人教版必修2 第2章第2节 化学能与电能（第1课时） 课件（60张）.pptx

第1课时化学能转化为电能 第二章第二节化学能与电能 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 会判断原电池的正极 负极 会正确书写电极反应式 熟知原电池的应用 学习目标定位 内容索引 一化学能与电能的转化 二原电池的工作原理 当堂检测 40分钟课时作业 一化学能与电能的转化 1 电能使用电器时都需要电能 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 又称电力 2 火力发电火电 火力发电 是通过燃烧 使化学能转变为 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 燃煤发电是从煤中的化学能开始的一系列能量转换过程 该过程可表示为 答案 导学探究 化石燃料 如煤 石油 天然气 热能 热能 机械能 电能 答案 其中 是使化学能转换为电能的关键 3 化学能与电能的直接转化化学能可通过反应直接转化成电能 燃烧 氧化还原反应 氧化还原 归纳总结 一次能源与二次能源对比 答案 直接从自然界中取得的能源 煤 石油 天然气 由一次能源经过加工 转化得到的能源 活学活用 1 2 1 下列说法不正确的是 a 根据一次能源和二次能源的划分 氢气为二次能源b 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c 火力发电是化学能间接转化为电能的过程d 水力发电是将化学能转化为电能的过程 解析答案 解析水力发电是将水的机械能转化为电能的过程 d 1 2 返回 解析答案 2 下列各项中 属于一次能源的是 煤 石油 天然气 煤气 电力a b c d 解析煤 石油 天然气等没有经过加工或转换而直接从自然界中取得 称为一次能源 煤气 电力 汽油 煤油 焦炭等 是在一次能源基础上经过加工转换而来的 称为二次能源 a 二原电池的工作原理 导学探究 1 按要求完成下列实验 并填表 答案 锌片逐渐溶解 表面有气泡 铜片表面无气泡 锌片逐渐溶解 铜片表面有气泡 电流表指针发生偏转 两锌片逐渐溶解且表面都有气泡 电流表指针不偏转 无现象 锌与稀硫酸发生置换反应产生h2 而铜则不能 锌与稀硫酸反应 但氢气在铜片上产生 导线中有电流 锌与稀硫酸反应产生氢气 但导线中无电流 乙醇是非电解质 与zn cu都不反应 答案 2 原电池 1 原电池的概念是将能转化为能的装置 原电池的反应本质是反应 2 原电池的构成条件理论上 自发的反应均可构成原电池 具体条件是 具有的两个电极 金属与金属或金属与能导电的非金属 溶液 两电极均插入溶液中 导线 两极用导线相连 形成闭合回路 化学 电 氧化还原 氧化还原 活动性不同 电解质 相关视频 答案 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 zn 2e zn2 2h 2e h2 负极 正极 氧化反应 还原反应 答案 原电池总反应式 能量转化过程 原电池在工作时 极失去电子 电子通过导线流向极 溶液中氧化性物质电子 发生反应 这样氧化反应和还原反应不断发生 极不断地失电子 失去的电子不断地通过导线流向极 被氧化性物质得到 闭合回路中不断有产生 也就形成了电流 即能转变为能 4 原电池工作原理的应用 比较金属活动性作负极的金属活动性 作正极的金属活动性 负 正 得到 还原 负 正 电子流 化学 电 强 弱 zn 2h zn2 h2 答案 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 设计原电池如 把fe 2fe3 3fe2 设计成原电池 可用作负极 作正极 作电解质溶液 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 被消耗掉而得到保护 fe 铜 或石墨 fecl3溶液 zn fe 归纳总结 答案 还原性较弱的金属或能导电的非金属 还原反应 电子流入 电流流出 还原性较强的金属 氧化反应 电子流出 电流流入 3 4 解析答案 活学活用 3 如图装置中 明显有电流产生的是 理解感悟 3 4 解析依据原电池的构成条件分析可知 a选项中酒精不是电解质溶液 不能构成原电池 b选项中的两电极材料与电解质溶液不能发生自发的氧化还原反应 因而也不能构成原电池 d选项中的装置没有构成闭合回路 不能构成原电池 只有c选项中的装置符合原电池的构成条件 答案c 理解感悟 理解感悟 原电池的判定方法 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 3 4 3 4 4 由a b c d四种金属按下表中装置进行实验 3 4 解析答案 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 3 装置丙中溶液的ph变化是 4 四种金属活动性由强到弱的顺序是 解析据装置甲知活动性 a b a作负极 电极反应式为a 2e a2 据装置乙知活动性 b c 正极反应式为cu2 2e cu 据装置丙知活动性 d a 正极反应式为2h 2e h2 故c h 减小 ph增大 据甲 乙 丙知活动性强弱顺序 d a b c 答案 1 a 2e a2 2 cu2 2e cu 3 变大 4 d a b c 3 4 学习小结 原电池是把化学能转化为电能的装置 其工作原理是 返回 当堂检测 1 2 4 3 5 解析答案 1 化学与能源开发 环境保护 资源利用等密切相关 下列说法正确的是 a 天然气 石油 流水 风力 氢气为一次能源b 无论是风力发电还是火力发电 都是将化学能转化为电能c pm2 5含有的铅 镉 铬 钒 砷等对人体有害的元素均是金属元素d 发展低碳经济 循环经济 推广可利用太阳能 风能的城市照明系统 解析a项 h2不是一次能源 b项 风力发电不是将化学能转化为电能 c项 砷不是金属元素 d 1 2 4 3 5 解析答案 2 现有m n p e四种金属 已知 m n2 n m2 m p用导线连接放入硫酸氢钠溶液中 