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第2章化学键化学反应与能量第3节化学反应的利用第2课时化学反应为人类提供能量[学习目标]1.了解化学反应中能量转化的方式。2.从氧化还原反应的角度初步认识原电池的构成与工作原理。3.了解原电池原理的应用。4.通过化学反应中能量变化的学习,了解不同形式的能量转化对人类生产和生活的影响。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哪些?提示:化学能可以转化成热能、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:。一、化学反应为人类提供能量1.化学反应中能量转化的主要形式。2.吸热反应和放热反应。(1)吸热反应:反应过程中需要不断吸收热量来维持反应进行的化学反应。(2)放热反应:反应过程中产生的能量以热能的形式释放出来的化学反应。3.化学能转化为电能。(1)原电池原理演示实验。装置现象铜片上有气泡产生,锌片不断溶解,灯泡发亮结论导线中有电流通过,化学反应中化学能转化为电能解释当铜片与锌片一同浸入稀硫酸时:①锌失去电子被氧化为Zn2+进入溶液②电子由锌片通过导线流向铜片③溶液中的H+从铜片上获得电子被还原为H2而逸出,就这样电子在导线上做定向移动,形成电流(2)原电池。①概念:利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置。②构成。a.相对活泼的金属作负极。b.相对不活泼的金属或非金属导体作正极。c.插入电解质溶液中。d.用导线连接构成闭合回路。③工作原理:发生氧化还原反应。负极发生氧化反应,电子由负极通过导线流向正极,正极发生还原反应,使化学能转化为电能。(3)常见电池。①干电池:又称一次电池,如锌锰干电池。②蓄电池:又称二次电池,如铅蓄电池、锂离子电池。③燃料电池:其能量转化率高,对环境无污染。4.化学能与其他形式能间的转化。(1)物质燃烧发光是化学能转化为光能,植物的光合作用是光能转化为化学能。(2)人生命活动所需能量是营养物质在体内发生各种化学反应释放出来的。二、化学反应在其他领域中的应用1.确定物质的组成。2.测定物质有关组分的含量。易错提醒1.原电池的两极可以是活泼性不同的金属,也可以是一种金属和一种能导电的非金属。2.原电池负极,化合价升高,失去电子,发生氧化反应;原电池正极,化合价降低,得到电子,发生还原反应。切忌混淆。3.锌—铜—稀H2SO4原电池工作中,铜片上有大量气泡产生,而非锌片。1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。(1)原电池是一种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)用导线连接的铜片和锌片插入到稀H2SO4中,锌片上有大量气泡产生。()(4)锌锰干电池中,锌电极是正极。()(5)氢氧燃料电池中,通入氧气的一极作电池的负极。()解析:(1)原电池是一种化学能转化为电能的装置。(3)用导线连接的铜片和锌片插入到稀H2SO4中,铜片上有大量气泡产生。(4)锌锰干电池中,锌电极是负极。(5)氢氧燃料电池中,通入氧气的一极作电池的正极。答案:(1)×(2)√(3)×(4)×(5)×2.下列装置能构成原电池的是()答案:B3.如图所示,将锌棒和铜棒插入柠檬中,用导线将其接入电流表后,电流表指针发生偏转,该原电池中()A.锌棒是正极B.铜棒是负极C.锌棒被氧化D.铜棒被氧化答案:C4.下列有关电池的说法中不正确的是()A.手机上用的锂离子电池属于二次电池B.铜锌原电池工作时,电子沿外电路从铜电极流向锌电极C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D.锌锰干电池中,锌电极是负极解析:手机用的锂离子电池是可充电电池,A对。铜锌原电池中,Cu为正极,Zn为负极,外电路中电子由负极流向正极,B错。燃料电池将化学能转化为电能,C对。锌锰干电池,Zn为负极,D对。答案:B要点一原电池的工作原理及正、负极的判断问题1:怎样通过画图描述原电池的工作原理?提示:问题2:根据原电池的工作原理,判断正、负极的方法有哪些?提示:[例1]如图所示,电流计指针发生偏转,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()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极发生氧化反应思路点拨:解答本题要注意以下几点:(1)明确原电池的工作原理;(2)结合电极现象准确判断电极反应;(3)牢记氧化还原反应的基本概念。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。答案:C1.由例1知:(1)电子的移动方向是怎样的?(2)如果该原电池反应是Fe+2HCl===FeCl2+H2↑,请写出A、B两极的电极反应式。答案:(1)电子由负极(A极)经导线流向正极(B极)。(2)A极反应是Fe-2e-===Fe2+,B极反应是2H++2e-===H2↑。要点二原电池原理的应用问题:原电池原理有哪些重要的应用?提示:(1)加快氧化还原反应的速率。①原理:在原电池中,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应用:实验室用Zn和稀H2SO4(或稀盐酸)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H2SO4形成原电池,加快了锌的溶解,使产生H2的速率加快。(2)比较金属的活动性强弱。①原理: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: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。(3)设计原电池。①依据:已知一个氧化还原反应,首先分析找出氧化剂、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[例2]有A、B、C、D四块金属片,进行如下实验:①A、B用导线相连后,同时浸入稀硫酸中,A为负极;②C、D用导线相连后,同时浸入稀硫酸中,电流由D→导线→C;③A、C相连后,同时浸入稀硫酸中,C极产生大量气泡;④B、D用导线相连后,同时浸入稀硫酸中,D极发生氧化反应。据此,判断四种金属的活泼性顺序是()A.ACDBB.DCBAC.ADCBD.CABD解析:①中,A为负极,B为正极,可知金属活泼性:AB;②中,外电路电流方向由D→导线→C,则D是正极,C是负极,金属活泼性:CD;③中,C极产生大量气泡,说明该极发生了还原反应2H++2e-===H2↑,则C是正极,A是负极,金属活泼性:AC;④中,D极发生氧化反应,则D是负极,B是正极,金属活泼性:DB。综上所述可得几种金属的活泼性顺序为ACDB。答案:A2.如图所示装置中,可观察到电流计指针偏转,M棒变粗,N棒变细。下表所列M、N、P物质中,可以组合成该装置的是()解析:M棒变粗,N棒变细,说明M棒是正极,电解质溶液中的阳离子在此极析出;N棒是负极,相对M棒金属活动性更强。综合以上分析可确定C项符合要求。答案:C课堂小结
本文标题:2020春高中化学 第2章 化学键 化学反应与能量 第3节 化学反应的利用 第2课时 化学反应为人类
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