人魯科版必修2 第2章第3節(jié) 化學反應的利用（第2課時） 學案.doc

第2課時 化學反應為人類提供能量一、化學反應為人類提供能量1物質發(fā)生化學反應的實質與能量變化的原因2化學反應中能量轉化的主要形式(1)即熱飯盒、鋁熱反應：化學能主要轉化為熱能；(2)電解飽和食鹽水制備燒堿、氫氣和氯氣：電能主要轉化為化學能。(3)綠色植物進行光合作用時，光能轉化為化學能。(4)煤燃燒時，化學能主要轉化為熱能和光能。例1下列說法中正確的是()a化學反應中的能量變化，其表現(xiàn)形式除熱能外還可能是光能和電能等b化學反應中的能量變化不一定遵循能量守恒定律c在一個確定的化學反應關系中，反應物的總能量與生成物的總能量可能相同d在一個確定的化學反應關系中，反應物的總能量總是高于生成物的總能量考點化學能與熱能的相互轉化題點化學反應中能量變化的相關綜合答案a解析化學反應中的能量變化一定遵循能量守恒定律；物質發(fā)生化學反應都伴隨著能量的變化，所以反應物的總能量與生成物的總能量一定不同；在一個確定的化學反應中，反應物的總能量(e1)與生成物的總能量(e2)之間的關系：e1e2，化學反應為放熱反應，e1e2，化學反應為吸熱反應。思維啟迪任何化學反應除遵循質量守恒定律外，同樣也遵循能量守恒定律，不同形式的能量之間可以轉化，但總能量保持不變。反應物與生成物的能量差若以熱能形式表現(xiàn)出來，即為放熱反應或吸熱反應。二、化學能轉化為電能1實驗探究實驗步驟現(xiàn)象結論鋅片逐漸溶解，表面有氣泡；銅片表面無氣泡鋅與稀硫酸發(fā)生置換反應產生h2，而銅則不能鋅片逐漸溶解，銅片表面有氣泡，檢流計指針發(fā)生偏轉導線中有電流，化學反應中化學能轉化為電能兩鋅片逐漸溶解且表面都有氣泡，檢流計指針不偏轉鋅與稀硫酸反應，導線中無電流無現(xiàn)象乙醇是非電解質，導線中無電流2.原電池的概念原電池是將化學能轉化為電能的裝置；原電池的反應本質是氧化還原反應。3原電池的構成條件理論上，自發(fā)的氧化還原反應均可構成原電池。具體條件是：(1)具有活動性不同的兩個電極(金屬與金屬或金屬與能導電的非金屬)。(2)溶液：兩電極均插入電解質溶液中。(3)導線：兩電極用導線相連，形成閉合回路。4原電池的工作原理(1)分析下圖并填空原電池總反應式：zn2h=zn2h2；(2)能量轉化：化學能轉變?yōu)殡娔堋?原電池工作原理的應用(1)比較金屬活動性原電池中，做負極的金屬活動性一般比做正極的金屬活動性強。(2)改變化學反應速率如：在zn和稀硫酸反應時，滴加少量cuso4溶液，則zn置換出的銅和鋅能構成原電池的正負極，從而加快zn與稀硫酸反應的速率。(3)設計原電池如：把fe2fe3=3fe2設計成原電池，可用fe做負極，銅(或石墨)做正極，fecl3溶液做電解質溶液。(4)制造多種化學電源干電池(又稱一次電池)：如鋅錳電池；蓄電池(又稱二次電池)：如鉛蓄電池、鎳氫電池、鋰電池(手機用)；燃料電池：如氫氧燃料電池，其能量轉化率高，對環(huán)境無污染。(1)電子只能在導體中定向移動，不能通過溶液。(2)電解質溶液中離子移動方向：陽離子移向正極、陰離子移向負極。例2如圖所示裝置能夠組成原電池的是_。其他不能構成原電池的說明理由：_?？键c能源與構成原電池的條件題點原電池的形成條件與判斷方法答案efga裝置的兩個電極的活潑性相同，電子不會流動形成電流；b裝置為非電解質溶液，不能發(fā)生氧化還原反應；c裝置電解質溶液在兩個分開的裝置中，不成形成閉合回路；d裝置無導線連接電極，不能形成閉合回路。它們均不能構成原電池思維啟迪原電池的判斷方法一看反應原理(能否自發(fā)地進行氧化還原反應)；二看構成條件(兩極一液成回路：兩個活潑性不同的電極，插入電解質溶液中，裝置形成閉合回路)。