2019-2020学年新教材高中化学 第2章 化学键 化学反应规律 第2节 化学反应与能量转化 第二

第2节化学反应与能量转化[新教材内容有哪些]第二课时化学反应能量转化的重要应用——化学电池[新课程标准是什么]1.知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化，以原电池为例认识化学能可以转化为电能。2.从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。3.体会研制新型电池的重要性。[自学新教材]阅读教材，回答下列问题装置两极反应负极氢气在负极_______，发生_____反应正极氧气在正极_______，发生_______反应电子传导电子由___极通过导线流向__极，形成电流电荷传导稀硫酸作为离子导体，H＋移向______，SO移向_______失电子氧化得电子还原负正正极负极(1)原电池：利用反应将能直接转化为能的装置。(2)原电池的基本工作原理还原剂和氧化剂分别在两个不同的区域发生反应和______反应，并通过能导电的物质形成产生。①负极反应物是剂，电子发生反应。②正极反应物是剂，电子发生反应。氧化还原化学电氧化还原闭合回路电流还原失去氧化氧化得到还原(3)原电池的构造[落实新知能]1．原电池的构成条件及工作原理(1)构成条件①相对活泼的金属做负极，相对不活泼的金属或能导电的非金属做正极。②插入电解质溶液中。③用导线连接构成闭合回路。④能自发进行地放出能量的氧化还原反应。(2)工作原理2．原电池正负极的判断[特别提醒]判断正负极时应注意的几个问题(1)在判断原电池正、负极时，不要只根据金属活泼性强弱，还要考虑电解质溶液，如Mg—Al和NaOH溶液构成原电池，Al作负极而Mg作正极，Al—Cu和浓HNO3构成原电池，Cu作负极而Al作正极。(2)燃料电池中电极不参与反应，通入燃料的一极为负极，通入助燃剂(一般为氧气)的一极为正极。(3)如果给了电池反应，正负极还可以根据化合价的改变来判断，化合价升高的物质失电子，为负极；化合价降低的物质得电子，为正极。[演练新学考]1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)原电池是电能转化为化学能的装置()(2)任何化学反应都能设计成原电池()(3)原电池工作时，电子通过电解质溶液流向正极()(4)原电池工作时，负极发生氧化反应()(5)蓄电池是常见的一次电池()答案：(1)×(2)×(3)×(4)√(5)×2．如图所示的装置能够组成原电池产生电流的是()解析：A中两极不与电解质溶液反应，且两极材料一样，不能产生电势差；C不是闭合回路；D中酒精不是电解质，溶液不能作离子导体。答案：B3.(2019·淄博高一检测)某原电池装置如图所示，下列对该装置的说法正确的是()A．该装置可将电能转化为化学能B．SO2－4向锌极移动C．铜片上发生氧化反应D．电子由铜片沿导线流向锌片解析：该装置构成了原电池，可将化学能转化为电能，A错误；SO2－4带负电荷，向负极锌极移动，B正确；金属活动性：ZnCu，所以Zn为负极，Cu为正极，铜片上发生还原反应，C错误；电子由负极Zn片沿导线流向Cu片，D错误。答案：B4．(2019·北京东城高一检测)氢氧燃料电池已用于航天飞机，其工作原理如图所示。关于该燃料电池的说法不正确的是()A．H2在负极发生氧化反应B．电子从a电极经外电路流向b电极C．供电时的总反应为2H2＋O2===2H2OD．燃料电池的能量转化率可达100%解析：氢氧燃料电池中，通入氢气的电极是负极，氢气在负极失电子发生氧化反应，A正确；原电池工作时，电子从负极经导线流向正极，即由电极a通过导线流向电极b，B正确；燃料电池的总反应是燃料燃烧的化学方程式，则供电时的总反应为2H2＋O2===2H2O，C正确；燃料电池是将化学能转化为电能的装置，还会伴有热能等能量的释放，能量转化率不可能达到100%，D错误。答案：D[自学新教材]阅读教材，回答下列问题：1．设计简单的原电池设计思路及依据氧化还原反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑确定负极选择负极反应物：______选择负极材料：______确定正极选择正极反应物：_______选择正极材料：_____________构成闭合回路选择离子导体：______________选择电子导体：______锌片锌片氢离子铜片或石墨棒稀硫酸或稀盐酸导线实验装置实验现象及反应负极：_______________；电极反应为___________________正极：铜片或石墨棒表面___________；电极反应为_________________锌片逐渐溶解Zn－2e－===Zn2＋有气泡产生2H＋＋2e－===H2↑2.