人教版高中化学必修二《2.2.1化学能转化为电能》优选课件

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1、第二章 第二节 化学能与电能,第1课时 化学能转化为电能,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，以及判断原电池的正、负极。 3.会正确书写电极反应式，熟知原电池的应用。,目标导航,基础知识导学,重点难点探究,随堂达标检测,栏目索引,分层训练,一、一次能源和二次能源,基础知识导学,答案,1.能源按其来源可分为一次能源和二次能源。,直接从自然界中取得的能源,原煤,石油,天然气,由一次能源经过加工、转换得 到的能源,电能(水电、火电、核电)、 蒸汽能、机械能等,答案,2.二次能源火力发电 (1)火力发电原理

2、：首先通过化石燃料燃烧，使 能转变为 能，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。,(3)火力发电弊端：煤属于不可再生资源，用一点少一点，用煤发电会造成资源的浪费。 能量经过多次转化，利用率低，能量损失大。 煤燃烧会产生有害物质(如SO2、CO、NO2、 等)，污染环境。,化学,热,化学,热,机械,电,燃烧,粉尘,议一议 判断正误，正确的打“”，错误的打“” (1)根据一次能源和二次能源的划分，氢气为二次能源( ) (2)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( ) (3)火力发电是化学能间接转化为电能的过程( ) (4)水力发电是将化学能转化为电能的过

3、程( ),答案,二、化学能直接转化为电能,答案,1.按要求完成下列实验，并填表,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，电流表指针发生偏转,锌与稀硫酸反应，但氢气在铜片上产生，导线中有电流,两锌片逐渐溶解且表面都有气泡，电流表指针不偏转,锌与稀硫酸反应，但 导线中无电流,无现象,乙醇是非电解质， 与Zn、Cu都不反应,答案,2.原电池 (1)概念：是 ；原电池的反应本质是_ 反应。 (2)构成条件 原电池反应必须是 的氧化还原反应； 具有 的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)； 两电极均插入 中； 电解

4、质溶液、电极、导线形成 。,答案,将化学能转变为电能的装置,氧化还原,自发,活动性不同,电解质溶液,闭合回路,(3)原电池的工作原理,答案,负极,氧化反应,Zn-2e-=Zn2+,正极,还原反应,2H+2e-=H2,原电池总反应式：_。,Zn2H=Zn2H2,(4)能量转化过程：原电池在工作时， 极失电子，电子通过导线流向 极，被氧化性物质得到，闭合回路中形成电流， 能转变为 能。,答案,负,正,化学,电,议一议 1.判断正误，正确的打“”，错误的打“” (1)HClNaOH=NaClH2O是放热反应，可以设计成原电池( ) (2)将铜片和锌片用导线连接插入酒精中，电流表指针发生偏转( ) (

5、3)在铜锌稀硫酸原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌( ) (4)原电池中阳离子向正极移动( ) (5)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子( ),答案,2.原电池中作负极的一定是活泼金属，作正极的一定是不活泼金属吗？ 答案 不一定。在原电池中的两极可以都是活泼金属(如ZnFe稀硫酸，Zn作负极)，也可以都是不活泼金属(如CuAgAgNO3，Cu作负极)也可以是一种金属和一种能导电的非金属(如CuCAgNO3，Cu作负极)。,答案,返回,一、原电池的工作原理,重点难点探究,例1 如图所示，电流表指针发生偏转，同时A极质量减少，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法

6、错误的是( ) A.B极为原电池的正极 B.A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸 C.C中阳离子向A极移动 D.A极发生氧化反应,解析答案,解析 原电池中，负极金属失去电子，溶解，质量减小，故A极是负极，B极是正极，根据构成情况可判断A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸，A、B正确； 离子移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，C错误； 负极发生氧化反应，正极发生还原反应，D正确。 答案 C,1.原电池的工作原理,归纳总结,(1)反应类型：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。 (2)电子的移动方向：负极流出，经导线流向正极。 (3)离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。

