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第2课时化学反应为人类提供能量,第2章第3节化学反应的利用,学习目标1.掌握原电池的构成条件和工作原理。2.了解常见的化学电源。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。核心素养1.科学探究：设计实验认识构成原电池条件及其原理，判断原电池的正负极。2.创新意识：利用原电池原理能设计原电池。,新知导学,达标检测,内容索引,新知导学,1.物质发生化学反应的实质与能量变化的原因,一、化学反应为人类提供能量,吸收,释放,2.化学反应中能量转化的主要形式,(1)即热饭盒、铝热反应：能主要转化为能；(2)电解饱和食盐水制备烧碱、氢气和氯气：能主要转化为能。(3)绿色植物进行光合作用时，能转化为能。(4)煤燃烧时，化学能主要转化为能和能。,化学,热,电,化学,光,化学,热,光,例1下列说法中正确的是A.化学反应中的能量变化，其表现形式除热能外还可能是光能和电能等B.化学反应中的能量变化不一定遵循能量守恒定律C.在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量与生成物的总能量可能相同D.在一个确定的化学反应关系中，反应物的总能量总是高于生成物的总能量,答案,解析,解析化学反应中的能量变化一定遵循能量守恒定律；物质发生化学反应都伴随着能量的变化，所以反应物的总能量与生成物的总能量一定不同；在一个确定的化学反应中，反应物的总能量(E1)与生成物的总能量(E2)之间的关系：E1E2，化学反应为放热反应，E1E2，化学反应为吸热反应。,思维启迪,任何化学反应除遵循质量守恒定律外，同样也遵循能量守恒定律，不同形式的能量之间可以转化，但总能量保持不变。反应物与生成物的能量差若以热能形式表现出来，即为放热反应或吸热反应。,1.实验探究,二、化学能转化为电能,锌片逐渐溶解，表面有气泡；铜片表面无气泡,锌与稀硫酸发生置换反应产生H2，而铜则不能,锌片逐渐溶解，铜片表面有气泡，检流计指针发生偏转,导线中有电流，化学反应中化学能转化为电能,锌与稀硫酸反应，导线中无电流,无现象,乙醇是非电解质，导线中无电流,两锌片逐渐溶解且表面都有气泡，检流计指针不偏转,2.原电池的概念原电池是将能转化为能的装置；原电池的反应本质是反应。3.原电池的构成条件理论上，自发的反应均可构成原电池。具体条件是：(1)具有的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)。(2)溶液：两电极均插入溶液中。(3)导线：两电极用导线相连，形成闭合回路。,化学,氧化还原,氧化还原,活动性不同,电解质,电,4.原电池的工作原理(1)分析下图并填空,Zn-2e-=Zn2,正极,还原反应,2H+2e-=Zn2,负极,氧化反应,原电池总反应式：；(2)能量转化：能转变为能。,Zn2H=Zn2H2,电,化学,相关视频,5.原电池工作原理的应用(1)比较金属活动性原电池中，做负极的金属活动性一般比做正极的金属活动性。(2)改变化学反应速率如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率。,强,(3)设计原电池如：把Fe2Fe3=3Fe2设计成原电池，可用做负极，做正极，做电解质溶液。(4)制造多种化学电源干电池(又称一次电池)：如锌锰电池；(又称二次电池)：如铅蓄电池、镍氢电池、锂电池(手机用)；：如氢氧燃料电池，其能量转化率高，对环境无污染。,Fe,FeCl3溶液,蓄电池,铜(或石墨),燃料电池,(1)电子只能在导体中定向移动，不能通过溶液。(2)电解质溶液中离子移动方向：阳离子移向正极、阴离子移向负极。,例2如图所示装置能够组成原电池的是_。其他不能构成原电池的说明理由：_。,答案,EFG,A装置的两个电极的活泼性相同，电子不会流动形成电流；B装置为非电解质溶液，不能发生氧化还原反应；C装置电解质溶液在两个分开的装置中，不成形成闭合回路；D装置无导线连接电极，不能形成闭合回路。它们均不能构成原电池,一看反应原理(能否自发地进行氧化还原反应)；二看构成条件(两极一液成回路：两个活泼性不同的电极，插入电解质溶液中，装置形成闭合回路)。,原电池的判断方法,思维启迪,例3如图所示检流计的指针发生偏转，同时A极的质量减小，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分别可以为Zn、Cu和稀盐酸C.C中阳离子向A极移动D.A极发生氧化反应,答案,解析,解析原电池中，负极金属失去电子，发生氧化反应溶解，质量减小，故A极为负极，B极为正极，A、D项正确；A、B、C分别为Zn、Cu和稀盐酸时，可以构成原电池，且现象符合题意，B项正确；电解质溶液中阳离子移向正极，C项错误。,多个角度判断原电池的正极和负极,思维启迪,解析,例4四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。相连时，外电路电流从流向；相连时，为正极；相连时，上有气泡逸出；相连时，的质量减少。据此判断这四种金属活泼性由大到小的顺序是A.B.C.D.,答案,解析相连时，外电路电流从流向，则金属活泼性大于；相连时，为正极，则金属活泼性大于；相连时，上有气泡逸出，则金属活泼性大于；相连时，的质量减少，则金属活泼性大于，故金属活泼性由大到小的顺序为。