高一化学必修2《名师一号》答案详解2.2.1ppt课件.ppt

1、第二节 化学能与电能,目标导学(学生用书P37),1.理解化学能与电能之间转化的实质 2.掌握原电池概念原理组成及应用 3.了解生活中常用的化学电源和新型化学电池 4.能够正确书写电极反应式 5.使学生形成高效利用燃料不浪费能源积极开发高能清洁燃料的意识,第1课时 化学能转化为电能,课前自主学习 (学生用书P37),一一次能源和二次能源 1.一次能源:直接从自然界中取得的能源如流水风力原煤石油天然气天然铀矿等 2.二次能源:一次能源经加工转换得到的能源,如电力蒸气等 3.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,二化学能与电能的相互转化 1.燃煤发电的能量转化 (

2、1)过程: (2)燃烧是使化学能转换为电能的关键,2.原电池 (1)定义:将化学能转变为电能的装置 (2)工作原理(以CuZn原电池为例):由于锌和铜的活泼性不同,锌失去电子,被氧化,作负极,电子通过导线流向铜片,铜片作正极,溶液中的H+从铜片上获得电子被还原成氢原子,氢原子再结合成氢分子从铜片上逸出 (3)电极反应式:锌片:Zn-2e-=Zn2+(氧化反应) 铜片:2H+2e-=H2(还原反应),(4)化学电池的本质是氧化还原反应,化学能 电能,思考与交流:根据课本原电池实验,推测原电池构成的条件有什么? 提示:1.电解质溶液 2.两个电极,其中一个相对较活泼,另一个相对较不活泼两个电极直接

3、或间接地连接在一起,并插入电解质溶液中 3.能自发地发生氧化还原反应 4.形成闭合电路,课堂深化探究(学生用书P37),一原电池,二原电池原理的应用 1.加快氧化还原反应的速率如实验室用Zn和稀H2SO4(或稀HCl)反应制H2,用粗Zn产生H2的速率快原因是粗锌中的杂质和粗锌稀H2SO4溶液形成原电池,加快了锌的腐蚀,产生H2的速率加快 如果用纯Zn,可以在稀H2SO4溶液中加入少量CuSO4溶液,也同样会加快产生H2的速率,原因是Cu2+Zn=Cu+Zn2+,Zn和生成的Cu在稀H2SO4的溶液中形成原电池,加快了锌的腐蚀,产生H2速率加快,2.判断金属的活动性强弱 例如:有两种金属a和b

4、,用导线连接后插入到稀H2SO4中,观察到a极溶解,b极上有气泡产生,根据电极现象判断出a是负极,b是正极,由原电池原理可知,金属活动性ab,即原电池中,活动性强的金属为负极,活动性弱的金属为正极,3.设计原电池 例如:利用Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2的氧化还原反应设计原电池,由反应式可知:Cu失去电子作负极,FeCl3(Fe3+)在正TP中67.TIF,Y极上得到电子,且作电解质溶液,正极为活泼性比Cu弱的金属或导电的非金属等如右图该原电池的电极反应式: 负极(Cu):Cu-2e-=Cu2+(氧化反应) 正极(C):2Fe3+2e-=2Fe2+(还原反应),典例剖析(学生用书

5、P38),知识点一 原电池的形成条件 例1 下列8个装置中,属于原电池的是_(填序号),解析 AB项中均只有1个电极,C项中两电极的活泼性相同,E项中酒精为非电解质,H项中没有形成闭合回路;所以ABCEH 5项都不能形成原电池;DFG 3项符合原电池的构成条件,可以形成原电池,答案 DFG,知识点二 原电池原理 例2 关于锌铜和稀硫酸构成的原电池的下列说法中正确的是( ) A.锌是负极铜是正极 B.电子从铜片经导线流向锌片 C.负极的反应式为2H+2e-=H2 D.反应一段时间后,溶液的pH升高,答案 AD,解析 由于Zn比Cu活泼,在形成的原电池中,Zn是负极,Cu是正极;电子从Zn片经导线

