第2节化学能与电能第1课时课件(1).ppt

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1、第第1课时课时化学能转化为电能化学能转化为电能知识铺垫新知预习自主预测1.一种形式的能量可以转化成另一种形式的能量,能量转化过程中要遵循能量守恒定律。2.化学能是能量的一种形式,你知道化学能的转化形式有热能、光能、电能等。3.氧化还原反应中氧化剂得到电子,化合价降低,发生还原反应;还原剂失去电子,化合价升高,发生氧化反应。4.氧化还原反应的本质是电子的转移。写出锌和稀硫酸反应的化学方程式,并用双线桥法标出电子转移的方向和数目:_。知识铺垫新知预习自主预测一、一次能源和二次能源1.一次能源:直接从自然界取得的能源,如流水、风力、原煤、 石油、天然气、天然铀矿等。2.二次能源:一次能源经过加工、转

2、换得到的能源,如电力、蒸汽等。其中电能是应用最广泛、使用最方便、污染最小的二次能源,又称电力。二、化学能转化为电能1.间接转化火力发电(2)燃烧(氧化还原反应)是使化学能转化为电能的关键。知识铺垫新知预习自主预测2.直接转化原电池(1)定义:将化学能转变为电能的装置。(2)构成条件:知识铺垫新知预习自主预测(3)工作原理(以锌铜原电池为例,电解质溶液为稀硫酸):(4)反应本质:氧化还原反应。 知识铺垫新知预习自主预测1.判断下列说法是否正确。正确的画“”,错误的画“”。(1)原电池是一种将电能转化为化学能的装置。 ()(2)负极失去电子发生氧化反应。 ()(3)正极是电子流出的一极。 ()(4

3、)用导线连接的铜片和锌片插入稀硫酸中,锌片上有大量气泡产生。 ()解析(1)原电池是将化学能转化为电能的装置。(2)负极失去电子,化合价升高,发生氧化反应。(3)负极是失电子,电子流出的一极。(4)锌铜原电池中,铜片上产生大量气泡。答案(1)(2)(3)(4)知识铺垫新知预习自主预测2.下列装置中,能构成原电池的是() A.只有甲B.只有乙C.只有丙D.除乙均可以解析甲装置不能构成闭合回路,乙装置两极材料相同,丁装置酒精是非电解质,只有丙装置具备原电池的构成条件。答案C探究一探究二原电池的工作原理原电池的工作原理问题探究按如图所示装置进行实验,回答下列问题:(1)铜片、锌片上各有什么现象?(2

4、)电流计的指针是否偏转?电子移动方向与电流方向相反,由此推断电子在原电池中是如何流动的?溶液中的离子是如何移动的?(3)如果铜片和锌片之间没有导线相连,铜片和锌片上各有何现象?(4)分别改变下列条件,继续观察电流计指针是否偏转。将锌片换成石墨;将稀硫酸换成乙醇;将铜片换成石墨;一烧杯中放铜片与稀硫酸,另一烧杯中放锌片与稀硫酸,用导线将锌片与铜片相连。(5)形成原电池必须满足哪些条件?探究一探究二探究一探究二思维建模1.原电池的判断方法探究一探究二2.原电池正、负极判断的五个依据 探究一探究二设计原电池时,如果给出的是具体的化学反应方程式,电解质溶液是确定的;如果给出的是离子反应方程式如Fe+C

5、u2+=Cu+Fe2+,则电解质溶液不是确定的,只要含有Cu2+的盐溶液即可,如CuCl2溶液、CuSO4溶液等。探究一探究二素能应用【典例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:Zn为正极,Cu为负极H+向负极移动电子流动方向,由Zn经外电路流向CuCu极上有H2产生若有1 mol电子流过导线,则产生H2为0.5 mol 正极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+A.B.C.D.探究一探究二解析在该原电池中,Zn比Cu活泼,故Zn作负极,Cu作正极,电子由Zn流出经导线流向Cu,负极反应为Zn-2e-=Zn2+,正

6、极反应为2H+2e-=H2,故每转移1 mol电子时,产生H2 0.5 mol,在溶液中H+向正极移动, 向负极移动,故错误,正确。答案B探究一探究二提能训练提能训练1如图所示,电流计指针发生偏转,同时A极质量减小,B极上有气泡产生,C为电解质溶液,下列说法错误的是()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,根据构成情况判断A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸,A、B两项正确;离子移动方向:阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,C项错误;负极发生氧化反应

7、,正极发生还原反应,D项正确。答案C探究一探究二原电池原理的应用原电池原理的应用问题探究 1.NaOH+HCl=NaCl+H2O,能利用这个反应设计成原电池吗?为什么?答案不能。因为该反应不是氧化还原反应。2.锌与稀硫酸反应制H2时向溶液中加少量CuSO4固体后,为什么反应速率加快?答案锌置换出铜构成原电池。探究一探究二思维建模1.比较金属的活动性强弱(1)依据: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。(2)应用:如有两种金属A和B,用导线连接后插入到稀硫酸中,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:AB。2.加快氧化还原反应速率如实验室用Zn和稀硫酸

8、反应制H2,常用粗锌,它产生H2的速率快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸形成原电池,加快了锌的腐蚀,使产生H2的速率加快;如加入CuSO4溶液,Zn置换出Cu,附着在锌片上形成原电池也可以加快反应速率。探究一探究二3.设计原电池(1)依据:已知一个氧化还原反应,首先通过分析找出氧化剂、还原剂,一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化),氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。(2)实例:以Zn+H2SO4=ZnSO4+H2为例探究一探究二素能应用【典例2】 某原电池总反应离子方程式为2Fe3+Fe=3Fe2+,不能实现该反应的原电池是()A.正极为Cu,负极为Fe,电解质溶液为FeCl3溶

9、液B.正极为C,负极为Fe,电解质溶液为Fe(NO3)3溶液C.正极为Ag,负极为Fe,电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液D.正极为Ag,负极为Fe,电解质溶液为CuSO4溶液解析由2Fe3+Fe=3Fe2+得出负极反应式为Fe-2e-=Fe2+,正极反应式为2Fe3+2e-=2Fe2+,可知负极材料为铁,正极材料为比铁不活泼的导体,电解质溶液中必须有Fe3+。答案D探究一探究二提能训练提能训练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.abcdB.bcdaC.dabcD.abdc探究一探究二解析装置一是原电池,a极质量减小,说明

10、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中氢的后面;装置三和四均形成原电池,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。答案C123451.下列叙述正确的是()A.原电池的负极发生得电子的还原反应B.原电池中较活泼的金属作正极C.原电池中的电极一定要由两种不同的金属组成D.原电池中发生氧化反应的电极是负极解析原电池的两极可以是两种活动性不同的金属,也可以是由金属与非金属(例如石墨)组成,原电池的负极失去电子发生氧化反应,故A、B、C三项错误;只有D项正确。答案D123452.根据Zn+Cu2+=Zn2

11、+Cu的反应原理设计一个原电池,当Zn为负极时,正极可以选用的金属材料是()A.镁B.石墨C.铝D.铅答案D123453.已知空气锌电池的电极反应式为锌片:Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O,碳棒: O2+H2O+2e-=2OH-。据此判断,锌片为()A.正极,被还原 B.正极,被氧化C.负极,被还原 D.负极,被氧化解析Zn失去电子发生氧化反应,作负极。答案D123454.A、B、C都是金属,把A浸入C的硝酸盐溶液中,A的表面有C析出,A、B和酸溶液组成原电池时,B为电池的负极。A、B、C三种金属的活动性顺序为()A.ABCB.ACBC.BACD.BCA解析A能从C的盐溶液中置换出C金属,

12、金属活动性:AC。A与B组成原电池时,B为负极,则金属活动性:BA。答案C123455.(1)把一块纯净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯里,可观察到锌片上有气泡,再平行插入一块铜片,可观察到铜片(填“有”或“没有”)气泡产生。再用导线把锌片和铜片连接起来(见图A),组成一个原电池,负极为,正极的电极反应式为。 (2)如果烧杯中最初装入的是2 molL-1 500 mL的稀硫酸,构成铜锌原电池(见图B,假设产生的气体没有损失),当在标准状况下收集到11.2 L的氢气时,则此时烧杯内溶液中硫酸的物质的量浓度为(溶液体积变化忽略不计)。 12345(3)生活中利用原电池原理生产出了各种各样的电池,废电池必须进行集中处理的问题已被提到议事日程,其主要原因是。A.回收利用电池外壳的金属B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤、水源的污染C.防止电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品D.回收其中石墨电极12345答案(1)没有锌(Zn)2H+2e-=H2(2)1 molL-1(3)B