化學(xué) 課時(shí)13 化學(xué)反應(yīng)為人類提供能量 魯科版必修2

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1、第第2課時(shí)化學(xué)反應(yīng)為人類提供能量課時(shí)化學(xué)反應(yīng)為人類提供能量目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引1.化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能(1)觀察下圖,完成表格目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引(2)以銅鋅原電池為例,分析原電池的工作原理,完成下表(3)常見電池干電池:又稱一次電池。蓄電池:又稱二次電池。燃料電池:其能量轉(zhuǎn)化率高,對(duì)環(huán)境無污染。目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引預(yù)習(xí)交流預(yù)習(xí)交流干電池是我們生活中常用的電池,你知道它的正、負(fù)極分別是什么嗎?答案:正極為碳棒(石墨),負(fù)極為鋅筒。目標(biāo)導(dǎo)航預(yù)習(xí)導(dǎo)引2.化學(xué)能與其他形式的能之間的轉(zhuǎn)化(2)物質(zhì)燃燒發(fā)光放熱是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為光能和熱能,植物的光合作用是光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。(3)人生命活動(dòng)所

2、需能量是營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)發(fā)生各種化學(xué)反應(yīng)釋放出來的。問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)一二一、原電池形成的條件及工作原理活動(dòng)與探究活動(dòng)與探究探索構(gòu)成原電池的條件,完成下列結(jié)論:問題一:下列圖示的裝置可以產(chǎn)生電流的是。結(jié)論一:形成原電池的條件之一是:?；顒?dòng)性不同的兩個(gè)電極問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)一二問題二:下列圖示的裝置可以產(chǎn)生電流的是。結(jié)論二:形成原電池的條件之二是:。電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)一二問題三:下列圖示的裝置可以產(chǎn)生電流的是。結(jié)論三:形成原電池的條件之三是:。必須形成閉合回路思考:通過上述分析,你能總結(jié)出原電池形成的條件嗎?結(jié)論:(1);(2)溶液;(3)形成(導(dǎo)線連接或直接接觸且電極插入電解質(zhì)溶

3、液);(4)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)(本質(zhì)條件)?；顒?dòng)性不同的兩電極電解質(zhì)閉合回路問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)一二遷移與應(yīng)用遷移與應(yīng)用例例1下列各裝置能組成原電池的是()解析:A中兩個(gè)電極都是Zn,活動(dòng)性相同,無法形成原電池;B中滿足原電池的形成條件,可形成原電池;C中酒精是非電解質(zhì),在其中不存在自由移動(dòng)的離子,也不能形成原電池;D中沒有形成閉合回路,也不能形成原電池。答案:B問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)一二遷移訓(xùn)練遷移訓(xùn)練1下列有關(guān)原電池的敘述正確的是()A.把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能,發(fā)生氧化還原反應(yīng)B.電子從活潑金屬流向不活潑金屬,不活潑金屬為負(fù)極C.外電路中電子從負(fù)極流向正極D.正極發(fā)生氧化反應(yīng)答案:C解析:原電池是化學(xué)能

4、轉(zhuǎn)化為電能的裝置,故A錯(cuò)誤。原電池中一般活潑金屬作負(fù)極,失電子,電子沿導(dǎo)線流向正極;負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),正極發(fā)生還原反應(yīng),故B、D錯(cuò)誤,C正確。問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)一二1.原電池工作原理(以鋅銅原電池為例)問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)一二2.原電池正、負(fù)極的判斷(1)依據(jù)原電池兩極材料一般,較活潑的金屬作負(fù)極(K、Ca、Na太活潑,不能作電極);較不活潑的金屬或可導(dǎo)電的非金屬(石墨等)作正極。(2)根據(jù)電流方向或電子流向外電路中,電流由原電池的正極流向負(fù)極;電子則由原電池的負(fù)極流向正極。(3)根據(jù)內(nèi)電路離子遷移方向陽離子移向原電池正極;陰離子移向原電池負(fù)極。(4)根據(jù)原電池中反應(yīng)類型得電子,發(fā)生還原反應(yīng)的反應(yīng)物

