2018版高中化学第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提供能量学案鲁.wps

第 2 2 课时 化学反应为人类提供能量 1了解原电池的构成和工作原理。(重点) 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了解常见的化学电源。 原 电 池 基础·初探 1原电池工作原理演示实验 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 当铜片与锌片一同浸入稀硫酸时：锌原子失去电子被氧化为 Zn2进入溶液 解释 电子由锌片通过导线流向铜片 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)构成条件 理论上，自发的氧化还原反应均可设计构成原电池。 具体条件是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)； 溶液：两电极均插入电解质溶液中； 导线：两极用导线相连，形成闭合回路。 1 (3)工作原理 原电池总反应式：Zn2H=Zn2H2。 探究·升华 思考探究 已知有下列装置： 问题思考： 1能构成原电池装置的有哪组？ 【提示】 A、B 2不能构成原电池装置的原因是什么？ 【提示】 C 装置中蔗糖溶液为非电解质溶液；D 装置中没形成闭合回路。 3试用 2Fe3Cu=2Fe2Cu2设计出原电池装置图。(标出电子流向和正、负极) 【提示】 认知升华 1“”原电池正、负极的 四种 判断方法 2 2原电池原理的应用 题组·冲关 题组 1 原电池的构成条件 1下图各装置中，溶液均为稀硫酸，不能构成原电池的是( ) 【解析】 D 项未形成闭合回路。 【答案】 D 2下列叙述中正确的是( ) A原电池的负极发生得电子的还原反应 B原电池中较活泼的金属作正极 C原电池中的电极一定要由两种不同的金属组成 D原电池中发生氧化反应的电极是负极 【解析】 原电池负极失去电子发生氧化反应，A 项错误，D 项正确；原电池中活泼金属 3 为负极，B 项错误；原电池的电极可以为非金属材料，C 项错误。 【答案】 D 题组 2 原电池工作原理 3如图所示，下列叙述正确的是( ) A铜是负极，铜片上有气泡产生 B铜片质量逐渐减少 C电流从锌片经导线流向铜片 D氢离子在铜片表面被还原 【解析】 由图可知，Zn 为原电池负极，失去电子被氧化，电子经导线流向正极铜电极； 溶液中的氢离子在正极得到电子而被还原为 H2；电子流向与电流方向相反。 【答案】 D 4如图，a 在金属活动性顺序表中排在氢之前，b 为碳棒，下列说法中不正确的是( ) 【导学号：55102107】 Aa 极上发生还原反应，b 极上发生氧化反应 B碳棒上有气体逸出 C导线上有电流，电子流动方向从 ab D反应后 a 极质量减小 【解析】 在该原电池中，a 为负极，发生氧化反应，b 为正极，发生还原反应，故 A 错； 电子从 ab，H在正极上得电子生成 H2，a 逐渐溶解，质量减小，故 B、C、D 正确。 【答案】 A 5如图所示，在银锌原电池中，以硫酸铜为电解质溶液，锌为_极，该电极上发生 的是_反应(填“氧化”或“还原”)，电极反应式为_，锌片上观察到的现象 为_；银为_极，电极上发生的是_反应(“”“”填 氧化 或 还原 )，电 极 反 应 式 是 _ ， 银 片 上 观 察 到 的 现 象 是 4 _。 【解析】 在银、锌及 CuSO4溶液形成的原电池中，由于活动性 ZnAg，所以，Zn作负极： Zn2e=Zn2，Zn 片逐渐溶解；Ag 作正极：Cu22e=Cu，析出的 Cu沉积在 Ag 片上。 【答案】 负 氧化 Zn2e=Zn2 Zn 片逐渐溶解 正 还原 Cu22e=Cu 银片上有红色物质析出 题组 3 原电池原理的应用 6在理论上不能用于设计原电池的化学反应是( ) AHClNaOH=NaClH2O B2CH3OH3O22CO24H2O C4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3 D2H2O2=2H2O 【解析】 原电池的化学反应原理是自发的氧化还原反应，有电子的转移，而 A 项中的反 应是中和反应，没有电子的转移，故选 A 项。 【答案】 A 7四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。