第六章 第一节 第2课时 化学反应与电能-【高考领航】2023-2024学年高中化学必修第二册同步核心辅导与测评（人教版）

第2课时　化学反应与电能 [课标解读]　1.理解原电池的概念及工作原理，能正确判断原电池的正、负极。2.设计实验认识构成原电池的条件。 知识点一　化学能转化为电能 1．化学能间接转化为电能——火力发电 (1)火力发电原理 通过化石燃料燃烧，使化学能转化为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。 (2)能量转换过程 化学能热能机械能电能。 能量转换的关键环节是可燃物的燃烧，属于氧化还原反应。 [问题探究]　教材中描述“火力发电是通过化石燃料燃烧时发生的氧化还原反应，使化学能转化为热能……”试分析火力发电的弊端？ 提示：①使用的化石燃料属于不可再生资源；②化石燃料的燃烧会产生大量的有害气体(如SO2、CO等)及粉尘，污染环境；③能量经过多次转化，能量利用率低。 2．化学能直接转化为电能——原电池 (1)实验探究 实验装置 实验现象 实验结论或解释 锌片：逐渐溶解，有气泡产生 铜片：没有变化 锌与稀硫酸反应生成氢气，铜与稀硫酸不反应 锌片：逐渐溶解 铜片：有气泡产生 电流表：指针发生偏转 锌失去电子，变为Zn2＋，电子经过导线流向铜片，产生电流，H＋在铜片上得到电子生成H2，反应过程中产生了电能 (2)原电池的概念及本质 ①概念：将化学能转化为电能的装置。 ②本质：发生氧化还原反应。 (3)原电池的工作原理 分析下图并填空： 原电池总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。 电子、离子的移动方向： ①电子的移动方向：从负极流出，经导线流向正极。 ②离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 (4)原电池的构成条件 　如图所示电流计的指针发生偏转，同时A极的质量减小，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可以分别为Fe、Cu和稀盐酸 C．C中阳离子向A极移动 D．A极发生氧化反应 解析：C　原电池中，负极金属失去电子，发生氧化反应，溶解，质量减小，故A极为负极，B极为正极，A、D项正确；A、B、C分别为Fe、Cu和稀盐酸时，可以构成原电池，且现象符合题意，B项正确；电解质溶液中阳离子移向正极，C项错误。 [拓展探究]　(1)若将“B极上有气泡产生”改为“B极上有金属析出”，哪些选项是错误的？ 提示：B、C。“B极上有金属析出”说明电解质溶液中需含金属阳离子，且金属阳离子移向正极，在正极上发生还原反应。 (2)保持上题中装置不变进行实验，A、B、C分别为Fe、Cu和浓硝酸，发现电流计的指针发生偏转，其正负极分别是什么？ 提示：由于Fe被浓硝酸钝化，Fe为正极，Cu为负极。 [对点训练1]　如图所示，a的金属活动性在氢之前，b为碳棒。关于该装置的说法中，正确的是(　　) A．a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，溶液中c(H＋)增大 C．导线上有电流，电流方向a→b D．反应后a极质量减小 解析：D　a金属可与稀硫酸反应，a为原电池的负极，a极失电子发生氧化反应，b为正极，发生还原反应，A不正确，D正确；溶液中的H＋在b极上得电子生成氢气，c(H＋)减小，B不正确；导线中电子流向为a→b，所以导线中电流方向为b→a，C不正确。 [归纳总结] (1)原电池的工作原理 (2)原电池正、负极的判断方法 知识点二　原电池工作原理的应用 1．加快氧化还原反应的进行 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，使反应加快。 例如：实验室用Zn和稀硫酸反应制取H2，常用粗锌。原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸形成原电池，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 一般，若两种金属A、B与电解质溶液构成原电池，若金属A作负极，则金属活动性：A＞B。 3．设计原电池 (1)依据 已知一个自发的氧化还原反应，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)，氧化剂为电解质溶液中的阳离子(或在正极上被还原)。 (2)步骤(以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例) 步骤 实例 将反应拆分为电极反应 负极反应 Fe－2e－===Fe2＋ 正极反应 Cu2＋＋2e－===Cu 选择电极 材料 负极：较活泼金属，一般为发生氧化反应的金属 Fe 正极：活泼性弱于负极材料的金属或石墨 Cu或C 选择电解质 一般为与负极反应的电解质 CuSO4溶液 画出装置图 [链接教材]——教材探究 按如图连接水果电池。 (1)水果电池中，水果的作用是什么？ 提示：作电解质溶液。 (2)电极材料的选择有哪些值得注意问题？ 提示：探究电极材料对电池效果的影响：在其他条件相同时，电极材料活泼性差别越大，电池效果越好。 (3)电池不可