【金學(xué)案】學(xué)年高中化學(xué) （課標(biāo)點(diǎn)擊+預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)+典例精析+課堂導(dǎo)練）第2章 第3節(jié) 第2課時(shí) 化學(xué)反應(yīng)為人類提供能量同步輔導(dǎo)與檢測(cè) 魯科必修2

第3節(jié)化學(xué)反應(yīng)的利用第2課時(shí)化學(xué)反應(yīng)為人類提供能量1．了解化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的方式。2．了解原電池的構(gòu)成及工作原理。3．了解原電池原理的應(yīng)用。4．通過化學(xué)反應(yīng)中能量變化的學(xué)習(xí)，了解不同形式的能量的轉(zhuǎn)化對(duì)人類生產(chǎn)和生活的影響。知識(shí)清單化學(xué)反應(yīng)為人類提供能量1．化學(xué)反應(yīng)中能量轉(zhuǎn)化的主要形式熱能

化學(xué)能

電能2．即熱飯盒原理：________________；鋁熱劑焊接鋼軌原理：__________________。以上反應(yīng)過程都是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為________?；瘜W(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)3．化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能(1)原電池原理演示實(shí)驗(yàn)：裝置現(xiàn)象銅片上有____產(chǎn)生，鋅片不斷______，燈泡發(fā)____結(jié)論導(dǎo)線中有______通過，化學(xué)反應(yīng)中化學(xué)能轉(zhuǎn)化為______(1)氣泡溶解光電子電能解釋當(dāng)銅片與鋅片一同浸入稀硫酸時(shí)：①______失去電子被氧化為______進(jìn)入溶液②電子由______通過導(dǎo)線流向______③溶液中的______從______上獲得電子被還原為______而逸出，這樣電子在導(dǎo)線上做定向移動(dòng)，形成______鋅片Zn2＋鋅片銅片H＋銅片H2電流(2)原電池概念：利用氧化還原反應(yīng)____________的裝置。(3)常見電池目前市場(chǎng)上的電池有______(又稱一次電池)、______(又稱二次電池)和燃料電池等。(2)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能(3)干電池蓄電池應(yīng)用思考：干電池是我們生活中常用的電池，請(qǐng)你說出它的正、負(fù)極分別是什么？提示：正極為碳棒，負(fù)極為鋅筒。綜合拓展一、原電池的工作原理及應(yīng)用1．原電池的工作原理(以銅、鋅原電池為例)負(fù)極正極材料ZnCu反應(yīng)類型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電子轉(zhuǎn)移失電子得電子電極反應(yīng)式Zn→Zn2＋＋2e－2H＋＋2e－→H2↑電池總反應(yīng)方程式為：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑2.原電池原理的應(yīng)用(1)加快氧化還原反應(yīng)速率如實(shí)驗(yàn)室用Zn和稀H2SO4(或稀鹽酸)反應(yīng)制H2，常用粗鋅，原因是粗鋅中的雜質(zhì)和鋅、稀硫酸的溶液形成原電池，使產(chǎn)生H2的速率加快。(2)比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱原電池中，一般活潑性強(qiáng)的金屬為負(fù)極，活潑性弱的金屬為正極。例如，有兩種金屬A和B，用導(dǎo)線連接后插入到稀硫酸中，觀察到A極溶解，B極上有氣泡產(chǎn)生，由原電池原理可知，金屬活動(dòng)性A>B。(3)設(shè)計(jì)原電池從理論上說，任何一個(gè)氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。例如，利用Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2的氧化還原反應(yīng)可設(shè)計(jì)成如圖所示的原電池，該原電池的電極反應(yīng)為：負(fù)極(Cu)：Cu→Cu2＋＋2e－(氧化反應(yīng))正極(C)：2Fe3＋＋2e－→2Fe2＋(還原反應(yīng))特別提示兩個(gè)活潑性不同的金屬或金屬與非金屬在電解質(zhì)溶液中，構(gòu)成閉合回路時(shí)，都可以發(fā)生原電池反應(yīng)，這是判斷一裝置是否是原電池裝置的依據(jù)。除燃料電池外，一般負(fù)極都是電極材料發(fā)生反應(yīng)被氧化，正極上一般是電解質(zhì)溶液中的某種粒子被還原。嘗試應(yīng)用1．如下圖所示的裝置能夠組成原電池產(chǎn)生電流的是()解析：根據(jù)構(gòu)成原電池的四個(gè)必要條件分析：A中兩電極相同；C中未形成閉合回路；D中酒精是非電解質(zhì)。符合條件的只有B。答案：B2．某原電池的離子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，該原電池正確的組成是()正極負(fù)極電解質(zhì)溶液A.CuZnHClB.ZnCuCuSO4C.CuZnCuSO4D.CuZnZnCl2解析：根據(jù)方程式來看，Zn失去電子，化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，作負(fù)極，排除B。正極為Cu2＋得電子，所以電解質(zhì)溶液含Cu2＋，答案C。答案：C嘗試應(yīng)用3.如右圖是Zn和Cu形成的原電池，某實(shí)驗(yàn)興趣小組做完實(shí)驗(yàn)后，在讀書卡片上記錄如下，其中正確的是（）①Zn為正極，Cu為負(fù)極②H+向負(fù)極移動(dòng)③電子是由Zn經(jīng)外電路流向Cu④Cu極上有H2產(chǎn)生⑤若有1mol電子流過導(dǎo)線，則產(chǎn)生的H2為0.5mol⑥正極的電極反應(yīng)式為A.①②③B.③④⑤C.④⑤⑥D(zhuǎn).②③④解析：在該原電池中，Zn比Cu活潑，故Zn作負(fù)極，Cu作正極，電子由Zn流出經(jīng)導(dǎo)線流向Cu；負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e-

