2020新教材高中化学 第2章 化学键 化学反应规律 第2节 化学反应与能量转化2课件 鲁科版第二册

核心素养发展重点学业要求体会化学电池对提高生活质量的重要意义，体会化学科学对社会发展的贡献，强化绿色化学观念和可持续发展意识。1.了解原电池的构成和工作原理。2.知道构成原电池的条件。3.了解化学能与电能的相互转化以及化学反应的其他应用。4.了解常见的化学电池。23学生自主学习氢氧燃料电池化学电池是根据制成的。原电池是一种利用将直接转化成的装置。在氢氧燃料电池中，氧化反应与还原反应分别在进行。其中氢气分子中的氢原子在左侧石墨电极上电子，氢气作为电池的；氧气分子中氧原子在右侧石墨电极上电子，氧气作为电池的。稀硫酸中存在起到的作用，导线起到的作用。□01原电池原理□02氧化还原反应□03化学能□04电能□05两个不同的区域□06失去□07负极反应物□08得到□09正极反应物□10自由移动的离子□11传导电荷□12传导电子物理学认为，在一个有电源的闭合回路中，产生电流的原因是电源给用电器提供了。简易氢氧燃料电池能够给用电器提供电势差，是由于在两个石墨电极上有的物质——氢气和氧气；当形成闭合回路时便会产生。□13电势差□14得失电子能力不同□15电流原电池的基本工作原理和分别在不同的区域发生和，并通过能导电的物质形成产生。其中，还原剂在上电子，是负极反应物；氧化剂在上电子，是正极反应物；电极材料通常是能够的固体。此外，还要有能够作为离子导体；而导线则作为导体，起到传导电子形成闭合回路的作用。□01还原剂□02氧化剂□03氧化反应□04还原反应□05闭合回路□06电流□07负极□07负极□09正极□10得到□11导电□12传导电荷的电解质□13电子设计原电池的基本思路常见电池1．干电池(属于)：如电池。2．充电电池(又称)：如、(手机用)。3．燃料电池：如，其，对环境。□01一次电池□02锌锰□03二次电池□04铅蓄电池□05锂电池□06氢氧燃料电池□07能量转换效率高□08无污染23课堂互动探究一、原电池的工作原理请讨论作原电池两极的材料有什么样的要求？提示：首先必须能导电，如金属材料、石墨等；其次，若两极都是金属，则活泼性必须不同，且一般负极材料和电解质溶液能发生化学反应。提示1．原电池的构成条件(1)能自发发生的氧化还原反应。(2)电极：两个导体做电极。一般为两种活动性不同的金属，其中较活泼的金属做负极，发生氧化反应；较不活泼的金属做正极，发生还原反应。或金属与能导电的非金属(如石墨)做电极，其中金属做负极，非金属(如石墨)做正极。(3)具有电解质溶液且构成闭合电路：两电极用导线相连放入电解质溶液中形成闭合电路。2．原电池的工作原理知识拓展电极反应式的书写(1)负极反应式的书写①活泼金属做负极时，电极本身被氧化：a．若生成的阳离子不与电解质溶液反应，其产物可直接写为金属阳离子，如：Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－===Cu2＋。b．若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应式为两反应合并后的反应式。如Mg­Al(KOH)原电池，负极反应式为Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－；铅蓄电池负极反应式：Pb－2e－＋SO2－4===PbSO4。②负极本身不反应时，常见书写方法为：氢氧(酸性)燃料电池，负极反应式为H2－2e－===2H＋。氢氧(碱性)燃料电池，负极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O。(2)正极反应式的书写①首先根据化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒；②其次确定该微粒得电子后变成哪种形式。如氢氧(酸性)燃料电池，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。氢氧(碱性)燃料电池，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。1．下列各装置能构成原电池的是()答案C答案解析A项，只有一个电极，所以该装置不能构成原电池，错误；B项，该装置没有构成闭合回路，所以不能构成原电池，错误；C项，该装置符合原电池的构成条件，能构成原电池，正确；D项，酒精不是电解质溶液，所以不能构成原电池，错误。解析2．如图所示装置中，观察到电流表指针偏转(指针顺着电流方向偏转)，M变粗，N变细，由此判断下表中所列M、N、P三种物质，其中可以成立的是()MNPA锌铜稀硫酸B铜铁稀盐酸C银锌硝酸银溶液D锌铁硝酸铁溶液答案C答案解析该原电池中M变粗，N变细，说明发生原电池反应时N溶解，N做负极，溶液中有金属析出附着在M上，M做正极。