第六章　第一节　第2课时　化学反应与电能--人教版高中化学必修第二册同步课件+讲义+专练（新教材）

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DIERKESHI原电池 / 原电池工作原理的应用 / 随堂演练　知识落实 / 课时对点练化学反应与电能第六章第2课时核心素养 发展目标1.设计实验认识构成原电池的条件。2.理解原电池的概念及工作原理，能正确判断原电池的正、负极。内容索引随堂演练　知识落实课时对点练一、原电池二、原电池工作原理的应用原电池 1.火力发电——化学能间接转化为电能(1)能量转换原理及过程热机械其中能量转换的关键环节是______(氧化还原反应)。(2)能量转化特点能量利用率低、污染严重。燃烧2.原电池——化学能直接转化为电能(1)实验探究溶解气泡没有变化氢气不反应逐渐溶解有气泡产生偏转失去Zn2＋铜片H＋得到H2电能(3)原电池的工作原理分析下图并填空：负极氧化反应Zn－2e－===Zn2＋正极还原反应2H＋＋2e－===H2↑(2)原电池的概念及本质①概念：将_____能转化为___能的装置。②本质：发生_________反应。化学电氧化还原原电池总反应式：______________________。电子、离子的移动方向：①电子的移动方向：从___极流出，经导线流向___极。②离子的移动方向：阳离子向___极移动，阴离子向___极移动。Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑负正正负(4)原电池的构成条件活泼性不同电解质闭合回路氧化还原(1)火力发电过程中，机械能转化为电能是整个能量转化的关键( )(2)原电池的电极材料必须是金属( )(3)原电池工作时，正极与负极转移电子数相同( )(4)在锌铜原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌( )(5)原电池中阳离子向正极移动( )×正误判断√××√应用体验1.下列装置中能够组成原电池的是________(填序号)，其他不能构成原电池的试分别说明理由：_____________________________________________________________________________________________________________________。③⑤ ①中只有一个电极，②中两个电极的活泼性相同，④中酒精为非电解质溶液，不能导电，⑥中电解质溶液(内电路)未形成闭合回路2.根据原电池原理，结合装置图，按要求解答问题：(1)若X为Zn，Y为硫酸铜溶液，则X为_____(填电极名称)，判断依据：______________________________________；铜电极的名称是_____，溶液中的Cu2＋移向___(填“Cu”或“X”)电极。(2)若X为银，Y为硝酸银溶液，则X为_____(填电极名称)，判断依据：_____________________________________；铜电极的名称是_____，溶液中的Ag＋移向___(填“Cu”或“X”)电极。X电极上的电极反应式为_______________。负极锌的活泼性比铜强(或Zn的还原性比Cu强)正极Cu正极铜的活泼性比银强(或Cu的还原性比Ag强)负极XAg＋＋e－===Ag归纳总结电极名称的判断方法返回原电池工作原理的应用 1.加快氧化还原反应的进行在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中粒子运动相互间的干扰减小，使反应加快。例如：实验室用Zn和稀H2SO4反应制取H2，常用粗锌。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4形成________，加快了锌的溶解，使产生H2的速率加快。2.比较金属的活动性一般，若两种金属A、B与电解质溶液构成原电池，若金属A作负极，则金属活动性：______。原电池A＞B3.设计原电池(1)设计思路①找：一般给定氧化还原反应的还原剂作负极，氧化剂作电解质溶液，比负极活泼性弱的金属或石墨等能导电的非金属作正极。②画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图，在图上标注电极材料，电解质溶液。