高中化學 第二章 化學反應與能量 第二節(jié) 化學能與電能 第1課時 化學能轉化為電能課件 新人教版必修2-新人教版高中必修2化學課件

1、第1課時化學能轉化為電能知識鋪墊新知預習自主測試1.一種形式的能量可以轉化成另一種形式的能量,能量轉化過程中要遵循能量守恒定律。2.化學能是能量的一種形式,化學能可以轉化為熱能、光能、電能等。3.氧化還原反應中氧化劑得到電子,化合價降低,發(fā)生還原反應;還原劑失去電子,化合價升高,發(fā)生氧化反應。 4.氧化還原反應的本質(zhì)是電子的轉移。寫出鋅與稀硫酸反應的化學方程式,并用雙線橋法標出電子轉移的方向和數(shù)目:知識鋪墊新知預習自主測試一、一次能源和二次能源1.一次能源:直接從自然界取得的能源,如流水、風力、原煤、石油、天然氣、天然鈾礦等。2.二次能源:一次能源經(jīng)過加工、轉換得到的能源,如電力、蒸汽等。其中

2、電能是應用最廣泛、使用最方便、污染最小的二次能源,又稱電力。二、化學能轉化為電能1.間接轉化火力發(fā)電(2)燃煤發(fā)電過程中,燃燒(氧化還原反應)是使化學能轉化為電能的關鍵。知識鋪墊新知預習自主測試2.直接轉化原電池(1)定義:將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置。(2)構成條件:知識鋪墊新知預習自主測試(3)工作原理(以鋅銅原電池為例,電解質(zhì)溶液為稀硫酸):(4)反應本質(zhì):氧化還原反應。 知識鋪墊新知預習自主測試1.判斷下列說法是否正確。正確的畫“”,錯誤的畫“”。(1)原電池是一種將電能轉化為化學能的裝置。()(2)負極失去電子發(fā)生氧化反應。()(3)正極是電子流出的一極。()(4)用導線連接的銅片和鋅片

3、插入稀硫酸中,鋅片上有大量氣泡產(chǎn)生。()解析:(1)原電池是將化學能轉化為電能的裝置。(2)負極失去電子,化合價升高,發(fā)生氧化反應。(3)負極是失電子、電子流出的一極。(4)鋅銅原電池中,銅片上產(chǎn)生大量氣泡。答案:(1)(2)(3)(4)知識鋪墊新知預習自主測試2.下列裝置中,能構成原電池的是()A.只有甲B.只有乙C.只有丙D.除乙均可以解析:甲裝置不能構成閉合回路,乙裝置兩極材料相同,丁裝置酒精是非電解質(zhì),只有丙裝置具備原電池的構成條件。答案:C探究一探究二隨堂演練原電池的工作原理原電池的工作原理問題探究問題探究按如圖所示裝置進行實驗,回答下列問題:(1)銅片、鋅片上各有什么現(xiàn)象?(2)電

4、流計的指針是否偏轉?電子移動方向與電流方向相反,由此推斷電子在原電池中是如何流動的?溶液中的離子是如何移動的?(3)如果銅片和鋅片之間沒有導線相連,銅片和鋅片上各有何現(xiàn)象?(4)分別改變下列條件,繼續(xù)觀察電流計指針是否偏轉。將鋅片換成石墨棒將稀硫酸換成乙醇將銅片換成石墨棒一燒杯中放銅片與稀硫酸,另一燒杯中放鋅片與稀硫酸,用導線將鋅片與銅片相連。(5)形成原電池必須滿足哪些條件?探究一探究二隨堂演練答案:(1)銅片上有氣泡產(chǎn)生,鋅片逐漸溶解。(2)電流計指針發(fā)生偏轉;電子由鋅片經(jīng)導線流入銅片(電子從負極流出經(jīng)導線流入正極);H+向銅電極(正極)定向移動, 向鋅電極(負極)定向移動。(3)銅片上沒

