《化學反應與能量變化》化學反應與能量PPT(第2課時化學反應與電能)
第一部分內容：必備知識·素養奠基
一、 化學能轉化為電能
1.化學能間接轉化為電能
(2)關鍵——燃燒(氧化還原反應)。
【情境·思考】
火力發電是我國主要的發電方式。簡單的說就是利用燃料發熱,加熱水,形成高溫高壓過熱蒸汽,然后蒸汽沿管道進入汽輪機中不斷膨脹做功,沖擊汽輪機轉子高速旋轉,帶動發電機轉子(電磁場)旋轉,定子線圈切割磁感線,發出電能。
(1)火力發電存在幾種形式的能量轉化?
提示:化學能轉化為熱能、熱能轉化為機械能、機械能轉化為電能3種形式。
(2)試分析火力發電有哪些弊端?
提示:①使用的化石燃料屬于不可再生資源;②化石燃料的燃燒會產生大量的有害氣體(如SO2、CO等)及粉塵,污染環境;③能量經過多次轉化,能量利用率低。
2.化學能直接轉化為電能——原電池
(1)實驗探究:
(2)原理分析:
(3)原電池:
①定義:把_________________的裝置叫原電池。
②工作原理:(以銅-鋅-稀硫酸原電池為例)
【巧判斷】
(1)鹽酸與氫氧化鈉溶液混合放熱,故可以設計原電池反應。( )
提示:×。鹽酸與氫氧化鈉的反應不是氧化還原反應。
(2)銅-鋅-稀硫酸原電池中,銅換成石墨棒也能產生電流。( )
提示:√。原電池中正極材料不參與反應,只起到導電的作用,石墨棒可以導電。
二、化學電池——新能源和可再生能源的重要組成部分
1.一次電池——鋅錳干電池
2.二次電池
【微思考】
生活中電動車、手機的電池屬于一次電池還是二次電池?
提示:電動車、手機的電池都可以反復充電使用,都屬于二次電池。
3.發展中的燃料電池
... ... ...
化學反應與能量變化PPT，第二部分內容：關鍵能力·素養形成
知識點一 原電池的構成條件及正負極的判斷方法
【重點釋疑】
1.原電池的構成條件——“兩極一液一線一反應”
2.原電池的工作原理
(1)兩反應:正極——還原反應;負極——氧化反應。
(2)三方向:
①電流方向:正極→負極;
②電子流動方向(導線中):負極→正極;
③陰陽離子移動方向(電解質溶液中):
陽離子:負極→正極;
陰離子:正極→負極。
3.原電池正負極的判斷方法
【易錯提醒】(1)構成原電池的兩電極材料不一定都是金屬,正極材料可以為導電的非金屬,例如石墨。兩極材料可能參與反應,也可能不參與反應。
(2)兩個活潑性不同的金屬電極用導線連接,共同插入電解質溶液中不一定構成原電池,必須有一個能自發進行的氧化還原反應。
(3)在判斷原電池正負極時,既要考慮金屬活潑性的強弱,也要考慮電解質溶液性質。如Mg-Al-HCl溶液構成的原電池中,負極為Mg;但是Mg-Al-NaOH溶液構成的原電池中,負極為Al,正極為Mg。
【思考·討論】
(1)原電池內部陰、陽離子如何移動?移動的原因是什么?
提示:陰離子要移向負極,陽離子要移向正極。這是因為負極失電子,生成大量陽離子積聚在負極附近,致使該極附近有大量正電荷,所以溶液中的陰離子要移向負極;正極得電子,該極附近的陽離子因得電子生成電中性的物質而使該極附近帶負電荷,所以溶液中的陽離子要移向正極。
(2)兩個活潑性不同的金屬電極用導線連接,共同通入電解質溶液中就能構成原電池嗎?
提示:不一定。構成原電池除具備①兩種活潑性不同的金屬②電解質溶液③形成閉合回路外,還必須有一個能自發進行的氧化還原反應,如圖由于Cu、Ag都不能與稀硫酸反應,故不能構成原電池。
【案例示范】
【典例】(2019·淄博高一檢測)如圖所示電流表的指針發生偏轉,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( )
A.B極為原電池的正極
B.A、B、C分別為Zn、Cu和稀鹽酸
C.C中陽離子向A極移動
D.A極發生氧化反應
知識點二 原電池原理的應用
【重點釋疑】
1.加快化學反應速率
一個自發進行的氧化還原反應,設計成原電池可以加快反應速率。
2.比較金屬活潑性強弱:
兩種金屬分別作原電池的兩極時,一般作負極的金屬比作正極的金屬活潑。
3.用于金屬保護
將被保護的金屬與比其活潑的金屬連接。
4.設計原電池
(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),氧化劑為電解質溶液中的陽離子(或在正極上被還原)。
(2)步驟:以Fe+CuSO4====FeSO4+Cu為例。
【思考·討論】
(1)在原電池中,負極材料的金屬性一定大于正極材料嗎?
提示:一般原電池中負極材料的金屬性大于正極材料,在特殊情況下也有特例,如Al-Mg-NaOH原電池中,Al在強堿性溶液中比Mg更易失電子,Al作負極,Mg作正極。
(2)如何利用Cu+2AgNO3====Cu(NO3)2+2Ag設計原電池?
提示:該氧化還原反應可拆分為如下兩個半反應:
氧化反應(負極反應):Cu-2e-====Cu2+。
還原反應(正極反應):2Ag++2e-====2Ag。
故Cu作負極,活潑性比Cu差的材料作正極,如Ag、C等,AgNO3溶液作電解質溶液。如圖:
【案例示范】
【典例1】(2019·岳陽高一檢測) 把A、B、C、D四塊金屬泡在稀H2SO4中,用導線兩兩相連可以組成各種原電池。若A、B相連時,A為負極;C、D相連時,D上有氣泡逸出;A、C相連時,A極減輕;B、D相連時,B為正極。則四種金屬的活潑性順序由大到小排列為( )
A.A>C>D>B B.A>C>B>D
C.B>D>C>A D.A>B>C>D
【解題指南】解答本題要注意兩點:
(1)原電池中,負極金屬的活潑性大于正極金屬;
(2)熟練掌握原電池正負極的判斷依據。
【解析】選A。A、B相連時,A為負極,則說明A與B相比較,A更加活潑;C、D相連,D上有氣泡逸出,則C為電源的負極,C比D活潑;A、C相連時,A極減輕,A參與了電極反應,被消耗,應是活潑金屬;B、D相連,B為正極,則D是活潑金屬,作電源的負極。故有A>C>D>B。
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