Zn2+，正極反應(yīng)為2H++2e-

H2↑，故每轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí)，產(chǎn)生0.5molH2；在溶液中H+向正極移動(dòng)，SO向負(fù)極移動(dòng)。故①②⑥錯(cuò)誤，③④⑤正確，選B項(xiàng)。答案：B4.下列敘述是小明做完銅、鋅原電池后的實(shí)驗(yàn)后得出的結(jié)論和認(rèn)識(shí)，你認(rèn)為正確的是()A．構(gòu)成原電池正極和負(fù)極的材料必須是兩種金屬B．由銅、鋅作電極與硫酸銅溶液組成的原電池中銅是負(fù)極C．電子沿外導(dǎo)線由鋅流向銅，通過硫酸溶液被氫離子得到而放出氫氣D．銅鋅原電池工作時(shí)，若有13g鋅被溶解，電路中就有0.4mol電子通過解析：兩種活動(dòng)性不同的的金屬與電解質(zhì)溶液能夠組成原電池，但不能因此說構(gòu)成原電池電極的材料一定都是金屬，例如鋅和石墨電極構(gòu)成的干電池；在原電池中，較活潑金屬中的電子流向較不活潑的金屬，因此活潑金屬是負(fù)極；但電子不能通過電解質(zhì)溶液，應(yīng)該是氫離子在銅極上得到由鋅沿外導(dǎo)線轉(zhuǎn)移過來的電子；銅鋅原電池工作時(shí)，鋅負(fù)極失電子，電極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋，1molZn失去2mol電子，0.2mol鋅(質(zhì)量為13g)被溶解，電路中有0.4mol電子通過，故選D。答案：D原電池的構(gòu)成條件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，稀硫酸B．銅片、石墨棒，硝酸銀溶液C．鋅片、銅片，稀鹽酸D．銅片、銀片，F(xiàn)eCl3溶液解析：自發(fā)的氧化還原反應(yīng)是形成原電池的關(guān)鍵，銅片、石墨棒，稀硫酸三者沒有氧化還原反應(yīng)發(fā)生。選項(xiàng)B、C、D對(duì)應(yīng)的氧化還原反應(yīng)分別是：Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑，Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2。答案：A變式訓(xùn)練解析：由原電池的構(gòu)成條件可知，A項(xiàng)中的兩個(gè)電極相同，不能形成原電池；C項(xiàng)中沒有形成閉合回路，不能形成原電池；D項(xiàng)中酒精為非電解質(zhì)，也不能形成原電池；Fe能與CuSO4溶液反應(yīng)，選B項(xiàng)。答案：B原電池的工作原理與正負(fù)極判斷下圖是某同學(xué)做完Zn—Cu原電池實(shí)驗(yàn)后所做的讀書卡片記錄,其中描述合理的組合是（）實(shí)驗(yàn)后的記錄:①Zn為正極,Cu為負(fù)極②H+向負(fù)極移動(dòng)③電子流動(dòng)方向Zn→Cu④Cu極上有H2產(chǎn)生⑤若有1mol電子流過導(dǎo)線,則產(chǎn)生H2為0.5mol⑥正極的電極反應(yīng)式為:Zn—2eZn2＋A.①②③B.②③④C.③④⑤D.④⑤⑥原電池的工作原理與正負(fù)極判斷解析：本題應(yīng)明確以下兩點(diǎn):(1)原電池的工作原理；(2)有關(guān)計(jì)算可采用“電子守恒法”。在該原電池中,Zn比Cu活潑,故Zn作負(fù)極,銅作正極,電子由Zn流出經(jīng)導(dǎo)線流向Cu片。負(fù)極反應(yīng)為Zn-2e-Zn2＋,正極反應(yīng)為2H＋＋2e－H2↑,故每轉(zhuǎn)移1mol電子時(shí),產(chǎn)生0.5molH2。在溶液中,H＋向正極移動(dòng),SO2-4向負(fù)極移動(dòng),故③④⑤正確,選C。答案：C變式訓(xùn)練2.如圖所示,兩電極一為碳棒,一為鐵片,若電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn),且a極上有大量氣泡生成,則以下敘述正確的是（）A.a為負(fù)極,是鐵片,燒杯中的溶液為稀硫酸B.b為負(fù)極,是鐵片,燒杯中的溶液為硫酸銅溶液C.a為正極,是碳棒,燒杯中的溶液為稀硫酸D.b為正極,是碳棒,燒杯中的溶液為硫酸銅溶液解析：由題給信息“電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)”,可確定該裝置構(gòu)成了原電池。