7、,2.原电池正、负极的判断,变式训练1 如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下，在卡片上描述合理的是( ) 实验后的记录：,A. B. C. D.,解析答案,答案 B,二、原电池原理的应用 例2 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：,由此可判断这四种金属的活动性顺序是( ) A.abcd B.bcda C.dabc D.abdc,解析答案,解析 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，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

8、池，易知d比c活泼，d比a活泼。因此四种金属的活动性顺序为dabc，故选C。,C,原电池原理的应用 (1)比较金属活动性 作负极的金属活动性强，作正极的金属活动性弱。 (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作负极，铜(或石墨)作正极，FeCl3溶液作电解质溶液。,归纳总结,(4)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，Zn被消耗

9、掉而Fe得到保护。,变式训练2 100 mL 2 molL1的盐酸与过量的锌反应，为加快速率，又不影响产生氢气的总量，可采用的方法是( ) A.加入适量的6 molL1的盐酸 B.加入数滴氯化铜溶液 C.加入适量的蒸馏水 D.加入适量的氯化钠溶液,解析答案,返回,解析 能加快反应速率，但增加了产生氢气的总量，A错误； 不影响H2的量，但稀释了盐酸，降低了反应速率，C、D错误； 发生反应Cu2Zn=Zn2Cu，形成CuZn原电池，加快了反应速率，B正确。 答案 B,返回,1.下列叙述正确的是( ) 原电池是把化学能转化成电能的一种装置 原电池的正极发生氧化反应，负极发生还原反应 不能自发进行的氧

10、化还原反应，通过原电池的装置均可实现 碳棒不能用来作原电池的正极 反应Cu2Ag=2AgCu2，能以原电池的形式来实现 A. B. C. D.,随堂达标检测,解析答案,1,2,3,4,5,解析 原电池是把化学能转化为电能的一种装置，正确； 在发生反应时，原电池的正极要得到电子而发生还原反应，负极要失去电子而发生氧化反应，错误； 铜与稀硫酸不能发生反应，若用铜作负极，碳棒作正极，稀硫酸作电解质溶液，组成原电池，此反应仍然不能发生，错误； 因为碳棒可以用来作原电池的正极，错误； 可以用铜作负极，碳棒作正极，AgNO3溶液作电解质溶液，组成原电池，此时即可发生反应Cu2Ag=2AgCu2，正确。A正

11、确。 答案 A,1,2,3,4,5,2.将纯锌片和纯铜片按下图所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( )A.两个装置都构成了原电池 B.甲装置构成了原电池，乙装置没有构成原电池 C.两烧杯中的锌片上都有大量气泡产生 D.产生气泡的速率甲比乙慢,1,2,3,4,5,解析答案,解析 甲中构成了铜锌原电池，锌作负极，失电子；铜作正极，氢离子在铜极上得电子，生成氢气；总反应式为ZnH2SO4=ZnSO4H2。 乙装置没有构成原电池，因为没有形成闭合电路。构成原电池后生成氢气的速率加快。 答案 B,1,2,3,4,5,3.X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，

12、X和Y组成原电池时，Y为电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为( ) A.XYZ B.XZY C.YXZ D.YZX 解析 根据原电池原理，负极的金属比正极活泼，可知YX，根据金属活动性顺序和置换反应原理，可知XZ，故有YXZ。,1,2,3,4,5,C,解析答案,4.已知金属锈蚀的原理是在潮湿空气中金属表面形成水膜，金属与杂质和水膜中溶解的电解质组成原电池，从而使金属锈蚀加快，下列制品的镀层损坏后，金属腐蚀速率最快的是( ) A.镀铝塑扣 B.食品罐头盒(镀锡铁盒) C.白铁水桶(镀锌) D.镀银铜质奖章 解析 在构成原电池反应中，被腐蚀的是较活泼的作负极的金属，根据金属活动顺序表， Z

