人教版 (2019)必修 第二册第一节 化学反应与能量变化第2课时学案

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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。
3.了解原电池工作原理的应用。
一、原电池构成条件及工作原理
1．火力发电——化学能间接转化为电能
化学能eq \(――→,\s\up7(燃料),\s\d5(燃烧))________能eq \(――――→,\s\up7(蒸汽轮机))________能eq \(――→,\s\up7(发电机))电能
其中能量转换的关键环节是________(氧化还原反应)。
思考1 火力发电的缺点是什么？
________________________________________________________________________
2．原电池——化学能直接转化为电能
(1)实验探究
(2)原电池
①概念：将________能转化为________能的装置。
②本质：发生__________反应。
③电极：负极：电子__________的一极，发生________反应；
正极：电子________的一极，发生________反应。
(3)原电池工作原理
思考2 结合上述实验和课本原电池原理示意图，分析说明该原电池的电极和导线、电解质溶液中的导电微粒分别是什么，并说明其移动方向。
________________________________________________________________________
总结
原电池总反应式：______________________________________。
(4)原电池的构成条件
思考3 (1)图1装置中的铜起什么作用？铜能否用锌代替？铜能用什么物质代替？
________________________________________________________________________

(2)图2中将锌片换成铜，能形成原电池吗？
________________________________________________________________________
(3)图2中用酒精代替稀硫酸能形成原电池吗？
________________________________________________________________________
总结
1．判断正误
(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流回锌( )
(5)原电池中阳离子向正极移动( )
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________________________。
电极名称的判断方法
二、原电池工作原理的应用
思考 用Zn和稀硫酸反应制氢气时，为了使反应加快，常常加入少量CuSO4溶液，请问这是为什么？
________________________________________________________________________
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。
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：________。
3．设计原电池
(1)给定氧化还原反应设计原电池
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，比负极活动性弱的金属或石墨等能导电的非金属作正极。
如：利用Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag的氧化还原反应可设计原电池。
该电池负极为Cu，电极反应式为________________________，正极为石墨(C)，电极反应式为________________________。
(2)简易电池的设计与制作
根据原电池原理，设计水果电池和制作简易电池，体会原电池的构成要素。
例 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。
Ⅱ.实验记录如下：
[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_________________________________________。
[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________________、__________________、____________________。
1．判断正误
(1)原电池中，负极材料的活动性一定强于正极材料的活动性( )
(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( )
2．现有如下两个反应：
A：H2SO4＋2KOH===K2SO4＋2H2O
B：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：____________________，__________________________________。
②画出装置图并标明电极材料、电解质溶液和电子流向。
________________________________________________________________________
③若导线上通过2 ml电子，则负极质量减轻________g。
1.(2023·辽宁抚顺高一校联考期中)下列各组材料组成如图装置，电流表指针能发生偏转的是( )
