新教材同步系列2024春高中化學(xué)第六章化學(xué)反應(yīng)與能量第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量變化第2課時(shí)化學(xué)反應(yīng)與電能課件新人教版必修第二冊(cè)

第六章化學(xué)反應(yīng)與能量第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量變化第2課時(shí)化學(xué)反應(yīng)與電能學(xué)習(xí)目標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)學(xué)法指導(dǎo)了解化學(xué)電源在實(shí)際生活中的應(yīng)用及廢舊電池的處理和利用科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任1．通過(guò)對(duì)比火力發(fā)電，認(rèn)識(shí)化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置——原電池的優(yōu)勢(shì)2．通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，從宏觀(能量變化)和微觀(電子轉(zhuǎn)移)相結(jié)合的視角學(xué)習(xí)原電池的組成和工作原理掌握構(gòu)成原電池裝置的條件科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)課前·

新知導(dǎo)學(xué)原電池?zé)崮軝C(jī)械能燃燒電子的轉(zhuǎn)移2．原電池(1)概念：把________能轉(zhuǎn)變?yōu)開(kāi)_______能的裝置。(2)工作原理(以銅－鋅－稀硫酸原電池為例)?；瘜W(xué)電(3)電子的流向：電子由________極經(jīng)導(dǎo)線流向________極。(4)反應(yīng)本質(zhì)：原電池反應(yīng)的本質(zhì)是自發(fā)進(jìn)行的____________反應(yīng)。電極材料電極名稱電子轉(zhuǎn)移電極反應(yīng)式反應(yīng)類(lèi)型鋅負(fù)極___________________________________反應(yīng)銅正極___________________________________反應(yīng)總反應(yīng)________________________電子流出Zn－2e－===Zn2+氧化電子流入2H＋＋2e－===H2↑還原Zn＋2H＋===Zn2+＋H2↑負(fù)正氧化還原(1)火力發(fā)電有何缺點(diǎn)？【答案】污染環(huán)境、低效。(2)Cu—Zn—H2SO4溶液形成的原電池工作時(shí)，電子、離子及電流分別怎樣移動(dòng)？【答案】電子由鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片；電流方向與電子流動(dòng)方向剛好相反，由銅片經(jīng)過(guò)導(dǎo)線流向鋅片；溶液中的陽(yáng)離子Zn2+、H＋移向銅極(正極)，陰離子SO、OH－移向鋅極(負(fù)極)。微思考下列裝置中，不能構(gòu)成原電池的是

(

)【答案】B【解析】蔗糖溶液不是電解質(zhì)溶液，不能構(gòu)成原電池。1．鋅錳干電池——一次電池(1)構(gòu)造示意圖。(2)特點(diǎn)：放電之后不能充電。

物理鋅筒石墨棒NH4Cl糊2．充電電池——二次電池(1)特點(diǎn)：放電時(shí)所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，在充電時(shí)可以________進(jìn)行，使電池恢復(fù)到放電前的狀態(tài)。(2)實(shí)例：__________電池、__________電池、________電池等。(3)應(yīng)用：手機(jī)、筆記本計(jì)算機(jī)、照相機(jī)和攝像機(jī)等所用電池大多為_(kāi)_______電池。逆向鉛酸蓄鎳氫鋰離子鋰離子3．燃料電池(1)概念：將燃料(如氫氣、甲烷、乙醇)和氧化劑(如氧氣)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)反應(yīng)裝置。(2)特點(diǎn)：①清潔、安全、高效；②反應(yīng)物不是儲(chǔ)存在電池內(nèi)部，而是由外部提供；③供電量易于調(diào)節(jié)，能適應(yīng)用電器負(fù)載的變化，且充電時(shí)間較短。原電池的電極材料都必須是金屬嗎？【答案】原電池的電極材料可以是兩種活潑性不同的金屬，也可以是一種金屬與一種可導(dǎo)電的惰性材料(如石墨)，在燃料電池中，電極本身均不發(fā)生反應(yīng)，故兩極均可用惰性材料。微思考下列幾種化學(xué)電池中，不屬于可充電電池的是 (

)A．堿性鋅錳電池B．手機(jī)用鋰離子電池C．汽車(chē)用鉛酸蓄電池D．玩具用鎳氫電池【答案】A課堂·

重難探究[重難理解]1．原電池構(gòu)成條件重難點(diǎn)一原電池的工作原理2．原電池的工作原理3．多角度判斷原電池的正、負(fù)極4．判斷原電池正負(fù)極的注意事項(xiàng)一般是較活潑金屬作負(fù)極，較不活潑金屬作正極，但也要注意電解質(zhì)溶液的性質(zhì)及濃度。如：(1)鎂、鋁用導(dǎo)線連接插入稀硫酸中，鎂作負(fù)極，鋁作正極；若電解質(zhì)是氫氧化鈉，則鎂作正極，鋁作負(fù)極。(2)銅、鋁用導(dǎo)線連接插入稀硫酸中，鋁作負(fù)極，銅作正極；若插入濃硝酸中，鋁作正極，銅作負(fù)極。下列各裝置能構(gòu)成原電池的是 (

