学年高中化学232化学反应为人类提供能量课件鲁科版必修课件

第2课时化学反应为人类提供能量1放热反应放热反应化学反应过程产生的能量以化学反应过程产生的能量以 的形式的形式 出来，像出来，像这样的反应属于放热反应。即热饭盒能这样的反应属于放热反应。即热饭盒能 食物、食物、 能焊接钢轨的反应属于放热反应。能焊接钢轨的反应属于放热反应。笃学一笃学一 化学能与热能相互转化化学能与热能相互转化热能热能释放释放加热加热铝热剂铝热剂2吸热反应化学反应需要不断地吸收热能来维持反应的进行，像这样的反应属于吸热反应。1.原电池的含义原电池是利用 反应将 能转化为 能的装置。2探究原电池的工作原理笃学二笃学二 化学能转化为电能化学能转化为电能氧化还原氧化还原化学化学电电序号实验方案实验现象结论实验设计实验装置1将Cu片插入稀H2SO4溶液中铜片及其表面 。Cu与稀硫酸 .无明显现象无明显现象不反应不反应序号实验方案实验现象结论实验设计实验装置2将Zn片插入稀H2SO4溶液中锌片 并在锌片上有 产生ZnH2SO4=ZnSO4H23将Zn片，Cu片平行插入稀H2SO4溶液中铜片 。 ，锌片 且生成 .ZnH2SO4=ZnSO4H2溶解溶解气泡气泡无明显无明显现象现象溶解溶解气泡气泡序号实验方案实验现象结论实验设计实验装置4若将Zn片、Cu片用导线连接再插入稀H2SO4溶液中，并接入一支电流表锌片溶解，铜片表面有 产生；电流表指针_H在 表面 电子，电流表中有电子定向移动而产生_气泡气泡Cu得到得到偏转偏转电流电流3.原电池的工作原理在实验中，当把铜片和锌片用导线连接好一同浸入稀硫酸时，由于金属锌比金属铜 ，锌原子容易 电子被 成Zn2进入溶液，锌片上的电子通过 流向铜片，溶液中的H从铜片 电子而被 成氢原子，氢原子再结合成氢分子从 上逸出。这样，在连接锌片和铜片的 中电子做定向移动，形成 。可见，原电池是利用 反应将 能转化成 能的。活泼活泼失去失去氧化氧化导线导线获得获得还原还原铜片铜片导线导线电流电流氧化还原氧化还原化学化学电电4原电池的构成(1) 极：活泼金属；正极：不活泼金属或非金属导体。有 。导线、 、两个电极构成闭合回路。能自发发生的 反应。负负电解质溶液电解质溶液电解质溶液电解质溶液氧化还原氧化还原(2)常见电池干电池：又称 ，如锌锰电池。蓄电池：又称 ，如铅蓄电池、镍氢电池、锂电池。 电池：其能量转化率高，能长时间提供电能。如氢氧燃料电池。一次电池一次电池二次电池二次电池燃料燃料1电能转化为化学能 化工生产中通过电解饱和食盐水来制备烧碱、氢气和氯 气就是 向 能的转化。2化学能与光能的相互转化 许多物质在氧气中燃烧时发光就是 能转化为 能；而绿色植物的光合作用则实现了 能向 能的转化。笃学三笃学三 化学能与其他形式的能量的相互转化化学能与其他形式的能量的相互转化 电能电能化学化学化学化学光光光光化学化学【慎思1】 列举常见的放热反应有哪些？提示(1)所有的燃烧反应；(2)酸碱中和反应；(3)活泼金属与酸或H2O生成H2的反应；(4)多数化合反应；(5)物质的缓慢氧化。【慎思2】 构成原电池的基本条件是什么？提示(1)两种活动性不同的金属做电极；(2)电解质溶液；(3)导线；(4)自发的氧化还原反应；(5)形成闭合回路。【慎思3】 原电池的负极只能是金属吗？提示不是，理论上说任何氧化还原反应都有电子得失，所以除了金属能作原电池的负极外，能发生氧化还原反应的非金属中，也有可能作负极。【慎思4】 原电池原理中的“闭合回路”其含义是什么？提示原电池在工作时，带电粒子是按照一定的规律，沿一定方向运动的，应当从两方面掌握，一是溶液中的阴离子向负极方向运动，而带正电的阳离子向正极方向运动。二是导线上电子从负极流向正极，电流从正极流向负极。整个回路上带同种电荷的粒子沿一个方向在不停地运动，可示意为【慎思5】 铜锌原电池工作一段时间后离子浓度怎样变化？电流会减弱吗？【慎思6】 燃料电池在工作时燃烧吗？提示不燃烧，因为燃料电池的原料是在两极分别发生氧化反应和还原反应，而不是直接进行得失电子的反应。 要点一要点一 |原电池的工作原理原电池的工作原理 知识要点实例概念利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置CuSO4溶液ZnCuSO4=ZnSO4Cu 实质化学能转化为电能构成前提能自发地发生氧化还原反应(1)两个电极(2)电解质溶液(3)“两极”、“一液”连成回路(4)能自发地发生氧化还原反应知识要点实例电极构成负极：还原性相对较强的材料正极：纯导体Zn板负极Cu板正极电极反应负极：失去电子，发生氧化反应正极：得到电子，发生还原反应负极：Zn=Zn22e正极：Cu22e=Cu电子流向、电流流向外电路：电子由负极流向正极，与电流方向相反；内电路：阴离子移向负极，阳离子移向正极，电流由负极流向正极外电路：电子由Zn极经导线流向Cu极；内电路：SO、OH移向Zn板(负极)，Cu2、Zn2移向Cu板(正极)【例1】关于如图所示装置的叙述正确的是 ()。A铜是负极，铜片上有气泡产生B铜片是正极，该电极周围溶液氢离子浓度不变C电流从锌片经导线流向铜片D氢离子在铜片表面被还原解析如图所示装置是原电池，活泼的锌为负极，失去电子，发生氧化反应，本身质量逐渐减少。