人鲁科版必修2 第2章第3节 化学反应的利用（第2课时） 学案.doc

第2课时 化学反应为人类提供能量一、化学反应为人类提供能量1物质发生化学反应的实质与能量变化的原因2化学反应中能量转化的主要形式(1)即热饭盒、铝热反应：化学能主要转化为热能；(2)电解饱和食盐水制备烧碱、氢气和氯气：电能主要转化为化学能。(3)绿色植物进行光合作用时，光能转化为化学能。(4)煤燃烧时，化学能主要转化为热能和光能。例1下列说法中正确的是()a化学反应中的能量变化，其表现形式除热能外还可能是光能和电能等b化学反应中的能量变化不一定遵循能量守恒定律c在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量与生成物的总能量可能相同d在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量考点化学能与热能的相互转化题点化学反应中能量变化的相关综合答案a解析化学反应中的能量变化一定遵循能量守恒定律；物质发生化学反应都伴随着能量的变化，所以反应物的总能量与生成物的总能量一定不同；在一个确定的化学反应中，反应物的总能量(e1)与生成物的总能量(e2)之间的关系：e1e2，化学反应为放热反应，e1e2，化学反应为吸热反应。思维启迪任何化学反应除遵循质量守恒定律外，同样也遵循能量守恒定律，不同形式的能量之间可以转化，但总能量保持不变。反应物与生成物的能量差若以热能形式表现出来，即为放热反应或吸热反应。二、化学能转化为电能1实验探究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.原电池的概念原电池是将化学能转化为电能的装置；原电池的反应本质是氧化还原反应。3原电池的构成条件理论上，自发的氧化还原反应均可构成原电池。具体条件是：(1)具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)。(2)溶液：两电极均插入电解质溶液中。(3)导线：两电极用导线相连，形成闭合回路。4原电池的工作原理(1)分析下图并填空原电池总反应式：zn2h=zn2h2；(2)能量转化：化学能转变为电能。5原电池工作原理的应用(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fe2fe3=3fe2设计成原电池，可用fe做负极，铜(或石墨)做正极，fecl3溶液做电解质溶液。(4)制造多种化学电源干电池(又称一次电池)：如锌锰电池；蓄电池(又称二次电池)：如铅蓄电池、镍氢电池、锂电池(手机用)；燃料电池：如氢氧燃料电池，其能量转化率高，对环境无污染。(1)电子只能在导体中定向移动，不能通过溶液。(2)电解质溶液中离子移动方向：阳离子移向正极、阴离子移向负极。例2如图所示装置能够组成原电池的是_。其他不能构成原电池的说明理由：_。考点能源与构成原电池的条件题点原电池的形成条件与判断方法答案efga装置的两个电极的活泼性相同，电子不会流动形成电流；b装置为非电解质溶液，不能发生氧化还原反应；c装置电解质溶液在两个分开的装置中，不成形成闭合回路；d装置无导线连接电极，不能形成闭合回路。它们均不能构成原电池思维启迪原电池的判断方法一看反应原理(能否自发地进行氧化还原反应)；二看构成条件(两极一液成回路：两个活泼性不同的电极，插入电解质溶液中，装置形成闭合回路)。例3如图所示检流计的指针发生偏转，同时a极的质量减小，b极上有气泡产生，c为电解质溶液，下列说法错误的是()ab极为原电池的正极ba、b、c分别可以为zn、cu和稀盐酸cc中阳离子向a极移动da极发生氧化反应考点原电池工作原理及正负极的判断题点原电池工作原理答案c解析原电池中，负极金属失去电子，发生氧化反应溶解，质量减小，故a极为负极，b极为正极，a、d项正确；a、b、c分别为zn、cu和稀盐酸时，可以构成原电池，且现象符合题意，b项正确；电解质溶液中阳离子移向正极，c项错误。思维启迪多个角度判断原电池的正极和负极例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。思维启迪形成原电池、比较金属活动性根据原电池原理比较金属活动性，做负极的金属活动性较强，做正极的金属活动性较弱。例5某原电池的离子方程式是zncu2=zn2cu，该原电池正确的组成是()选项正极负极电解质溶液acuznhclbzncucuso4ccuzncuso4dcuznzncl2考点原电池原理的应用题点设计原电池答案c解析将zncu2=zn2cu拆成两个半反应：氧化反应(负极反应)：zn2e=zn2。还原反应(正极反应)：cu22e=cu。则电池的负极是zn，正极是比锌不活泼的金属或导电的非金属，电解质溶液中含cu2。方法技巧设计原电池的方法(1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、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)选择合适的材料电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料。电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应。原电池是把化学能转化为电能的装置。