5、在正極;失電子,發(fā)生氧化反應(yīng)的是負(fù)極。問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)一二(5)根據(jù)有關(guān)現(xiàn)象變粗(有金屬析出)或冒氣泡(如H2)的電極是正極;電極本身被消耗或質(zhì)量減小的是負(fù)極。特別注意根據(jù)電極材料判斷正、負(fù)極的時(shí)候要牢記該結(jié)論具有一定的局限性,例如Mg、Al和NaOH溶液構(gòu)成的原電池,卻是相對(duì)不活潑的Al作負(fù)極,較活潑的Mg作正極,原因是Mg與NaOH溶液不反應(yīng),而Al與NaOH溶液反應(yīng);再如Cu、Fe和濃硝酸構(gòu)成的原電池,相對(duì)不活潑的Cu作負(fù)極,較活潑的Fe作正極,原因是常溫下Fe在濃硝酸中鈍化,而Cu可與濃硝酸反應(yīng)。問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)一二二、原電池原理在化學(xué)、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用活動(dòng)與探究活動(dòng)與探究(1)實(shí)驗(yàn)

6、室制取H2,用純鋅還是用粗鋅?為什么?答案:用粗鋅。因?yàn)榇咒\制取H2的速率比純鋅快,原因是粗鋅中的雜質(zhì)和鋅、稀硫酸(或鹽酸)形成原電池,加快了鋅的腐蝕,使產(chǎn)生H2的速率加快。(2)利用Cu+2FeCl32FeCl2+CuCl2能否設(shè)計(jì)成原電池?若能,請(qǐng)畫出圖示,標(biāo)出電極材料名稱、正負(fù)極、電子的流向及電解質(zhì)溶液。若不能說明理由。答案:能(如右圖)。問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)一二(3)談一談你還知道原電池的原理有哪些應(yīng)用?答案:比較金屬的活動(dòng)性順序;金屬防護(hù);制造化學(xué)電源等等。問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)一二遷移與應(yīng)用遷移與應(yīng)用例例2有A、B、C、D四塊金屬片,進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn):A、B用導(dǎo)線相連后,同時(shí)浸入稀硫酸中,A極為

7、負(fù)極;C、D用導(dǎo)線相連后,同時(shí)浸入稀硫酸中,電流由D導(dǎo)線C;B、C相連后,同時(shí)浸入稀硫酸中,C極產(chǎn)生大量氣泡;B、D相連后,同時(shí)浸入稀硫酸中,D極產(chǎn)生大量氣泡。據(jù)此,判斷四種金屬的活動(dòng)性順序是()A.ABCD B.ACDBC.CABD D.BDCA解析:A、B形成原電池,A為負(fù)極,活動(dòng)性:AB;C、D形成原電池,電流由D導(dǎo)線C,活動(dòng)性:CD;B、C形成原電池,C極產(chǎn)生大量氣泡,活動(dòng)性:BC,綜上可知活動(dòng)性:ABCD。答案:A問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)一二遷移訓(xùn)練遷移訓(xùn)練2將金屬A和金屬B分別放入稀硫酸中都有氫氣生成。若將金屬A和金屬B相連后投入稀硫酸中發(fā)現(xiàn)A被腐蝕,B未被腐蝕,關(guān)于A、B的敘述正確的是(

8、)A.金屬活動(dòng)性:AAC.在后者裝置中金屬A發(fā)生還原反應(yīng),金屬B發(fā)生氧化反應(yīng)D.金屬B的表面有明顯氣泡產(chǎn)生,金屬A溶解答案:D解析:金屬A和金屬B相連投入稀硫酸中,形成原電池,A被腐蝕說明A失去電子,被氧化,作負(fù)極,則A比B的金屬活動(dòng)性強(qiáng),還原性A強(qiáng)于B,故A、B、C錯(cuò)誤;原電池中,H+在正極B上得到電子,生成H2,B的表面有明顯氣泡產(chǎn)生,A溶解,故D正確。問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)一二1.原電池原理常見應(yīng)用的考查(1)加快氧化還原反應(yīng)速率:如實(shí)驗(yàn)室用粗鋅粒和稀硫酸反應(yīng)制H2。(2)比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱:如有兩種金屬A和B,用導(dǎo)線連接后插入到稀硫酸中,觀察到A極溶解,B極上有氣泡產(chǎn)生,金屬活動(dòng)性:AB。