5、有任何現(xiàn)象發(fā)生,鋅片上有氣泡冒出。(4)不偏轉;不偏轉;偏轉;不偏轉。(5)兩種活動性不同的金屬電極(或一種為能導電的非金屬電極);電解質(zhì)溶液;自發(fā)的氧化還原反應;形成閉合回路。探究一探究二隨堂演練知識歸納知識歸納1.原電池的判斷方法探究一探究二隨堂演練2.原電池正、負極判斷的五個依據(jù)設計原電池時,如果給出的是具體的化學方程式,電解質(zhì)溶液是確定的;如果給出的是離子方程式如Fe+Cu2+ = Cu+Fe2+,則電解質(zhì)溶液不是確定的,只要含有Cu2+的鹽溶液即可,如CuCl2溶液、CuSO4溶液等。探究一探究二隨堂演練素能應用素能應用典例典例1如圖是Zn和Cu形成的原電池,某實驗興趣小組做完實驗后

6、,在讀書卡片上記錄如下。在卡片上的描述合理的是()實驗后的記錄:Zn為正極,Cu為負極H+向負極移動電子流動方向,由Zn經(jīng)外電路流向CuCu極上有H2產(chǎn)生若有1 mol電子流過導線,則產(chǎn)生H2為0.5 mol正極的電極反應式為Zn-2e- = Zn2+A.B.C.D.探究一探究二隨堂演練答案:B 探究一探究二隨堂演練A.電子從石墨棒經(jīng)外電路流向鋅片B.鋅片是負極,發(fā)生氧化反應C.石墨棒是正極,發(fā)生還原反應D.原電池是將化學能轉化為電能的裝置解析:題給原電池中,鋅片失電子發(fā)生氧化反應作負極,石墨棒作正極,正極上氧氣得電子發(fā)生還原反應。電子由鋅片通過外電路流向石墨棒,A錯誤;根據(jù)電極反應式知,鋅失

7、電子發(fā)生氧化反應作負極,氧氣在正極石墨棒上發(fā)生還原反應,B、C正確;原電池是將化學能轉化為電能的裝置,D正確。答案:A探究一探究二隨堂演練原電池原理的應用原電池原理的應用問題問題探究探究1.NaOH+HCl = NaCl+H2O,能利用這個反應設計成原電池嗎?為什么?答案:不能。因為該反應不是氧化還原反應。2.鋅與稀硫酸反應制H2時向溶液中加少量CuSO4固體后,為什么反應加快?答案:鋅可置換出銅,鋅和銅在電解質(zhì)溶液中構成原電池。探究一探究二隨堂演練知識歸納知識歸納1.比較金屬的活動性強弱(1)依據(jù):原電池中,一般活動性強的金屬為負極,活動性弱的金屬為正極。(2)應用:如有兩種金屬A和B,用導

8、線連接后插入到稀硫酸中,觀察到A極溶解,B極上有氣泡產(chǎn)生,由原電池原理可知,金屬活動性:AB。2.加快氧化還原反應速率如實驗室用Zn和稀硫酸反應制H2,常用粗鋅,它產(chǎn)生H2的速率快。原因是粗鋅中的雜質(zhì)和鋅、稀硫酸形成原電池,加快了鋅的腐蝕,使產(chǎn)生H2的速率加快;若加入CuSO4溶液,Zn置換出Cu,Zn和附著在鋅片上的Cu形成原電池也可以加快反應速率。探究一探究二隨堂演練3.設計原電池(1)依據(jù):已知一個氧化還原反應,首先通過分析找出氧化劑、還原劑,一般還原劑為負極材料(或在負極上被氧化),氧化劑(O2或電解質(zhì)溶液中的陽離子)在正極上被還原。探究一探究二隨堂演練(2)實例:以Zn+H2SO4

