高中化学 第2章 第3节 化学反应为人类提供能量课件 鲁科版必修2.ppt

2 化学反应为人类提供能量 鲁科版必修二 1 化学反应中能量变化的原因 物质发生化学反应的实质是旧化学键断裂 新化学键形成 当形成新化学键所释放的能量大于破坏旧化学键所吸收的能量时 化学反应会释放能量 正因为如此 人们可以利用化学反应将存储在物质内部的化学能转化为热能 电能等 从而使化学能成为人类生产 生活所需能量的主要来源之一 2 化学能转化为热能p50交流 研讨 即热饭盒 涉及的反应原理 写出铝热反应的化学方程式并指出氧化剂和还原剂 fe2o3是氧化剂 al是还原剂 热能 以上反应过程都是化学能转化为 mg 2h2o mg oh 2 h2 铁路工人经常利用铝热剂来焊接钢轨 你能解释其中的原因吗 答案 铝热剂的成分是铁的氧化物和铝粉的混合物 高温下发生剧烈反应 放出大量的热 生成的铁熔化后流入钢轨缝隙 这样就将两块断裂的钢轨焊接在了一起 原电池 1 p50活动 探究 气泡 2 原电池的工作原理 以铜锌 稀硫酸 原电池为例 由于金属锌比金属铜活泼 流出 经过导线流向 正极 氧化剂在 上得到电子发生 反应 即h 从铜片获得电子而被还原形成氢原子 氢原子再结合成氢气分子从铜片上逸出 同时 溶液中的阴离子向 移动 阳离子向 移动 从而使电流通过电解质溶液 这样 就完成了化学能向电能的转变过程 失去 锌片 铜片 正极 还原 负极 正极 锌原子 电子被氧化成zn2 进入溶液 电子从 负极 原电池的电极 负极 发生氧化反应 电子流出 流向正极 的一极 正极 发生还原反应 电子流入 来自负极 的一极 原电池是一种将化学能转化为电能的装置 电子的流动方向是从负极流向正极 电流方向是从正极流向负极 原电池的原理 原电池的反应本质 氧化还原反应 较活泼的金属发生氧化反应 电子从较活泼的金属 负极 流向较不活泼的金属 正极 4 常见电池 目前市场上的电池有 又称一次电池 又称二次电池 和 等 具有能量转化率高 能长时间提供电能等优点而应用于航天和军事领域 人们不仅利用化学反应制造丰富多彩的物质 提供赖以生存和发展的能量 还利用化学反应开发出各种分析技术来确定 以及测定 等 例如 在农业生产和研究中 人们可以利用化学反应了解 以做到合理施肥 达到提高农业生产水平的目的 在病理诊断化验 药品质量鉴定 环境监测等领域 则需要利用化学反应对 其实 人们在利用化学反应的同时 也加深了对化学反应规律及其实质的认识 干电池 燃料电池 燃料电池 蓄电池 各种物质的组成 结构 物质有关组分的含量 样品进行分析 1 组成原电池的条件 1 两种活动性不同的金属 或一种是非金属导体 作电极 2 电极材料均插入电解质溶液中 3 两极相连形成闭合电路 4 能自发进行氧化还原反应 2 原电池正负极判定方法 1 依据原电池两极材料 一般说来 相对活泼的金属作负极 k ca na太活泼 不能作电极 相对不活泼的金属或导电的非金属作正极 该结论具有一定的局限性 例如镁 铝和naoh溶液构成的原电池 相对不活泼的金属铝作负极 而较活泼的金属镁作正极 原因是镁与naoh溶液不反应 而铝则反应 2 根据电流方向或电子流向 电流 外电路 由正极流向负 极 电子则由负极经外电路流向原电池的正极 3 根据内电路离子迁移方向 阳离子移向原电池的正极 阴离子移向原电池的负极 4 根据原电池中反应类型 正极 得到电子 发生还原反应 现象是金属的析出或h2的放出 负极 失去电子 发生氧化反应 现象是电极本身的消耗 质量减小 3 原电池原理的应用 1 加快氧化还原反应的速率 实验室用粗锌和稀盐酸或稀硫酸反应制h2 加快反应速 率 用纯锌和稀盐酸或稀硫酸反应制h2 可加入少量的 cuso4溶液以加快反应速率 2 比较金属的活动性强弱 在原电池中 一般活动性强的金属为负极 