2.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→b
D．反应后a极质量减小
3．(2023·安徽芜湖一中高一质检)a、b、c、d四种金属片浸入稀硫酸中，用导线两两组成原
电池。若a、b相连时，电流由a经导线流向b；c、d相连时，d极质量减少；a、c相连时，c极上产生大量气泡；a、d相连时，H＋移向d极，则四种金属的活动性顺序由强到弱的顺序为( )
A．b＞a＞d＞c B．b＞d＞a＞c
C．b＞a＞c＞d D．b＞d＞a＞c
4．(2023·陕西宝鸡高一统考期中)锌锰干电池是应用最普遍的电池之一，其基本反应：
X极：Zn－2e－===Zn2＋ Y极：2MnO2＋2NHeq \\al(＋,4)＋2e－===Mn2O3＋2NH3＋H2O
(1)X是电池的________(填“正”或“负”，下同)极，Zn2＋向________极移动。
(2)该电池总反应的离子方程式为_____________________________。
该反应中MnO2是________(填“还原剂”或“氧化剂”)。
(3)若反应消耗16.25 g Zn，则电池中转移电子的物质的量为________。
第2课时 化学反应与电能
一、
1．热 机械 燃烧
思考1 ①煤炭是不可再生能源，会造成能源危机；②煤炭燃烧会产生污染性气体；③经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低。
2．(1)没有变化 逐渐溶解，有气泡产生 有气泡产生 逐渐溶解 指针发生偏转 失去 铜片 得到 电流 电能
(2)①化学 电 ②氧化还原 ③流出 氧化 流入 还原
(3)思考2 电极(锌片、铜片)和导线中的导电微粒是电子，从负极流出，经导线流向正极；电解质溶液中的导电微粒是阳离子H＋、阴离子SOeq \\al(2－,4)，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。
总结
负极 氧化反应 Zn－2e－===Zn2＋ 正极 还原反应 2H＋＋2e－===H2↑ Zn＋2H＋===
Zn2＋＋H2↑
(4)思考3 (1)铜作正极，能导电。若用锌代替铜，两极活泼性相同，不能构成原电池。能用石墨、较不活泼的金属等代替铜。
(2)不能，无自发进行的氧化还原反应。
(3)不能，酒精是非电解质，不导电。
总结
活泼性不同 电解质 闭合回路 氧化还原
应用体验
1．(1)× (2)× (3)√ (4)× (5)√
2．(1)负极 锌的活泼性比铜强(或Zn的还原性比Cu强)
正极 Cu
(2)正极 铜的活泼性比银强(或Cu的还原性比Ag强) 负极 X Ag＋＋e－===Ag
二、
思考 锌和置换出的铜、稀硫酸构成了原电池，可以加快反应进行。
2．A＞B
3．(1)Cu－2e－===Cu2＋ 2Ag＋＋2e－===2Ag
(2)例 (1)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 (2)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 (3)作电解质溶液 (4)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
应用体验
1．(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)×
2．(1)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 (2)①Cu－2e－===Cu2＋ 氧化反应 2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ 还原反应
②
③64
随堂演练 知识落实
1．C 2.D
3．A [若a、b相连，电流由a经导线流向b，a为正极，则活泼性：b>a；若c、d相连，d极质量减小，d为负极，则活泼性：d>c；a、c相连，c极上产生大量气泡，c为正极，则活泼性：a>c；a、d相连，H＋移向d极，d为正极，则活泼性：a>d；所以金属活动性顺序由强到弱：b>a>d>c，A项正确。]
4．(1)负 正 (2)Zn＋2MnO2＋2NHeq \\al(＋,4)===Mn2O3＋2NH3＋H2O ＋Zn2＋ 氧化剂 (3)0.5 ml
解析 (1)X极Zn失电子，X作负极，Zn2＋移向正极。(2)负极：Zn－2e－===Zn2＋ ，正极：2MnO2＋2NHeq \\al(＋,4)＋2e－===Mn2O3＋2NH3＋H2O，所以电池总反应为Zn＋2MnO2＋2NHeq \\al(＋,4)===Mn2O3＋2NH3＋H2O ＋Zn2＋，该反应MnO2中Mn元素得电子，化合价降低，所以MnO2作氧化剂。(3)因为1 ml Zn失2 ml电子，反应消耗16.25 g即0.25 ml Zn，所以电池中转移电子的物质的量为0.25 ml×2＝0.5 ml。
实验装置
实验现象
铜片：
__________
锌片：
________________
铜片：
____________________
锌片：
____________________
电流表：
__________________
实验结论
锌与稀硫酸反应产生氢气，而铜不反应
锌________电子，经导线流向________，H＋在铜片上____电子被还原生成H2
导线中有____通过，反应过程中产生了____
序号
电极
电极间距
水果种类
电流表示数(μA)
①
Cu—Al
2.0 cm
西红柿
78.5
②
Cu—Fe
2.0 cm
西红柿
70.3
③
Al—Al
2.0 cm
西红柿
0
④
Cu—Al
2.0 cm
柠檬
45.7
⑤
Cu—Al
1.0 cm
柠檬
98.4
⑥
石墨棒—Al
1.0 cm
柠檬
104.5
选项
A
B
C
D
M
石墨
Zn
Fe
Al
N
Ag
Ag
Cu
Al
P
稀硫酸
蔗糖溶液
FeCl3溶液
NaOH溶液