m表面有大量气泡逸出 n e用导线连接放入e的硫酸盐溶液中 电极反应为e2 2e e n 2e n2 则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是 a p m n eb e n m pc p n m ed e p m n 解析由 知 金属还原性 m n m p用导线连接放入硫酸氢钠溶液中 m表面有大量气泡逸出 说明m作原电池的正极 故金属还原性 p m n e构成的原电池中 n作负极 故金属还原性 n e a 1 2 4 3 5 3 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 解析答案 a 两烧杯中铜片表面均无气泡产生b 甲中铜片是正极 乙中铜片是负极c 两烧杯中溶液的酸性均减弱d 产生气泡的速率甲比乙慢 理解感悟 1 2 4 3 5 解析因乙烧杯中锌片和铜片没有接触 没有构成闭合回路 故不能构成原电池 因此乙烧杯中铜片上没有气泡 只有锌片上有气泡 因甲烧杯中锌片和铜片用导线连接后构成原电池 加快了锌的溶解 铜片上产生气泡的速率比乙烧杯中锌片上产生气泡的速率快 又因两烧杯中的锌都能与稀硫酸反应产生氢气而消耗h 导致两烧杯中溶液的酸性均减弱 答案c 理解感悟 理解感悟 金属铜和锌插入稀硫酸中后 铜不反应 锌溶解并产生气泡 若用导线连接两金属或将两金属直接接触 就构成了原电池 现象也就发生了变化 铜表面产生大量气泡 比未构成原电池时锌表面的气泡产生速率要快 这一原理可用于实验室制氢气 在稀硫酸中滴加少量硫酸铜溶液 与锌粒混合后 锌置换出铜 覆盖在锌的表面 形成许多微小的铜锌原电池 使得产生氢气的速率大大加快 1 2 4 3 5 1 2 4 3 5 4 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 电极反应式是 铜片上观察到的现象是 原电池总反应的离子方程式为 解析答案 1 2 4 3 5 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zn 2e zn2 所以锌片不断溶解 正极为铜 电极反应式为cu2 2e cu 所以铜极不断变粗 电池总反应式为zn cu2 zn2 cu 答案负氧化zn 2e zn2 锌片溶解正还原cu2 2e cu铜极变粗zn cu2 zn2 cu 1 2 4 3 5 5 铁及铁的化合物应用广泛 如fecl3可用作催化剂 印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等 1 写出fecl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式 2 若将 1 中的反应设计成原电池 请写出电极反应式 正极反应 负极反应 答案 2fe3 cu 2fe2 cu2 2fe3 2e 2fe2 cu 2e cu2 返回 40分钟课时作业 1 2 4 3 5 6 一 能源及其能量转换1 下列关于能量转换的认识中不正确的是 a 白炽灯工作时 电能全部转化为光能b 普通干电池工作时将化学能转变为电能c 化学反应中的能量变化 通常主要表现为热量的变化d 火电是通过化石燃料燃烧 使化学能经过一系列能量转化最终转变为电能 7 8 10 9 11 12 13 14 经典基础题 解析答案 解析a项 白炽灯工作时 电能除转化为光能外 还转化为热能 a 2 核聚变是人类未来获取能源的理想方式之一 人类从受控热核聚变反应中可得到无穷尽的清洁能源 相当于为自己制造了一个个小太阳 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 蜡烛燃烧时 化学能全部转化为光能 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 答案 d 二 原电池的形成与判定3 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 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 解析答案 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 故应选c c 4 下列烧杯中盛放的都是稀硫酸 在铜电极上能产生气泡的是 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 答案 d 5 如图是课外活动小组设计的用化学电源使led灯发光的装置 下列说法错误的是 a 铜片表面有气泡生成b 装置中存在 化学能 电能 光能 的转换c 如果将硫酸换成柠檬汁 导线中不会有电子流动d 如果将锌片换成铁片 电路中的电流方向不变 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 解析答案 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 解析铜锌原电池中 cu作正极 溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气 故cu上有气泡生成 a正确 原电池中化学能转化为电能 led灯发光时 电能转化为光能 b正确 柠檬汁显酸性也能作电解质溶液 将硫酸换成柠檬汁 仍然构成原电池 导线中会有电子流动 c错误 金属性cu比zn fe弱 cu作正极 电路中的电流方向不变 仍然由cu流向负极 d正确 答案c 三 原电池正极和负极的判定6 右图为铜锌原电池示意图 下列说法正确的是 a 锌片逐渐溶解b 烧杯中溶液逐渐呈蓝色c 电子由铜片通过导线流向锌片d zn为正极 cu为负极 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 解析答案 解析在该原电池中 zn作负极 zn溶解并失e 在外电路中e 由zn cu 在cu电极表面 h 得e 生成h2 故cu并没有参加任何反应 故a选项正确 b c选项错误 锌的活动性大于铜 锌为负极 cu为正极 d选项错误 