13、n、Al比Fe较活泼，Fe比Sn(锡)、Cu比Ag较活泼，而Fe比Cu活泼，故镀锡铁盒镀层破坏后腐蚀最快。,解析答案,1,2,3,4,5,B,5.现有如下两个反应： (A)NaOHHCl=NaClH2O (B)Cu2Ag=2AgCu2 (1)根据两反应本质，判断能否设计成原电池_。,1,2,3,4,5,解析答案,解析 只有自发的氧化还原反应才能设计成原电池，(B)是氧化还原反应且能自发进行。,(A)不能，(B)可以,(2)如果不能，说明其原因_。,1,2,3,4,5,解析答案,解析 根据电池反应式Cu2Ag=2AgCu2可知，Cu失电子作负极，负极材料是Cu，正极材料应是比铜不活泼的金属或能导

14、电的非金属； Ag得电子，所以此电解质溶液只能为AgNO3溶液。,(A)不是氧化还原反应，没有电子转移,(3)如果可以，则写出正、负极材料、其电极反应式、反应类型(“氧化反应”或“还原反应”)： 负极：_，_，_。 正极：_，_ _，_。,Cu,Cu2e=Cu2,氧化反应,碳棒、Ag、铂、金(任选一),2Ag2e=2Ag,还原反应,返回,基础过关,分层训练,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析答案,题组1 能源判断 1.下列有关能源的说法错误的是( ) A.风能是人类通过风车等工具获取的能源，但属于一次能源 B.在即将到来的新能源时代，核能、太阳能、氢能将成为主要能源 C

15、.月球土壤中含有丰富的质量数为3的氦，它可作为未来核能的重要原料 D.原电池把化学能直接转化为电能，所以由原电池提供的电能是一次能源,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析 风能是直接从自然界中取得的能源，属于一次能源，原电池提供的电能是由化学能转化而得到的，不是直接获得的，属于二次能源，A正确，D错误； 随着时代的发展，化石能源逐渐枯竭，所以新能源时代污染小的核能、太阳能、氢能将成为主要能源，B、C正确。 答案 D,答案,题组2 原电池及正负极的判断 2.下列装置可以构成原电池的是( ),C,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析答案,3.按下图装置进

16、行实验，若x轴表示流入正极的电子的物质的量，则y轴可以表示( ),1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,A. B. C. D.,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析 根据图中装置可判断，Fe、Ag、AgNO3构成的原电池中，活泼金属Fe为负极，Ag为正极，Fe和硝酸银之间发生氧化还原反应，所以银离子浓度减小，硝酸根浓度不变，正确、错误； 在负极上金属铁本身失电子，即a棒质量减轻，正确； 正极b棒上析出金属银，即b棒质量增加，错误； 负极上金属铁本身失电子，正极Ag上析出金属银，所以溶液的质量是增加了Fe，但是析出了Ag，在转移电子数相等情况下，析出的金属质

17、量多，所以溶液质量减轻，但不能为零，错误。A正确。,答案 A,4.在如右图所示的装置中，a的金属活泼性比氢要强， b为碳棒，关于此装置的下列叙述不正确的是( ) A.碳棒上有气体放出，溶液pH变大 B.a是正极，b是负极 C.导线中有电子流动，电子从a极到b极 D.a极上发生了氧化反应,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析答案,解析 显然，电极a、b与电解质溶液稀H2SO4组成原电池。因活泼性ab(碳棒)，所以a为电池的负极，b为正极。电极反应式： a(负)极：ane=an(氧化反应),1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,由于正极放电消耗H，溶液中c(H

18、)减小，pH增大，在外电路中，电子由a极流出经电流表流向b极。,答案 B,解析答案,5.某原电池装置如图所示，电池总反应为2AgCl2=2AgCl。下列说法正确的是( ),1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,A.正极反应为AgCle=AgCl B.放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成 C.若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变 D.当电路中转移0.01 mol e时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子,解析 根据电池总反应可以看出Cl2得电子，Ag失电子，所以在原电池中Cl2在正极上发生还原反应，Ag在负极上发生氧化反应。正极反应为Cl22e=2Cl，A

