（新课标）2019-2020学年高中化学 第二章 化学反应与能量 第二节 化学能与电能 第一课时 化

化学反应与能量第二章第二节化学能与电能第一课时化学能转化为电能学习目标核心素养1.通过实验探究认识化学能与电能之间转化的实质。2．理解原电池的概念及工作原理。3．了解原电池的构成与设计。1.科学探究：设计实验认识构成原电池的条件及其原理，判断原电池的正负极。2．创新意识：利用原电池原理能设计原电池。课前自主预习一、一次能源和二次能源二次能源中的是应用最广泛，使用最方便，污染最小的能源。电能二、化学能转化为电能1．燃煤发电的能量转化(1)过程：化学能――→燃烧能――→蒸汽能――→发电机电能(2)(氧化还原反应)是使化学能转换为电能的关键。热机械化石燃料的燃烧2．原电池(1)实验(2)原电池概念：将能转变为能的装置(3)铜锌原电池工作原理电池总反应：。(4)反应本质：原电池反应的本质是。化学电Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑氧化还原反应(5)构成原电池的条件理论上，自发的均可设计成原电池。①两个(或一个为金属，一个为能的非金属)电极。②具有溶液。③形成。氧化还原反应活动性不同的电极导电电解质闭合回路1．正误判断(1)HCl＋NaOH===NaCl＋H2O是放热反应，可以设计成原电池()(2)在铜—锌—稀硫酸原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌()(3)原电池中阳离子向正极移动()(4)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子()(5)把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴CuCl2溶液，气泡放出速率加快()[答案](1)×(2)×(3)√(4)×(5)√2．下列叙述不正确的是()A．根据一次能源和二次能源的划分，氢气为二次能源B．电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源C．火力发电是将燃料中的化学能直接转化为电能的过程D．在火力发电过程中，化学能转化为热能实际上是氧化还原反应发生的过程，伴随着能量的变化[答案]A3．下列设备工作时，将化学能转化为电能的是()[答案]C4．(1)下列装置属于原电池的是________。(2)在选出的原电池中，________是负极，发生________反应，________是正极，该极的现象是________________。(3)此原电池反应的化学方程式为______________________。[答案](1)⑤(2)Fe氧化Cu电极上有气泡产生Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑课堂互动探究知识点一化学能转化为电能1.化学能直接转化为电能——原电池的实验探究2.构成条件(1)原电池反应必须是自发的氧化还原反应；(2)具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)；(3)两电极均插入电解质溶液中；(4)电解质溶液、电极、导线形成闭合回路。3．工作原理负极电极材料：Zn电极反应：Zn失去电子，发生氧化反应电极反应式：Zn－2e－===Zn2＋正极电极材料：Cu电极反应：得到电子，发生还原反应电极反应式：2H＋＋2e－===H2↑电池反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑4．电子的流向：电子由负极经导线流向正极。5．反应本质：原电池反应的本质是氧化还原反应。【典例1】在如图所示装置中，观察到电流表指针发生偏转，M棒变粗，N棒变细，P为电解质溶液。由此判断下列M、N、P所代表的物质可以成立的是()[思路启迪]首先根据电极上的反应现象确定电极属性及电极材料，然后依据原电池的工作原理整合题干的图表信息作出准确的判断。[解析]经分析可知该装置是原电池，其中M棒作正极，有金属单质析出，N棒作负极，失电子溶解。A项，锌、铜、稀硫酸构成原电池，则锌是负极，M棒变细，A项错误；B项，铁、铜、稀盐酸构成原电池，M棒上无金属单质析出，B项错误；C项，锌、银、硝酸银溶液构成原电池，则锌是负极，M棒上有银析出，C项正确；D项，铁离子得到电子转化为亚铁离子，不能析出金属，D项错误。[答案]C原电池的判断方法[针对训练1]如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下，在卡片上描述合理的是()实验后的记录：①Zn为正极，Cu为负极②H＋向负极移动③电子流动方向：从Zn经外电路流向Cu④Cu极上有H2产生⑤若有1mol电子流过导线，则产生H2为0.5mol⑥正极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋A．①②③B．③④⑤C．④⑤⑥D．②③④[解析]在该原电池中，Zn比Cu活泼，故Zn作负极，Cu作正极，电子由Zn流出经导线流向Cu片，负极反应为：Zn－2e－===Zn2＋，正极反应为：2H＋＋2e－===H2↑，故转移1mol电子时，产生H20.5mol，在溶液中H＋向正极移动，SO2－4向负极移动，故①②⑥错误，③④⑤正确，选B项。[答案]B知识点二原电池原理的应用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，使溶液中粒子运动相互间的干扰减小，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，加快了锌的腐蚀，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Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例装置材料选择电极反应负极：Fe正极：Cu或C等(活泼性比Fe差的金属或导电的石墨棒均可)电解质溶液：CuSO4溶液负极：Fe－2e－===Fe2＋正极：Cu2＋＋2e－===Cu【典例2】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[思路启迪]解决原电池设计题型时，首先根据反应方程式分析出氧化剂、还原剂；然后依据原电池的构成条件及工作原理确定电极材料和电解质溶液。[解析]将Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu拆为两个半反应：氧化反应(负极反应)：Zn－2e－===Zn2＋。还原反应(正极反应)：Cu2＋＋2e－===Cu。则电池的负极是Zn，正极是比锌不活泼的金属或导电的非金属，电解质溶液中含Cu2＋。[答案]C设计原电池的方法及注意事项(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)选择合适的材料①电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料。②电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应。[针对训练2]有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如表：由此可判断这四种金属的活动性顺序是()A．abcdB．bcdaC．dabcD．abdc[解析]装置一是原电池，a极质量减小，说明a极金属失电子形成离子，故a极金属比b极金属活泼；装置二没有形成原电池，可知b比c活泼，且c位于金属活动性顺序表中氢的后面；装置三形成原电池，易知d比c活泼；装置四中，电流从a极流向d极，则电子是从d极流向a极，知d比a活泼。因此四种金属的活动性顺序为dabc。[答案]C