高一化学（人教版）学案 必修二 第六章 第一节 第2课时 化学反应与电能

第2课时化学反应与电能新知探究(一)——化学能转化为电能导学设计1.化学能间接转化为电能(1)火力发电原理通过化石燃料燃烧时发生的氧化还原反应,使化学能转化为,加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机,带动发电机发电。

(2)能量转化过程能能能能。

能量转化的关键环节是可燃物的,属于放热反应。

[微思考]分析探讨火力发电的弊端有哪些?2.化学能直接转化为电能实验装置实验现象实验结论或解释Ⅰ.锌片:逐渐溶解,有气泡产生铜片:没有变化锌与稀硫酸反应生成,铜与稀硫酸

Ⅱ.锌片:溶解铜片:有气泡电流表:指针发生偏转锌失去电子,变为,电子经过导线流向铜,产生电流,H+在铜片上得到电子生成

(1)写出Ⅰ、Ⅱ装置中Zn、Cu上发生的反应方程式,并注明反应类型。(2)Ⅱ装置为原电池,指出原电池反应的能量转化和各电极的反应类型和电子的流向及阴、阳离子移动方向。[系统融通知能]1.原电池(1)概念:将化学能转化为电能的装置。(2)本质:发生氧化还原反应。2.原电池的构成两极活泼性不同金属或非金属介质电解质溶液或熔融电解质闭合形成闭合回路或接触3.原电池工作原理反应类型负极发生氧化反应,正极发生还原反应电子的移动方向从负极流出,经导线流向正极离子的移动方向阳离子向正极移动,阴离子向负极移动电流方向正极→导线→负极[注意]电子不进入电解质溶液,电解质溶液导电是离子的定向移动形成电流,即“电子不下水,离子不上岸”。[题点多维训练]1.(2024·朝阳联考)下列各装置图中,溶液均为稀硫酸,不能构成原电池的是()2.将铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸中,经过一段时间后,下列叙述正确的是()A.负极有Cl2逸出,正极有H2逸出B.负极附近Cl-的浓度逐渐减小C.正极附近Cl-的浓度逐渐增大D.溶液中Cl-的浓度基本不变3.(2024·宁波镇海中学段考)某兴趣小组设计的原电池如图所示,下列说法正确的是()A.Cu电极为负极,发生氧化反应B.电池工作时,电子从Zn电极经电解质溶液流向Cu电极C.当Zn电极质量减少65g时,Cu电极生成22.4LH2D.放电过程中,H+从左向右移动4.根据原电池原理,结合装置图,按要求解答问题:(1)若X为Zn,Y为硫酸铜溶液,则X为(填电极名称),判断依据:;铜电极的名称是,溶液中的Cu2+移向(填“Cu”或“X”)电极。

