2020-2021学年高中化学 第二章 化学键 化学反应与能量 第3节 课时2 化学反应为人类提供能量学案 鲁科版必修22020-2021学年高中化学 第二章 化学键 化学反应与能量 第3节 课时2 化学反应为人类提供能量学案 鲁科版必修2年级：姓名：- 7 -课时2化学反应为人类提供能量目标与素养：1.了解原电池的构成和工作原理。(科学探究)2.知道构成原电池的条件。(宏观辨识)3.了解化学能与电能的相互转化以及化学反应的其他应用。(科学态度)4.了解常见的化学电源。(社会责任)一、化学能与其他形式能量之间的转化1吸热反应和放热反应(1)吸热反应：反应过程中吸收能量的化学反应。(2)放热反应：反应过程中释放能量的化学反应。2化学反应中能量转化的主要形式二、原电池1原电池工作原理演示实验装置现象铜片上有气泡产生，锌片不断溶解，灯泡发亮结论导线中有电流通过，化学反应中化学能转化为电能解释当铜片与锌片一同浸入稀硫酸时：锌原子失去电子被氧化为Zn2进入溶液电子由锌片通过导线流向铜片溶液中的H从铜片上获得电子被还原为H2而逸出，就这样电子在导线上做定向移动，形成电流2.原电池(1)概念：利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置。(2)构成条件理论上，自发的氧化还原反应均可设计构成原电池。具体条件是具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)；溶液：两电极均插入电解质溶液中；导线：两极用导线相连，形成闭合回路。(3)工作原理原电池总反应式：Zn2H=Zn2H2。3常见电池(1)干电池：又称一次电池，如锌锰电池。(2)蓄电池：又称二次电池，如铅蓄电池。(3)燃料电池的优点：其能量转化率高，对环境无污染。微点拨：(1)原电池中电极不一定参加化学反应，如氢氧燃料电池中电极不参加反应。(2)金属K、Na、Ca活泼性强，不作原电池电极。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)原电池是电能转化为化学能的装置。()(2)将铜片和锌片用导线连接插入酒精中，电流计指针发生偏转。()(3)原电池中外电路中的电子的流向是由正极流向负极。()(4)原电池工作时，负极发生氧化反应。()(5)蓄电池是常见的一次电池。()答案(1)(2)(3)(4)(5)2下列装置中有电流产生的是()ABCDCA项两电极材料相同，B项没有构成闭合回路，D项中四氯化碳为非电解质。3下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是()ABCD答案A原电池的工作原理及正、负极的判断1.工作原理(以铜、锌原电池为例)2原电池正负极的“四种”判断方法【典例1】如图所示是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡上的记录如下，则卡片上的描述合理的是()实验后的记录：Cu为负极，Zn为正极Cu极上有气泡产生，发生还原反应SO向Cu极移动若有0.5 mol电子流经导线，则可产生0.25 mol气体电子的流向是CuZn正极反应式：Cu2e=Cu2，发生氧化反应ABC DB铜、锌形成原电池的时候，锌是负极，铜为正极；锌失去电子生成锌离子进入溶液中，电子通过外电路流向正极，溶液中的氢离子在正极上得到电子，生成氢气，发生还原反应；阳离子向正极移动，所以阴离子硫酸根离子向负极移动；若有0.5 mol电子流经导线，由于正极的电极反应式为2H2e=H2，所以会产生0.25 mol氢气；电子的流向是由负极流向正极，所以应该是由ZnCu；正极反应式是2H2e=H2，发生还原反应。1有关原电池的下列说法中正确的是()A在外电路中电子由正极流向负极B在原电池中负极发生还原反应C原电池工作时，阳离子向正极方向移动D原电池中正极一定是不活泼金属C在原电池外电路中，电子从负极流向正极；原电池中负极发生氧化反应；随着反应的进行，阳离子在正极被还原，所以电解质溶液中的阳离子向正极移动；原电池中一般正极金属比负极金属活泼性差，但不一定是不活泼金属，故选C。原电池原理的应用1.加快化学反应速率实验室用锌和稀硫酸反应制备氢气时，常用粗锌，产生氢气的速率更快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸构成原电池，电子定向移动，加快了锌与硫酸反应的速率。2比较金属的活泼性一般情况下，在原电池中，负极金属的活泼性比正极金属的活泼性强。3设计原电池(1)首先将氧化还原反应分成两个半反应。(2)根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。