6、流向Cu片;负极的反应式为Zn-2e-=Zn2+,正极的反应式为2H+2e-=H2;反应一段时间后,因c(H+)减小,故溶液的pH升高,点评 正确理解并熟记原电池原理是解题的基础;(1)电极名称规定:活泼金属是负极,相对不活泼的金属或非金属是正极;(2)在外电路,电子由负极流向正极,电流由正极流入负极;(3)电极反应式:负极:还原剂-ne-=氧化产物,正极:氧化剂+ne-=还原产物;正极上得电子发生还原反应的物质可能是溶液中的阳离子,也可能是电解质溶液中溶解的O2,而正极本身不损耗负极上失电子的物质可能是电极本身,也可能是其他物质发生氧化反应,知识点三 原电池原理的应用 例3 有ABCD四块金

7、属片,进行如下实验: AB用导线相连后,同时浸入稀H2SO4溶液中,A极为负极; CD用导线相连后,同时浸入稀H2SO4溶液中,电流由D导线C; AC相连后,同时浸入稀H2SO4溶液中,C极产生大量气泡; BD相连后,同时浸入稀H2SO4中,D极发生氧化反应 据此,判断四种金属的活动性顺序是( ) A.ABCD B.ACDB C.CABD D.BDCA,解析 金属与稀H2SO4溶液组成原电池,活泼金属为负极,失去电子发生氧化反应,较不活泼的金属为正极,H+在正极表面得到电子生成H2,电子运动方向由负极正极,电流方向则由正极负极在题述原电池中,AB原电池,A为负极;CD原电池,C为负极;AC原电

8、池,A为负极;BD原电池,D为负极综上可知,金属活动性:ACDB,答案 B,知识点四 能源与化学反应 例4 根据下列叙述回答第(1)(2)题 能源可划分为一次能源和二次能源自然界中以现成形式提供的能源称为一次能源;需要依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二次能源氢气是一种高效而没有污染的二次能源,它可以由自然界中大量存在的水来制取 2H2O(l)2H2(g)+O2(g)(放热反应),(1)下列叙述正确的是( ) A.电能是二次能源 B.水力是二次能源 C.天然气是一次能源 D.焦炉气是一次能源,答案 AC,(2)关于用水制取二次能源氢气,以下研究方向正确的是( ) A.组成水的氢元素和氧元素都

9、是可以燃烧的物质,因此可研究在水不分解的情况下使氢成为二次能源 B.设法将太阳光聚集产生高温,使水分解产生氢气 C.寻找高效催化剂,使水分解产生氢气,同时释放能量 D.寻找特殊化学物质,用于开发廉价能源,以分解水制取氢气,答案BD,解析 (1)根据能源的划分原则,电能和焦炉气很明显是由其他能源,如火力水力原子能或炼焦等能源转变而来的,因而它们属于二次能源水力是一次能源,天然气是一次能源 (2)由题给信息可知H2是可以燃烧的,但水中的氢元素是不可燃烧的,而氧元素无论是游离态还是化合态都不是可燃物质,氧气只可以助燃,因此必须使水分解产生H2又因H2和O2化合生成水是放热反应,故由H2O来制取氢气必

10、须由外界提供能量无论选用何种高效催化剂都不会使水分解产生H2的同时释放能量,课内针对性训练 (学生用书P39),1.将铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中,经过一段时间后,下列各项叙述正确的是( ) 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,答案:D,解析:铁银盐酸形成的原电池,负极为Fe,电极反应式为Fe-2e-=Fe2+,正极为Ag,电极反应式为2H+2e-=H2,正极有H2逸出,负极Fe溶解,A不正确,电解质溶液中Cl-移向负极,Cl-浓度增大,BC不正确,溶液中因Cl-不参加反应,Cl-浓度

11、基本不变,D正确,2.按下述方法连接的装置属于原电池,且产生的电流宏观可测的是( ) A.相连的两个铜片插入稀硫酸中 B.相连的锌银插入稀硫酸中 C.相连的锌铜插入硫酸锌溶液中 D.相连的锌铜插入水中,答案:B,解析:构成原电池并产生宏观可测的电流的装置应符合原电池的构成条件A中两个电极相同,CD中不能自发进行氧化还原反应,均不符合条件,只有B符合,3.下列有关原电池的叙述正确的是( ) A.构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属 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,电路中电流方向是从负极到正极,答案:B,解析:构成原

