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配套课件PPT（人教版 单选版）

第2课时　化学反应与电能 目录 新知探究(一)——化学能转化为电能 新知探究(二)——原电池原理的应用 课时跟踪检测 2 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_____,加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机,带动发电机发电。 热能 (2)能量转化过程 _____能 ___能 ______ 能 ____能。 能量转化的关键环节是可燃物的_____ ,属于放热反应。 [微思考]　分析探讨火力发电的弊端有哪些? 化学 热 机械 电 燃烧 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____, 铜与稀硫酸________ H2 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_____,电子经过导线流向铜,产生电流,H+在铜片上得到电子生成____ 续表 Zn2+ 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。 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 [系统融通知能] 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”。 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 (　　) [题点多维训练] √ 解析: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: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: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。  负极　 锌的活泼性比铜强(或Zn的还原性比Cu强)　 正极　 Cu (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________________。  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。 [答案] 正极:Fe3++e-===Fe2+ 负极:Cu-2e-===Cu2+ [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。 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 [题点多维训练] √ 解析: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: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.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,发生还原反应 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: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错误;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。 课时跟踪检测 (选择题第1~8小题,每小题3分,第11小题5分,本检测满分60分) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 √ 12 1.科学家研制出一种可以将水分解成氢气和氧气的催化剂,这将使氢气生产成为可能,并使太阳能使用步入新的时代,被称为“水发电技术”。下列有关说法正确的是 (　　) A.“水发电技术”是指水分解生成氢气和氧气,同时放出能量来发电 B.“水发电技术”可实现发电过程中的零污染物排放 C.若水分解产生的H2、O2分别通入燃料电池的两极,通H2的电极上发生还原反应 D.“水发电技术”的能量转换形式为化学能→电能→热能 一、选择题 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 解析:水分解的过程是吸热过程,A项错误;“水发电技术”可实现发电过程中的零污染物排放,B项正确;氢氧燃料电池中,通H2的为电源负极,失去电子发生氧化反应,C项错误;“水发电技术”的能量转换形式为太阳能→化学能→电能,D项错误。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 2.下列化学反应中,可以用来设计原电池的是 (　　) A.CaCO3+2HCl===CaCl2+H2O+CO2↑ B.Zn+CuSO4===Cu+ZnSO4 C.C+CO2===2CO D.2NaOH+CuSO4===Cu(OH)2↓+Na2SO4 解析:B项可以设计成原电池,C项是吸热反应,不可以设计成原电池, A、D两项不是氧化还原反应,所以不能用来设计原电池。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 3.(2025·廊坊固安县月考)仅用提供的下列各组物质能组成原电池的是 (　　) 选项 A B C D 电极材料 Al、Ag C、C Cu、Cu Cu、Fe 电解质溶液 稀H2SO4 稀H2SO4 稀HNO3 酒精 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 解析:铝为电池的负极,失电子产生硫酸铝,银为正极,能形成原电池,故A正确;两个相同的C电极且均不与稀H2SO4发生氧化还原反应,不能形成原电池,故B错误;两个相同的Cu电极,不能形成原电池,故C错误;酒精不是电解质,不能形成原电池,故D错误。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 4.某学生用如图所示装置研究原电池的原理,下列说法错误的是 (　　) 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 A.装置①中铜棒上没有气体产生 B.装置②中Zn棒逐渐溶解,铜棒上有气体产生 C.装置③中Zn棒增加的质量与Cu棒减轻的质量之比为65∶64 D.装置②与③中正极生成的物质质量之比为1∶32时,Zn棒的质量变化相等 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 解析:装置①不能构成原电池,Zn和稀硫酸反应生成H2,Cu和稀硫酸不反应,故铜棒上没有气体产生,A项正确;结合分析可知装置②构成原电池,其中Zn为负极而逐渐溶解,铜棒上H+被还原而生成H2,B项正确;装置③是原电池装置,Zn为负极,Cu为正极,结合电极反应式和得失电子守恒可知,Zn电极减少的质量与Cu电极增加的质量之比为65∶64,C项错误;装置②与③的负极反应式均为Zn-2e- Zn2+,正极反应式分别为2H++2e-===H2↑和Cu2++2e-===Cu,即当正极生成的物质质量之比为1∶32时,电路中转移的电子数相等,则Zn棒的质量变化相等,D项正确。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 5.(2025·沈阳月考)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用导线连接时,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,溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色 D.a和b用导线连接后,Fe片上发生还原反应,溶液中的Cu2+向铜电极移动 解析:Fe比Cu活泼,Fe为负极发生氧化反应,D错误。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 6.某原电池的总反应是Fe+Cu2+===Fe2++Cu,该原电池的正确组成是 (　　) 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 解析:根据电池反应知,铁失电子发生氧化反应作负极,电解质溶液中应含有铜离子,选择活泼性较弱的铜或石墨等导体作正极,故C项符合题意。 √ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 3 7.如图所示,某同学利用石墨、锌片、铜片、导线、电流计、橙汁(显酸性)、烧杯等用品探究原电池的构成。下列结论错误的是 (　　) A.原电池是将化学能转化成电能的装置 B.原电池由电极、电解质溶液和导线等要素构成 C.图中电极a为石墨、电极b为锌片时,导线中有电流通过 D.图中电极a为锌片、电极b为铜片时,电子由铜片通过导线流向锌片 1 2 4 5 6 7 8 9 10 12 11 3 解析:A项,原电池是把化学能转化为电能的装置,正确;B项,原电池的构成要素有电解质溶液、活泼性不同的两个电极、导线及相应的闭合回路、能自发进行的氧化还原反应,正确;C项,橙汁(显酸性)作电解质溶液,当图中电极a为石墨、电极b为锌片时,可构成原电池,导线中有电流通过,正确;D项,图中电极a为锌片、电极b为铜片时,Zn为负极,Cu为正极,原电池中电子从负极流向正极,所以电子从Zn片通过导线流向Cu片,错误。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 8.如图所示,杠杆A、B两端分别挂有体积相同、质量相同的空心铜球和空心铁球,调节杠杆使其在水中保持平衡,然后小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液,一段时间后,下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中不考虑铁丝反应及两边浮力的变化)(　　) 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 A.杠杆为导体或绝缘体时,均为A端高B端低 B.杠杆为导体或绝缘体时,均为A端低B端高 C.当杠杆为绝缘体时,A端低B端高;当杠杆为导体时,A端高B端低 D.当杠杆为绝缘体时,A端高B端低;当杠杆为导体时,A端低B端高 √ 解析:根据题意,若杠杆为绝缘体,滴入CuSO4溶液后,在铁球表面析出Cu,铁球质量增大,B端下沉;若杠杆为导体,滴入CuSO4溶液后,形成原电池,在铜球表面析出Cu,A端下沉。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 √ 9.用如图所示装置进行实验,若图中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(N),③a棒的质量,④b棒的质量,⑤溶液的质量中的(　　) A.仅①③　　　　　 B.仅②④ C.仅①③⑤ D.仅②④⑤ 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 解析:N不参加反应,因此c(N)不变,故B、D项错误;根据电池反应Fe+2AgNO3===Fe(NO3)2+2Ag可知,每溶解56 g的铁转移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小,但溶液质量不会变为0,⑤不符合图像,故C项错误。 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 10.(10分)利用原电池原理可比较金属的活泼性,原电池中,作负极的金属活动性一般比作正极的金属活动性强。结合相关知识解答下列问题。 A、B、C三种金属片按表中装置进行实验: 装置 现象 A不断溶解,B上产生气泡 C的质量增加,B的质量减轻 二、非选择题 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 (1)在甲中,金属片　　(填“A”或“B”)发生氧化反应。  (2)在乙中,金属片　　(填“B”或“C”)作负极。  (3)如果把B、C用导线连接后同时浸入稀硫酸中,有一电极产生气泡。则金属片　　(填“B”或“C”)上有气泡产生。  (4)上述三种金属的活动性顺序是　　　 　。  A B C A>B>C 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 11.(11分)现有如下两个反应: A:H2SO4+2KOH===K2SO4+2H2O B:Cu+2FeCl3===CuCl2+2FeCl2 (1)根据上述两反应的本质,_____(填字母)反应能设计成原电池,其原因是____________________________________________________ ___________。  B A为非氧化还原反应,没有电子转移;B为氧化还原反应, 有电子转移 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 (2)将上述反应中能设计成原电池的反应设计成原电池。 ①写出电极反应式及反应类型: 负极:_______________, __________;  正极:______________ , __________;  Cu-2e-===Cu2+ 氧化反应 Fe3++e-===Fe2+ 还原反应 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 ②画出装置图并标明电极材料与名称、电解质溶液、电子流向。 ③若导线上通过电子2 mol,则负极质量减轻 ____g。  64 12 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 3 12．(10分)(2025·山西太原期中)据统计，电动载人汽车、锂离子电池和太阳能电池等“新三样”产品合计出口1.06万亿。回答下列问题： (1)①太原市居民日常使用的电能主要来自_______(填标号)。 A．火力发电　　B．光伏发电　　C．风力发电 ②化学电池是将________(填“化学能”或“电能”，下同)直接转化为________的装置。 解析：(1)①火力发电是电能的主要来源，太原市居民日常使用的电能主要来自火力发电，故选A。②化学电池是将化学能直接转化为电能的装置。 A 化学能　 电能 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 D 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 ②了解原电池的原理之后，需要挑选自制原电池的材料。下面是同学们收集到的一些用品，请你挑选出可以用来制作原电池的用品并填到相应的位置(导线、烧杯、电流表等仪器已有)。 铜片、锌片、塑料片、纸片、酒精、食醋、水、番茄。 负极材料：________，正极材料：________，电解质溶液：________或________。 锌片　 铜片　 食醋　 番茄 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 ③另一组同学在选取其他实验材料后，动手组装如图所示的电池。为了向其他同学介绍这款电池，需要对其原理作分析，下列说法正确的是______(填字母)。 A．铁环作负极，发生反应： Fe－3e－===Fe3＋ B．电池工作时，电子从铁环经LED灯流向b C．电池工作时，铁环变细，铜线变粗 D．电池工作一段时间后，柠檬的酸性变强 B 1 2 4 5 6 7 8 9 10 11 12 3 解析：①自发的氧化还原反应能够设计为原电池，A、B、C都不是氧化还原反应，Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag为氧化还原反应，故选D。②将活泼性不同的两个电极插入电解质溶液中形成闭合回路形成原电池，则负极材料：锌片，正极材料：铜片，电解质溶液：食醋或者番茄。③铁环作负极，发生反应：Fe－2e－===Fe2＋，A错误；电池工作时，电子从负极流向正极，故由铁环经 LED 灯流向铜线，B正确；电池工作时，铁环失去电子生成亚铁离子，变细，铜线作正极，氢离子得到电子发生还原反应，铜线不变粗，C错误；电池工作结束后柠檬中氢离子被消耗，酸性变弱，D错误。 本课结束 更多精彩内容请登录：www.zghkt.cn (2)在学习了电池的发展历史和简单电化学知识后，我们自己动手做一个原电池。 ①下列化学反应适合设计成原电池的是________(填字母)。 A．CaO＋H2O===Ca(OH)2 B．NaOH＋HCl===NaCl＋H2O C．CaCO3CaO＋CO2↑ D．Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag $