高中化学2.2化学能转化为电能(第1课时)课时作业新人教版必修2.pdf
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1、精品教案可编辑第二节 化学能与电能第 1 课时化学能转化为电能目标导航 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。一、一次能源和二次能源1能源按其来源可分为一次能源和二次能源。能 源 类别定义实例一 次 能源直接从自然界中取得的能源太阳能、风能、地热能、潮汐能、煤、石油、天然气等二 次 能源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2.二次能源火力发电(1)火力发电原理:首先通过化石燃料燃烧,使化学能转变
2、为热能,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。(2)能量转换过程:化学能 燃烧热能 蒸汽机械能 发电机电能。其中能量转换的关键环节是燃烧。(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、粉尘等),污染环境。精品教案可编辑【议一议】1判断正误(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程。(
3、)答案(1)(2)(3)(4)二、化学能直接转化为电能1按要求完成下列实验,并填表实验步骤现象解释或说明锌片逐渐溶解,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,电流计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,电流计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2.原电池(1)概念:是将化学能转化为电能的装置;原电池的反应本质是氧化还原反应。精品教案可编辑(2)构成条件原电池反应必须是自发的氧化还原反应,具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的
4、非金属),两电极均插入电解质溶液中,电解质溶液、电极、导线形成闭合回路。(3)原电池的工作原理原电池总反应式:Zn 2H=Zn2H2。(4)能量转化过程:原电池在工作时,负极失电子,电子通过导线流向正极,被氧化性物质得到,闭合回路中形成电流,化学能转变为电能。【议一议】2判断正误:(1)HCl NaOH=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。()(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(1)
5、(2)(3)(4)(5)3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 Zn Fe稀硫酸,Zn 作负极),精品教案可编辑也可以都是不活泼金属(如 Cu Ag AgNO3,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)。三、原电池原理的应用1加快氧化还原反应的速率因为形成原电池后,氧化反应和还原反应分别在两极进行,使溶液中的粒子运动时相互间的干扰减小,使反应速率增大。2比较金属活动性的强弱例如:有两种金属a、b,用导线相连后插入稀硫酸中,能溶解的金属活动性较强,表面出现较多气泡的金属活动性较
6、弱。3用于金属的防护原理:使被保护的金属制品作原电池的正极而得到保护。实例:要保护一个铁质的输水管道,可用导线将其与锌块相连,使锌作原电池的负极,铁质管道作原电池的正极。4设计原电池根据原电池的构成条件,可把自发的氧化还原反应设计为原电池。点拨原电池正负极判断的注意点:原电池中发生氧化反应的一极为负极,发生还原反应的一极为正极。判断电极时,不能简单地依据金属的活泼性来判断,要看反应的具体情况,如:a.Al在强碱性溶液中比Mg 更易失电子,Al 作负极,Mg 作正极;b.Fe、Al 在浓 HNO3中钝化后,比Cu 等金属更难失电子,Cu 等金属作负极,Fe、Al 作正极。【议一议】4(1)在大海
7、中航行的轮船,钢制船壳上常镶嵌一定量的锌块,目的是什么?精品教案可编辑(2)如何利用Fe 2FeCl3=3FeCl2设计原电池?答案(1)钢的成分是铁碳合金,轮船在大海中航行,钢铁与海水接触,形成铁碳原电池,能加速铁的腐蚀。由于锌比铁活泼,在船壳上镶嵌锌块后,形成铁锌原电池,锌作负极被腐蚀,从而保护了轮船不被腐蚀。(2)该氧化还原反应可拆分为如下两个半反应:氧化反应(负极反应):Fe2e=Fe2。还原反应(正极反应):2Fe32e=2Fe2。故 Fe 作负极,活泼性比Fe 差的材料作正极,如Cu、C 等,FeCl3溶液作电解质溶液,如图。一、原电池的工作原理【例 1】如图所示,电流计指针发生偏
8、转,同时A 极质量减少,B 极上有气泡产生,C 为电解质溶液,下列说法错误的是()AB 极为原电池的正极BA、B、C 可能分别为Zn、Cu、稀盐酸CC 中阳离子向A 极移动精品教案可编辑DA 极发生氧化反应答案C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 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,正极发生还原反应,D 项正确。知识归纳1原电池的工作原理(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
9、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。2原电池正负极的判断变式训练1 关于原电池的叙述中正确的是()A构成原电池的两个电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精品教案可编辑C原电池工作时总是负极溶解,正极上有物质生成D原电池的正极是还原剂发生反应,总是溶液中的阳离子在此被还原答案B解析构成原电池电极的也可以是非金属导体,A 项错;燃料电池中负极不溶解,C 项错;D 选项应是氧化剂在原电池的正极上发生还原反应。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:实 验装置部 分实 验现象a 极质量减小,b 极
10、质量增大b极有气体产生,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()Aa bcd Bbc daCd ab c Dabd c答案C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,选 C。归纳总结原电池原理的应用精品教案可编辑(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
11、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。(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 被消耗掉而Fe 得到保护。变式训练2 100 mL 2 molL 1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 molL 1的盐酸B加入数滴氯化铜溶液
12、C加入适量的蒸馏水D加入适量的氯化钠溶液答案B解析A 项能加快反应速率,但增加了氢气的总量;C、D 两项不影响H2的量,但稀释了盐酸,降低了反应速率;B 项发生反应Cu2Zn=Zn2Cu,形成 Cu Zn 原电池,加快了反应速率。精品教案可编辑1下列装置能形成原电池的是()ABCD答案A解析装置不能形成闭合回路;装置不具有两个活动性不同的电极,只能发生氧化还原反应;装置中酒精不是电解质溶液。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
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