第6章 第1节 第2课时 化学反应与电能(课件PPT)-【勤径学升】2024-2025学年高中化学必修第二册同步练测（人教版2019）

第六章　化学反应与能量 第一节　化学反应与能量变化 第2课时　化学反应与电能 学习目标 核心素养 1.认识化学能与电能之间转化的实质。 2.了解原电池的概念及工作原理。 3.能列举化学能转化为电能的实例，能辨识简单原电池的构成要素。 4.了解生活中常用的化学电池，能列举说明化学电源对提高生活质量的重要意义。 1.宏观辨识与微观探析：能从宏观（能量变化）和微观（电子转移）相结合的视角分析原电池的组成和工作原理。 2.科学探究与创新意识：通过实验探究认识构成原电池的条件及其反应原理，并利用原电池原理设计原电池。 3.科学态度与社会责任：认识研制新型电池对满足人们日常生活的重要意义，具有节约资源、保护环境的可持续发展意识，并对废旧电池进行回收利用。 第2课时　化学反应与电能 [对应学生用书第38页] 一、化学反应与电能 1.化学能间接转化为电能——火力发电 过程及能量转化 化学能 热能 机械能 电能 关键 化石燃料的 　燃烧　⁠（氧化还原反应） 燃烧　 第2课时　化学反应与电能 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　⁠ 逐渐溶解　 气泡　 没有变化　 反应生成氢气　 不反应　 第2课时　化学反应与电能 实验 装置 实验现象 实验结论或解释 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 　锌离子　⁠，电子经过导线流向 　铜片　⁠，产生电流， 　氢离子　⁠在铜片上 　得到　⁠电子生成 　氢气　⁠，反应过程中产生了 　电能　⁠ 逐渐溶解　 有气泡产生　 指针发生偏转　 失去　 锌离子　 铜片　 氢离 子　 得到　 氢气　 电能　 第2课时　化学反应与电能 （2）原电池的概念 原电池是把 　化学　⁠能转化为 　电　⁠能的装置；原电池的反应本质是 　氧化还原　⁠反应。 化学　 电　 氧化还原　 （3）工作原理（以Cu-Zn-H2SO4原电池为例） 负极 第2课时　化学反应与电能 正极 电池反应： 　Zn＋2H＋Zn2＋＋H2↑　⁠。 Zn＋2H＋Zn2＋＋H2↑　 第2课时　化学反应与电能 第2课时　化学反应与电能 第2课时　化学反应与电能 第2课时　化学反应与电能 二、化学电池——新能源和可再生能源的重要组成部分 1.一次电池——锌锰干电池 电池 构成 工作原理 负极  　锌筒　⁠（写电极材料名称）逐渐被消耗，发生 　氧化　⁠反应 电解质 氯化铵糊 锌筒　 氧化　 第2课时　化学反应与电能 工作原理 正极  　石墨棒　⁠（写电极材料名称），MnO2被 　还原　⁠，发生 　还原　⁠反应 优缺点 优点 制作简单、价格便宜、便于携带等 缺点 不能充电，放电时间短，电压下降快 石墨棒　 还原　 还 原　 第2课时　化学反应与电能 2.二次电池（充电电池） （1）特点：二次电池在放电时所进行的 　氧化还原反应　⁠，在充电时可以 　逆向进行　⁠，使电池恢复到放电前的状态。 （2）能量转化：化学能 电能 （3）常见的二次电池： 　铅酸蓄　⁠电池、 　镍氢　⁠电池、 　锂离子　⁠电池等。 氧化还原反应　 逆向进 行　 铅酸蓄　 镍氢　 锂离子　 第2课时　化学反应与电能 （4）铅酸蓄电池 （5）锂离子电池 新一代可充电的绿色电池，低功耗电器的主流电源。 第2课时　化学反应与电能 第2课时　化学反应与电能 第2课时　化学反应与电能 第2课时　化学反应与电能 [对应学生用书第39页] 要点一　原电池的工作原理 1789年，意大利生理学家伽法尼在一次解剖青蛙时，把铜钩钩着的青蛙腿挂在阳台的铁栏杆上，偶然发现蛙腿每次接触铁栏杆就会抽搐一次。经过研究，伽法尼认为这种肌肉收缩作用是“动物电”引起的。 第2课时　化学反应与电能 伽法尼的同事——意大利物理学家伏打一开始相信这种解释，还亲自体验了这一过程。他将放在舌尖上的锡箔与一枚银币接触，感觉到满口酸味。由此他猜想：肌肉收缩不一定是由动物电引起的，很可能是受到了电刺激产生的。为了证明自己的猜想，伏打在1792～1796年多次重复了伽法尼的实验，发现只要两种不同的金属接触，中间隔着湿的硬纸、皮革或其他海绵状物品，不管有没有接触蛙腿都会起电，从而证明伽法尼实验中的青蛙腿只是一种非常灵敏的验电器。 