活动性弱的金属为正极 如有两种金属a和b 用导线连接后插入稀硫酸中 观察到a极溶解 b极上有气泡产生 由原电池原理可知 金属活泼性为a b 3 制造多种化学电源 如干电池 蓄电池 燃料电池等 实用电池一般应具有以下特点 能产生稳定而具有较高电压的电流 安全 耐用且便于携带 便于回收处理 不污染环境或对环境产生的影响较小 b 例1 2011广东中山检测 下列各装置能组成原电池的 解析 a中两个电极都是zn 活泼性相同 无法形成原电池 b中满足原电池的形成条件 可形成原电池 c中酒精是非电解质 在水溶液中不存在自由移动的离子 也不能形成原电池 d中没有形成闭合回路 也不能形成原电池 例2 下列有关原电池的叙述正确的是 c a 把电能转变为化学能 使溶液发生氧化还原反应b 电子从活泼金属流向不活泼金属 不活泼金属为负极c 外电路中电子从负极流向正极d 正极发生氧化反应解析 原电池是化学能转化为电能的装置 故a错误 原电池中活泼金属作负极 失电子 电子沿导线流向正极 负极发生氧化反应 正极发生还原反应 故b d错误 c正确 原电池工作时 电子经导线从负极流入正极 电解质溶液中的阴离子向负极移动 阳离子向正极移动 例3 将金属a和金属b分别放入稀硫酸中有氢气生成 若将金属a和金属b相连后投入稀硫酸中发现a被腐蚀 b未被 腐蚀 关于a b的叙述正确的是 d a 金属活动性a bb 还原性b ac 在后者装置中金属a发生还原反应 金属b发生氧化反应d 金属b的表面有明显气泡产生 金属a表面无明显现象 1 由铝 铁 铜 银和硝酸银溶液 可以组成原电池的总 数为 d a 3种c 5种 b 4种d 6种 2 2011广东潮州检测 有a b c d四块金属片 进行如下实验 a b用导线相连后 同时浸入稀硫酸中 a极为负极 c d用导线相连后 同时浸入稀硫酸中 电流由d 导线 c b c相连后 同时浸入稀硫酸中 c极产生大量气泡 b d相连后 同时浸入稀硫酸中 d极产生大量气泡 据此 判断四种金属的活动性顺序是 a a a b c dc c a b d b a c d bd b d c a 解析 a b形成原电池 a为负极 活动性 a b c d形成原电池 电流由d 导线 c 活动性 c d b c形成原电池 c极产生大量气泡 活动性 b c 综上可知活动性 a b c d 3 如右图所示的装置 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 小心地从烧杯中央滴入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 答案 1 d 2 铁圈和银圈组成了原电池 铁圈发生氧化 反应 质量减少 而银圈上有铜析出 质量增加 解析 根据铜锌原电池的工作原理可以判断该装置组成了原电池 其中铁作负极 发生的电极反应为fe 2e fe2 ag作正极 发生的电极反应为cu2 2e cu 因而产生的现象为铁圈向上倾斜而银圈向下倾斜 内容特点 本节教材首先以氯气的实验室制法为例 让学生体会怎样利用化学反应来制备新物质的一般思路 并总结已学过的常见物质的制备方法 其次承接本章第一节中化学反应中能量变化问题 以 化学能如何转变成电能 为例解释了 为什么说化学反应为人类提供了能源 并说明了化学反应在能源开发和利用方面的作用 作为化学必修模块中元素化合物知识和基本概念 基本理论的最后一节 本节承担着对前面知识的回顾 总结 以及深化和提升学生对化学研究的应用价值的认识的双重任务 本节的知识框架为 教学指要 本节教材从制备新物质和提供能量这两个方面对化学反应的价值进行概括 整合 从而体现了化学对提高人类生活质量和促进社会发展的重要作用 利用化学反应制备新物质 这一主题以 氯气的制取 为中心引导学生回忆实验室