第6章 第1节 课时2 化学反应与电能-【正禾一本通】2024-2025学年高中化学必修第二册同步课堂高效讲义配套课件（人教版2019 单选）

正禾一本通 一轮总复习 多媒体课件 英语（人教版） 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 任务一 原电池 教材基础·预习 任务二 原电池工作原理的应用 课下巩固训练(九) 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 13 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 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【易错辨析】 (1)原电池是一种将电能转化为化学能的装置( ) (2)铜片和锌片用导线连接插入稀硫酸中，锌片表面产生大量气泡( ) (3)原电池中，电子由负极经导线流向正极( ) (4)原电池的电解质溶液中，阳离子移向负极，阴离子移向正极( ) (5)盐酸与NaOH溶液反应放出热量，故可利用此反应设计原电池( ) × × × × √ 【对点练】 考向1　原电池的构成条件 1．下列装置能构成原电池的是(　　) 解析：选B。A项、D项，未形成闭合回路，不能构成原电池；B项，装置中有两个活泼性不同的电极、有电解质溶液、形成了闭合回路，同时有自发进行的氧化还原反应：Fe＋CuCl2===FeCl2＋Cu，即符合原电池的构成原理和条件；C项，四氯化碳为非电解质，不能构成原电池。 2．下列各组材料中，不能组成原电池的是(　　) 选项 A B C D 两极材料 Zn片，石墨 Cu片，Ag片 Zn片，Cu片 Fe片，Cu片 电解质溶液 稀硫酸 AgNO3溶液 蔗糖溶液 稀盐酸 解析：选C。C中蔗糖是非电解质，不能构成原电池。 考向2　原电池的工作原理 3．(2024·江苏徐州检测)如图为铜锌原电池示意图，下列说法中不正确的是(　　) A．锌片逐渐溶解，铜片上有气泡 B．该装置是把电能转变成化学能的装置 C．电子由锌片通过导线流向铜片 D．H＋移向铜电极，发生还原反应 解析：选B。锌片作负极，Zn失电子生成Zn2+进入溶液，所以锌片逐渐溶解，铜片为正极，H＋得电子生成H2，从而产生气泡，A正确；该装置为原电池，通过发生氧化还原反应，将化学能转化为电能，B错误；在原电池中，电子由负极产生，然后沿导线进入正极，所以电子由锌片通过导线流向铜片，C正确；铜为正极，在原电池中阳离子向正极移动，D正确。 4．根据原电池原理，结合装置图，按要求解答问题： (1)若X为Zn，Y为硫酸铜溶液，则X为________(填电极名称)，判断依据：__________________；铜电极的名称是________，溶液中的Cu2+移向________(填“Cu”或“X”)电极。 (2)若X为银，Y为硝酸银溶液，则X为____(填电极名称)，判断依据：______________；铜电极的名称是________，溶液中的Ag＋移向________(填“Cu”或“X”)电极。X电极上的电极反应式为________________________。 答案：(1)负极　锌的活泼性比铜强(或Zn的还原性比Cu强)　正极　Cu　(2)正极　铜的活泼性比银强(或Cu的还原性比Ag强)　负极　X　Ag＋＋e－===Ag 【要点归纳】 1．加快化学反应速率 原理 原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大 实例 实验室用Zn和稀硫酸反应制取氢气时，可滴入几滴硫酸铜溶液，形成原电池，加快反应速率 2.比较金属活泼性强弱 原理 一般原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应，不活泼金属作正极，发生还原反应，即活动性：负极金属>正极金属 实例 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。由原电池原理可知，金属活动性A>B 3.用于金属保护 将被保护的金属与比其活泼的金属连接。 原理 作原电池的正极的金属材料不参与反应 实例 要保护一个铁制的输水管道，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极 4.