高中化學 第2章 化學鍵化學反應與能量 第3節(jié) 化學反應的利用 第2課時 化學反應為人類提供能量同步備課課件 魯科版必修2

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1、第第2課時化學反應為人類提供能量課時化學反應為人類提供能量目標導航1.了解化學反應中能量的轉化形式。2.了解原電池的構成條件、工作原理和應用。3.了解常見的化學電源。 一、化學能轉化為熱能 1放熱反應和吸熱反應(1)放熱反應：化學反應過程產(chǎn)生的能量以_能的形式_出來，像這樣的反應屬于放熱反應。(2)吸熱反應：化學反應需要不斷地吸收_能來維持反應的進行，像這樣的反應屬于吸熱反應。 2化學反應中的能量轉化形式熱熱釋放釋放 熱熱 【議一議】 1如圖為“即熱飯盒”的結構示意圖。這種飯盒使用起來非常方便，撤去底部的隔板幾分鐘后，飯菜就變熱了，試從能量轉化的角度說明其中的原理。 2鐵路工人經(jīng)常利用鋁熱劑來

2、焊接鋼軌，你能解釋其中的原理嗎？ 二、化學能轉化為電能 1探究原電池的工作原理逐漸溶解，表面有氣泡逐漸溶解，表面有氣泡 反應產(chǎn)生反應產(chǎn)生H2 表面無氣泡表面無氣泡 不反應不反應 逐漸溶解逐漸溶解 鋅鋅 表面有氣泡表面有氣泡 Cu 發(fā)生偏轉發(fā)生偏轉 電流電流 逐漸溶解且表面逐漸溶解且表面 都有氣泡都有氣泡 反應反應 指針不偏轉指針不偏轉 無電流無電流 無現(xiàn)象無現(xiàn)象 不反應不反應 無現(xiàn)象無現(xiàn)象 指針不偏轉指針不偏轉 無電流無電流 2原電池(1)概念原電池是將_能轉化為_能的裝置。(2)工作原理(以ZnCu原電池為例)化學化學 電電電極材料電極材料鋅鋅銅銅電極名稱電極名稱_電極反應電極反應_反應類型

3、反應類型_反應反應_反應反應外電路電子流向外電路電子流向由由_片沿導線流向片沿導線流向_片片內(nèi)電路離子移向內(nèi)電路離子移向溶液中溶液中_向正極移動，在向正極移動，在_片上被還片上被還原為原為_原電池總反應原電池總反應_負極負極 正極正極 Zn2e=Zn2 2H2e=H2 氧化氧化 還原還原 鋅鋅銅銅H 銅銅H2 Zn2H=Zn2H2 (3)構成條件本質(zhì)有自發(fā)進行的_反應；電極有活潑性不同的兩個電極(金屬與金屬或金屬與能導電的非金屬)；溶液兩電極插入_溶液或熔融電解質(zhì)；回路形成閉合回路(兩電極接觸或用導線連接)。(4)常見電池干電池：又稱_電池，如鋅錳電池。蓄電池：又稱_電池，如鉛蓄電池、鎳氫電池

4、、鋰電池。_電池：其能量轉化率高，能長時間提供電能。如氫氧燃料電池。氧化還原氧化還原 電解質(zhì)電解質(zhì) 一次一次 二次二次 燃料燃料 【議一議】 1作為原電池兩極的材料有什么要求？原電池的兩個電極的電極材料必須都是金屬電極嗎？答案首先必須能導電；其次，若兩電極都是金屬，則活潑性不同。原電池的兩個電極不一定都是金屬材料，如干電池的正極材料是石墨，是非金屬。 2在下圖的裝置中，屬于原電池且有電流產(chǎn)生的是 _。答案解析酒精是非電解質(zhì)；沒有形成閉合回路；兩電極活潑性相同；兩電極與H2SO4溶液均不反應。均不能形成原電池。 3原電池工作時，負極失去的電子總數(shù)與正極得到的電子總數(shù)有何關系？為什么？答案相等。原

5、電池中，負極失電子發(fā)生氧化反應，正極得電子發(fā)生還原反應，根據(jù)氧化還原反應中電子守恒規(guī)律知，正極上得電子總數(shù)與負極上失電子總數(shù)相等。 一、原電池工作原理 1原電池的工作原理 2原電池正、負極的判斷方法 【關鍵提醒】判斷原電池要“四看”一看本質(zhì)：反應是自發(fā)進行的氧化還原反應。二看電極：具有兩個活潑性不同的電極(燃料電池的電極一般是惰性電極)。三看溶液：電解質(zhì)溶液(一般負極材料與電解質(zhì)溶液反應)。四看回路：電極、電解質(zhì)溶液構成閉合回路。 【例1】如圖是Zn和Cu形成的原電池，其實興趣小組做完實驗后，在讀書卡片上記下結論。其中正確的一組是()Zn為正極，Cu為負極H向負極移動電子是由Zn經(jīng)外電路流向C

6、uCu極上有H2產(chǎn)生若有1 mol電子流過導線，則產(chǎn)生的H2為0.5 mol正極的電極反應式為Zn2e=Zn2ABCD解析在該原電池中，Zn比Cu活潑，故Zn為負極，Cu為正極，電子由Zn流出經(jīng)導線流向Cu；負極反應為Zn2e=Zn2，正極反應為2H2e=H2，故每轉移1 mol電子時，產(chǎn)生0.5 mol H2；在溶液中H向正極移動，SO向負極移動。故、錯誤，、正確，選B項。答案B 【方法拓展】判斷電極時，有時不能只看金屬的活動性強弱，還要看電解質(zhì)溶液的性質(zhì)，如：Al在強堿性溶液中比Mg更易失電子，Al作負極，Mg作正極；Fe、Al在濃HNO3中鈍化后，比Cu等金屬更難失電子，Cu等金屬作負極

