化學 課時13 化學反應為人類提供能量 魯科版必修2

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1、第第2課時化學反應為人類提供能量課時化學反應為人類提供能量目標導航預習導引目標導航預習導引1.化學能轉(zhuǎn)化為電能(1)觀察下圖,完成表格目標導航預習導引目標導航預習導引(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,對環(huán)境無污染。目標導航預習導引預習交流預習交流干電池是我們生活中常用的電池,你知道它的正、負極分別是什么嗎?答案:正極為碳棒(石墨),負極為鋅筒。目標導航預習導引2.化學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)化為化學能。(3)人生命活動所

2、需能量是營養(yǎng)物質(zhì)在體內(nèi)發(fā)生各種化學反應釋放出來的。問題導學即時檢測一二一、原電池形成的條件及工作原理活動與探究活動與探究探索構(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:。活動性不同的兩個電極問題導學即時檢測一二問題二: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:。電極需插進電解質(zhì)溶液中問題導學即時檢測一二問題三: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(本質(zhì)條件)。活動性不同的兩電極電解質(zhì)閉合回路問題導學即時檢測一二遷移與應用遷移與應用例例1下列各裝置能組成原電池的是()解析:A中兩個電極都是Zn,活動性相同,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問題導學即時檢測一二遷移訓練遷移訓練1下列有關原電池的敘述正確的是()A.把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能,發(fā)生氧化還原反應B.電子從活潑金屬流向不活潑金屬,不活潑金屬為負極C.外電路中電子從負極流向正極D.正極發(fā)生氧化反應答案:C解析:原電池是化學能

4、轉(zhuǎn)化為電能的裝置,故A錯誤。原電池中一般活潑金屬作負極,失電子,電子沿導線流向正極;負極發(fā)生氧化反應,正極發(fā)生還原反應,故B、D錯誤,C正確。問題導學即時檢測一二1.原電池工作原理(以鋅銅原電池為例)問題導學即時檢測一二2.原電池正、負極的判斷(1)依據(jù)原電池兩極材料一般,較活潑的金屬作負極(K、Ca、Na太活潑,不能作電極);較不活潑的金屬或可導電的非金屬(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極;電子則由原電池的負極流向正極。(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極。(4)根據(jù)原電池中反應類型得電子,發(fā)生還原反應的反應物

5、在正極;失電子,發(fā)生氧化反應的是負極。問題導學即時檢測一二(5)根據(jù)有關現(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)量減小的是負極。特別注意根據(jù)電極材料判斷正、負極的時候要牢記該結(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,卻是相對不活潑的Al作負極,較活潑的Mg作正極,原因是Mg與NaOH溶液不反應,而Al與NaOH溶液反應;再如Cu、Fe和濃硝酸構(gòu)成的原電池,相對不活潑的Cu作負極,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。問題導學即時檢測一二二、原電池原理在化學、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應用活動與探究活動與探究(1)實驗

6、室制取H2,用純鋅還是用粗鋅?為什么?答案:用粗鋅。因為粗鋅制取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能否設計成原電池?若能,請畫出圖示,標出電極材料名稱、正負極、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)。問題導學即時檢測一二(3)談一談你還知道原電池的原理有哪些應用?答案:比較金屬的活動性順序;金屬防護;制造化學電源等等。問題導學即時檢測一二遷移與應用遷移與應用例例2有A、B、C、D四塊金屬片,進行如下實驗:A、B用導線相連后,同時浸入稀硫酸中,A極為

7、負極;C、D用導線相連后,同時浸入稀硫酸中,電流由D導線C;B、C相連后,同時浸入稀硫酸中,C極產(chǎn)生大量氣泡;B、D相連后,同時浸入稀硫酸中,D極產(chǎn)生大量氣泡。據(jù)此,判斷四種金屬的活動性順序是()A.ABCD B.ACDBC.CABD D.BDCA解析:A、B形成原電池,A為負極,活動性:AB;C、D形成原電池,電流由D導線C,活動性:CD;B、C形成原電池,C極產(chǎn)生大量氣泡,活動性:BC,綜上可知活動性:ABCD。答案:A問題導學即時檢測一二遷移訓練遷移訓練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,關于A、B的敘述正確的是(

8、)A.金屬活動性:AAC.在后者裝置中金屬A發(fā)生還原反應,金屬B發(fā)生氧化反應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,作負極,則A比B的金屬活動性強,還原性A強于B,故A、B、C錯誤;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。問題導學即時檢測一二1.原電池原理常見應用的考查(1)加快氧化還原反應速率:如實驗室用粗鋅粒和稀硫酸反應制H2。(2)比較金屬的活動性強弱:如有兩種金屬A和B,用導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,金屬活動性:AB。

9、(3)保護金屬:將被保護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,如將鋅塊鑲嵌在輪船甲板上。(4)制造化學電源:如原電池的設計。問題導學即時檢測一二2.原電池的設計思路(1)以自發(fā)進行的氧化還原反應為基礎。(2)分析氧化還原反應從中找出氧化劑和還原劑,并把氧化還原反應分解為氧化反應和還原反應兩個半反應,從而確定電極反應。(3)以電極反應為依據(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,正極材料比負極材料的活動性弱或選石墨作電極。(4)畫出原電池的裝置簡圖。問題導學即時檢測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:本題考查對原電池的形成條件,正、負極,電極反應和反應現(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;而甲中構(gòu)成了原電池,銅為正極,鋅為負極,產(chǎn)生H2的速率比乙中的快,因此A、C、D正確,B錯誤。問題導學即時檢測12342.有a、b、c、d四個金屬電極,有關的實驗裝置及部分實驗現(xiàn)象如下:由此可判斷這四種金屬的活動性順序是()A.abcdB.bcdaC.dabcD.abdc問題導學即時檢測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性順序為dabc,選C。問題導學即時檢測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。下列有關敘述正確的是()A.銅電極上發(fā)生氧化反應B.電池工作一段時間后,甲池的c()減小C.電池工作一段時間后,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極和正極移動,保持溶液中電荷平衡答案:C問題導學即時檢測1234問題導學即時檢測12

12、344.利用生活或?qū)嶒炇抑谐Ｓ梦锲?根據(jù)氧化還原反應知識和電學知識,自己動手設計一個原電池。填寫下列空白:(2)實驗用品:電極(、)、稀硫酸、(填寫所缺的實驗用品)、耳機(或者電流計)。(3)實驗裝置問題導學即時檢測1234(4)原理分析按如圖所示連接好實驗儀器,注意觀察(耳朵聽)耳機是否有聲音發(fā)出,如果沒有,可將原電池的兩個電極中的一極接觸耳機插頭上的一極(注意:接觸的同時耳機的另一個極是連接在原電池的另一個電極上的),這時可以聽見耳機發(fā)出“嚓嚓嚓”聲音。其原因是:在原電池中,由化學能轉(zhuǎn)化為。如果將裝置中的耳機改為電流計,則鐵釘應該接電流計的極,電極反應:;另一極應該接電流計的極,電極發(fā)生了反應。問題導學即時檢測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)燒杯導線解析:原電池的構(gòu)成條件是電極、導線、電解質(zhì)溶液。負極應用鐵釘或鐵條,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,原電池是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,電流計的負極應與電源負極相連,負極發(fā)生氧化反應,正極發(fā)生還原反應。