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(还原剂－ne－===氧化产物) Fe－2e－===Fe2+ 正极反应(氧化剂＋ne－===还原产物 Cu2++2e－===Cu 选择电极材料 负极：一般为较活泼金属 Fe 正极：活泼性弱于负极材料的金属或石墨 Cu或C 选择电解质溶液 一般要能与负极反应 CuSO4溶液 画出装 置图 【典例分析】 【典例】 [实验目的]利用所学知识，设计原电池装置。 [实验方案]①Cu­Mg原电池，电解质溶液为橙汁； ②Cu­Fe原电池，电解质溶液为苹果汁； ③Fe­Mg原电池，电解质溶液为柠檬汁。 [实验操作]用导线分别将三种方案中的金属片连接到金属夹上，分别将金属片两两插入到盛有果汁的三个500 mL的烧杯中，将发光二极管两端分别接在三种方案中金属活动性不同的金属夹上。观察现象，连接方式如图所示。 [实验现象]三种方案中发光二极管均发光。 [实验结论]原电池把化学能转变为电能。 回答问题： (1)连接装置时活泼金属接二极管的______极上，较不活泼金属接二极管的________极上。 (2)在方案①②中铜作电极情况：________。 (3)在方案①③中镁作电极情况：________________。 (4)在方案②③中铁作电极情况：___________________________。 (5)在方案③中负极反应为________________________________，正极反应为______________________，总电池反应方程式为___________________。 答案：(1)负　正　(2)均作正极　(3)均作负极 (4)方案②中铁作负极，方案③中铁作正极 (5)Mg－2e－===Mg2+　2H＋＋2e－===H2↑　Mg＋2H＋===Mg2+＋H2↑ 【对点练】 5.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 部分实验现象 a极质量减小，b极质量增大 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：选C。装置一是原电池，a极质量减小，说明a极金属易失去电子形成离子，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中氢的后面；装置三和四均形成原电池，易知d比c活泼，d比a活泼。因此四种金属的活动性顺序为d＞a＞b＞c，故选C。 6．同学们在“简易电池的设计与制作”的实验中，对影响自制电池效果的因素进行了实验探究。 [提出问题]　影响自制电池效果的因素有哪些？ [查阅资料]　电极材料、电极间距、水果种类对自制水果电池的效果可能有影响。 [实验探究]　Ⅰ.按如图连接水果电池。 Ⅱ.实验记录如下： 序号 电极 电极间距/cm 水果种类 电流表示数/μA ① Cu­Al 2.0 西红柿 78.5 ② Cu­Fe 2.0 西红柿 70.3 ③ Al­Al 2.0 西红柿 0 ④ Cu­Al 2.0 柠檬 45.7 ⑤ Cu­Al 1.0 柠檬 98.4 ⑥ 石墨棒­Al 1.0 柠檬 104.5 [解释与结论] (1)实验①②③的目的是_________________________________。 对比实验①②③得出的结论是__________________________________。 (2)欲得出“水果种类对电池效果有影响”的结论，需要对比实验_____________(填序号)。对比④⑤得出的结论是_______________________。 [反思与探讨] (3)水果电池中，水果的作用是_____________________________。 (4)对比实验①②③可知构成水果电池的电极必须具备的条件为______，构成水果电池的其他要素还有___________、____________、____________。 答案：(1)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　(2)①④　在其他条件相同时，电极间距越小，电流越大，电池效果越好　(3)作电解质溶液　(4)两极金属活动性不同　能发生自发的氧化还原反应　形成闭合回路　有电解质溶液 课堂加练·课后检测 【课堂加练题组】 1．电能是国民生产、生活中的重要能源。下列有关火力发电的描述，正确的是(　　) A．火力发电的能量转换形式为化学能直接转化为电能 B．