其工作原理是1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)用导线连接铜片和锌片插入到稀h2so4中，锌片上有大量气泡()(2)原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应()(3)naohhcl=naclh2o是放热反应，可以设计成原电池()(4)原电池中的阳离子由负极区向正极区移动()(5)在zn|稀硫酸|cu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()(6)把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴cucl2溶液，气泡放出速率加快()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2(2017北京101中学期中)下列设备工作时，将化学能转化为电能的是()abcd锂离子电池太阳能集热器燃气灶硅太阳能电池考点能源与构成原电池的条件题点能量的转化方式答案a解析a项，锂离子电池是把化学能转化为电能，故正确；b项，太阳能集热器是把太阳能转化为热能，故错误；c项，燃烧是放热反应，是把化学能转化为热能，故错误；d项，硅太阳能电池是把太阳能转化为电能，故错误。3(2017合肥高一检测)某学生将检流计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、铅笔芯做电极插入稀硫酸中b用两个铜片做电极插入硝酸银溶液中c用锌片、铜片做电极插入番茄中d用铜片、铁片做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。4(2017湖南郴州适应性测试)如图为某兴趣小组制作的番茄电池，下列说法正确的是()a电子由铜通过导线流向锌b该装置是将电能转化为化学能的装置c锌电极发生氧化反应d电流由锌通过导线流向铜考点原电池工原理和正负极的判断题点原电池工作原理答案c解析a项，铜做正极，锌做负极，因此电子由锌流向铜，故错误；b项，该装置将化学能转化为电能，故错误；c项，锌做负极失去电子，发生氧化反应，故正确；d项，电子与电流的方向相反，因此电流由铜极流向锌极，故错误。5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。6在铜锌原电池中(如下图)，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_；铜片上观察到的现象为_，原电池总反应的离子方程式为_。考点原电池工作原理和正负极的判断题点常考多变的锌铜原电池答案负氧化zn2e=zn2锌片溶解正还原cu22e=cu铜极变粗zncu2=zn2cu解析cuso4溶液为电解质溶液时，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，原电池总反应式为zncu2=zn2cu。对点训练题组一原电池的构成条件1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a2如图所示各装置中，不能构成原电池的是(烧杯中所盛液体都是稀硫酸)()考点能源与构成原电池的条件题点原电池的形成条件与判断答案d解析原电池的形成条件包括活动性不同的电极、电解质溶液、形成闭合回路、自发进行氧化还原反应。对图示各个装置进行观察，发现只有d不能形成闭合回路，因此不能形成原电池。题组二原电池工作原理3下列关于原电池的叙述，正确的是()a构成原电池的正极和负极材料必须是两种活泼性不同的金属b原电池是将化学能转变为电能的装置c在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原d原电池放电时，电流的方向是从负极到正极考点原电池工作原理和正负极的判断题点原电池构成和原理的理解答案b解析构成原电池的正极和负极可以是两种活泼性不同的金属，也可以是导电的非金属(如石墨棒)和金属，a错误；原电池是将化学能转变为电能的装置，b正确；在原电池中，负极上发生失去电子的氧化反应，正极上发生得到电子的还原反应，所以电子从负极沿导线流向正极，c错误；原电池放电时，电子从负极沿导线流向正极，则电流的方向是从正极到负极，d错误。4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。5某实验兴趣小组按如图装置实验后，所记录内容合理的是()实验记录zn片为负极，质量减少，cu为正极，质量不变；外电路电流方向是：由cuzn；so向zn极移动，cu2向cu极移动；zn电极发生氧化反应；正极反应式：cu22ecu；电子流动方向：锌极导线铜极电解质溶液锌极a. bc d答案c解析该装置为原电池，锌片为负极，发生氧化反应，电极反应为zn2e=zn2，铜片为正极，铜片上发生还原反应，电极反应为cu22e=cu，电子由锌片经导线流向铜片，电解质溶液中没有电子通过，so向负极zn极移动，cu2向正极cu极移动，电流由铜片经导线流向锌片。6人造地球卫星用到的一种高能电池银锌蓄电池，其电池的电极反应式：zn2oh2e=znoh2o，ag2oh2o2e=2ag2oh。据此判断氧化银是()a负极，被氧化 b正极，被还原c负极，被还原 d正极，被氧化考点原电池工作原理和正负极的判断题点正、负极的判断答案b解析电池的电极反应式：zn2oh2e=znoh2o，ag2oh2o2e=2ag2oh，从中可以看出锌的化合价升高，所以锌为负极，被氧化，而氧化银中的银化合价降低，被还原，故氧化银为正极，被还原，故b符合题意。