)[典例精練]【答案】B【解析】A中兩電極相同，錯(cuò)誤；C中蔗糖溶液是非電解質(zhì)溶液，錯(cuò)誤；D中兩燒杯中溶液是分開(kāi)的，沒(méi)有形成閉合回路，錯(cuò)誤。(2023·上海徐匯中學(xué)期末)關(guān)于下圖所示的原電池，下列說(shuō)法正確的是 (

)A．隨著反應(yīng)進(jìn)行，溶液的pH增大B．鋅片上發(fā)生的反應(yīng)：2H＋＋2e－===H2↑C．電子由銅片通過(guò)導(dǎo)線流向鋅片D．該裝置是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能【答案】A【解析】隨著反應(yīng)進(jìn)行，氫離子被消耗，濃度減小，pH增大，A正確；鋅片作負(fù)極，發(fā)生的是失電子的氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2+，B錯(cuò)誤；電子從負(fù)極鋅片流出，經(jīng)由導(dǎo)線，流向正極銅片，C錯(cuò)誤；該裝置為原電池，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，D錯(cuò)誤。(2023·廣東深圳羅湖高級(jí)中學(xué)期中)下列關(guān)于原電池的敘述中正確的是 (

)A．外電路中電子從負(fù)極流向正極B．活潑金屬作正極，不活潑金屬作負(fù)極C．把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置D．正極發(fā)生氧化反應(yīng)【答案】A【解析】原電池中外電路中電子從負(fù)極流向正極，A正確；不一定是活潑金屬作正極，不活潑金屬作負(fù)極，例如鎂和鋁作電極、氫氧化鈉溶液作電解液的原電池中鋁作負(fù)極，B錯(cuò)誤；把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置為電解池，不是原電池，C錯(cuò)誤；原電池中正極發(fā)生還原反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，D錯(cuò)誤。[重難理解]1．比較金屬活動(dòng)性原電池中，做負(fù)極的金屬活動(dòng)性一般比做正極的金屬活動(dòng)性強(qiáng)。2．改變化學(xué)反應(yīng)速率如在Zn和稀硫酸反應(yīng)時(shí)，滴加少量CuSO4溶液，則Zn置換出的銅和鋅構(gòu)成原電池的正負(fù)極，從而加快Zn與稀硫酸反應(yīng)的速率。3．設(shè)計(jì)原電池如把Fe＋2Fe3+===3Fe2+設(shè)計(jì)成原電池，可用Fe做負(fù)極，石墨做正極，F(xiàn)eCl3溶液做電解質(zhì)溶液。重難點(diǎn)二原電池原理的應(yīng)用已知電極材料：鐵、銅、銀、石墨、鋅、鋁；電解質(zhì)溶液：CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、稀硫酸。按要求回答下列問(wèn)題：(1)電工操作規(guī)范規(guī)定：不能把銅導(dǎo)線和鋁導(dǎo)線連接在一起使用。原因是_________________________________。(2)若電極材料選銅和石墨，電解質(zhì)溶液選Fe2(SO4)3溶液，外加導(dǎo)線，________(填“能”或“不能”)構(gòu)成原電池。若能，寫(xiě)出電極反應(yīng)，負(fù)極：________________，正極_______________(若不能，后兩空不填)。[典例精練](3)設(shè)計(jì)一種以鐵和稀硫酸反應(yīng)為原理的原電池，要求在框中畫(huà)出裝置圖(需標(biāo)明電極材料及電池的正、負(fù)極)?！敬鸢浮?1)二者連接在一起時(shí)，接頭處在潮濕的空氣中構(gòu)成原電池而加快鋁導(dǎo)線的腐蝕，在接頭處易斷開(kāi)(2)能Cu－2e－===Cu2+

2Fe3+＋2e－===2Fe2+(3)【解析】(2)因?yàn)镕e2(SO4)3能與Cu發(fā)生反應(yīng)：Fe2(SO4)3＋Cu===2FeSO4＋CuSO4，因此根據(jù)給出的條件可以設(shè)計(jì)成原電池，其負(fù)極為Cu，電極反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2+；正極為石墨，電極反應(yīng)為2Fe3+＋2e－