A、B两项中，电解质溶液分别为稀硫酸和稀盐酸，原电池工作时，不会有金属析出，不符合题意；C项，正极反应为Ag＋＋e－===Ag，符合题意；而D项，锌比铁活泼，故M做负极，变细，不符合题意。解析规律方法原电池的判定(1)先分析有无外接电源，无外接电源的可能为原电池。(2)根据原电池的形成条件——四看看电极——两极为导体，且存在活动性差异；看溶液——两极插入电解质溶液中；看回路——形成闭合回路；看本质——有自发的氧化还原反应发生。二、原电池的应用1．所有氧化还原反应都能设计成原电池吗？提示：不能。只有自发的氧化还原反应才能设计成原电池。提示2．原电池工作时，负极失去的电子总数与正极得到的电子总数有何关系？为什么？提示：相等。原电池中，负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应，根据氧化还原反应中得失电子守恒规律知，正极上得电子总数与负极上失电子总数相等。提示原电池的应用(1)加快氧化还原反应速率如实验室用Zn和稀硫酸(或稀盐酸)反应制备H2，常用粗锌。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。(2)比较金属的活动性强弱原电池中，一般活动性强的金属做负极，活动性弱的金属做正极。如有两种金属A和B，用导线连接后插入稀硫酸中，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。(3)金属的防护轮船外壳上镶嵌锌块，在海水中形成原电池，锌做负极失去电子，保护铁不被腐蚀。(4)设计原电池设计原电池要依据原电池的构成条件来进行。①一个自发的氧化还原反应。②两个导电的电极。③电解质溶液及导线构成闭合回路。例如以Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2设计原电池知识拓展纯锌在稀硫酸中反应，Zn表面既有Zn2＋进入溶液，又有H＋运动到Zn表面得到电子生成H2，而在Cu－Zn原电池中，Zn失去电子变成Zn2＋进入溶液，H＋在Cu上得到电子生成H2。比较两种形式的反应，就会发现前者Zn表面“拥挤不堪”，H＋对Zn2＋有排斥作用，而后者“畅通无阻”。因此粗锌与稀硫酸反应产生氢气的速率要明显大于纯锌与稀硫酸的。3．下列四个化学反应中，理论上不可能设计为原电池的是()A．2Al＋2NaOH＋6H2O===2Na[Al(OH)4]＋3H2↑B．2H2＋O2=====点燃2H2OC．Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4D．Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑答案D答案解析只有氧化还原反应才可能设计成原电池，D项中的反应不是氧化还原反应，不能设计为原电池。解析4．如图所示的装置中，a的活动性比氢的强，b为碳棒，关于此装置的叙述不正确的是()A．碳棒上有气体放出，溶液的pH增大B．a是正极，b是负极C．导线中有电子流动，电子从a极流到b极D．a极上发生了氧化反应答案B答案解析该原电池中，a的活动性比氢强，所以金属a做负极，碳棒b做正极，负极上金属失电子发生氧化反应，正极碳棒上氢离子得电子发生还原反应，所以溶液中氢离子浓度减小，溶液的pH增大，A、D正确，B错误；该装置能构成原电池，所以有电流产生，电子从负极a沿导线流向正极b，C正确。解析误区警示误区一误认为原电池的负极材料一定参加反应有些原电池的负极材料不参加反应，如燃料电池。在燃料电池中，电极材料均不发生反应，故两极均可用惰性材料。误区二误认为在原电池中相对活泼的金属一定做负极，相对不活泼的金属一定做正极在判断原电池正、负极时，既要考虑金属活动性的相对强弱，也要考虑电解质溶液的性质。如Mg－Al－HCl溶液构成的原电池中，Mg为负极；但Mg－Al－NaOH溶液构成的原电池中，Al为负极，Mg为正极；Cu－Al(Fe)－浓硝酸构成的原电池中，Cu为负极。误区三误认为电子由原电池负极流出，流到原电池正极，再通过电解质溶液到达原电池负极电子不能通过电解质溶液，电解质溶液中靠阴、阳离子的定向移动形成闭合回路。误区四误认为氧化还原反应都可以设计成原电池只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池，非自发的氧化还原反应不能设计成原电池。误区五原电池工作时，负极材料质量一定减轻大多数原电池反应负极材料质量减轻，但也有可能质量不变或质量增加。本课小结原电池是把化学能转化为电能的装置。其工作原理是：