例3如圖所示檢流計的指針發(fā)生偏轉，同時a極的質量減小，b極上有氣泡產生，c為電解質溶液，下列說法錯誤的是()ab極為原電池的正極ba、b、c分別可以為zn、cu和稀鹽酸cc中陽離子向a極移動da極發(fā)生氧化反應考點原電池工作原理及正負極的判斷題點原電池工作原理答案c解析原電池中，負極金屬失去電子，發(fā)生氧化反應溶解，質量減小，故a極為負極，b極為正極，a、d項正確；a、b、c分別為zn、cu和稀鹽酸時，可以構成原電池，且現(xiàn)象符合題意，b項正確；電解質溶液中陽離子移向正極，c項錯誤。思維啟迪多個角度判斷原電池的正極和負極例4四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池。相連時，外電路電流從流向；相連時，為正極；相連時，上有氣泡逸出；相連時，的質量減少。據此判斷這四種金屬活潑性由大到小的順序是()a bc d答案b解析相連時，外電路電流從流向，則金屬活潑性大于；相連時，為正極，則金屬活潑性大于；相連時，上有氣泡逸出，則金屬活潑性大于；相連時，的質量減少，則金屬活潑性大于，故金屬活潑性由大到小的順序為。思維啟迪形成原電池、比較金屬活動性根據原電池原理比較金屬活動性，做負極的金屬活動性較強，做正極的金屬活動性較弱。例5某原電池的離子方程式是zncu2=zn2cu，該原電池正確的組成是()選項正極負極電解質溶液acuznhclbzncucuso4ccuzncuso4dcuznzncl2考點原電池原理的應用題點設計原電池答案c解析將zncu2=zn2cu拆成兩個半反應：氧化反應(負極反應)：zn2e=zn2。還原反應(正極反應)：cu22e=cu。則電池的負極是zn，正極是比鋅不活潑的金屬或導電的非金屬，電解質溶液中含cu2。方法技巧設計原電池的方法(1)依據：已知一個氧化還原反應，首先分析找出氧化劑、還原劑，一般還原劑為負極材料(或在負極上被氧化)，氧化劑(電解質溶液中的陽離子)在正極上被還原。(2)選擇合適的材料電極材料：電極材料必須導電。負極材料一般選擇較活潑的金屬材料，或者在該氧化還原反應中，本身失去電子的材料。電解質溶液：電解質溶液一般能與負極反應。原電池是把化學能轉化為電能的裝置。其工作原理是1判斷正誤(正確的打“”，錯誤的打“”)(1)用導線連接銅片和鋅片插入到稀h2so4中，鋅片上有大量氣泡()(2)原電池中電子流出的一極是正極，發(fā)生氧化反應()(3)naohhcl=naclh2o是放熱反應，可以設計成原電池()(4)原電池中的陽離子由負極區(qū)向正極區(qū)移動()(5)在zn|稀硫酸|cu原電池中，電子由鋅通過導線流向銅，再由銅通過電解質溶液到達鋅()(6)把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中，加入幾滴cucl2溶液，氣泡放出速率加快()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2(2017北京101中學期中)下列設備工作時，將化學能轉化為電能的是()abcd鋰離子電池太陽能集熱器燃氣灶硅太陽能電池考點能源與構成原電池的條件題點能量的轉化方式答案a解析a項，鋰離子電池是把化學能轉化為電能，故正確；b項，太陽能集熱器是把太陽能轉化為熱能，故錯誤；c項，燃燒是放熱反應，是把化學能轉化為熱能，故錯誤；d項，硅太陽能電池是把太陽能轉化為電能，故錯誤。