===2Fe2+。(3)因?yàn)榭偡磻?yīng)為Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，所以負(fù)極為Fe，正極可為Cu、Ag或石墨，電解質(zhì)溶液為稀硫酸，即可畫(huà)出裝置圖。【規(guī)律方法】原電池的設(shè)計(jì)方法(1)找：找一個(gè)能夠自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，只有自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)才能被設(shè)計(jì)成原電池。(2)拆：將氧化還原反應(yīng)拆分為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)，分別作為負(fù)極和正極的電極反應(yīng)，還原劑－ne－===氧化產(chǎn)物(負(fù)極電極反應(yīng))；氧化劑＋ne－===還原產(chǎn)物(正極電極反應(yīng))。(3)定：根據(jù)氧化還原反應(yīng)中的還原劑和氧化劑確定原電池的負(fù)極和電解質(zhì)溶液，正極一般選擇比負(fù)極活潑性差的金屬或能導(dǎo)電的非金屬。(4)畫(huà)：連接電路，形成閉合回路，畫(huà)出原電池示意圖。(2023·安徽蕪湖一中聯(lián)考)a、b、c、d四種金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩組成原電池。若a、b相連時(shí)，電流由a經(jīng)導(dǎo)線流向b；c、d相連時(shí)，d極質(zhì)量減少；a、c相連時(shí)，c極上產(chǎn)生大量氣泡；a、d相連時(shí)，H＋移向d極，則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的順序是 (

)A．b＞a＞d＞cB．b＞d＞a＞cC．b＞a＞c＞dD．b＞d＞a＞c【答案】A【解析】若a、b相連，電流由a經(jīng)導(dǎo)線流向b，a為正極，則活潑性b>a；若c、d相連，d極質(zhì)量減小，d為負(fù)極，則活潑性d>c；a、c相連，c極上產(chǎn)生大量氣泡，c為正極，則活潑性a>c；a、d相連，H＋移向d極，d為正極，則活潑性a>d。所以金屬活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱為b>a>d>c，A正確。[課堂小結(jié)]小練·素養(yǎng)達(dá)成1．下面是有關(guān)各種形式能量的相互轉(zhuǎn)化途徑的敘述，其中錯(cuò)誤的是 (

)A．家庭液化氣灶將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮蹷．燈泡將電能全部轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽蹸．光合作用將光能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能D．太陽(yáng)能電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋敬鸢浮緽【解析】燈泡除了將電能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽苤?，還轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿绕渌问降哪芰俊?．(2021·廣東學(xué)業(yè)水平)一種以稀硫酸為電解質(zhì)溶液的釩(V)蓄電池裝置如下圖所示，a、b為惰性電極。該電池放電時(shí) (

)A．電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B．a(chǎn)為電池的正極C．H＋由a極移向b極D．b的電極反應(yīng)式：V3+＋e－===V2+【答案】B3．下列關(guān)于化學(xué)電源的說(shuō)法正確的是

(

)A．干電池放電之后還能再充電B．充電電池在放電和充電時(shí)都將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能C．充電電池可以無(wú)限制地反復(fù)放電、充電D．氫氧燃料電池是一種環(huán)境友好電池【答案】D4．(2023·北京十五中學(xué)期中)科學(xué)家近年來(lái)研制出一種新型細(xì)菌燃料電池，利用細(xì)菌將有機(jī)酸轉(zhuǎn)化成氫氣，氫氣進(jìn)入以磷酸為電解質(zhì)的燃料電池發(fā)電。下列說(shuō)法正確的是 (

)【答案】B【解析】電解質(zhì)溶液為酸性環(huán)境，故電極反應(yīng)式O2＋4e－＋4H＋===2H2O，A錯(cuò)誤；正極在消耗氫離子，酸性減弱，pH增大，B正確；除了電子之外，還有離子，C錯(cuò)誤；原電池不需要點(diǎn)燃，故該電池總反應(yīng)為2H2＋O2===2H2O，D錯(cuò)誤。5．有a、b、c、d四個(gè)金屬電極，有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置及部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下：由此可判斷這四種金屬的活動(dòng)性順序是 (

)A．a(chǎn)>b>c>d B．b>c>d>aC．d>a>b>c D．a(chǎn)>b>d>c【答案】C【解析】裝置一是原電池，a極質(zhì)量減小，說(shuō)明a極金屬失電子形成離子，故a極金屬比b極金屬活潑；裝置二沒(méi)有構(gòu)成原電池，可知b比c活潑；裝置三構(gòu)成原電池，易知d比c活潑；裝置四中，電流從a極流向d極，知d比a活潑。因此四種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)閐>a>b>c。6．(2023·河北張家口尚義一中段考)鋅的化學(xué)性質(zhì)與鋁相似，如鋅與KOH溶液的反應(yīng)為Zn＋2KOH＋2H2O===K2[Zn(OH)4]＋H2↑。圖1和圖2是鋅鎂原電池裝置。下列說(shuō)法正確的是 (

)【答案】C7．某同學(xué)為了探究原電池產(chǎn)生電流的過(guò)程，設(shè)計(jì)了如下圖實(shí)驗(yàn)。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)打開(kāi)K，觀察到的現(xiàn)象為_(kāi)_________________________________。(2)關(guān)閉K，觀察到的現(xiàn)象為_(kāi)_________________________________。此電池的負(fù)極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_____________________。(3)關(guān)閉K，溶液中陽(yáng)離子向__________(填“Zn”或“C”)極移動(dòng)，外電路中，電子流動(dòng)方向是