第2课时　化学反应与电能 ◉问题探究 1.根据所学知识分析蛙腿会发生抽搐的原因是什么？构成原电池需要满足哪些条件？ 提示：铁栏杆和铜钩与青蛙腿构成了原电池，有电流产生，使蛙腿发生抽搐。构成原电池需要满足的条件是具有活泼性不同的两个电极（金属与金属或金属与能导电的非金属）、具有电解质溶液、两电极形成闭合回路。 2.1799年伏打发现了用锌片与铜片夹住以盐水浸湿的纸片叠成电堆可产生电流，该装置后来被称为伏打电堆，如图（a）、（b）。伏打还把锌片和铜片放在盛有盐水的杯中，并把许多这样的小杯子串联起来，组成电池组以获得更大电流。 第2课时　化学反应与电能 第2课时　化学反应与电能 分析伏打电堆的正极和负极材料是什么？伏打电堆工作时电子和离子移动的方向是怎样的？ 提示：伏打电堆中正极是铜片，负极是锌片。工作时负极失去电子，电子经导线流向正极，溶液中阳离子移向正极，阴离子移向负极。 第2课时　化学反应与电能 1.原电池构成条件“三看” （1）一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生（一般是活泼性强的金属与电解质溶液的反应）。 （2）二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。 （3）三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：①电解质溶液；②两电极直接接触或有导线连接；③两电极插入电解质溶液中。 第2课时　化学反应与电能 2.原电池的工作原理 第2课时　化学反应与电能 3.原电池正、负极的判断 第2课时　化学反应与电能 4.原电池电极反应式的书写 第2课时　化学反应与电能 第2课时　化学反应与电能 第2课时　化学反应与电能 第2课时　化学反应与电能 1.如图所示装置中，观察到电流计指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是（　　） 选项 M N P A 锌 铜 稀硫酸 B 铜 铁 稀盐酸 C 银 锌 硝酸银溶液 D 锌 铁 硝酸铁溶液 第2课时　化学反应与电能 解析　本题通过电极质量变化来确定电极，N棒变细，即N极上发生氧化反应，N棒金属较活泼，A、D错误，由M棒变粗，可知B错误。 答案　C 第2课时　化学反应与电能 要点二　原电池原理的应用 1.锌与稀硫酸反应制取H2时，向溶液中滴入几滴CuSO4溶液的目的是什么？ 提示：加快反应速率；原因是Zn置换出铜，附着在锌片上形成原电池而加快反应速率。 2.利用原电池原理，设计实验比较铁铜金属性的强弱。 提示：将铜片、铁片用导线相连浸入稀硫酸中，铁片逐渐溶解，作原电池的负极，铜片表面有气泡冒出，作原电池的正极，因此，铁比铜活泼。 第2课时　化学反应与电能 3.利用反应：Cu＋2AgNO3Cu（NO3）2＋2Ag设计原电池，要求画出电池装置图，标明电极材料，并写出电极反应式。 提示：电池装置图为： 负极反应式（Cu）：Cu－2e－Cu2＋ 正极反应式（Ag）：2Ag＋＋2e－2Ag 第2课时　化学反应与电能 应用 举例 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 第2课时　化学反应与电能 应用 举例 比较金属 的活泼性强弱 有两种金属A和B，用导线连接后插入稀硫酸中，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，金属活泼性：A＞B，则原电池中，活泼性强的金属为负极，活泼性弱的金属为正极 设计原电池 利用Cu＋2AgNO3Cu（NO3）2＋2Ag的氧化还原反应可设计成原电池，该电池的电极反应式为负极（Cu）：Cu－2e－Cu2＋（氧化反应），正极（C）：2Ag＋＋2e－2Ag（还原反应） 第2课时　化学反应与电能 应用 举例 金属腐蚀的防护 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，铁作正极被保护 制造多种化学电源 干电池、铅蓄电池、新型燃料电池均是根据原电池的原理设计而成的 第2课时　化学反应与电能 [例2]　铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。 （1）写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式： 　 ⁠。  （2）若将（1）中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。 正极反应： 　 ⁠；  负极反应： 　 ⁠。  第2课时　化学反应与电能 [解析]　负极发生氧化反应，反应式为Cu－2e－Cu2＋，正极发生还原反应，反应式为2Fe3＋＋2e－2Fe2＋。负极：Cu；正极：C或铂；电解质溶液：FeCl3溶液。 [答案]　（1）2Fe3＋＋Cu2Fe2＋＋Cu2＋ 第2课时　化学反应与电能 （2）装置图： 2Fe3＋＋2e－2Fe2＋ Cu－2e－Cu2＋ 第2课时　化学反应与电能 第2课时　化学反应与电能 第2课时　化学反应与电能 第2课时　化学反应与电能 第2课时　化学反应与电能 第2课时　化学反应与电能 第2课时　化学反应与电能 第2课时　化学反应与电能 第2课时　化学反应与电能 2.电子计算机所用纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应式：Zn＋2OH－－2e－ZnO＋H2O；Ag2O＋H2O＋2e－2Ag＋2OH－。下列判断正确的是（　　） A.锌为正极，Ag2O为负极 B.锌为负极，Ag2O为正极 C.该电池工作时，将电能转化成化学能 D.该电池工作时，负极区溶液的pH增大 第2课时　化学反应与电能 解析　根据化合价变化可知Zn被氧化，应为电池的负极，则正极为Ag2O，故A错误，B正确；原电池是将化学能转化为电能的装置，故C错误；原电池工作时，负极发生反应Zn＋2OH－－2e－ZnO＋H2O，OH－浓度减小，溶液的pH减小，故D错误。 答案　B 第2课时　化学反应与电能 3.如图为某课外小组自制的氢氧燃料电池，a、b均为石墨。下列叙述不正确的是（　　） A.a电极是负极，该电极上发生氧化反应 B.总反应为2H2＋O22H2O C.b极反应是O2＋4H＋＋4e－4H2O D.氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色能源 第2课时　化学反应与电能 解析　由题图可知，氢氧燃料电池中通入H2的一极为负极、通入O2的一极为正极。a电极是负极，该电极上发生氧化反应，A项正确；该燃料电池的总反应为2H2＋O22H2O，B项正确；b极反应是O2＋2H2O＋4e－4OH－，C项错误；氢氧燃料电池无污染、能量转化率高，D项正确。 答案　C 第2课时　化学反应与电能 第2课时　化学反应与电能 第2课时　化学反应与电能 第2课时　化学反应与电能 第2课时　化学反应与电能 1．下列装置能构成原电池的是(　　) ),\s\do15(A)) eq \o(\s\up15(　　　 eq \o(\s\up15(),\s\do15(B)) 　 eq \o(\s\up15(),\s\do15(C)) 　　　 eq \o(\s\up15(),\s\do15(D)) 解析　组成原电池的两极一般是活泼性不同的金属或金属跟非金属，同时需要导线相连，且要插入电解质溶液中，形成闭合回路。A项，稀硫酸分装在两个容器中，不能形成闭合电路，不能构成原电池；B项，电极相同，不能构成原电池；C项，Fe­石墨，通过电解质溶液发生原电池反应，属于原电池装置；D项，乙醇不是电解质，故缺少电解质溶液，不能构成原电池。 答案　C 3．发展中的燃料电池 2．关于生活中的化学电源，下列说法错误的是(　　) A．锂电池和碱性锌锰干电池都是二次电池 B．化学电池的反应基础是氧化还原反应 C．旧电池回收是为了回收有用材料以及防止电池污染环境 D．铅蓄电池正极材料是PbO2，负极材料是Pb 解析　A项，锂电池为可充电的二次电池，碱性锌锰电池为一次电池；B项，化学电池为氧化还原反应的一个应用；C项，废旧电池内含有重金属，会污染环境，所以需要进行旧电池回收；D项，铅蓄电池正极发生还原反应，所以材料为PbO2，负极为Pb。 