9、(3)保護(hù)金屬:將被保護(hù)的金屬與比其活潑的金屬相連,形成原電池后該金屬作正極被保護(hù),如將鋅塊鑲嵌在輪船甲板上。(4)制造化學(xué)電源:如原電池的設(shè)計(jì)。問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)一二2.原電池的設(shè)計(jì)思路(1)以自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)為基礎(chǔ)。(2)分析氧化還原反應(yīng)從中找出氧化劑和還原劑,并把氧化還原反應(yīng)分解為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng),從而確定電極反應(yīng)。(3)以電極反應(yīng)為依據(jù),根據(jù)原電池的工作原理確定電極材料和電解質(zhì)溶液。通常,還原劑為負(fù)極材料,氧化劑為電解質(zhì)溶液中的某種陽離子,正極材料比負(fù)極材料的活動(dòng)性弱或選石墨作電極。(4)畫出原電池的裝置簡(jiǎn)圖。問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)12341.將純鋅片和純銅片按圖示方式插入同

10、濃度的稀硫酸中一段時(shí)間,以下敘述不正確的是()A.兩燒杯中鋅片均部分溶解B.甲中銅片是正極,乙中鋅片是負(fù)極C.兩燒杯中溶液的pH均增大D.產(chǎn)生氣泡的速率乙比甲慢答案:B解析:本題考查對(duì)原電池的形成條件,正、負(fù)極,電極反應(yīng)和反應(yīng)現(xiàn)象的判斷;乙中未形成閉合電路,不能構(gòu)成原電池,只是鋅直接與稀硫酸反應(yīng);而甲中構(gòu)成了原電池,銅為正極,鋅為負(fù)極,產(chǎn)生H2的速率比乙中的快,因此A、C、D正確,B錯(cuò)誤。問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)12342.有a、b、c、d四個(gè)金屬電極,有關(guān)的實(shí)驗(yàn)裝置及部分實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下:由此可判斷這四種金屬的活動(dòng)性順序是()A.abcdB.bcdaC.dabcD.abdc問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)1234答案:

11、C解析:裝置一是原電池,a極質(zhì)量減小,說明a極金屬失電子形成離子,故a極金屬比b極金屬活潑;裝置二沒有形成原電池,可知b比c活潑,且c位于金屬活動(dòng)性順序中氫的后面;裝置三和四均形成原電池,易知d比c活潑,d比a活潑。因此這四種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)閐abc,選C。問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)12343.鋅銅原電池裝置如圖所示,其中陽離子交換膜只允許陽離子和水分子通過。下列有關(guān)敘述正確的是()A.銅電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B.電池工作一段時(shí)間后,甲池的c()減小C.電池工作一段時(shí)間后,乙池溶液的總質(zhì)量增加D.陰陽離子分別通過交換膜向負(fù)極和正極移動(dòng),保持溶液中電荷平衡答案:C問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)1234問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)12

12、344.利用生活或?qū)嶒?yàn)室中常用物品,根據(jù)氧化還原反應(yīng)知識(shí)和電學(xué)知識(shí),自己動(dòng)手設(shè)計(jì)一個(gè)原電池。填寫下列空白:(2)實(shí)驗(yàn)用品:電極(、)、稀硫酸、(填寫所缺的實(shí)驗(yàn)用品)、耳機(jī)(或者電流計(jì))。(3)實(shí)驗(yàn)裝置問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)1234(4)原理分析按如圖所示連接好實(shí)驗(yàn)儀器,注意觀察(耳朵聽)耳機(jī)是否有聲音發(fā)出,如果沒有,可將原電池的兩個(gè)電極中的一極接觸耳機(jī)插頭上的一極(注意:接觸的同時(shí)耳機(jī)的另一個(gè)極是連接在原電池的另一個(gè)電極上的),這時(shí)可以聽見耳機(jī)發(fā)出“嚓嚓嚓”聲音。其原因是:在原電池中,由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為。如果將裝置中的耳機(jī)改為電流計(jì),則鐵釘應(yīng)該接電流計(jì)的極,電極反應(yīng):;另一極應(yīng)該接電流計(jì)的極,電極發(fā)生了反應(yīng)。問題導(dǎo)學(xué)即時(shí)檢測(cè)1234答案:(2)鐵釘或鐵條銅釘(其他的惰性電極如鉛筆芯、鉑等都正確)燒杯導(dǎo)線解析:原電池的構(gòu)成條件是電極、導(dǎo)線、電解質(zhì)溶液。負(fù)極應(yīng)用鐵釘或鐵條,正極可選銅棒、銅釘或石墨(如鉛筆芯)等,電解質(zhì)溶液盛放在燒杯中,原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,電流計(jì)的負(fù)極應(yīng)與電源負(fù)極相連,負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),正極發(fā)生還原反應(yīng)。