第6章 第1节 第2课时 化学反应与电能-【新课程学案】2025-2026学年高中化学必修第二册教师用书word（人教版 多选版）

第2课时　化学反应与电能 新知探究(一)——化学能转化为电能 导学设计 1.化学能间接转化为电能 (1)火力发电原理 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,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)能量转化过程 化学能热能机械能电能。 能量转化的关键环节是可燃物的燃烧,属于放热反应。 　　[微思考]　分析探讨火力发电的弊端有哪些? 　　提示:①使用的化石燃料属于不可再生能源;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 实验装置 实验现象 实验结论或解释 Ⅰ. 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H2,铜与稀硫酸不反应 Ⅱ. 锌片:溶解 铜片:有气泡 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,产生电流,H+在铜片上得到电子生成H2 (1)写出Ⅰ、Ⅱ装置中Zn、Cu上发生的反应方程式,并注明反应类型。 提示:Ⅰ装置　Zn:Zn+2H+===Zn2++H2↑ (氧化还原反应);Cu不反应。 Ⅱ装置　Zn:Zn-2e-===Zn2+(氧化反应); Cu:2H++2e-===H2↑(还原反应)。 (2)Ⅱ装置为原电池,指出原电池反应的能量转化和各电极的反应类型和电子的流向及阴、阳离子移动方向。 提示:原电池是指化学能转化为电能的装置;负极发生失电子的氧化反应,正极发生得电子的还原反应;电子从负极流出,流入正极;阴离子移向负极,阳离子移向正极。 [系统融通知能] 1.原电池 (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。 2.原电池的构成 两极 活泼性不同金属或非金属 介质 电解质溶液或熔融电解质 闭合 形成闭合回路或接触 3.原电池工作原理 反应类型 负极发生氧化反应,正极发生还原反应 电子的移动方向 从负极流出,经导线流向正极 离子的移动方向 阳离子向正极移动,阴离子向负极移动 电流方向 正极→导线→负极 　　 [注意]　电子不进入电解质溶液,电解质溶液导电是离子的定向移动形成电流,即“电子不下水,离子不上岸”。 [题点多维训练] 1.(2025·朝阳联考)下列各装置图中,溶液均为稀硫酸,不能构成原电池的是 (　　) 解析:选D　D项中没有构成闭合回路,不能构成原电池,符合题意。 2.将铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸中,经过一段时间后,下列叙述正确的是 (　　) A.负极有Cl2逸出,正极有H2逸出 B.负极附近Cl-的浓度逐渐减小 C.正极附近Cl-的浓度逐渐增大 D.溶液中Cl-的浓度基本不变 解析:选D　铁片、银片用导线连接起来插入稀盐酸中形成原电池,其中铁片作负极,银片作正极,溶液中的H+在正极(银片)上得电子生成H2,而铁片上的铁失电子生成Fe2+,此时,Cl-移向负极。因此负极附近Cl-的浓度逐渐增大,正极附近Cl-的浓度逐渐减小,而溶液中Cl-的浓度基本不变。 3.(2025·宁波镇海中学段考)某兴趣小组设计的原电池如图所示,下列说法正确的是 (　　) A.Cu电极为负极,发生氧化反应 B.电池工作时,电子从Zn电极经电解质溶液流向Cu电极 C.当Zn电极质量减少65 g时,Cu电极生成22.4 L H2 D.放电过程中,H+从左向右移动 解析:选D　铜为正极,发生得到电子的还原反应,电极反应式为2H++2e-===H2↑,故A错误;原电池工作时,电子从负极锌沿导线流向正极铜,电子不能进入电解质溶液,故B错误;锌为负极,电极反应式为Zn-2e-===Zn2+,铜为正极,电极反应式为2H++2e-===H2↑,Zn电极质量每减少65 g,则在铜电极产生2 g H2,未指明状况,不能计算氢气的体积,故C错误;锌是负极、铜是正极,原电池工作时阳离子移向正极,即H+从左向右移动,故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 |思维建模|电极名称的判断方法 新知探究(二)——原电池原理的应用 1.加快化学反应速率 一个自发进行的氧化还原反应,设计成原电池可以加快反应速率。 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.比较金属活动性强弱 两种金属分别作原电池的两极时,一般作负极的金属比作正极的金属活泼。 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 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.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(一般为电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。 (2)选择合适的材料 ①电极材料:电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料,或者在该氧化还原反应中,本身失去电子的材料;正极材料一般活泼性比负极的弱,也可以是能导电的非金属。 ②电解质溶液:电解质溶液一般能与负极材料反应。 　　[典例]　以Cu+2Fe3+===2Fe2++Cu2+为例,设计原电池装置(注明电极材料和电解质成分),并写出正、负极反应式。 [解析]　根据反应可写出两个半反应式: (-)Cu-2e-===Cu2+ (+)Fe3++e-===Fe2+ 可确定负极为Cu,正极为比Cu活泼性弱的金属或导电非金属如C;电解质为含Fe3+的盐如FeCl3或Fe2(SO4)3,即得原电池装置。 [答案] 正极:Fe3++e-===Fe2+ 负极:Cu-2e-===Cu2+ [题点多维训练] 1.利用Zn与稀H2SO4反应制取H2,下列可以加快反应速率的是 (　　) ①用浓H2SO4代替稀H2SO4　②向稀H2SO4中加几滴CuSO4溶液　③用硝酸代替稀H2SO4　④用粗锌代替纯锌 A.①② B.②③ C.③④ D.②④ 解析:选D　加入几滴CuSO4溶液,与锌置换出少量的铜,与锌构成原电池,反应速率加快,故②正确;改用粗锌含杂质(铜等),形成原电池反应,能加快反应速率,故④正确。 2.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极质量减小且有气体产生,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,b极金属可与稀硫酸发生反应,c极金属不能,可知b比c活泼,且c位于金属活动性顺序表中氢的后面;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。 3.[双选]某化学兴趣小组利用反应:Zn+2FeCl3===ZnCl2+2FeCl2,设计了如图所示的原电池装置,下列说法正确的是 (　　) A.Zn为负极,发生氧化反应 B.b电极反应式为Fe3++e-===Fe2+ C.电子流动方向是a电极→FeCl3溶液→b电极 D.电池的正极材料可以选用石墨、铂电极,也可以用铜电极 解析:选AD　根据Cl-的移动方向可知,b电极为负极,a电极为正极,根据电池反应式可知,Zn为负极,发生失电子的氧化反应,A正确;正极发生还原反应,a电极反应式为Fe3++e-===Fe2+,B错误;电子流动方向是b电极→导线→a电极,C错误;正极材料的活泼性应比负极材料弱,D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $