《化学反应与能量变化》化学反应与能量PPT(第2课时化学反应与电能)
第一部分内容：必备知识·素养奠基
一、 化学能转化为电能
1.化学能间接转化为电能
(2)关键——燃烧(氧化还原反应)。
【情境·思考】
火力发电是我国主要的发电方式。简单的说就是利用燃料发热,加热水,形成高温高压过热蒸汽,然后蒸汽沿管道进入汽轮机中不断膨胀做功,冲击汽轮机转子高速旋转,带动发电机转子(电磁场)旋转,定子线圈切割磁感线,发出电能。
(1)火力发电存在几种形式的能量转化?
提示:化学能转化为热能、热能转化为机械能、机械能转化为电能3种形式。
(2)试分析火力发电有哪些弊端?
提示:①使用的化石燃料属于不可再生资源;②化石燃料的燃烧会产生大量的有害气体(如SO2、CO等)及粉尘,污染环境;③能量经过多次转化,能量利用率低。
2.化学能直接转化为电能——原电池
(1)实验探究:
(2)原理分析:
(3)原电池:
①定义:把_________________的装置叫原电池。
②工作原理:(以铜-锌-稀硫酸原电池为例)
【巧判断】
(1)盐酸与氢氧化钠溶液混合放热,故可以设计原电池反应。( )
提示:×。盐酸与氢氧化钠的反应不是氧化还原反应。
(2)铜-锌-稀硫酸原电池中,铜换成石墨棒也能产生电流。( )
提示:√。原电池中正极材料不参与反应,只起到导电的作用,石墨棒可以导电。
二、化学电池——新能源和可再生能源的重要组成部分
1.一次电池——锌锰干电池
2.二次电池
【微思考】
生活中电动车、手机的电池属于一次电池还是二次电池?
提示:电动车、手机的电池都可以反复充电使用,都属于二次电池。
3.发展中的燃料电池
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化学反应与能量变化PPT，第二部分内容：关键能力·素养形成
知识点一 原电池的构成条件及正负极的判断方法
【重点释疑】
1.原电池的构成条件——“两极一液一线一反应”
2.原电池的工作原理
(1)两反应:正极——还原反应;负极——氧化反应。
(2)三方向:
①电流方向:正极→负极;
②电子流动方向(导线中):负极→正极;
③阴阳离子移动方向(电解质溶液中):
阳离子:负极→正极;
阴离子:正极→负极。
3.原电池正负极的判断方法
【易错提醒】(1)构成原电池的两电极材料不一定都是金属,正极材料可以为导电的非金属,例如石墨。两极材料可能参与反应,也可能不参与反应。
(2)两个活泼性不同的金属电极用导线连接,共同插入电解质溶液中不一定构成原电池,必须有一个能自发进行的氧化还原反应。
(3)在判断原电池正负极时,既要考虑金属活泼性的强弱,也要考虑电解质溶液性质。如Mg-Al-HCl溶液构成的原电池中,负极为Mg;但是Mg-Al-NaOH溶液构成的原电池中,负极为Al,正极为Mg。
【思考·讨论】
(1)原电池内部阴、阳离子如何移动?移动的原因是什么?
提示:阴离子要移向负极,阳离子要移向正极。这是因为负极失电子,生成大量阳离子积聚在负极附近,致使该极附近有大量正电荷,所以溶液中的阴离子要移向负极;正极得电子,该极附近的阳离子因得电子生成电中性的物质而使该极附近带负电荷,所以溶液中的阳离子要移向正极。
(2)两个活泼性不同的金属电极用导线连接,共同通入电解质溶液中就能构成原电池吗?
提示:不一定。构成原电池除具备①两种活泼性不同的金属②电解质溶液③形成闭合回路外,还必须有一个能自发进行的氧化还原反应,如图由于Cu、Ag都不能与稀硫酸反应,故不能构成原电池。
【案例示范】
【典例】(2019·淄博高一检测)如图所示电流表的指针发生偏转,同时A极的质量减小,B极上有气泡产生,C为电解质溶液,下列说法错误的是( )
A.B极为原电池的正极
B.A、B、C分别为Zn、Cu和稀盐酸
C.C中阳离子向A极移动
D.A极发生氧化反应
知识点二 原电池原理的应用
【重点释疑】
1.加快化学反应速率
一个自发进行的氧化还原反应,设计成原电池可以加快反应速率。
2.比较金属活泼性强弱:
两种金属分别作原电池的两极时,一般作负极的金属比作正极的金属活泼。
3.用于金属保护
将被保护的金属与比其活泼的金属连接。
4.设计原电池
(1)依据:已知一个氧化还原反应,首先分析找出氧化剂、还原剂,一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化),氧化剂为电解质溶液中的阳离子(或在正极上被还原)。
(2)步骤:以Fe+CuSO4====FeSO4+Cu为例。
【思考·讨论】
(1)在原电池中,负极材料的金属性一定大于正极材料吗?
提示:一般原电池中负极材料的金属性大于正极材料,在特殊情况下也有特例,如Al-Mg-NaOH原电池中,Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子,Al作负极,Mg作正极。
(2)如何利用Cu+2AgNO3====Cu(NO3)2+2Ag设计原电池?
提示:该氧化还原反应可拆分为如下两个半反应:
氧化反应(负极反应):Cu-2e-====Cu2+。
还原反应(正极反应):2Ag++2e-====2Ag。
故Cu作负极,活泼性比Cu差的材料作正极,如Ag、C等,AgNO3溶液作电解质溶液。如图:
【案例示范】
【典例1】(2019·岳阳高一检测) 把A、B、C、D四块金属泡在稀H2SO4中,用导线两两相连可以组成各种原电池。若A、B相连时,A为负极;C、D相连时,D上有气泡逸出;A、C相连时,A极减轻;B、D相连时,B为正极。则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为( )
A.A>C>D>B B.A>C>B>D
C.B>D>C>A D.A>B>C>D
【解题指南】解答本题要注意两点:
(1)原电池中,负极金属的活泼性大于正极金属;
(2)熟练掌握原电池正负极的判断依据。
【解析】选A。A、B相连时,A为负极,则说明A与B相比较,A更加活泼;C、D相连,D上有气泡逸出,则C为电源的负极,C比D活泼;A、C相连时,A极减轻,A参与了电极反应,被消耗,应是活泼金属;B、D相连,B为正极,则D是活泼金属,作电源的负极。故有A>C>D>B。
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