而铜极为正极，上面富集电子，H移向铜极，H浓度增大，H发生还原反应产生H2。答案D铜锌原电池工作原理如下所示：【体验1】关于原电池的下列说法正确的是 ()。A在正极上发生氧化反应B化学性质较活泼的金属为负极C在外电路电子流出的是正极D原电池是由电能转化为化学能的装置解析原电池相对较活泼的金属作负极，负极本身参与反应，失去电子被氧化，是电子流出的一极。相对不活泼的金属或非金属作正极，正极上电解质溶液中的阳离子得到电子被还原，是电子流入的一极。因此，原电池是利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置。答案B1由组成原电池两极材料相对活泼性判断一般相对活泼的金属为负极，活泼性弱的金属或能导电的非金属为正极。2依据电流的方向或电子流动的方向判断电流由正极流向负极，电子由负极流向正极。3依据原电池的电解质溶液内离子移动的方向来判断在原电池的电解质溶液内，阳离子移向正极，阴离子移向负极。要点二要点二 |原电池的正、负极判断原电池的正、负极判断 4依据原电池两极上发生的化学反应类型来判断原电池的负极上发生氧化反应，正极上发生还原反应。5依据某些现象来判断电极溶解的一极为负极，电极增重或产生气体的一极为正极。说明：(1)电极材料有时并不一定是金属(如石墨碳棒)，有时还可以是相同的金属(如金属铂)，但电极反应一定是氧化还原反应。如：氢氧燃料电池。(2)负极与电解质溶液的溶质不一定要发生反应，但负极上一定有物质失去电子变成阳离子或消耗阴离子。【例2】下图是Zn和Cu组成的原电池示意图，某小组做完该实验后，在读书卡片上记录如下图，卡片上描述合理的是 ()。卡片No.10 Date: 2010311实验记录：导线中电流方向：锌铜。铜极上有气泡产生。锌片变薄。实验结论：Zn为正极，Cu为负极。铜比锌活泼。H向铜片移动。A. B C D解析CuZnH2SO4原电池中，锌为负极，电子由锌铜，导线中电流由铜锌，锌失去电子而溶解，溶液中的H移向铜片，在Cu极得到电子而产生H2气泡。故D项正确。答案D原电池正、负极的判断基础是氧化还原反应，如果给出一个方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断。发生氧化反应的一极为负极，发生还原反应的一极为正极。判断电极时，不能简单地依据金属的活泼性来判断，要看反应的具体情况，如：a.Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作负极，Mg作正极；b.Fe、Al在浓HNO3中钝化后，比Cu等金属更难失电子，Cu等金属作负极，Fe、Al作正极。【体验2】如图为氢氧燃料电池原理示意图，根据此图的提示，下列叙述不正确的是 ()。Aa电极是负极Bb电极的电极反应为4OH4e=2H2OO2C氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部贮存在电池内的新型发电装置解析氢氧燃料电池的总反应为2H2O2=2H2O，因此a电极上发生反应2H24e=4H，a电极是负极；b电极上发生反应O22H2O4e=4OH，b电极是正极，以上电极反应式，适用于电解质溶液为Na2SO4溶液等；氢氧燃料电池的能量转化率较高，且产物是H2O，无污染，是一种具有应用前景的绿色电源；氢氧燃料电池通入H2、O2就能工作，无需将H2、O2贮存在电池内部。答案B规律探究十二原电池原理多方位的应用【知识支持知识支持】1加快氧化还原反应的速率加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。增大。例如，在例如，在Zn与稀与稀H2SO4反应时，加入少量反应时，加入少量CuSO4溶液能使溶液能使产生产生H2的速率增大。的速率增大。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。例如，有两种金属a、b，用导线连接或a、b之间用导线连上灵敏电流计后，插入到稀H2SO4中，观察到a溶解，b极上有气泡产生，则推测a为负极，b为正极，金属活动性ab。3用于金属的保护使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。4设计电池，制造化学电源理论上能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池。【问题探究】有a、b、c、d四个金属电极，有关的化学装置、部分反应现象如下：实验装置 CuSO4稀硫酸稀硫酸部分实验现象a极质量减少b极质量增加b极有气体产生c极无变化电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是 ()。Aabcd BbcdaCdabc Dabdc解析在abCuSO4溶液的原电池中，由a极质量减少，说明金属a的活泼性比金属b的强；在bcH2SO4溶液中，由于没有导线，没有组成原电池，且金属b上有气泡而c上没有，说明金属b的活泼性比金属c强；在adH2SO4溶液的原电池中，电流从a极流向d极，说明电子由d极流向a极，则金属d的活泼性比金属a强。故这四种金属的活动性顺序是dabc。答案C