火力发电的主要燃料为煤，煤炭是可再生能源 C．火力发电不但排放出大量温室气体，还可能导致酸雨 D．火力发电过程中的能量转化，热能转化为机械能是关键 解析：选C。火力发电过程是化学能→热能→机械能→电能，是化学能间接转化为电能，A错误；作火力发电燃料的煤为短期内不可再生能源，B错误；在燃煤过程中，会产生大量CO2和SO2，可导致温室效应及酸雨，C正确；火力发电过程中，燃烧是关键，D错误。 2．(2024·海南海口期中)钢铁不是纯净的铁，通常含有少量的碳，在潮湿的空气中易形成原电池而腐蚀，下列说法正确的是(　　) A．铁为正极，发生还原反应 B．铁为负极，发生氧化反应 C．碳为正极，发生氧化反应 D．碳为负极，发生还原反应 答案：B 3．锌铜原电池的装置如图，下列说法正确的是(　　) A．若用乙醇代替CuSO4溶液，也能构成原电池 B．铜电极的电极反应式为Cu2+＋2e－===Cu C．电子由锌电极流出，经电解质溶液传递到铜电极 D．电池工作时，溶液中的Cu2+向锌电极迁移 解析：选B。原电池中发生总反应Zn＋Cu2+===Zn2+＋Cu，锌为负极，失去电子发生氧化反应，铜作正极，得到电子发生还原反应。乙醇是非电解质，构成原电池需要有电解质溶液，A错误；铜电极是正极，锌电极是负极，正极Cu2+得电子，B正确；电子由负极流出经导线传递到正极，C错误；原电池中阳离子向正极迁移，D错误。 4．化学电源在生产生活中有着广泛的应用，请回答下列问题： (1)根据构成原电池的本质判断，下列化学方程式正确且能设计成原电池的是______。 A．KOH＋HCl===KCl＋H2O B．Cu＋Fe3+===Fe2+＋Cu2+ C．Na2O＋H2O===2NaOH D．Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑ (2)为了探究化学反应中的能量变化，某同学设计了如下两个实验(如下图)。有关实验现象，下列说法正确的是________。 A．图Ⅰ中温度计的示数高于图Ⅱ的示数 B．图Ⅰ和图Ⅱ中温度计的示数相等，且均高于室温 C．图Ⅰ和图Ⅱ的气泡均产生于锌棒表面 D．图Ⅱ中产生气体的速度比Ⅰ慢 解析：(1)电池的构成原理是自发进行的氧化还原反应。 (2)图Ⅰ主要将化学能转化为热能，而图Ⅱ主要将化学能转化为电能，则图Ⅰ中温度计的示数高于图Ⅱ的示数，A对；由A分析可知，图Ⅰ和图Ⅱ中温度计的示数不相等，但均高于室温，B错；图Ⅱ铜为正极，铜的表面有气泡产生，C错；利用原电池反应可以使金属与酸的反应速率加快，故图Ⅱ中产生气体的速度比Ⅰ快，D错。 答案：(1) D　(2)A 【基础达标练】 1．下列关于原电池的叙述中正确的是(　　) A．正极和负极必须是两种不同的金属 B．电子流入的一极为正极 C．原电池工作时，正极和负极上发生的都是氧化还原反应 D．锌、铜和盐酸构成的原电池工作时，锌片上有6.5 g锌溶解，正极上就有0.1 g氢气生成 解析：选B。原电池中电子从负极流出，从正极流入。它的正、负极可以是两种活泼性不同的金属，也可以是金属与非金属；原电池工作时负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应；当锌片上有6.5 g锌溶解时，正极上析出0.2 g氢气。 2．在如图所示的8个装置中，能实现化学能转化为电能的是(　　) A．②④⑥⑦ B．③⑤ C．④⑧ D．②③⑥ 解析：选A。①、③不存在活泼性不同的电极，不能把化学能转化为电能；⑤酒精为非电解质；⑧该装置不能形成闭合回路，化学能不能转化为电能。 3．某原电池装置如图所示，下列说法正确的是(　　) A．Fe作负极 B．碳棒上有O2生成 C．可将电能转化为化学能 D．电子从碳棒经导线流向Fe 解析：选A。由题干原电池装置图可知，Fe是活泼电极，电极反应为Fe－2e－===Fe2+，发生氧化反应，则Fe为负极，碳棒为正极，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，A正确、B错误；该装置为原电池装置，故可将化学能转化为电能，C错误；Fe作负极，碳棒为正极，则电子从Fe经导线流向碳棒，D错误。 4．(2024·北京西城期中)锌溴电池的总反应式为Zn＋Br2===Zn2+＋2Br－，下列关于电池放电的说法不正确的是(　　) A．锌是负极 B．溴元素在正极被还原 C．锌片表面产生无色气泡 D．电解质溶液中Br－移向负极 答案：C 5．