3(2017合肥高一檢測)某學生將檢流計用導線與兩個電極連接在一起，再將兩個電極同時插入某種電解質溶液中，能觀察到有電流產生的是()a用銅片、鉛筆芯做電極插入稀硫酸中b用兩個銅片做電極插入硝酸銀溶液中c用鋅片、銅片做電極插入番茄中d用銅片、鐵片做電極插入酒精中答案c解析要構成原電池，除要形成閉合回路外，還需要有兩個活動性不同的電極材料，一般其中一個電極要能與電解質溶液發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應。a項，銅和石墨與稀硫酸均不反應；b項，電極材料相同；d項，酒精是非電解質；c項，一些水果中含有有機酸，可做電解質溶液。4(2017湖南郴州適應性測試)如圖為某興趣小組制作的番茄電池，下列說法正確的是()a電子由銅通過導線流向鋅b該裝置是將電能轉化為化學能的裝置c鋅電極發(fā)生氧化反應d電流由鋅通過導線流向銅考點原電池工原理和正負極的判斷題點原電池工作原理答案c解析a項，銅做正極，鋅做負極，因此電子由鋅流向銅，故錯誤；b項，該裝置將化學能轉化為電能，故錯誤；c項，鋅做負極失去電子，發(fā)生氧化反應，故正確；d項，電子與電流的方向相反，因此電流由銅極流向鋅極，故錯誤。5如圖所示裝置，檢流計指針發(fā)生偏轉，同時a極逐漸變粗，b極逐漸變細，c為電解質溶液，則a、b、c應是下列各組中的()aa是zn，b是cu，c為稀硫酸ba是cu，b是zn，c為稀硫酸ca是fe，b是ag，c為稀agno3溶液da是ag，b是fe，c為稀agno3溶液答案d解析a極逐漸變粗，說明a極為原電池的正極，溶液中的金屬陽離子得到電子后在a極上析出；b極逐漸變細，說明b極為原電池的負極，失去電子后變成離子進入溶液中。a和b兩項中的反應為znh2so4=znso4h2，則在a選項中a極變細，b選項中a極不變。c和d兩項中的反應為fe2agno3=2agfe(no3)2，其中c選項中a極變細，d選項中a極變粗。6在銅鋅原電池中(如下圖)，以硫酸銅為電解質溶液，鋅為_極，電極上發(fā)生的是_(填“氧化”或“還原”)反應，電極反應式為_。鋅片上觀察到的現(xiàn)象為_；銅為_極，電極上發(fā)生的是_(填“氧化”或“還原”)反應，電極反應式_；銅片上觀察到的現(xiàn)象為_，原電池總反應的離子方程式為_?？键c原電池工作原理和正負極的判斷題點?？级嘧兊匿\銅原電池答案負氧化zn2e=zn2鋅片溶解正還原cu22e=cu銅極變粗zncu2=zn2cu解析cuso4溶液為電解質溶液時，銅鋅原電池的負極為鋅，電極反應式為zn2e=zn2，所以鋅片不斷溶解，正極為銅，電極反應式為cu22e=cu，所以銅極不斷變粗，原電池總反應式為zncu2=zn2cu。對點訓練題組一原電池的構成條件1下列各組的電極材料和電解液，不能組成原電池的是()a銅片、石墨棒，乙醇b銅片、石墨棒，硝酸銀溶液c鋅片、銅片，稀鹽酸d銅片、鉑片，fecl3溶液答案a2如圖所示各裝置中，不能構成原電池的是(燒杯中所盛液體都是稀硫酸)()考點能源與構成原電池的條件題點原電池的形成條件與判斷答案d解析原電池的形成條件包括活動性不同的電極、電解質溶液、形成閉合回路、自發(fā)進行氧化還原反應。對圖示各個裝置進行觀察，發(fā)現(xiàn)只有d不能形成閉合回路，因此不能形成原電池。題組二原電池工作原理3下列關于原電池的敘述，正確的是()a構成原電池的正極和負極材料必須是兩種活潑性不同的金屬b原電池是將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置c在原電池中，電子流出的一極是負極，該電極被還原d原電池放電時，電流的方向是從負極到正極考點原電池工作原理和正負極的判斷題點原電池構成和原理的理解答案b解析構成原電池的正極和負極可以是兩種活潑性不同的金屬，也可以是導電的非金屬(如石墨棒)和金屬，a錯誤；原電池是將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置，b正確；在原電池中，負極上發(fā)生失去電子的氧化反應，正極上發(fā)生得到電子的還原反應，所以電子從負極沿導線流向正極，c錯誤；原電池放電時，電子從負極沿導線流向正極，則電流的方向是從正極到負極，d錯誤。