1、第1课时 化学能转化为电能,知识铺垫,新知预习,自主预测,1.一种形式的能量可以转化成另一种形式的能量,能量转化过程中要遵循能量守恒定律。 2.化学能是能量的一种形式,你知道化学能的转化形式有热能、光能、电能等。 3.氧化还原反应中氧化剂得到电子,化合价降低,发生还原反应;还原剂失去电子,化合价升高,发生氧化反应。 4.氧化还原反应的本质是电子的转移。写出锌和稀硫酸反应的化学方程式,并用双线桥法标出电子转移的方向和数目:_。,知识铺垫,新知预习,自主预测,一、一次能源和二次能源 1.一次能源:直接从自然界取得的能源,如流水、风力、原煤、 石油、天然气、天然铀矿等。 2.二次能源:一次能源经过加
2、工、转换得到的能源,如电力、蒸汽等。 其中电能是应用最广泛、使用最方便、污染最小的二次能源,又称电力。 二、化学能转化为电能 1.间接转化火力发电,(2)燃烧(氧化还原反应)是使化学能转化为电能的关键。,知识铺垫,新知预习,自主预测,2.直接转化原电池 (1)定义:将化学能转变为电能的装置。 (2)构成条件:,知识铺垫,新知预习,自主预测,(3)工作原理(以锌铜原电池为例,电解质溶液为稀硫酸):,(4)反应本质:氧化还原反应。,知识铺垫,新知预习,自主预测,1.判断下列说法是否正确。正确的画“”,错误的画“”。 (1)原电池是一种将电能转化为化学能的装置。 ( ) (2)负极失去电子发生氧化反
3、应。 ( ) (3)正极是电子流出的一极。 ( ) (4)用导线连接的铜片和锌片插入稀硫酸中,锌片上有大量气泡产生。 ( ) 解析(1)原电池是将化学能转化为电能的装置。 (2)负极失去电子,化合价升高,发生氧化反应。 (3)负极是失电子,电子流出的一极。 (4)锌铜原电池中,铜片上产生大量气泡。 答案(1) (2) (3) (4),知识铺垫,新知预习,自主预测,2.下列装置中,能构成原电池的是( ),A.只有甲 B.只有乙 C.只有丙 D.除乙均可以 解析甲装置不能构成闭合回路,乙装置两极材料相同,丁装置酒精是非电解质,只有丙装置具备原电池的构成条件。 答案C,探究一,探究二,原电池的工作原
4、理 问题探究按如图所示装置进行实验,回答下列问题: (1)铜片、锌片上各有什么现象? (2)电流计的指针是否偏转?电子移动方向与电流方向相反,由此推断电子在原电池中是如何流动的?溶液中的离子是如何移动的? (3)如果铜片和锌片之间没有导线相连,铜片和锌片上各有何现象? (4)分别改变下列条件,继续观察电流计指针是否偏转。 将锌片换成石墨;将稀硫酸换成乙醇;将铜片换成石墨;一烧杯中放铜片与稀硫酸,另一烧杯中放锌片与稀硫酸,用导线将锌片与铜片相连。 (5)形成原电池必须满足哪些条件?,探究一,探究二,探究一,探究二,思维建模 1.原电池的判断方法,探究一,探究二,2.原电池正、负极判断的五个依据,
5、探究一,探究二,设计原电池时,如果给出的是具体的化学反应方程式,电解质溶液是确定的;如果给出的是离子反应方程式如Fe+Cu2+=Cu+Fe2+,则电解质溶液不是确定的,只要含有Cu2+的盐溶液即可,如CuCl2溶液、CuSO4溶液等。,探究一,探究二,素能应用 【典例1】如图是Zn和Cu形成的原电池,某实验兴趣小组做完实验后,在读书卡片上记录如下。在卡片上描述合理的是( )实验后的记录: Zn为正极,Cu为负极 H+向负极移动 电子流动方向,由Zn经外电路流向Cu Cu极上有H2产生 若有1 mol电子流过导线,则产生H2为0.5 mol 正极的电极反应式为Zn-2e-=Zn2+ A. B.
