《新教材2023版高中化学第2章化学键化学反应规律第2节化学反应与能量转化第2课时化学反应能量转化的重要应用__化学电池课件鲁科版必修第二册》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新教材2023版高中化学第2章化学键化学反应规律第2节化学反应与能量转化第2课时化学反应能量转化的重要应用__化学电池课件鲁科版必修第二册（49页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第第2课时化学反应能量转化的重要课时化学反应能量转化的重要应用应用化学电池化学电池学业基础学业基础核心素养核心素养学考评价学考评价学业基础学业基础学业要求1知道化学反应可以实现化学能与其他形式的能量转化。2以原电池为例认识化学能可以转化为电能。3从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。4体会提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。知识网络一、原电池的构造及原理1原电池原理：(1)原电池：一种利用_将_的装置。(2)原电池原理：氢氧燃料电池：氧化还原反应氧化还原反应化学能直接转化成电能化学能直接转化成电能氢气氢气石墨电极石墨电极导线导线氧气氧气石墨电极石墨电极稀硫酸稀硫
2、酸原电池原理：(以氢氧燃料电池为例)实验装置原电池原理还原剂和氧化剂分别在两个不同的区域发生_反应和_反应，并通过能导电的物质形成_产生_两极反应负极氢气_，发生_反应正极氧气_，发生_反应电子转移电子由_极通过导线流向_极，形成电流氧化氧化还原还原闭合回路闭合回路电流电流失电子失电子氧化氧化得电子得电子还原还原负负正正2.原电池的构造：导电的固体导电的固体电解质电解质导线导线氧化还原氧化还原二、设计原电池及原电池的分类1原电池的设计：(1)基本思路：(2)具体流程：(3)设计铜锌原电池：设计依据：Zn2H=Zn2H2实验装置图：设计思路及依据：确定负极负极反应物锌片负极材料锌片确定正极正极反
3、应物氢离子正极材料铜片构成闭合回路离子导体稀硫酸电子导体导线实验现象：电极反应方程式：负极：Zn2e=Zn2正极：2H2e=H2电流表指针指针发生偏转锌电极锌片质量_铜电极有气泡冒出2原电池的分类：即学即练1下列有关原电池的说法中不正确的是()A在内电路中，电子由正极流向负极B原电池的正、负极材料不一定都参与反应C原电池工作时，正极上发生还原反应D原电池工作时，可能会伴随着热量变化答案：A解析：原电池中，内电路不存在电子流动，A错误；氢氧燃料电池的正、负极材料都不参与反应，B正确；原电池的正极上发生还原反应，负极上发生氧化反应，C正确；原电池工作时，可能会伴随着热量变化，D正确。答案：C3下列
4、反应从原理上不可以设计成原电池的是()CaOH2O=Ca(OH)2NaOHHCl=NaClH2O2H2O=2H2O22COO2=2CO2ABCD答案：B解析：能作为原电池的反应必须为能自发进行的氧化还原反应，、不是氧化还原反应，不能设计成原电池；不能自发进行，不能设计成原电池；为能自发进行的氧化还原反应，能设计成原电池，B正确。4如图各容器中均盛有稀盐酸，能形成原电池且铁作正极的是()答案：A解析：铝比铁活泼，铝作负极，铁作正极，A正确；铁比银活泼，铁作负极，B错误；铁比石墨活泼，铁作负极，C错误；构成原电池需要两个电极，此装置不能形成原电池，D错误。5一个原电池的总反应的离子方程式是ZnCu
5、2=Zn2Cu，该反应的原电池的正确组成是()选项正极负极电解质溶液AZnCuCuCl2BZnCuZnCl2CCuZnH2SO4DCuZnCuSO4答案：D解析：电池总反应为ZnCu2=Zn2Cu，Zn失电子作负极，正极上电极反应为Cu22e=Cu，所以选取含有Cu2的溶液作为电解质溶液，正极选择比锌不活泼的金属即可，D项正确。核心素养核心素养答案：B状元随笔解答原电池原理题，首先根据导线中电子流向、溶液中离子移动方向、电极上发生反应的类型、电极及电极附近的现象等判断原电池正、负极，然后根据问题解答；注意电子不进入电解质溶液、离子只在溶液中移动，此点为易错点。提升1下图所示装置中，明显有电流产
6、生的是()答案：C解析：A错，酒精不是电解质且不能自发地进行氧化还原反应，不能构成原电池，没有电流产生。B错，两个电极相同，不能自发地进行氧化还原反应，不能构成原电池，没有电流产生。C对，铜、碳活泼性不同，铜能够与硝酸银溶液发生氧化还原反应，能构成原电池，有电流产生。D错，没有形成闭合回路，不能构成原电池，没有电流产生。状元随笔1.自发进行的氧化还原反应，理论上可设计成原电池。2形成闭合回路的方式有多种，可以是导线连接两个电极，也可以是两电极接触。如图：有电流产生，说明装置为原电池，根据构成原电池的条件判断。关键能力原电池的构造和工作原理1原电池的判断(1)先分析有无外接电源，无外接电源的可能
7、为原电池。(2)根据原电池的形成条件判断四看2原电池工作原理(1)装置示意图(2)工作原理(以铜锌稀硫酸原电池为例)知识要点实例电极构成负极：还原性相对较强的金属。正极：还原性相对较弱的金属或导电非金属锌板负极铜板正极电极反应负极：失去电子，氧化反应正极：得到电子，还原反应负极：Zn2e=Zn2正极：2H2e=H2电子流向电流方向外电路：电子由负极流向正极，电流方向相反内电路：阴离子移向负极，阳离子移向正极，电流由负极流向正极电极反应式总反应式两个电极反应式相加，即得总反应式负极：Zn2e=Zn2正极：2H2e=H2总反应式：Zn2H=Zn2H2状元随笔1.电子只能在电极和导线间定向移动，不能
8、通过溶液。2离子只能在电解质溶液内部定向移动，不能通过电极和导线。可形象地归纳为“电子不下水，离子不上岸”。二原电池正、负极的判断例2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，则下列叙述正确的是()Aa为负极，是铁片，烧杯中的溶液为稀硫酸Bb为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液Ca为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为稀硫酸Db为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液答案：C状元随笔此装置可以组成原电池，且a极上有大量气泡生成，则该气体为氢气，在原电池正极产生，所以b极为负极，失去电子，发生氧化反应。需要注意的是，活泼金属一般作负极，但不要形成“活泼金属一