4如圖所示，兩電極一為碳棒，一為鐵片，若檢流計的指針發(fā)生偏轉，且a極上有大量氣泡生成，則以下敘述正確的是()aa為負極，是鐵片，燒杯中的溶液為硫酸bb為負極，是鐵片，燒杯中的溶液為硫酸銅溶液ca為正極，是碳棒，燒杯中的溶液為硫酸db為正極，是碳棒，燒杯中的溶液為硫酸銅溶液答案c解析fe、c形成的原電池中，負極鐵失去電子，變成2價的亞鐵離子，由于a極上有大量氣泡產生，所以為正極(c)：2h2e=h2，a為正極，是碳棒；b為負極，是鐵片；電解質溶液為硫酸溶液。5某實驗興趣小組按如圖裝置實驗后，所記錄內容合理的是()實驗記錄zn片為負極，質量減少，cu為正極，質量不變；外電路電流方向是：由cuzn；so向zn極移動，cu2向cu極移動；zn電極發(fā)生氧化反應；正極反應式：cu22ecu；電子流動方向：鋅極導線銅極電解質溶液鋅極a. bc d答案c解析該裝置為原電池，鋅片為負極，發(fā)生氧化反應，電極反應為zn2e=zn2，銅片為正極，銅片上發(fā)生還原反應，電極反應為cu22e=cu，電子由鋅片經導線流向銅片，電解質溶液中沒有電子通過，so向負極zn極移動，cu2向正極cu極移動，電流由銅片經導線流向鋅片。6人造地球衛(wèi)星用到的一種高能電池銀鋅蓄電池，其電池的電極反應式：zn2oh2e=znoh2o，ag2oh2o2e=2ag2oh。據此判斷氧化銀是()a負極，被氧化 b正極，被還原c負極，被還原 d正極，被氧化考點原電池工作原理和正負極的判斷題點正、負極的判斷答案b解析電池的電極反應式：zn2oh2e=znoh2o，ag2oh2o2e=2ag2oh，從中可以看出鋅的化合價升高，所以鋅為負極，被氧化，而氧化銀中的銀化合價降低，被還原，故氧化銀為正極，被還原，故b符合題意。7(2017武漢高一檢測)如圖將鋅片和銅片用導線連接后放入稀硫酸中，發(fā)生原電池反應，下列敘述錯誤的是()a溶液的ph增大b溶液中的zn2濃度增大c溶液中的so濃度增大d溶液的密度增大考點原電池的工作原理和正負極的判斷題點?？级嘧兊匿\銅原電池答案c解析a項，氫離子濃度降低，溶液的ph增大，正確；b項，鋅不斷溶解，溶液中的zn2濃度增大，正確；c項，由于在反應過程中溶液中的so沒有參加反應，所以溶液中c(so)不變，錯誤；d項，原電池放電時，溶液由硫酸溶液逐漸變成硫酸鋅溶液，所以溶液的密度增大，正確。8(2018哈六中期中)有關電化學知識的描述正確的是()acaoh2o=ca(oh)2，可以放出大量的熱，故可把該反應設計成原電池，把其中的化學能轉化為電能b某原電池反應為cu2agno3=cu(no3)22ag，裝置中一定是銀作正極c因為鐵的活潑性強于銅，所以將鐵、銅用導線連接后放入濃硝酸中，若能組成原電池，必是鐵作負極、銅作正極d理論上說，任何能自發(fā)進行的氧化還原反應都可設計成原電池答案d解析所給反應不是氧化還原反應，沒有電子轉移，雖然為放熱反應，但不能將該反應設計成原電池，a項錯誤；根據所給反應，負極材料應該是cu，但正極材料可以用ag，也可以用碳棒等惰性電極，b項錯誤；當鐵和銅作為電極放入濃硝酸中時，鐵因鈍化瞬間停止反應，而銅可持續(xù)被濃硝酸溶解，所以銅是負極，c項錯誤。