相连时，外电路电 流从流向；相连时，为正极；相连时，上有气泡逸出；相连时，的质 量减少。据此判断这四种金属活泼性由大到小的顺序是( ) 【导学号：55102108】 A B. C D 【解析】 由题意知：四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。 相连时，外电路电流从流向，则金属活泼性大于；相连时，为正极，则金属活 泼性大于；相连时，上有气泡逸出，则金属活泼性大于；相连时，的质 量减少，则金属活泼性大于，故正确顺序为：。 【答案】 B 8等质量的两份锌粉 a、b，分别加入两支相同的试管中，然后加入等体积等物质的量浓 度且均过量的稀硫酸，同时向 a 中加入少量 CuSO4溶液，则产生氢气的体积(V)与时间(t)的关 系用图像表示如图，其中正确的是( ) 5 【解析】 等质量的两份锌粉中，加入等体积等物质的量浓度且均过量的稀硫酸，同时向 a 中加入少量 CuSO4 溶液，则 a 中发生的反应有：ZnCu2=Zn2Cu，Zn2H=Zn2 H2，由于置换出来的 Cu 与 Zn 在稀硫酸中构成原电池，所以，a 中的反应速率比 b 中的反应 速率大，即反应完成所需的时间短，但 Cu2消耗了少量的 Zn，a 中产生的 H2比 b 中产生的 H2 少。b 中只发生反应：Zn2H=Zn2H2。符合这些条件的图像就是 D。 【答案】 D 9“请利用反应 Cu2Ag=2AgCu2”设计一个化学电池，并回答下列问题： 【导学号：55102109】 (1)该电池的负极材料是_，正极材料是_，电解质溶液是_。 (2)在外电路中，电流方向是从_极到_极。 (3)正极的产物为_，正极上出现的现象是_；负极的产物为_，负极 上出现的现象是_。 【解析】 反应 Cu2Ag=2AgCu2中 Cu被氧化，Ag被还原，所以需用 Cu棒作负极， 正极材料可选用活泼性比 Cu弱的金属，如 Ag 等，也可选用石墨电极；电解质溶液为 AgNO3溶 液。电流从正极流向负极，正极发生还原反应，产物为 Ag，电极变粗；负极发生氧化反应，产 物为 Cu2，负极 Cu 棒溶解。 【答案】 (1)Cu 石墨(或 Ag) AgNO3溶液 (2)正 负 (3)Ag 电极变粗 Cu2 电 极溶解 【规律总结】 金属活动性强弱的判断方法 1与水或酸反应置换出氢气的难易程度。 2最高价氧化物对应的水化物的碱性强弱。 3置换反应。 4阳离子氧化性的强弱。 5通常情况下原电池中负极金属强于正极。 6 常 见 电 池 基础·初探 1干电池：又称一次电池，如锌锰电池。 2蓄电池：又称二次电池，如铅蓄电池。 3燃料电池的优点：其能量转化率高，对环境无污染。 探究·升华 思考探究 1你知道铅蓄电池中的正、负极材料和电解质溶液是什么吗？ 【提示】 负极：Pb；正极：PbO2；电解质溶液：稀硫酸。 2“” 燃料电池就是燃料在电池内燃烧将化学能转化为热能 这种说法正确吗？为什么？ 【提示】 不正确。燃料电池工作时燃料在负极失去电子被氧化，电子经导线转移到正极， 氧化剂在正极得到电子被还原。燃料并不直接燃烧。 认知升华 几种电池的特点 7 题组·冲关 1下列有关电池的叙述不正确的是( ) A水果电池是方便实用的家用电池 B铅蓄电池是一种常用的二次电池 C氢氧燃料电池是一种高效、无污染的发电装置 D锌锰干电池工作一段时间后，锌外壳逐渐变薄 【解析】 水果电池供电效率很低，并不实用。 【答案】 A 2如图为氢氧燃料电池原理示意图，根据此图的提示，下列叙述不正确的是( ) 【导学号：55102110】 Aa 电极是负极 Bb 电极的电极反应为 4OH4e=2H2OO2 C氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 D氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部贮存在电池内的新型发电装置 【解析】 氢氧燃料电池的总反应为 2H2O2=2H2O，因此 a 电极上发生反应 2H24e =4H，a 电极是负极；b 电极上发生反应 O22H2O4e=4OH，b 电极是正极，以上电极 反应式，适用电解质溶液为 Na2SO4溶液等；氢氧燃料电池的能量转化率较高，且产物是 H2O， 无污染，是一种具有应用前景的绿色电源；氢氧燃料电池通入 H2、O2就能工作，无需将 H2、O2 贮存在电池内部。 【答案】 B 8