6、C. D.,探究一,探究二,解析在该原电池中,Zn比Cu活泼,故Zn作负极,Cu作正极,电子由Zn流出经导线流向Cu,负极反应为Zn-2e-=Zn2+,正极反应为2H+2e-=H2,故每转移1 mol电子时,产生H2 0.5 mol,在溶液中H+向正极移动, 向负极移动,故错误,正确。 答案B,探究一,探究二,提能训练1如图所示,电流计指针发生偏转,同时A极质量减小,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可能分别为Zn、Cu、稀盐酸 C.C中阳离子向A极移动 D.A极发生氧化反应 解析原电池中,负极金属失去电子,溶解,质量减小,故A极是负
7、极,B极是正极,根据构成情况判断A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸,A、B两项正确;离子移动方向:阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,C项错误;负极发生氧化反应,正极发生还原反应,D项正确。 答案C,探究一,探究二,原电池原理的应用 问题探究1.NaOH+HCl=NaCl+H2O,能利用这个反应设计成原电池吗?为什么? 答案不能。因为该反应不是氧化还原反应。 2.锌与稀硫酸反应制H2时向溶液中加少量CuSO4固体后,为什么反应速率加快? 答案锌置换出铜构成原电池。,探究一,探究二,思维建模 1.比较金属的活动性强弱 (1)依据: 原电池中,一般活动性强的金属为负极,活动性弱的金属为正极。
8、(2)应用: 如有两种金属A和B,用导线连接后插入到稀硫酸中,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:AB。 2.加快氧化还原反应速率 如实验室用Zn和稀硫酸反应制H2,常用粗锌,它产生H2的速率快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸形成原电池,加快了锌的腐蚀,使产生H2的速率加快;如加入CuSO4溶液,Zn置换出Cu,附着在锌片上形成原电池也可以加快反应速率。,探究一,探究二,3.设计原电池 (1)依据: 已知一个氧化还原反应,首先通过分析找出氧化剂、还原剂,一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化),氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。 (2)实例:以Zn+H2
9、SO4=ZnSO4+H2为例,探究一,探究二,素能应用 【典例2】 某原电池总反应离子方程式为2Fe3+Fe=3Fe2+,不能实现该反应的原电池是( ) A.正极为Cu,负极为Fe,电解质溶液为FeCl3溶液 B.正极为C,负极为Fe,电解质溶液为Fe(NO3)3溶液 C.正极为Ag,负极为Fe,电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液 D.正极为Ag,负极为Fe,电解质溶液为CuSO4溶液 解析由2Fe3+Fe=3Fe2+得出负极反应式为Fe-2e-=Fe2+,正极反应式为2Fe3+2e-=2Fe2+,可知负极材料为铁,正极材料为比铁不活泼的导体,电解质溶液中必须有Fe3+。 答案D,探究一,探究
10、二,提能训练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:,由此可判断这四种金属的活动性顺序是( ) A.abcd B.bcda C.dabc D.abdc,探究一,探究二,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,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dabc。 答案C,1,2,3,4,5,1.下列叙述正确的是( ) A.原电池的负极发生得电子的还原反应 B.原电池中较活泼的金属作正极 C.原电池中的电极一定要由
11、两种不同的金属组成 D.原电池中发生氧化反应的电极是负极 解析原电池的两极可以是两种活动性不同的金属,也可以是由金属与非金属(例如石墨)组成,原电池的负极失去电子发生氧化反应,故A、B、C三项错误;只有D项正确。 答案D,1,2,3,4,5,2.根据Zn+Cu2+=Zn2+Cu的反应原理设计一个原电池,当Zn为负极时,正极可以选用的金属材料是( ) A.镁 B.石墨 C.铝 D.铅 答案D,1,2,3,4,5,3.已知空气锌电池的电极反应式为 锌片:Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O, 碳棒: O2+H2O+2e-=2OH-。 据此判断,锌片为( ) A.正极,被还原 B.正极,被氧化 C.
12、负极,被还原 D.负极,被氧化 解析Zn失去电子发生氧化反应,作负极。 答案D,1,2,3,4,5,4.A、B、C都是金属,把A浸入C的硝酸盐溶液中,A的表面有C析出,A、B和酸溶液组成原电池时,B为电池的负极。A、B、C三种金属的活动性顺序为( ) A.ABC B.ACB C.BAC D.BCA 解析A能从C的盐溶液中置换出C金属,金属活动性:AC。A与B组成原电池时,B为负极,则金属活动性:BA。 答案C,1,2,3,4,5,5.(1)把一块纯净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯里,可观察到锌片上有气泡,再平行插入一块铜片,可观察到铜片 (填“有”或“没有”)气泡产生。再用导线把锌片和铜片连接起来
13、(见图A),组成一个原电池,负极为 ,正极的电极反应式为 。 (2)如果烧杯中最初装入的是2 molL-1 500 mL的稀硫酸,构成铜锌原电池(见图B,假设产生的气体没有损失),当在标准状况下收集到11.2 L的氢气时,则此时烧杯内溶液中硫酸的物质的量浓度为(溶液体积变化忽略不计) 。,1,2,3,4,5,(3)生活中利用原电池原理生产出了各种各样的电池,废电池必须进行集中处理的问题已被提到议事日程,其主要原因是 。 A.回收利用电池外壳的金属 B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤、水源的污染 C.防止电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品 D.回收其中石墨电极,1,2,3,4,5,答案(1)没有 锌(Zn) 2H+2e-=H2 (2)1 molL-1 (3)B,