19、错误； 因为电解质溶液为盐酸，所以负极上Ag失电子生成的Ag随即与附近的Cl反应，B错误； 用氯化钠代替盐酸后，电极反应不发生改变，C错误； 当电路中转移0.01 mol e时，负极生成0.01 mol Ag，由于AgCl=AgCl，所以消耗掉0.01 mol Cl，由于电荷守恒，同时有0.01 mol H通过阳离子变换膜转移至右侧溶液中，D正确。 答案 D,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析答案,题组3 原电池工作原理及应用 6.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C

20、u，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,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,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中的反应为ZnH2SO4=ZnSO4H2，则A中A极变细，B中A极不变。 C和D两项中的反应为Fe2AgNO3=2AgFe(NO3)2，其中C中A极变细，D中A极变粗。 答案 D,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析答

21、案,7.一个原电池的总反应的离子方程式是ZnCu2=Zn2Cu，该原电池的合理组成是( ),1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,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Cu22e=Cu，B选项中是2H2e=H2，C正确。,C,解析答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,8.各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为( )A. B. C. D. 解析 实质均为原电池装置。中Fe为正极，被保护； 中Fe为负极，均被腐蚀。但相对来说，Fe和Cu的金属活动性差别较Fe和Sn的差别大，故FeCu原电池中的Fe被腐蚀得更

22、快；中不能构成原电池，仅发生化学腐蚀反应。,C,9.利用反应2CuO22H2SO4=2CuSO42H2O可制备CuSO4，若将该反应设计为原电池。 (1)负极材料是_(写名称)，电极反应为_。 (2)正极电极反应式为_。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,铜,Cu2e=Cu2,O24e4H=2H2O,负,解析答案,10.根据下列事实：AB2=A2B；D2H2O=D(OH)2H2；以B、E为电极与E的盐溶液组成原电池，电极反应为E22e=E，B2e=B2，由此可知A2、B2、D2、E2的氧化性强弱关系是_ _ 。,能力提升,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12

23、,解析答案,解析 由金属活动性的判断条件知，中AB； D是很活泼的金属； 中BE；所以金属性为DABE，对应阳离子的氧化性恰好相反。,A2D2,E2B2,11.如图所示的装置，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。小心地往烧杯中央滴入CuSO4溶液。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,(1)片刻后可观察到的现象是(指悬吊的金属圈)_ (填字母)。 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：_。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,1

24、2,解析答案,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析 加入CuSO4溶液后，构成FeAg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FeAg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)FeCuSO4=FeSO4Cu,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,拓展探究,12.某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,试根

25、据上表中的实验现象回答下列问题： (1)实验1、2中Al所作的电极(正极或负极)是否相同_(填“是”或“否”)。 (2)对实验3完成下列填空： 铝为_极，电极反应式： _。 石墨为_极，电极反应式：_。 电池总反应式：_。,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,(3)实验4中铝作负极还是正极_，理由是_。写出铝电极的电极反应式：_。 (4)解释实验5中电流表指针偏向铝的原因：_。 (5)根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素：_。,解析答案,返回,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,解析 在这样的原电池中，相对较活泼的金属材料作负极。在稀盐酸中的

26、活动性MgAl、AlCu。由实验1和2可知，原电池中电流表指针是偏向正极。在实验3中电流表指针偏向石墨，由上述规律可知，Al是负极，石墨是正极。化学反应是Al失去电子被氧化为Al3，盐酸中的H得到电子被还原为H2。在NaOH溶液中活动性AlMg，则Al是负极，Mg是正极。Al在浓硝酸中发生钝化，Zn在浓硝酸中被氧化，即在浓硝酸中活动性ZnAl，Zn是负极，Al是正极，所以在实验5中电流表指针偏向铝。 答案 (1)否 (2)负 2Al6e=2Al3 正 6H6e=3H2 2Al6HCl=2AlCl33H2,解析答案,返回,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,(4)Al在浓硝酸中发生钝化，Zn在浓硝酸中发生反应，被氧化，即在浓硝酸中活动性ZnAl，Al是原电池的正极 (5)另一个电极材料的活动性；电解质溶液,本课结束,