(2)若X为银,Y为硝酸银溶液,则X为(填电极名称),判断依据:;铜电极的名称是,溶液中的Ag+移向(填“Cu”或“X”)电极。X电极上的电极反应式为。

|思维建模|电极名称的判断方法新知探究(二)——原电池原理的应用1.加快化学反应速率一个自发进行的氧化还原反应,设计成原电池可以加快反应速率。原理原电池中,氧化反应和还原反应分别在两极进行,使溶液中离子运动时相互的干扰减小,使反应速率增大实例实验室用Zn和稀硫酸反应制取氢气时,可滴入几滴硫酸铜溶液,形成原电池,加快反应速率2.比较金属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。原理一般原电池中,活泼金属作负极,发生氧化反应,不活泼金属作正极,发生还原反应实例有两种金属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,金属活动性A>B3.设计原电池(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(一般为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①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;正极材料一般活泼性比负极的弱,也可以是能导电的非金属。②电解质溶液:电解质溶液一般能与负极材料反应。[典例]以Cu+2Fe3+2Fe2++Cu2+为例,设计原电池装置(注明电极材料和电解质成分),并写出正、负极反应式。[题点多维训练]1.利用Zn与稀H2SO4反应制取H2,下列可以加快反应速率的是()①用浓H2SO4代替稀H2SO4②向稀H2SO4中加几滴CuSO4溶液③用硝酸代替稀H2SO4④用粗锌代替纯锌A.①②B.②③C.③④D.②④2.有a、b、c、d四个金属电极,有关的实验装置及部分实验现象如下:实验装置部分实验现象a极质量减小,b极质量增大b极质量减小且有气体产生,c极无变化d极溶解,c极有气体产生电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是()A.a>b>c>d B.b>c>d>aC.d>a>b>c D.a>b>d>c3.某化学兴趣小组利用反应:Zn+2FeCl3ZnCl2+2FeCl2,设计了如图所示的原电池装置,下列说法正确的是()A.Zn为负极,发生还原反应B.b电极反应式为Fe3++e-Fe2+C.电子流动方向是a电极→FeCl3溶液→b电极D.电池的正极材料可以选用石墨、铂电极,也可以用铜电极课下请完成课时跟踪检测(十)第2课时化学反应与电能新知探究(一)[导学设计]1.(1)热能(2)化学热机械电燃烧[微思考]提示:①使用的化石燃料属于不可再生能源;②化石燃料的燃烧会产生大量的有害气体(如SO2、CO等)及粉尘,污染环境;③能量经过多次转化,能量利用率低。2.H2不反应Zn2+H2(1)提示:Ⅰ装置Zn:Zn+2H+Zn2++H2↑(氧化还原反应);Cu不反应。Ⅱ装置Zn:Zn-2e-Zn2+(氧化反应);Cu:2H++2e-H2↑(还原反应)。(2)提示:原电池是指化学能转化为电能的装置;负极发生失电子的氧化反应,正极发生得电子的还原反应;电子从负极流出,流入正极;阴离子移向负极,阳离子移向正极。[题点多维训练]1.选DD项中没有构成闭合回路,不能构成原电池,符合题意。2.选D铁片、银片用导线连接起来插入稀盐酸中形成原电池,其中铁片作负极,银片作正极,溶液中的H+在正极(银片)上得电子生成H2,而铁片上的铁失电子生成Fe2+,此时,Cl-移向负极。因此负极附近Cl-的浓度逐渐增大,正极附近Cl-的浓度逐渐减小,而溶液中Cl-的浓度基本不变。3.选D铜为正极,发生得到电子的还原反应,电极反应式为2H++2e-H2↑,故A错误;原电池工作时,电子从负极锌沿导线流向正极铜,电子不能进入电解质溶液,故B错误;锌为负极,电极反应式为Zn-2e-Zn2+,铜为正极,电极反应式为2H++2e-H2↑,Zn电极质量每减少65g,则在铜电极产生2gH2,未指明状况,不能计算氢气的体积,故C错误;锌是负极、铜是正极,原电池工作时阳离子移向正极,即H+从左向右移动,故D正确。4.(1)负极锌的活泼性比铜强(或Zn的还原性比Cu强)正极Cu(2)正极铜的活泼性比银强(或Cu的还原性比Ag强)负极XAg++e-Ag新知探究(二)[典例]解析:根据反应可写出两个半反应式:(-)Cu-2e-Cu2+(+)Fe3++e-Fe2+可确定负极为Cu,正极为比Cu活泼性弱的金属或导电非金属如C;电解质为含Fe3+的盐如FeCl3或Fe2(SO4)3,即得原电池装置。答案:正极:Fe3++e-Fe2+负极:Cu-2e-Cu2+[题点多维训练]1.选D加入几滴CuSO4溶液,与锌置换出少量的铜,与锌构成原电池,反应速率加快,故②正确;改用粗锌含杂质(铜等),形成原电池反应,能加快反应速率,故④正确。2.选C装置一是原电池,a极质量减小,说明a极金属易失去电子形成离子,故a极金属比b极金属活泼;装置二没有形成原电池,b极金属可与稀硫酸发生反应,c极金属不能,可知b比c活泼,且c位于金属活动性顺序表中氢的后面;装置三和四均形成原电池