常见电池(1)干电池：又称电池，如锌锰电池。(2)充电电池：又称电池，如铅蓄电池、锂离子电池。(3)燃料电池：能量转换效率高、能长时间提供电能，如氢氧燃料电池。一次二次[落实新知能]1．原电池原理的应用(1)加快氧化还原反应的速率实验室用Zn和稀硫酸(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、稀硫酸(或稀盐酸)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，根据电极现象判断出A是负极，B是正极；通常情况下，由原电池原理可知，金属活动性：AB，则原电池中，活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。(3)设计原电池利用Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2的氧化还原反应可设计成原电池，该原电池的电极反应式为负极(Cu)：Cu－2e－===Cu2＋(氧化反应)，正极(C)：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋(还原反应)。(4)金属腐蚀防护在轮船外壳上镶嵌锌块，在海水中形成原电池，锌作负极失去电子，保护铁不被腐蚀。2．原电池设计(1)基本思路(2)具体方法①以自发进行的氧化还原反应为基础。②分析氧化还原反应，从中找出氧化剂和还原剂，并把氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应两个半反应，从而确定电极反应。③以电极反应为基础，根据原电池的工作原理确定电极材料和电解质溶液。通常还原剂即为负极材料，氧化剂为电解质溶液中的某种阳离子，正极材料一般比负极材料的活泼性弱，最好选择不与正极反应物或离子导体反应且能导电的固体，如金属铜、石墨等。[演练新学考]1．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H2SO4中，a极为负极；②c、d用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，电流由d→导线→c；③a、c相连后，同时浸入稀H2SO4中，c极产生大量气泡；④b、d相连后，同时浸入稀H2SO4中，d极发生氧化反应。据此，判断四种金属的活动性顺序是()A．abcdB．acdbC．cabdD．bdca解析：金属与稀H2SO4组成原电池，活泼金属为负极，失去电子发生氧化反应，较不活泼的金属为正极，H＋在正极表面得到电子生成H2；导线中电子运动方向为负极→正极，电流方向为正极→负极。在题述原电池中，a、b作电极的原电池中，a为负极，金属的活动性顺序为ab；c、d作电极的原电池中，c为负极，金属的活动性顺序为cd；a、c作电极的原电池中，a为负极，金属的活动性顺序为ac；b、d作电极的原电池中，d为负极，金属的活动性顺序为db。综上可知，金属的活动性顺序为acdb。答案：B2．某原电池的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该原电池正确的组成是()选项正极负极电解质溶液ACuZnHClBZnCuCuSO4CCuZnCuSO4DCuZnZnCl2解析：离子方程式中Zn失电子生成Zn2＋，故Zn为负极。Cu2＋得电子生成Cu，故含Cu2＋的溶液为电解质溶液。答案：C3．如图是生活中常用的锌锰干电池的示意图，下列有关说法中不正确的是()A．电池内部含有电解质B．锌是负极，石墨棒是正极C．电池用完后可埋入土壤D．锌锰干电池是一次性电池解析：用完的电池埋入土壤中易造成土壤污染以及地下水污染。答案：C4．等质量的两份锌粉a、b，分别加入过量的稀硫酸中，同时向a中加入少量的CuSO4溶液，如图表示产生H2的体积(V)与时间(t)的关系，其中正确的是()解析：a和b中，均有反应Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，Zn的质量相等，都是H2SO4过量。但a中还有反应Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，并且生成的Cu和剩余的Zn在稀硫酸中形成了原电池。由于a中的反应Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu消耗了一部分Zn，故生成H2的体积小，由于a中通过原电池反应生成H2，故生成H2的速率大。答案：D