,根据原电池原理比较金属活动性，做负极的金属活动性较强，做正极的金属活动性较弱。,形成原电池、比较金属活动性,思维启迪,解析,例5某原电池的离子方程式是ZnCu2=Zn2Cu，该原电池正确的组成是,答案,解析将ZnCu2=Zn2Cu拆成两个半反应：氧化反应(负极反应)：Zn2e=Zn2。还原反应(正极反应)：Cu22e=Cu。则电池的负极是Zn，正极是比锌不活泼的金属或导电的非金属，电解质溶液中含Cu2。,(1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、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)选择合适的材料电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料。电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应。,设计原电池的方法,方法技巧,学习小结,原电池是把化学能转化为电能的装置。其工作原理是,达标检测,1.判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)用导线连接铜片和锌片插入到稀H2SO4中，锌片上有大量气泡()(2)原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应()(3)NaOHHCl=NaClH2O是放热反应，可以设计成原电池()(4)原电池中的阳离子由负极区向正极区移动()(5)在Zn|稀硫酸|Cu原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌()(6)把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴CuCl2溶液，气泡放出速率加快(),答案,1,2,3,4,5,6,2.(2017北京101中学期中)下列设备工作时，将化学能转化为电能的是,答案,解析,1,2,3,4,5,6,解析A项，锂离子电池是把化学能转化为电能，故正确；B项，太阳能集热器是把太阳能转化为热能，故错误；C项，燃烧是放热反应，是把化学能转化为热能，故错误；D项，硅太阳能电池是把太阳能转化为电能，故错误。,1,2,3,4,5,6,3.(2017合肥高一检测)某学生将检流计用导线与两个电极连接在一起，再将两个电极同时插入某种电解质溶液中，能观察到有电流产生的是A.用铜片、铅笔芯做电极插入稀硫酸中B.用两个铜片做电极插入硝酸银溶液中C.用锌片、铜片做电极插入番茄中D.用铜片、铁片做电极插入酒精中,答案,解析,1,2,3,4,5,6,解析要构成原电池，除要形成闭合回路外，还需要有两个活动性不同的电极材料，一般其中一个电极要能与电解质溶液发生自发的氧化还原反应。A项，铜和石墨与稀硫酸均不反应；B项，电极材料相同；D项，酒精是非电解质；C项，一些水果中含有有机酸，可做电解质溶液。,1,2,3,4,5,6,4.(2017湖南郴州适应性测试)如图为某兴趣小组制作的番茄电池，下列说法正确的是,答案,A.电子由铜通过导线流向锌B.该装置是将电能转化为化学能的装置C.锌电极发生氧化反应D.电流由锌通过导线流向铜,1,2,3,4,5,6,解析,解析A项，铜做正极，锌做负极，因此电子由锌流向铜，故错误；B项，该装置将化学能转化为电能，故错误；C项，锌做负极失去电子，发生氧化反应，故正确；D项，电子与电流的方向相反，因此电流由铜极流向锌极，故错误。,1,2,3,4,5,6,5.如图所示装置，检流计指针发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的,答案,解析,1,2,3,4,5,6,A.A是Zn，B是Cu，C为稀硫酸B.A是Cu，B是Zn，C为稀硫酸C.A是Fe，B是Ag，C为稀AgNO3溶液D.A是Ag，B是Fe，C为稀AgNO3溶液,解析A极逐渐变粗，说明A极为原电池的正极，溶液中的金属阳离子得到电子后在A极上析出；B极逐渐变细，说明B极为原电池的负极，失去电子后变成离子进入溶液中。A和B两项中的反应为ZnH2SO4=ZnSO4H2，则在A选项中A极变细，B选项中A极不变。C和D两项中的反应为Fe2AgNO3=2AgFe(NO3)2，其中C选项中A极变细，D选项中A极变粗。,1,2,3,4,5,6,6.在铜锌原电池中(如下图)，以硫酸铜为电解质溶液，锌为_极，电极上发生的是_(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为_。锌片上观察到的现象为_；铜为_极，电极上发生的是_(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式_；铜片上观察到的现象为_，原电池总反应的离子方程式为_。,答案,解析,1,2,3,4,5,6,负,氧化,Zn2,Zn2e=,锌片溶解,正,还原,Cu22e=Cu,铜极变粗,ZnCu2,=Zn2Cu,解析CuSO4溶液为电解质溶液时，铜锌原电池的负极为锌，电极反应式为Zn2e=Zn2，所以锌片不断溶解，正极为铜，电极反应式为Cu22e=Cu，所以铜极不断变粗，原电池总反应式为ZnCu2=Zn2Cu。,1,2,3,4,5,6,
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