又因“a極有大量氣泡生成”,可知:a為正極(碳棒),則b為負(fù)極(鐵片),即可確定燒杯中的溶液是稀硫酸。答案：C原電池原理及應(yīng)用下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述不正確的是()A．把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中，銅片表面出現(xiàn)氣泡B．用導(dǎo)線連接鋅片、銅片，一起浸在硫酸銅溶液中，銅片表面析出單質(zhì)銅C．把銅片插入三氯化鐵溶液中，在銅片表面出現(xiàn)一層鐵D．把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中，加入幾滴氯化銅溶液，氣泡放出速率加快解析：把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中，符合構(gòu)成原電池的條件，銅片作正極，表面出現(xiàn)氣泡；用導(dǎo)線連接鋅片、銅片，一起浸在硫酸銅溶液中，鋅比銅活潑，銅作正極，表面析出單質(zhì)銅；把銅片插入三氯化鐵溶液中，發(fā)生反應(yīng)：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2，銅片被三氯化鐵溶液腐蝕而逐漸溶解，不會(huì)在銅片表面出現(xiàn)一層鐵，所以選項(xiàng)C不正確；把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中，加入幾滴氯化銅溶液，鋅粒與氯化銅溶液發(fā)生反應(yīng)：Zn＋CuCl2===ZnCl2＋Cu，即在鋅片表面附著銅，與鹽酸電解質(zhì)溶液形成原電池，所以氣泡放出速率加快。答案：C變式訓(xùn)練3．有A、B、C、D四塊金屬片，進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：①A、B用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀硫酸溶液中，A為負(fù)極；②C、D用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀硫酸溶液中，電流由D―→導(dǎo)線―→C；③A、C相連后，同時(shí)浸入稀硫酸溶液中，C極產(chǎn)生大量氣泡；④B、D用導(dǎo)線相連后，同時(shí)浸入稀硫酸溶液中，D極發(fā)生氧化反應(yīng)。據(jù)此，判斷四種金屬的活動(dòng)性順序是()A．A>B>C>DB．A>C>D>BC．C>A>B>DD．B>D>C>A解析：金屬與稀硫酸溶液組成原電池，活潑金屬為負(fù)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，較不活潑的金屬為正極，H＋在正極表面得到電子生成氫氣，電子由負(fù)極流向正極，電流由正極流向負(fù)極。題中由①知A>B；由②知C>D；由③知A>C；由④知D>B。綜合以上信息可知金屬活動(dòng)性A>C>D>B。答案：B1．下列關(guān)于能源和作為能源的物質(zhì)的敘述中錯(cuò)誤的是()A．化石能源物質(zhì)內(nèi)部蘊(yùn)儲(chǔ)著大量的能量B．綠色植物進(jìn)行光合作用時(shí)，將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能“貯存”起來C．物質(zhì)的化學(xué)能可以在不同條件下轉(zhuǎn)化為熱能、電能為人類所利用D．吸熱反應(yīng)沒有利用價(jià)值解析：吸收熱量的化學(xué)反應(yīng)叫吸熱反應(yīng)。例如，制造水煤氣反應(yīng)、高爐中還原劑一氧化碳的產(chǎn)生(在高溫條件下，用碳還原二氧化碳制取一氧化碳)等反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)，也都是很有價(jià)值的重要的工業(yè)反應(yīng)。答案：D7.研究人員最近發(fā)明了一種“水”電池,這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進(jìn)行發(fā)電,在海水中電池總反應(yīng)可表示為:5MnO2＋2Ag＋2NaClNa2Mn5O10＋2AgCl。下