12、电池的负极是活泼性强的金属,正极是活泼性弱的金属或非金属,如石墨,A错;电子流出的一极是负极,该电极被氧化,C错;原电池放电时,电子从负极流向正极,而电流则相反,D错,4.如图所示的装置中,a的金属性比氢要强,b为碳棒,关于此装置的各种叙述不正确的是( ) A.碳棒上有红色固体析出 B.导线中有电子流动,电子从a极流入到b极 C.a是正极,b是负极 D.a极上发生了氧化反应,答案:C,解析:由a的金属性比氢强,b为碳棒,在形成的原电池中a为负极,b为正极,C不正确,5.在由铜片锌片和200 mL稀H2SO4组成的原电池中,若H2只在铜片上产生,当在铜片上放出3.36 L(标准状况)的H2时,H

13、2SO4恰好用完,则产生这些气体消耗的Zn为_g,在导线上有_mol电子通过,原稀H2SO4的物质的量浓度是_,9.75,0.3,0.75 mol/L,解析:正极:2H+ + 2e-=H2 2 mol 2 mol 22.4 L 0.3 mol 0.3 mol 3.36 L 负极:Zn - 2e-=Zn2+ 0.15 mol 0.3 mol 则消耗Zn的质量为0.15 mol65 g/mol=9.75 g,课后优化训练(学生用书P39),基础强化 1.下列叙述中正确的是( ) A.任何化学反应都能设计成原电池 B.任何氧化还原反应都能设计成原电池 C.原电池反应一定是氧化还原反应 D.两种不同的

14、金属电极插入到电解质溶液中一定能形成原电池,答案:C,解析:形成原电池的反应一定是氧化还原反应,所以A错误;原电池的氧化还原反应一般是自发的放热的氧化还原反应,而一些需外界提供能量进行的氧化还原反应,如通电情况下才能发生的化学反应则一般不能设计成原电池;形成原电池时必须是闭合回路,D错误,2.由铁锌铜和稀H2SO4及一些导线,可以组成的原电池种类有( ) A.1种 B.2种 C.3种 D.4种,答案:C,解析:能形成原电池的有,Fe-Zn原电池Fe-Cu原电池,Zn-Cu原电池三种,3.如下图所示装置(均盛有0.1 molL-1的硫酸溶液)中,四个相同的纯锌片腐蚀最快的是( ),答案:D,解析

15、:BCD形成原电池,BC中,Zn作正极,被保护,负极材料MgAl加快腐蚀;在D中Zn作负极加快腐蚀,4.有abc三种金属,两两分别接触并同处于稀硫酸中,如图所示则三种金属活动性顺序为( ) A.abc B.bac C.cab D.cba,答案:D,解析:不同金属构成原电池时,做负极的为活泼金属,活泼性分别为bacacb,故cba,5.以锌片和铜片为电极,以稀硫酸为电解质溶液的原电池中,当导线中通过2 mol电子时,下列说法正确的是( ) A.锌片溶解了1 mol,铜片上析出1 mol氢气 B.两极溶解和析出的物质的质量相等 C.锌片溶解了1 g,铜片上析出1 g氢气 D.锌片溶解了1 mol,

16、硫酸消耗了1 mol,答案:AD,解析:本题涉及原电池的有关计算,利用电子守恒结合电极反应可求得各电极上物质的溶解和析出情况负极反应为Zn-2e-=Zn2+,正极反应为2H+2e-=H2由此可得电路中通过的电子及各物质的关系式为Zn 1 mol2e- 2 molH2 1 molH2SO41 mol,通过计算可知AD正确,6.某原电池的离子方程式是Zn+Cu2+=Zn2+Cu,该原电池正确的组成是( ),答案:C,解析:根据给定反应,Zn作负极,含Cu2+的溶液作电解质溶液,比Zn活动性弱的金属作正极,则C符合题意,7.下列叙述不正确的是( ) A.把锌片和铁片紧靠在一起浸入稀盐酸中,铁片表面出