原电池的总反应的离子方程式是Zn＋Cu2+===Zn2+＋Cu，该原电池的合理组成是(　　) 正极 负极 电解质溶液 A Zn Cu CuCl2 B Cu Zn H2SO4 C Cu Zn CuSO4 D Zn Fe CuCl2 解析：选C。由总反应式知，Zn被氧化作原电池的负极，符合条件的有B、C两项，正极反应为Cu2+＋2e－===Cu，而B选项中是2H＋＋2e－===H2↑。 6．X、Y、Z、W四种金属片浸在稀盐酸中，用导线连接，可以组成原电池，实验结果如图所示： 则四种金属的活动性由强到弱的顺序为(　　) A．Z＞Y＞X＞W B．Z＞X＞Y＞W C．Z＞Y＞W＞X D．Y＞Z＞X＞W 解析：选A。根据相对活泼的金属作负极，确定原电池的负极就可以解决。甲中Z作负极，乙中Y作负极，丙中Z作负极，丁中X作负极，故四种金属的活动性的强弱顺序为Z＞Y＞X＞W。 7．按图甲所示装置进行实验，图中A为电流表。请回答下列问题： (1)某同学发现甲装置中不仅铜片上有气泡产生，且锌片上也产生了气泡，原因可能是_________________。 (2)在甲装置中，若把稀硫酸换成CuSO4溶液，试写出铜电极的电极反应：________________________。 (3)上题甲中若锌电极减少6.5 g，铜电极上生成氢气在标准状况下的体积为_____L。 (4)若将甲中的铜电极改为银电极，则银锌电池与铜锌电池相比，________________产生气体的速率更快。 解析：(1)锌片上产生气体，原因可能是锌片不纯，锌与杂质形成原电池。(2)若将稀硫酸换成CuSO4溶液，则铜片上会析出Cu。(3)原电池的电路及两极转移电子的物质的量相等，当甲装置的电极上溶解6.5 g锌时电路中转移0.2 mol的电子，此时铜电极上有0.1 mol氢气生成，其在标准状况下的体积为2.24 L。(4)由于铜与锌的活泼性差异小于银与锌，因此银锌电池的电压更大，放出气体的速率更快。 答案：(1)锌片不纯，锌与杂质形成原电池 (2)Cu2+＋2e－===Cu (3)2.24　(4)银锌电池 【能力提升练】 8．为研究原电池原理，某同学设计了如图3种装置。据此分析，下列叙述正确的是(NA表示阿伏加德罗常数的值)(　　) A．图1中没有任何现象 B．消耗相同质量的金属Zn，图2装置转移的电子数比图3装置多 C．图2稀硫酸中，Cu片附近的c(H＋)减少 D．图3中Zn片为正极向Zn极迁移 解析：选C。图1中锌和硫酸反应放出氢气，锌棒表面有气泡产生，A错误；消耗相同质量的金属Zn，图2、3装置转移的电子数相等，B错误；图2构成原电池，Cu是正极，正极发生反应2H＋＋2e－===H2↑，Cu片附近氢离子浓度降低，C正确；锌的活泼性大于铜，图3中Zn片为负极向Zn极迁移，D错误。 9．如图所示装置中，观察到电流表指针偏转，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 解析：选C。本题通过电极变化来确定电极，N棒变细，即N极上发生氧化反应，N棒金属较活泼，排除A、D，由M棒变粗，可知B不正确。 10．如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是(　　) A．外电路的电流方向：X→外电路→Y B．若两电极分别为Zn和石墨棒，则X为石墨棒，Y为Zn C．移向X电极，Y电极上有氢气产生 D．X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应 解析：选C。由外电路中的电子流向可知，X为负极，Y为正极，由图可知电子的流动方向是X→外电路→Y，则电流的方向应该是Y→外电路→X，故A错误；X为原电池的负极，Y为正极，则X应为Zn，故B错误；X为负极，Y电极上生成氢气移向负极X电极，故C正确；X极上发生的是氧化反应，Y极上发生的是还原反应，故D错误。 11．按图1所示装置进行实验，若图2中x轴表示流入正极的电子的物质的量，则y轴可以表示(　　) ①c(Ag＋)　②c()　③a棒的质量　④b棒的质量　⑤溶液的质量 A．①③ B．②④ C．①③⑤ D．②④⑤ 解析：选C。不参加反应，因此c()不变，②不符合图像变化；负极反应式为Fe－2e－===Fe2+，正极反应式为Ag＋＋e－===Ag，则a棒的质量逐渐减少，b棒的质量逐渐增加，c(Ag＋)逐渐减小，①③符合图像变化，④不符合图像变化；由电极反应式可知，每溶解56 g铁转移2 mol电子，有216 g银从溶液中析出，故随着反应的进行，溶液的质量减少，⑤符合图像变化。 