答案　A [例1]　(山东枣庄高一期末)某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是(　　) A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出 B．a和b用导线连接后，铜片上发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均由蓝色直接变成黄色 D．a和b用导线连接后，Fe片上发生氧化反应，溶液中的Cu2＋向铜电极移动 [解析]　a和b不连接时，铁片和铜离子发生置换反应，因此铁片上会有金属铜析出，A正确；a和b用导线连接后，铁作负极，铜作正极，因此铜片上发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu，B正确；无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液中铜离子都会减少，铁转化为亚铁离子，而不是铁离子，溶液不会由蓝色直接变成黄色，C错误；a和b用导线连接后，Fe为负极，铜为正极，因此溶液中的Cu2＋向正极即铜电极移动，D正确。 [答案]　C 2．(云南大理高一期中)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下： 实验 装置 一 二 三 四 部分实验 现象 电子从a极流向b极 b极有气体产生，c极无变化 d极溶解，c极有气体产生 电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　　) A．a>b>c>d　　　 B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c 解析　装置一：原电池中，电子从a极流向b极，a极为负极，b极为正极，所以金属的活动性顺序：a>b；装置二：未构成原电池，b极有气体产生，c极无变化，所以金属的活动性顺序：b>c；装置三：原电池中，d极溶解，所以d是负极，c极有气体产生，所以c是正极，所以金属的活动性顺序：d>c；装置四：原电池中，电流从a极流向d极，a极为正极，d极为负极，所以金属的活动性顺序：d>a。综上，这四种金属的活动性顺序：d>a>b>c。故选C。 答案　C [对应学生用书第42页] 1．(河北唐山高一期中)下列关于原电池的叙述中，正确的是(　　) ①构成原电池的正极和负极必须是两种金属 ②原电池是化学能转变为电能的装置 ③在原电池中，电子流入的一极是正极，该电极上发生还原反应 ④在原电池中，电流从负极流向正极 ⑤在原电池中，电解质溶液或熔融电解质中的阳离子向负极移动 A．①②⑤　　　　　 B．②③ C．② D．③⑤ 解析　①构成原电池的某一极电极材料可以是非金属材料，如石墨，错误；②原电池是化学能转化为电能的装置，正确；③在原电池中，电子从负极流出，流入正极，正极上发生得电子的还原反应，正确；④在原电池中，电流从正极流向负极，错误；⑤在原电池中，电解质溶液或熔融电解质中的阳离子向正极移动，错误。故选B。 答案　B 4．潜艇中使用的液氨­液氧燃料电池工作原理如图所示： (1)电极a是________(填“正极”或“负极”)。 (2)电解质溶液中OH－向________(填“电极a”或“电极b”)移动。 (3)电极b的电极反应式为________________________________。 (4)可以通过NH3跟NaClO反应来制得火箭燃料肼(N2H4)，该反应的化学方程式为____________。 解析　(1)电极a处发生的反应为NH3转化为N2和H2O，N元素化合价由－3价升高为0价，失电子发生氧化反应，电极a为负极。(2)原电池中，电解质溶液中的阴离子向负极移动，所以溶液中OH－向电极a移动。(3)电极b处氧气得电子发生还原反应，碱性电解质溶液中生成氢氧根离子，根据得失电子守恒，电极反应式为O2＋4e－＋2H2O===4OH－。(4)NH3与NaClO反应生成NaCl、N2H4和H2O，结合得失电子守恒和原子守恒，得出化学方程式为2NH3＋NaClO===N2H4＋NaCl＋H2O。 答案　(1)负极　(2)电极a (3)O2＋4e－＋2H2O===4OH－ (4)NaClO＋2NH3===NaCl＋H2O＋N2H4 $$