17、现气泡 B.用导线连接铁片铜片,一起浸在硫酸铜溶液中,铜片表面析出单质铜 C.把铜片插入三氯化铁溶液中,在铜片表面出现一层铁 D.把锌粒放入盛有硫酸的试管中,加入几滴氯化铜溶液,气泡放出速率加快,答案:C,解析:Cu与FeCl3反应方程式为Cu+2FeCl3=CuCl2+2FeCl2,Cu不能置换出铁,故C不正确,8.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_反应(填“氧化”或“还原”),电极反应式是_,锌片上观察到的现象为_,铜为_极, 电极上发生的是_反应 (填“氧化”或“还原”),电 极反应式是_;铜 片上观察到的现象是_,原电池反应的离子方程式为_,负,氧化,Zn

18、-2e-=Zn2+,锌片溶解,正,还原,Cu2+2e-=Cu,铜片变粗,Zn+Cu2+=Zn2+Cu,能力提升,1.如图所示,杠杆AB两端分别挂有体积相同质量相等的空心铜球和空心铁球,调节杠杆并使其在水中保持平衡,然后小心地向烧杯中央滴入浓CuSO4溶液,一段时间后,下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中,不考虑铁丝反应及两球的浮力变化)( ),A.杠杆为导体和绝缘体时,均为A端高B端低 B.杠杆为导体和绝缘体时,均为A端低B端高 C.当杠杆为绝缘体时,A端低,B端高;为导体时,A端高,B端低 D.当杠杆为绝缘体时,A端高,B端低;为导体时,A端低,B端高,答案:D,解析:当杠杆为绝缘体时

19、不形成原电池,发生反应Fe+CuSO4=FeSO4+Cu,铁球上由于有铜附着质量增加,B端下沉,A端上升,结果A端高,B端低;当杠杆为导体时形成原电池,铁球作负极,Fe-2e-=Fe2+,铁球质量减轻,铜球作正极:Cu2+2e-=Cu,铜球上附着铜,质量增加,结果A端低,B端高,2.将铝片和铜片用导线相连,一组插入浓HNO3溶液中,一组插入稀NaOH溶液中,分别形成原电池,则在这两个原电池中,正极分别为( ) A.铝片铜片 B.铜片铝片 C.铝片铝片 D.铜片铜片,答案:A,解析:铝片铜片和浓HNO3构成原电池时,虽Al比Cu活泼,但Al遇浓HNO3钝化,故铜反应失电子,正极为铝;铝片铜片和N

20、aOH溶液构成原电池时,铝与NaOH溶液反应,铝作负极,铜作正极,3.将锌片和银片接触放入相同物质的量浓度的下列溶液中,一段时间后,溶液质量减轻的是( ) A.氯化铝 B.硫酸铜 C.硝酸银 D.稀硫酸,答案:C,解析:锌片和银片构成原电池,锌片是负极,失去电子变成Zn2+进入溶液中,银片是正极,A项不能形成原电池;B项析出Cu;C项析出Ag;D项析出H2;溶液质量减轻的只有C,4.氢气是未来的绿色能源,科学家们最新研制出利用太阳能产生激光,再用激光使水分解得到氢气的新技术,其中水的分解可以用化学方程式表示为:,下列有关说法不正确的是( ) A. TiO2在反应中做氧化剂 B.水分解不产生污染物 C.TiO2在反应中做催化剂 D.该技术将太阳能转化为化学能,答案:A,解析:反应,从质量守恒和反应发生的条件来看,TiO2是反应的催化剂;反应过程中能量的变化是化学能的变化;太阳能激光(光能)化学能,故该技术将太阳能转化为化学能的推论是正确的,5.某化学兴趣小组为了探究铝电极在电池中的作用,设计并进行了以下一系列实验,实验结果记录如下:,试根据表中的实验现象回答下列问题: (1)实验12中Al所作的电极(正极或负极)_(填“相同”或“不相同”) (2)根据实验3完成下列填空: 铝为_极,电极反应式:_; 电池总反应式:_ ,不相同,负,Al-