12．把A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。 装置 现象 金属A不断溶解 C的质量增加 A上有气体产生 根据实验现象回答下列问题： (1)若装置甲中负极生成二价离子，电极反应式是___________________。 (2)装置乙中正极的电极反应式是______________________。 (3)装置丙中溶液的c(H＋)________(填“变大”“变小”或“不变”)。 (4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是____________________________。 解析：据甲知活泼性：A＞B，A作负极，电极反应为A－2e－===A2+；据乙知活泼性：B＞C，正极反应为Cu2+＋2e－===Cu；据丙知活泼性：D＞A，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故c(H＋)减小。 答案：(1)A－2e－===A2+　(2)Cu2+＋2e－===Cu　(3)变小　(4)D＞A＞B＞C 13．将纯锌片和纯铜片按如图方式插入100 mL相同浓度的稀硫酸中一段时间，请回答下列问题： (1)下列说法正确的是________。 A．甲、乙均为化学能转变为电能的装置 B．乙中铜片上没有明显变化 C．甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少 D．两烧杯中溶液的c(H＋)均减小 (2)在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲______乙(填“＞”“＜“或“＝”)。 (3)当甲中产生1.12 L(标准状况)气体时，通过导线的电子数目为______。 (4)当乙中产生1.12 L(标准状况)气体时，将锌、铜片取出，再将烧杯中的溶液稀释至1 L，测得溶液中c(H＋)＝0.1 mol·L-1(设反应前后溶液体积不变)。试确定原稀硫酸的物质的量浓度为_____________________________。 (5)利用反应Fe＋2Fe3+===3Fe2+制一个化学电池(给出若干导线和一个小灯泡，电极材料和电解液自选)，画出实验装置图，注明电解质溶液名称和正、负极材料，标出电流方向，写出电极反应式。 ________是正极，正极反应式：________________________________； ________是负极，负极反应式：________________________________。 解析： (1)甲符合原电池构成条件，所以属于原电池，乙不能构成闭合回路，所以不能构成原电池，A错；乙不能构成原电池，氢离子在锌片上得电子发生还原反应，所以乙中铜片上没有明显变化，B对；甲中铜片作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，所以铜片质量不变，乙中锌片和氢离子发生置换反应，所以质量减少，C错；两烧杯中锌和氢离子发生置换反应导致溶液中氢离子浓度减小，D对。 (2)甲能构成原电池，乙不能构成原电池，作原电池负极的金属加速被腐蚀，所以在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲>乙。 (3)甲中，铜电极上氢离子得电子生成氢气，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，根据电极反应式知，通过电子的物质的量＝×2＝0.1 mol，即通过导线的电子数目为6.02×1022。 (4)稀释后氢离子的物质的量为1 L×0.1 mol·L-1＝0.1 mol，生成氢气的氢离子的物质的量为×2＝0.1 mol，所以原溶液中氢离子的物质的量为0.2 mol，原溶液中氢离子的浓度为＝2 mol/L；一个硫酸分子中含两个氢离子，所以原溶液中稀硫酸的浓度为1 mol·L-1。 (5)已知Fe＋2Fe3+===3Fe2+，根据反应可知Fe应为负极，失电子被氧化，正极可为C、Cu等，正极上Fe3+得电子生成Fe2+，电解质溶液含有Fe3+。 答案：(1)BD　(2)＞　(3)6.02×1022　(4)1 mol/L (5) Cu　2Fe3+＋2e－===2Fe2+　Fe　Fe－2e－===Fe2+ $$