7、，F(xiàn)e、Al作正極。 變式訓練1一個原電池反應的離子方程式是ZnCu2= Zn2Cu，該原電池的合理組成是()答案C解析由總反應式知，Zn被氧化，作原電池的負極，符合條件的有B、C，電解質(zhì)溶液中的反應為Cu22e= Cu，B選項中是2H2e=H2，故應選C。選項選項正極正極負極負極電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液AZnCuCuCl2BCuZnH2SO4CCuZnCuSO4DZnFeCuCl2 【方法規(guī)律】(1)已知原電池的總反應方程式判斷原電池的正負極時，可以直接根據(jù)化合價的升降來判斷。發(fā)生氧化反應的一極為負極，發(fā)生還原反應的一極為正極。(2)根據(jù)原電池總反應方程式設計原電池時，一般原電池的負極材料與電解

8、質(zhì)溶液反應。 二、原電池原理的應用 1加快氧化還原反應的速率自發(fā)進行的氧化還原反應，形成原電池時反應速率增大。例如，在Zn與稀H2SO4反應時，滴加少量CuSO4溶液，則Zn和置換出的Cu在稀H2SO4中構成原電池，加快Zn與稀硫酸反應的速率。 2比較金屬的活動性強弱兩種金屬分別作原電池的兩極時，一般作負極的金屬比作正極的金屬活潑。例如，有兩種金屬a、b，用導線連接插入到稀H2SO4中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡產(chǎn)生，則a為負極，b為正極，金屬活動性ab。 3用于金屬腐蝕保護使金屬制品作原電池正極而得到保護。例如，將鐵質(zhì)輸水管道與鋅塊相連，鋅作原電池的負極失電子，保護鐵不被腐蝕。 4設計電池

9、理論上能自發(fā)進行的氧化還原反應都可以設計成原電池。例如，把Fe2Fe3=3Fe2設計成原電池，可用Fe作負極，銅(或石墨)作正極，F(xiàn)eCl3溶液作電解質(zhì)溶液。 【例2】現(xiàn)有如下兩個反應：ANaOHHCl=NaClH2O，BCu2Ag=2AgCu2。(1)根據(jù)上述兩反應的本質(zhì)，_(填字母)反應能設計成原電池，其原因是_。(2)將上述反應中能設計成原電池的反應設計成原電池。寫出電極反應式及反應類型：負極：_，_；正極：_，_。畫出裝置圖并標明電極材料與名稱、電解質(zhì)溶液、電子流向。若導線上通過電子1 mol，則正極質(zhì)量增加_ g。解析(1)只有自發(fā)進行的氧化還原反應才能設計成原電池，B是自發(fā)進行的氧

10、化還原反應。(2)根據(jù)電池反應式Cu2Ag=2AgCu2可知，Cu失電子作負極，負極材料是Cu，正極材料應是比銅不活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘?；Ag得電子，所以此電解質(zhì)溶液只能為AgNO3溶液。(3)由2Ag2e=2Ag知導線上通過電子1 mol 生成Ag 1 mol。答案(1)BA為非氧化還原反應，沒有電子轉移；B為氧化還原反應，有電子轉移(2)Cu2e=Cu2 氧化反應 2Ag2e=2Ag還原反應如圖108 【方法規(guī)律】設計原電池的具體方法(1)將已知氧化還原反應拆分為兩個半反應：氧化反應和還原反應。(2)選擇電極材料和電解質(zhì)溶液：要結合原電池的電極反應特點和兩個半反應選擇。電極材料的選擇：一

11、般選擇較活潑的金屬作負極，較不活潑金屬或非金屬導體作正極。負極一般能與電解質(zhì)溶液或電解質(zhì)溶液中溶解的物質(zhì)反應。電解質(zhì)溶液的選擇：電解質(zhì)溶液一般能與負極發(fā)生反應，或者電解質(zhì)溶液中溶解的物質(zhì)能與負極發(fā)生反應。(3)按要求畫出原電池裝置圖，作必要的標注，注意形成閉合回路。 【特別提醒】(1)在設計原電池時，若給出的離子方程式如：FeCu2=CuFe2，此時電解質(zhì)不確定為具體的物質(zhì)，只要是可溶性銅鹽即可，如CuSO4、CuCl2等。(2)兩極金屬不能是Na、K、Ca等活動性較強的金屬。 變式訓練2有a、b、c、d四種金屬，將a與b用導線連結起來浸入電解質(zhì)溶液中，b不易腐蝕。將a、d分別投入等濃度的鹽酸中，d比a反應劇烈。將Cu浸入b的鹽溶液里，無明顯變化。如果把Cu浸入c的鹽溶液里，有c的單質(zhì)析出。據(jù)此判斷它們的活動性由強到弱的順序是()Ad、c、a、bBd、a、b、cCd、b、a、cDb、a、d、c答案B解析活動性ab，da，bCuc。所以dabc，B項正確。 【方法總結】金屬活動性強弱的判斷方法(1)與水或酸反應置換出氫氣的難易；(2)最高價氧化物對應的水化物的堿性強弱；(3)置換反應?；顫娦詮姷慕饘僦脫Q出活潑性弱的金屬；(4)一般陽離子的氧化性越弱，金屬的活動性越強；(5)通常情況下原電池中負極金屬強于正極金屬。