題組三原電池工作原理的應用9x、y、z、w四種金屬片浸在稀鹽酸中，用導線連接，可以組成原電池，實驗結果如圖所示：則四種金屬的活潑性由強到弱的順序為()azyxw bzxywczywx dyzxw考點原電池工作原理的應用題點比較金屬活潑性的強弱答案a10(2018南寧六中5月考試)下面是四個化學反應，你認為理論上不可用于設計原電池的化學反應是()a2al2naoh2h2o=2naalo23h2b2h2o22h2ocmg3n26h2o=3mg(oh)22nh3dch42o2co22h2o考點原電池原理的應用題點能否設計原電池的化學反應分析答案c解析只有屬于氧化還原反應，才能用于設計原電池；a、b、d屬于氧化還原反應，均可以設計為原電池。c不屬于氧化還原反應，不能設計成原電池，c正確。11(2018北京四中4月月考)為將反應2al6h=2al33h2的化學能轉化為電能，下列裝置能達到目的的是(鋁條均已除去氧化膜)()考點原電池原理的應用題點原電池的設計答案b解析a項為原電池，鋁為負極，但總反應為2al2oh6h2o=2al(oh)43h2，不符合；c項為原電池，但硝酸是氧化性酸，則總反應為al4hno=al3no2h2o，不符合；d項裝置中有外接電源，不屬于原電池，不符合。12小穎同學用如圖所示裝置研究原電池原理，下列說法錯誤的是()a若將圖1裝置的zn、cu直接接觸，cu片上能看到氣泡產生b圖2裝置中so向cu片移動c若將圖2中的zn片改為mg片，cu片上產生氣泡的速率加快d圖2與圖3中正極生成物的質量比為132時，zn片減輕的質量相等考點原電池原理的應用題點原電池工作原理的探究答案b解析zn、cu直接接觸就能構成閉合回路而形成原電池，cu片上可看到有氣泡產生，a項正確；so帶負電荷，應該向負極zn片移動，b項錯誤；由于mg的失電子能力強于zn，所以將zn片改為mg片后，電子轉移速率加快，生成h2的速率也加快，c項正確；假設圖2中正極產生2 g h2，則轉移2 mol電子，消耗負極65 g zn，而圖3中正極析出64 g cu，也轉移2 mol電子，消耗負極65 g zn，故zn片減輕的質量相等，d項正確。綜合強化13(2017南寧高一檢測)某同學為了探究原電池產生電流的過程，設計了如圖實驗。(1)打開k，觀察到的現(xiàn)象為_。(2)關閉k，觀察到的現(xiàn)象是_。此電池的負極的電極反應式為_。(3)關閉k，溶液中陽離子向_(填“zn”或“c”)極移動，外電路中，電子流動方向是_?？键c原電池原理的應用題點原電池的綜合探究實驗答案(1)鋅棒上附著有紅色固體(2)碳棒上附著有紅色固體zn2e=zn2(3)cznc(或負極正極)解析(1)打開k，鋅與硫酸銅接觸，置換出銅，所以可以看到鋅棒上附著有紅色固體。(2)關閉k，形成原電池，鋅做負極，碳做正極，溶液中的銅離子在碳棒上得到電子生成銅，看到碳棒上附著有紅色固體；負極反應為zn2e=zn2。(3)關閉k，溶液中的陽離子向正極移動，即向碳棒移動，電子從鋅出來經過導線流向碳。14(2017咸寧高一檢測)理論上講，任何自發(fā)的氧化還原反應都可以設計成原電池。請利用反應“cu2ag=2agcu2”設計一個化學電池(正極材料用碳棒)，回答下列問題：(1)該電池的負極材料是_，發(fā)生_(填“氧化”或“還原”)反應，電解質溶液是_。(2)正極上出現(xiàn)的現(xiàn)象是_。(3)若導線上轉移電子1 mol，則生成銀_ g。考點原電池原理的應用題點原電池的設計答案(1)cu氧化agno3溶液(2)碳棒上出現(xiàn)銀白色物質(3)108解析(1)根據電池的總反應，可知負極一般是失電子的物質，所以負極材料應該是銅，發(fā)生氧化反應，電解質溶液是一種可溶性的銀鹽溶液，所以是agno3溶液。(2)正極上是溶液中的銀離子得到