(2)实例以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例Fe－2e－===Fe2＋Cu2＋＋2e－===Cu(1)原电池中，负极材料的活泼性一定强于正极材料的活泼性( )(2)只要是自发的放热的化学反应就可以设计为原电池( )(3)原电池的负极上一定发生氧化反应，故负极本身质量一定减轻( )(4)向Zn和稀H2SO4反应的溶液中，滴加几滴CuSO4溶液，产生气泡速率加快，是因为构成了原电池( )(5)原电池中正极材料必须与电解质溶液的某种离子反应( )×正误判断√×××深度思考1.根据原电池工作原理，结合装置图，按要求解答问题：(1)若X为Mg，Y为Al，Z为氢氧化钠溶液，则X为_____(填电极名称)，Y电极可能观察到的现象是________________，电池总反应式为____________________________________。正极铝电极逐渐溶解2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑深度思考(2)若X为Fe，Y为Cu，Z为浓硝酸，则Cu为_____(填电极名称)，铜电极区域可能观察到的现象是_________________________，电极反应式为_______________。Fe-Cu-浓HNO3电池，由于常温下Fe遇浓HNO3钝化，故Cu作负极。负极铜电极逐渐溶解，溶Cu－2e－===Cu2＋液变蓝深度思考2.同学们在“简易电池的设计与制作”的实验中，对影响自制电池效果的因素进行了实验探究。[提出问题]　影响自制电池效果的因素有哪些？[查阅资源]　电极材料，电极间距，水果种类对自制水果电池的效果可能有影响。[实验探究]　Ⅰ.按如图连接水果电池。深度思考Ⅱ.实验记录如下：深度思考[解释与结论](1)实验①②③的目的是_____________________________。对比实验①②③得出的结论是__________________________________________________________。(2)欲得出“水果种类对电池效果有影响”的结论，需要对比实验_____(填序号)。对比④⑤得出的结论是_______________________________________________________。探究电极材料对电池效果的影响 在其他条件相同时，电极材料活泼性差别越大，电池效果越好①④ 在其他条件相同时，电极间距越小，电流越大，电池效果越好深度思考[反思与探讨](3)水果电池中，水果的作用是_____________。(4)对比实验①②③可知构成水果电池的电极必须具备的条件为__________________，构成水果电池的其他要素还有________________________、_____________、_____________。作电解质溶液两极金属活动性不同能发生自发的氧化还原反应形成闭合回路　 有电解质溶液归纳总结水果电池的电池效果与电极材料、水果的种类有关，另外还与两电极间距离等因素有关。应用体验现有如下两个反应：A：H2SO4＋2KOH===K2SO4＋2H2OB：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2(1)根据上述两反应的本质，___(填字母)反应能设计成原电池，其原因是___________________________________________________________。(2)将上述反应中能设计成原电池的反应设计成原电池。①写出电极反应式及反应类型：负极：_______________，_________；正极：___________________，_________。B A为非氧化还原反应，没有电子转移；B为氧化还原反应，有电子转移Cu－2e－===Cu2＋　 氧化反应　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋　 还原反应②画出装置图并标明电极材料与名称、电解质溶液、电子流向。③若导线上通过电子2 mol，则负极质量减轻________g。64答案返回随堂演练　知识落实 1.电能是国民生产、生活中的重要能源，下图是2015年我国电力生产量的构成图。下列有关火力发电的描述，正确的是A.火力发电的能量转换形式为化学能 直接转化为电能B.火力发电的主要燃料为煤，煤炭是可再生能源C.火力发电不但排放出大量温室气体，还可能导致酸雨D.火力发电过程中的能量转化，热能转化为机械能是关键√1234火力发电过程是化学能→热能→机械能→电能，是化学能间接转化为电能，A错误；作火力发电燃料的煤为不可再生能源，B错误；在燃煤过程中，会产生大量CO2和SO2，可导致温室效应及酸雨，C正确；火力发电过程中，燃烧是关键，D错误。12342.下列各组材料中，不能组成原电池的是1234√构成原电池的条件是活泼性不同的金属或金属和能够导电的非金属，导线相连并插入电解质溶液中，则A、B、D均可以构成原电池，C中蔗糖是非电解质，故C不能构成原电池。12343.如图所示，a的金属活动性在氢之前，b为碳棒。下列关于该装置的说法中，正确的是A.a极上发生还原反应，b极上发生氧化反应B.碳棒上有气体逸出，溶液中c(H＋)增大C.导线上有电流，电流方向a→bD.反应后a极质量减小1234√金属a可与稀硫酸反应，a为原电池的负极，a极失电子发生氧化反应，b为正极，发生还原反应，A不正确，D正确；溶液中的H＋在b极上得电子生成氢气，c(H＋)减小，B不正确；导线中电子流向为a→b，电流方向为b→a，C不正确。12344.利用原电池原理可比较金属的活泼性，原电池中，作负极的金属活动性一般比作正极的金属活动性强。结合相关知识解答下列问题。A、B、C三种金属片按表中装置进行实验：1234(1)在甲中，金属片___(填“A”或“B”)发生氧化反应。(2)在乙中，金属片___(填“B”或“C”)作负极。(3)如果把B、C用导线连接后同时浸入稀硫酸中，有一电极产生气泡。则金属片___(填“B”或“C”)上有气泡产生。(4)上述三种金属的活动性顺序是_________。1234ABCA＞B＞C返回课时对点练 题组一　原电池工作原理1.下列叙述不正确的是A.用天然气火力发电时，每一步都需要化学反应来完成B.利用太阳能等清洁能源代替化石燃料，有利于节约资源，保护环境C.原电池反应一定为氧化还原反应D.在火力发电时，化学能转化为热能的过程实际上是氧化还原反应发生 的过程，伴随着能量的变化123456789101112131415√1234567891011121314152.下面是四个化学反应，你认为理论上不可用于设计原电池的化学反应是A.Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2AgB.Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2OC.Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4D.C＋CO2 2COD是吸热的氧化还原反应，反应过程中吸收能量，不能设计为原电池。123456789101112131415√3.(2022·江苏省天一中学高一期中)下列各装置能在外电路获得电流的是123456789101112131415√电极材料没有活泼性差异，不能构成原电池，不能产生电流，A不选；金属活泼性Zn大于Cu，Zn和硫酸铜溶液反应生成硫酸锌和铜，Zn作负极，Cu作正极，构成原电池，可在外电路获得电流，B选；酒精不是电解质溶液，不能导电，不能构成原电池，C不选；电极材料没有活泼性差异，不能构成原电池，不能产生电流，D不选。1234567891011121314154.如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，记录如下，其中正确的是①Zn为正极，Cu为负极②H＋向负极移动③电子是由Zn经外电路流向Cu④Cu极上有H2产生⑤若有1 mol电子流过导线，则产生的H2为1 g⑥正极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋A.①②③ B.③④⑤ C.④⑤⑥ D.②③④123456789101112131415√Cu-Zn原电池中，Zn为负极，①错误；阳离子移向正极，②错误；电子由Zn流出，经外电路流向Cu，③正确；Cu极上发生反应：2H＋＋2e－===H2↑，④正确；由得失电子守恒可知1 mol电子流过导线可以产生0.5 mol H2，即1 g H2，⑤正确；正极发生还原反应，⑥错误。1234567891011121314155.(2022·江苏淮安高一期中)下列关于如图装置说法正确的是A.碳棒是负极B.该装置能将电能转化为化学能C.电子由铁片流出经过电流表流向碳棒D.铁片上发生的反应为Fe＋2e－===Fe2＋123456789101112131415√由分析可知，碳棒是原电池的正极，A不正确；该装置属于原电池，能将化学能转化为电能，B不正确；在原电池中，电子从负极沿导线流入正极，所以该原电池中，电子由铁片流出经过电流表流向碳棒，C正确；铁片为负极，发生的反应为Fe－2e－===Fe2＋，D不正确。123456789101112131415题组二　原电池工作原理的应用6.如图所示装置中，观察到电流表指针偏转，M棒变粗，N棒变细，由此判断下表中所列M、N、P物质，其中可以成立的是123456789101112131415√本题通过电极变化来确定电极，N棒变细，即N极上发生氧化反应，N棒金属较活泼，排除A、D，由M棒变粗，可知B不正确。1234567891011121314157.X、Y、Z、W四种金属片浸在稀盐酸中，用导线连接，可以组成原电池，实验结果如图所示：则四种金属的活动性由强到弱的顺序为A.Z＞Y＞X＞W B.Z＞X＞Y＞WC.Z＞Y＞W＞X D.Y＞Z＞X＞W√123456789101112131415根据相对活泼的金属作负极，确定原电池的负极就可以解决。甲中Z作负极，乙中Y作负极，丙中Z作负极，丁中X作负极，故四种金属的活动性的强弱顺序为Z＞Y＞X＞W。1234567891011121314158.下列有关原电池的说法正确的是A.将反应2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋设计为原电池，则可用Zn为负极，Fe为正 极，FeCl3为电解质B.铜片和铝片用导线连接后插入浓硝酸中，铜作负极C.铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极D.铝片和镁片用导线连接后插入NaOH溶液中，Mg较活泼作负极123456789101112131415√123456789101112131415Fe作负极，活泼性比Fe弱的作正极，所以不能用Zn作负极，故A错误；Al遇到浓硝酸会钝化，Cu与浓硝酸反应，Cu作负极，故B正确；电子由负极(锌)流向正极(铜)，故C错误；由Al、Mg、NaOH溶液组成的原电池，Al作负极失电子生成 ，故D错误。9.如图所示的原电池装置，X、Y为两电极，电解质溶液为稀硫酸，外电路中的电子流向如图所示，对此装置的下列说法正确的是A.外电路的电流方向：X→外电路→YB.若两电极分别为Zn和石墨棒，则X为石墨棒，Y为ZnC. 移向X电极，Y电极上有氢气产生D.X极上发生的是还原反应，Y极上发生的是氧化反应√123456789101112131415由外电路中的电子流向可知，X为负极，Y为正极，由图可知电子的流动方向是X→外电路→Y，则电流的方向应该是Y→外电路→X，故A错误；X为原电池的负极，Y为正极，则X应为Zn，故B错误；X为负极，Y电极上生成氢气， 移向负极X电极，故C正确；X极上发生的是氧化反应，Y极上发生的是还原反应，故D错误。12345678910111213141510.以锌片和铜片为两极，以稀硫酸为电解质溶液组成原电池，当导线中通过2 mol电子时，下列说法正确的是A.锌片溶解了1 mol，铜片上有1 mol H2生成B.两极上溶解和析出的物质的质量相等C.锌片溶解了31 g，铜片上有1 g H2生成D.锌片溶解了1 mol，消耗了1 mol H＋√123456789101112131415123456789101112131415原电池两极得、失电子数相等。负极Zn－2e－===Zn2＋；正极2H＋＋2e－===H2↑。当溶解1 mol锌时失去2 mol电子，铜片上有1 mol氢气生成，得到2 mol电子。11.如图所示，杠杆A、B两端分别挂有体积相同、质量相同的空心铜球和空心铁球，调节杠杆使其在水中保持平衡，然后小心地向烧杯中央滴入CuSO4溶液，一段时间后，下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中不考虑铁丝反应及两边浮力的变化)A.杠杆为导体和绝缘体时，均为A端高B端低B.杠杆为导体和绝缘体时，均为A端低B端高C.当杠杆为绝缘体时，A端低B端高；当杠杆 为导体时，A端高B端低D.当杠杆为绝缘体时，A端高B端低；当杠杆为导体时，A端低B端高123456789101112131415√12.按图1所示装置进行实验，若图2中x轴表示流入正极的电子的物质的量，则y轴可以表示①c(Ag＋)　②c( )　③a棒的质量　④b棒的质量　⑤溶液的质量A.①③ B.②④ C.①③⑤ D.②④⑤√123456789101112131415 ②不符合图像变化；负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应式为Ag＋＋e－===Ag，则a棒的质量逐渐减少，b棒的质量逐渐增加，c(Ag＋)逐渐减小，①③符合图像变化，④不符合图像变化；由电极反应式可知，每溶解56 g铁转移2 mol电子，有216 g银从溶液中析出，故随着反应的进行，溶液的质量减少，⑤符合图像变化。12345678910111213141513.A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。