a 7 如图所示 两电极一为碳棒 一为铁片 若电流表的指针发生偏转 且a极上有大量气泡生成 则以下叙述正确的是 a a为负极 是铁片 烧杯中的溶液为硫酸b b为负极 是铁片 烧杯中的溶液为硫酸铜溶液c a为正极 是碳棒 烧杯中的溶液为硫酸d b为正极 是碳棒 烧杯中的溶液为硫酸铜溶液 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 解析答案 解析fe c形成的原电池中 负极铁失去电子 变成亚铁离子 由于a极上有大量气泡产生 所以反应为2h 2e h2 a为正极 是碳棒 b为负极 是铁片 电解质溶液为硫酸 c 8 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 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 解析答案 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 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zn h2so4 znso4 h2 则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fe 2agno3 2ag fe no3 2 其中c选项中a极变细 d选项中a极变粗 答案d 四 原电池的应用9 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 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 解析答案 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 d 10 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 如右图所示 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 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 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 解析答案 能力提升题 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 cuso4 feso4 cu 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 11 利用原电池原理可以探究金属的活动性 1 将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池 两电极间连接一个电流计 锌片作 填 正 或 负 极 锌片上发生的电极反应式是 银片上发生的电极反应式是 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 答案 负 zn 2e zn2 2h 2e h2 2 若该电池中两电极的总质量为60g 工作一段时间后 取出锌片和银片洗净干燥后称重 总质量为47g 此时产生标准状况下氢气的体积为 l 通过导线的电子的物质的量为 mol 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 解析答案 负极 zn 2e zn2 0 2mol0 4mol正极 2h 2e h2 0 4mol0 4mol所以v h2 4 48l n e 0 4mol 4 48 0 4 3 为证明铁的金属活动性比铜强 某同学设计了如下一些方案 其中能证明铁的金属活动性比铜强的方案是 填序号 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 答案 12 有a b两位学生均想利用原电池反应验证金属的活动性顺序 并探究产物的有关性质 分别设计了如图所示的原电池 请完成下列问题 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 答案 1 负极材料 a池 b池 电极反应式 a池 正极 负极 mg al 2h 2e h2 mg 2e mg2 b池 正极 负极 2 b池总反应的离子方程式为 3 写出两池反应的化学方程式 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 答案 2h2o 2e 2oh h2 a池 mg h2so4 mgso4 h2 b池 2al 2naoh 2h2o 2naalo2 3h2 13 某同学利用生活中或实验室中常用的物品 根据氧化还原反应知识和电化学知识 自己动手设计了一个原电池 请填写下列空白 1 实验原理 fe 2h fe2 h2 2 实验用品 电极 稀硫酸 耳机 或者电流表 填写所缺的实验用品 3 实验装置如图 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 4 原电池设计及注意的问题 按如图所示装置连接好实验仪器 注意观察 耳朵听 耳机是否有声音发出 如果没有 可将原电池的两个电极中的一极接触耳机插头上的一极 注意 接触的同时耳机的另一个极是连接在原电池的另一个电极上的 这时可以听见耳机发生 嚓嚓嚓 的声音 其原因是在原电池中 由化学能转化为 在耳机中又由 转化为声音这种能量 如果将装置中的耳机改为电流表 则铁钉应该接电流表的 极 电极反应式为 发生了 反应 铜钉应该接电流表的 极 电极反应式为 发生了 反应 1 2 4 3 5 6 7 8 10 9 11 12 13 14 解析答案 解析原电池是将化学能转变为电能的装置 活泼金属作负极 发生氧化反应 不活泼材料作正极 发生还原反应 电流表正极应接原电池正极 电流表负极应接原电池负极 答案 2 铁钉或铁条铜钉 其他的惰性电极如铅笔芯 铂等都正确 烧杯导线 4 电能电能 负fe 2e fe2 氧化正2h