7(2017武汉高一检测)如图将锌片和铜片用导线连接后放入稀硫酸中，发生原电池反应，下列叙述错误的是()a溶液的ph增大b溶液中的zn2浓度增大c溶液中的so浓度增大d溶液的密度增大考点原电池的工作原理和正负极的判断题点常考多变的锌铜原电池答案c解析a项，氢离子浓度降低，溶液的ph增大，正确；b项，锌不断溶解，溶液中的zn2浓度增大，正确；c项，由于在反应过程中溶液中的so没有参加反应，所以溶液中c(so)不变，错误；d项，原电池放电时，溶液由硫酸溶液逐渐变成硫酸锌溶液，所以溶液的密度增大，正确。8(2018哈六中期中)有关电化学知识的描述正确的是()acaoh2o=ca(oh)2，可以放出大量的热，故可把该反应设计成原电池，把其中的化学能转化为电能b某原电池反应为cu2agno3=cu(no3)22ag，装置中一定是银作正极c因为铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中，若能组成原电池，必是铁作负极、铜作正极d理论上说，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池答案d解析所给反应不是氧化还原反应，没有电子转移，虽然为放热反应，但不能将该反应设计成原电池，a项错误；根据所给反应，负极材料应该是cu，但正极材料可以用ag，也可以用碳棒等惰性电极，b项错误；当铁和铜作为电极放入浓硝酸中时，铁因钝化瞬间停止反应，而铜可持续被浓硝酸溶解，所以铜是负极，c项错误。题组三原电池工作原理的应用9x、y、z、w四种金属片浸在稀盐酸中，用导线连接，可以组成原电池，实验结果如图所示：则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为()azyxw bzxywczywx dyzxw考点原电池工作原理的应用题点比较金属活泼性的强弱答案a10(2018南宁六中5月考试)下面是四个化学反应，你认为理论上不可用于设计原电池的化学反应是()a2al2naoh2h2o=2naalo23h2b2h2o22h2ocmg3n26h2o=3mg(oh)22nh3dch42o2co22h2o考点原电池原理的应用题点能否设计原电池的化学反应分析答案c解析只有属于氧化还原反应，才能用于设计原电池；a、b、d属于氧化还原反应，均可以设计为原电池。c不属于氧化还原反应，不能设计成原电池，c正确。11(2018北京四中4月月考)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(铝条均已除去氧化膜)()考点原电池原理的应用题点原电池的设计答案b解析a项为原电池，铝为负极，但总反应为2al2oh6h2o=2al(oh)43h2，不符合；c项为原电池，但硝酸是氧化性酸，则总反应为al4hno=al3no2h2o，不符合；d项装置中有外接电源，不属于原电池，不符合。12小颖同学用如图所示装置研究原电池原理，下列说法错误的是()a若将图1装置的zn、cu直接接触，cu片上能看到气泡产生b图2装置中so向cu片移动c若将图2中的zn片改为mg片，cu片上产生气泡的速率加快d图2与图3中正极生成物的质量比为132时，zn片减轻的质量相等考点原电池原理的应用题点原电池工作原理的探究答案b解析zn、cu直接接触就能构成闭合回路而形成原电池，cu片上可看到有气泡产生，a项正确；so带负电荷，应该向负极zn片移动，b项错误；由于mg的失电子能力强于zn，所以将zn片改为mg片后，电子转移速率加快，生成h2的速率也加快，c项正确；假设图2中正极产生2 g h2，则转移2 mol电子，消耗负极65 g zn，而图3中正极析出64 g cu，也转移2 mol电子，消耗负极65 g zn，故zn片减轻的质量相等，d项正确。综合强化13(2017南宁高一检测)某同学为了探究原电池产生电流的过程，设计了如图实验。(1)打开k，观察到的现象为_。(2)关闭k，观察到的现象是_。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_。考点原电池原理的应用题点原电池的综合探究实验答案(1)锌棒上附着有红色固体(2)碳棒上附着有红色固体zn2e=zn2(3)cznc(或负极正极)解析(1)打开k，锌与硫酸铜接触，置换出铜，所以可以看到锌棒上附着有红色固体。(2)关闭k，形成原电池，锌做负极，碳做正极，溶液中的铜离子在碳棒上得到电子生成铜，看到碳棒上附着有红色固体；负极反应为zn2e=zn2。(3)关闭k，溶液中的阳离子向正极移动，即向碳棒移动，电子从锌出来经过导线流向碳。14(2017咸宁高一检测)理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应“cu2ag=2agcu2”设计一个化学电池(正极材料用碳棒)，回答下列问题：(1)该电池的负极材料是_，发生_(填“氧化”或“还原”)反应，电解质溶液是_。(2)正极上出现的现象是_。(3)若导线上转移电子1 mol，则生成银_ g。考点原电池原理的应用题点原电池的设计答案(1)cu氧化agno3溶液(2)碳棒上出现银白色物质(3)108解析(1)根据电池的总反应，可知负极一般是失电子的物质，所以负极材料应该是铜，发生氧化反应，电解质溶液是一种可溶性的银盐溶液，所以是agno3溶液。(2)正极上是溶液中的银离子得到