9、= ZnSO4+H2為例探究一探究二隨堂演練素能應用素能應用典例典例2一位患者鑲了兩顆假牙,其中一顆是黃金的,另一顆是不銹鋼的。自鑲上假牙后,他時常感覺到頭疼、心情煩躁,多次治療未見好轉。如果你是醫(yī)生,你認為下列方法不能治療其疾病的是()A.將金假牙改為鋁質(zhì)假牙B.將兩顆假牙都做成不銹鋼的C.將兩顆假牙都做成黃金的D.將兩顆假牙都做成特殊樹脂的探究一探究二隨堂演練解析:患者感覺到頭疼是由于兩顆假牙與口腔中電解質(zhì)溶液形成了原電池,兩個假牙作電極,若將金假牙改為鋁假牙,仍能形成原電池,不能治療其疾病。如果將兩顆假牙換成同種金屬材料,不能形成原電池,便可以治療其疾病;若將兩顆假牙都做成特殊樹脂的,樹

10、脂不導電,不能形成原電池,也可治療其疾病。答案:A探究一探究二隨堂演練提能訓練提能訓練2有a、b、c、d四個金屬電極,有關的實驗裝置及部分實驗現(xiàn)象如下:由此可判斷這四種金屬的活動性順序是()A.abcdB.bcdaC.dabcD.abdc探究一探究二隨堂演練解析:裝置一是原電池,a極質(zhì)量減小,說明a極金屬易失去電子形成離子,故a極金屬比b極金屬活潑;裝置二沒有形成原電池,可知b比c活潑,且c位于金屬活動性順序中氫的后面;裝置三和四均形成原電池,根據(jù)題意可知d比c活潑,d比a活潑。因此四種金屬的活動性順序為dabc。答案:C探究一探究二隨堂演練1.下列設備工作時,將化學能轉化為電能的是()解析:

11、硅太陽能電池工作時將太陽能轉化為電能,A項不符合題意;干電池是化學電池,工作時將化學能轉化為電能,B項符合題意;燃氣灶工作時將化學能轉化為熱能,C項不符合題意;太陽能集熱器工作時將太陽能轉化為熱能,D項不符合題意。答案:B探究一探究二隨堂演練2.為將化學反應2Al+6H+ = 2Al3+3H2中的化學能轉化為電能,下列裝置能達到目的的是(鋁條均已除去了氧化膜)()探究一探究二隨堂演練解析:將化學反應2Al+6H+ = 2Al3+3H2中的化學能轉化為電能,需要形成原電池裝置,且該原電池裝置中鋁為負極,電解質(zhì)溶液為非氧化性稀酸,據(jù)此判斷B項符合題意。答案:B探究一探究二隨堂演練3.已知空氣鋅電池

12、的電極反應式為據(jù)此判斷,鋅片為()A.正極,被還原 B.正極,被氧化C.負極,被還原 D.負極,被氧化解析:Zn失去電子發(fā)生氧化反應,作負極。答案:D探究一探究二隨堂演練4.A、B、C都是金屬,把A浸入C的硝酸鹽溶液中,A的表面有C析出,A、B和酸的稀溶液組成原電池時,B為電池的負極。A、B、C三種金屬的活動性順序為()A.ABCB.ACBC.BACD.BCA解析:A能從C的鹽溶液中置換出C金屬,則金屬活動性:AC。A與B組成原電池時,B為負極,則金屬活動性:BA。答案:C探究一探究二隨堂演練5.(1)把一塊純凈的鋅片插入裝有稀硫酸的燒杯里,可觀察到鋅片上有氣泡產(chǎn)生,再平行插入一塊銅片,可觀察到銅片(填“有”或“沒有”)氣泡產(chǎn)生。再用導線把鋅片和銅片連接起來(見圖A),組成一個原電池,負極為,正極的電極反應式為 。 (2)如果燒杯中最初裝入的是2 molL-1 500 mL的稀硫酸,構成銅鋅原電池(見圖B,假設產(chǎn)生的氣體沒有損失),當在標準狀況下收集到11.2 L的氫氣時,則此時燒杯內(nèi)溶液中硫酸的物質(zhì)的量濃度為(溶液體積變化忽略不計)。 探究一探究二隨堂演練(3)生活中利用原電池原理生產(chǎn)出了各種各樣的電池,廢電池必須進行集中處理的問題已被提到議事日程,其主要原因是。 A.回收利用電池外殼的金屬B.防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子對土壤、水源的污染C