(1)A中反应的离子方程式为_______________________。(2)B中锡极为___极，电极反应式为_________________，锡极附近溶液的酸性_____(填“增强”“减弱”或“不变”)。B中Fe极为___极，电极反应式为_______________。(3)C中被氧化的金属是___，总反应的化学方程式为_____________________________。(4)A、B、C中铁被氧化由快到慢的顺序是__________。123456789101112131415Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑正2H＋＋2e－===H2↑减弱负Fe－2e－===Fe2＋ZnZn＋H2SO4===B＞A＞CZnSO4＋H2↑A中不能形成原电池，铁与稀硫酸发生置换反应。B中能形成原电池，铁比锡活泼，锡为正极，铁为负极，铁被氧化的速率加快。C能形成原电池，锌比铁活泼，锌为负极，不断被氧化，铁为正极，保持不变。12345678910111213141514.选择适宜的材料和试剂，请利用反应“Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋”设计一个化学电池。回答下列问题：(1)负极材料：___；正极材料：__________；电解质溶液：___________。(2)写出电极反应式：正极：__________________；负极：________________。(3)原电池中电子从____(填“正”或“负”，下同)极流出，电解质溶液中阴离子流向____极。123456789101112131415铜银(或碳棒)AgNO3溶液2Ag＋＋2e－===2AgCu－2e－===Cu2＋负负15.Ⅰ.A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。123456789101112131415根据实验现象回答下列问题：(1)装置甲中负极的电极反应式是______________。A－2e－===A2＋甲装置中，二价金属A不断溶解，说明A失电子发生氧化反应，则A作负极，B作正极，装置甲中负极的电极反应式是A－2e－===A2＋。123456789101112131415(2)装置乙中正极的电极反应式是_________________。乙装置中，C的质量增加，说明C电极上铜离子得电子发生还原反应，则C作正极，B作负极，装置乙中正极的电极反应式是Cu2＋＋2e－===Cu。123456789101112131415Cu2＋＋2e－===Cu(3)四种金属活动性由强到弱的顺序是______________。丙装置中，A上有气体产生，说明A上氢离子得电子发生还原反应，则A作正极，D作负极，结合(1)(2)分析可知，四种金属活动性由强到弱的顺序是D>A>B>C。123456789101112131415D＞A＞B＞CⅡ.分别按如图所示甲、乙装置进行实验，图中两个烧杯中的溶液为相同浓度的稀硫酸。(1)下列叙述正确的是___(填字母)。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.两烧杯中溶液中的H＋浓度均减小D.产生气泡的速率：甲比乙慢123456789101112131415C铜不能与稀硫酸反应，则乙烧杯中铜片表面无气泡生成，甲装置中形成原电池，铜作正极，则甲烧杯中铜片表面有气泡产生，故A错误；乙装置没有形成闭合回路，不能形成原电池，故B错误；两烧杯中稀硫酸都参加反应，溶液中氢离子浓度均减小，故C正确；甲装置能形成原电池，其反应速率较一般化学反应速率更大，所以甲中产生气泡的速率比乙中快，故D错误。123456789101112131415(2)甲装置中，某同学发现不仅铜片上有气泡产生，锌片上也产生了气体，原因可能是_____________________________。在甲装置中，某同学发现不仅在铜片上有气泡产生，而且在锌片上也产生了气体，可能是由于锌片不纯，在锌片上形成原电池。123456789101112131415锌片不纯，锌与杂质构成原电池(3)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式：_________________。在甲装置中，如果把稀硫酸换成硫酸铜溶液，Cu2＋在正极上得电子生成Cu，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。123456789101112131415Cu2＋＋2e－===Cu返回