【典例2】根据下列事实：XY2=X2Y；Z2H2O(冷)=Z(OH)2H2；Z2氧化性比X2弱；由Y、W电极组成的电池，电极反应为W22e=W、Y2e=Y2，可知X、Y、Z、W的还原性由强到弱的顺序为()AXZYWBZWXYCZYXWDZXYWD由得还原性：XY；由知单质Z能与冷水反应，Z为活泼的金属单质；由得还原性：ZX；由得还原性：YW，则有还原性ZXYW。(1)上题中原电池的电池总反应为_。(2)上题中中的反应若设计成原电池，则负极是_。答案(1)W2Y=Y2W。(2)X。2利用生活或实验室中的常用物品，根据氧化还原反应知识和电学知识，自己动手设计一个原电池。填写下列空白；(1)实验原理：Fe2H=Fe2H2。(2)实验用品：电极(_、_)、稀硫酸、_、_(填写所缺的实验用品)、耳机(或者电流计)。(3)实验装置(如图)。(4)原理分析。按如图所示连接好实验仪器，注意观察(耳朵听)耳机是否有声音发出，如果没有，可将原电池的两个电极中的一极接触耳机插头上的一极(注意：接触的同时耳机的另一极是连接在原电池的另一个电极上的)，这时可以听见耳机发出“嚓嚓嚓”的声音。其原因是在原电池中，由化学能转化为_。如果将装置中的耳机改为电流计，则铁钉应该接电流计的_极，电极反应：_；另一极应该接电流计的_极，电极发生了_反应。解析原电池的构成条件是电极、导线、电解质溶液。负极应用铁钉或铁条，正极可选铜棒、铜钉或石墨(如铅笔芯)等，电解质溶液盛放在烧杯中，原电池是将化学能转化为电能的装置，电流计的负极应与电源负极相连，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。答案(2)铁钉(或铁条)铜钉(其他的惰性电极如铅笔芯、铂等)烧杯导线(4)电能负Fe2e=Fe2正还原1在理论上不能用于设计原电池的化学反应是()AHClNaOH=NaClH2OB2CH3OH3O22CO24H2OC4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3D2H2O2=2H2OA原电池的化学反应原理是自发的氧化还原反应，有电子的转移，而A项中的反应是中和反应，没有电子的转移，故选A项。2已知空气锌电池的电极反应为锌电极：Zn2OH2e=ZnOH2O；石墨电极：O2H2O2e=2OH。可以判断石墨电极是()A负极，发生还原反应B正极，发生氧化反应C负极，发生氧化反应D正极，发生还原反应D空气锌电池中，失去电子的一极是负极，发生氧化反应，得到电子的一极是正极，发生还原反应。3在盛有稀硫酸的烧杯中放入导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是()A正极附近的SO浓度逐渐增大B电子通过导线由铜片流向锌片C正极有O2逸出D铜片上有H2逸出D本题符合铜锌原电池的形成条件，原电池工作时，电子由负极(锌)经外电路(导线)流向正极(铜)。负极锌片：Zn2e=Zn2；正极铜片：2H2e=H2，总反应为Zn2H=Zn2H2，原电池中没有O2产生。没有参与反应的SO，浓度不会逐渐增大。4某原电池的离子方程式是ZnCu2=Zn2Cu，该原电池正确的组成是()选项正极负极电解质溶液ACuZnHClBZnCuCuSO4CCuZnCuSO4DCuZnZnCl2C离子方程式中Zn失电子生成Zn2，故Zn为负极。Cu2得电子生成Cu，故含Cu2的溶液为电解质溶液。5分别按图甲、乙所示装置进行实验，两个烧杯中的溶液为同浓度的稀硫酸，甲中A为电流表。请回答下列问题：甲乙(1)下列叙述正确的是_。A两烧杯中铜片表面均无气泡产生B甲中铜片作正极，乙中铜片作负极C两烧杯中溶液的H浓度均减小D甲产生气泡的速率比乙的慢(2)甲装置中的能量转化形式：_能转化为_能，乙装置中的能量转化形式：_能转化为_能。(3)某同学发现甲装置中不仅铜片上有气泡产生，且锌片上也产生了气泡，原因可能是_。(4)在甲装置中，若把稀硫酸换成CuSO4溶液，试写出铜电极的电极反应_。解析(1)甲装置为原电池，乙中Zn与稀硫酸接触反应；甲装置中铜片作正极，H在铜片上得电子被还原为H2，形成原电池后产生气泡的速率比乙装置中产生气泡的速率快；随着两烧杯溶液中H不断被消耗，溶液中的H浓度均减小。(2)甲装置中，锌、铜及稀硫酸形成原电池，是将化学能转化为电能，乙装置主要是锌与稀硫酸反应，该反应是将化学能转化为热能。(3)锌片上产生气体，原因可能是锌片不纯，锌与杂质形成原电池。(4)若将稀硫酸换成CuSO4溶液，则铜片上会析出Cu。答案(1)C(2)化学电化学热(3)锌片不纯，锌与杂质形成原电池(4)Cu22e=Cu