9、定作负极”的思维定式，如铁、铜和浓硝酸形成的原电池中铁发生钝化，作正极，而铜作负极。提升2X、Y两根金属棒插入Z溶液中构成如图所示装置，实验中电流表指针发生偏转，同时X棒变粗，Y棒变细，则X、Y、Z可能是下列中的()选项XYZAZnCu稀硫酸BAgZn硝酸银溶液CCuAg硫酸铜溶液DCuZn稀硫酸答案：B关键能力原电池正、负极的判断1根据电极材料判断一般是活动性较强的金属(K、Ca、Na太活泼，不能作电极)作负极，活动性较弱的金属或能导电的非金属作正极。2根据电流方向或电子流动方向判断在原电池外电路中，电流由正极流向负极，电子由负极流向正极。3根据原电池电解质溶液中离子的移动方向判断在原电池的
10、电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。4根据原电池两极发生的变化判断原电池的负极发生失电子的氧化反应，正极发生得电子的还原反应。5根据现象判断通常溶解的一极为负极，质量增加或有气泡放出的一极为正极。以上方法之间的联系如图。需要注意的是，在判断原电池正、负极时，不要只根据金属活动性的相对强弱判断，有时还需考虑电解质溶液，如Mg、Al和NaOH溶液构成的原电池中，由于Mg不与NaOH溶液反应，虽然金属活动性：MgAl，但在该条件下却是Al作负极。因此要根据具体情况来判断原电池的正、负极。三原电池原理的应用例3将等质量的两份锌粉a、b分别加入两支相同的试管中，然后加入过量的稀硫酸，同时向a中
11、加少量CuSO4溶液，下图为产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系，其中正确的是()答案：D状元随笔1.锌和稀硫酸反应，加入硫酸铜，锌置换出的金属铜附着在锌的表面，形成锌铜稀硫酸原电池，加速金属锌和稀硫酸反应的速率。2稀硫酸过量，产生氢气的量取决于金属锌的质量。提升3某原电池总反应为Cu2Fe3=Cu22Fe2，下列能实现该反应的原电池是()选项ABCD电极材料Cu、CCu、AgCu、ZnFe、Zn电解质溶液Fe(NO3)3FeSO4FeCl3CuSO4答案：A解析：根据原电池的总反应，以及原电池工作原理可知，Cu的化合价升高，Cu作负极，电解质溶液应含有Fe3，另一个电极应为比Cu不
12、活泼的导电物质。A对，组合符合上述要求。B错，电解质溶液中不含Fe3。C错，Zn比Cu活泼，Zn作负极，不符合上述要求。D错，发生的电池总反应是ZnCu2=Zn2Cu，不符合题意。状元随笔1.已知原电池总反应方程式判断原电池的正、负极时，可以根据反应类型来判断；发生氧化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极。2一般原电池的负极材料与电解质溶液反应。关键能力原电池原理的应用1比较金属活动性强弱一般作负极的金属活动性强，作正极的金属活动性弱；如电极分别为Mg和Al，电解质溶液为稀硫酸，Mg可以与稀硫酸反应放出氢气，Al也可以与稀硫酸反应放出氢气，但该原电池中Mg作负极，Al作正极，则可知金属活
13、动性：MgAl。2加快化学反应(氧化还原反应)速率例如，在Zn和稀硫酸的反应中，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜与剩余的锌和稀硫酸能构成无数微小的原电池，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率。3设计原电池例如，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。4保护金属设备例如，船体一般为钢铁材料，在海水中易被腐蚀，如果在船体外壳焊接上比铁活泼的金属Zn，则构成以Zn、Fe为电极的原电池，Zn被消耗掉而Fe得到保护。学考评价学考评价1下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生大量气泡的是()答案：C解析：A项、B项装置中Cu、Ag均不能与
14、稀硫酸反应生成H2，所以铜电极上没有气泡产生；C项装置构成原电池，铜作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，产生气泡；D项没有形成原电池，Zn表面产生气泡，Cu表面无现象。2如图是Zn、Cu和稀硫酸形成的原电池，下列是某兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记下的结论，其中正确的一组是()Zn为正极，Cu为负极H向负极移动电子由Zn经外电路流向CuCu极上有H2产生若有1mol电子流过导线，则产生的H2为0.5mol正极的电极反应式为Zn2e=Zn2ABCD答案：C3某化学兴趣小组为了探究铬和铁的活泼性，设计如图所示装置，下列推断正确的是()A若铬比铁活泼，则电子经外电路由铁电极流向铬电极B若铁比铬活泼，则溶液中H向铁电极迁移C若铬比铁活泼，则铁电极的电极反应式为2H2e=H2D若铁电极附近溶液pH增大，则铁比铬活泼答案：C4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H2SO4中，A极为负极；C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，电流由D导线C；A、C用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，C极产生大量气泡；B、D用导线相连后，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为()AABCDBACDBCCABDDBDCA答案：B
