；c项，一些水果中含有有机酸，可做电解质溶液。3下列各组的电极材料和电解液，不能组成原电池的是()a铜片、石墨棒，乙醇b铜片、石墨棒，硝酸银溶液c锌片、铜片，稀盐酸d铜片、铂片，fecl3溶液答案a题组2 原电池工作原理4关于如图所示装置，下列叙述中正确的是()a该装置可以将电能转化成化学能b外电路中电流方向是zncuc溶液中的so移向铜片dh在铜片上得电子发生还原反应生成h2答案d解析原电池将化学能转化为电能，a项错误；外电路中电子由负极流向正极，电流方向则相反，b项错误；电解质溶液中阴离子移向负极(zn)，c项错误；铜是正极，h在此得电子发生还原反应生成氢气，d项正确。5如图所示的原电池装置，x、y为两个电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列叙述正确的是()a外电路中的电流方向：x外电路yb若两个电极分别为zn和碳棒，则x为碳棒，y为znc若两个电极都是金属，则它们的活动性为xydx极上发生的是还原反应，y极上发生的是氧化反应答案c解析由外电路中的电子流向可知，x为负极，y为正极。a项，由图可知电子的流动方向是x外电路y，则电流的方向应该为y外电路x，错误；b项，x为原电池的负极，y为正极，则x应为zn，错误；c项，两个电极都是金属，x为负极，则x的活动性比y强，正确；d项，x极上发生的是氧化反应，y极上发生的是还原反应，错误。6如图所示，两电极一为碳棒，一为铁片，若检流计的指针发生偏转，且a极上有大量气泡生成，则以下叙述正确的是()aa为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸bb为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液ca为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸db为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液答案c解析fe、c形成的原电池中，负极铁失去电子，变成2价的亚铁离子，由于a极上有大量气泡产生，所以为正极(c)：2h2e=h2，a为正极，是碳棒；b为负极，是铁片；电解质溶液为硫酸溶液。7一个原电池的总反应的离子方程式是zncu2=zn2cu，该原电池的合理组成是()选项正极负极电解质溶液azncucucl2bcuznh2so4ccuzncuso4dznfecucl2答案c解析由总反应式知，zn被氧化，做原电池的负极，符合条件的有b、c两项，c项，正极反应为cu22e=cu，b项中是2h2e=h2，故c项合理。8如图所示装置，检流计指针发生偏转，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()aa是zn，b是cu，c为稀硫酸ba是cu，b是zn，c为稀硫酸ca是fe，b是ag，c为稀agno3溶液da是ag，b是fe，c为稀agno3溶液答案d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两项中的反应为znh2so4=znso4h2，则在a选项中a极变细，b选项中a极不变。c和d两项中的反应为fe2agno3=2agfe(no3)2，其中c选项中a极变细，d选项中a极变粗。9如图所示的装置中，m为金属活动性顺序表中位于氢之前的金属，n为石墨棒，下列关于此装置的叙述中不正确的是()an上有气体放出bm为负极，n为正极c是化学能转变为电能的装置d导线中有电流通过，电流方向是由m到n答案d解析原电池中活泼金属为负极，失去电子，即m为负极；溶液中的氢离子在正极得到电子被还原为h2，则n为正极。电流方向应由正极(n)流向负极(m)。题组3原电池工作原理的应用10在实验室制取氢气时，最好的方法是()a纯锌与稀硫酸反应b纯锌与浓硫酸反应c纯锌与稀盐酸反应d粗锌(含铜、银)与稀硫酸反应答案d解析含有铜或银的锌与稀硫酸反应时，由于发生原电池反应，生成氢气的速率加快。11等质量的两份锌粉a、b，分别加入两支相同的试管中，然后加入等体积等物质的量浓度且均过量的稀硫酸，同时向a中加入少量cuso4溶液，则产生氢气的体积(v)与时间(t)的关系用图像表示如图，其中正确的是()答案d解析a和b中，均有反应zn2h=zn2h2，zn的质量相等，都是h2so4过量。但a中还发生zncu2=zn2cu，消耗了一部分zn，故生成h2的体积小，生成的cu和剩余的zn在稀硫酸中形成了原电池，故生成h2的速率大。能力提升12为将反应2al6h=2al33h2的化学能转化为电能，下列装置能达到目的的是(铝条均已除去了氧化膜)()答案b解析a、b、c三项中的装置均能将化学能转化为电能，a项，反应为2al2oh6h2o=2al(oh)43h2，不符合；b项符合；c项，反应为al和硝酸反应生成no，故不符合；d项，两电极全是al，因而不能构成原电池，即不能将化学能转化为电能。13现有如下两个反应：(a)naohhcl=naclh2o(b)cu2ag=2agcu2(1)根据两反应本质，判断能否设计成原电池_。(2)如果不能，说明其原因_。(3)如果可以，则写出正、负极材料、电极反应式、反应类型(“氧化反应”或“还原反应”)：电极材料电极反应式反应类型负极正极该电池在外电路中，电流方向是从_极到_极(“正”或“负”)，若导线上转移电子1 mol，则正极质量增加_g，电解质溶液为_。答案(1)(a)不能，(b)可以(2)(a)为非氧化还原反应，没有电子转移(3)cucu2e=cu2氧化反应碳棒(ag、铂、金中任选一种)2ag2e=2ag还原反应正负108agno3溶液解析(1)和(2)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。(3)根据电池反应式cu2ag=2agcu2可知，cu失电子做负极，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；外电路中，电流从正极流向负极，ag得电子，所以此电解质溶液只能为agno3溶液。14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)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