第3節化學反應的利用第2課時化學反應為人類提供能量1．了解化學反應中能量轉化的方式。2．了解原電池的構成及工作原理。3．了解原電池原理的應用。4．通過化學反應中能量變化的學習，了解不同形式的能量的轉化對人類生產和生活的影響。知識清單化學反應為人類提供能量1．化學反應中能量轉化的主要形式熱能

化學能

電能2．即熱飯盒原理：________________；鋁熱劑焊接鋼軌原理：__________________。以上反應過程都是化學能轉化為________。化學反應化學反應3．化學能轉化為電能(1)原電池原理演示實驗：裝置現象銅片上有____產生，鋅片不斷______，燈泡發____結論導線中有______通過，化學反應中化學能轉化為______(1)氣泡溶解光電子電能解釋當銅片與鋅片一同浸入稀硫酸時：①______失去電子被氧化為______進入溶液②電子由______通過導線流向______③溶液中的______從______上獲得電子被還原為______而逸出，這樣電子在導線上做定向移動，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____________的裝置。(3)常見電池目前市場上的電池有______(又稱一次電池)、______(又稱二次電池)和燃料電池等。(2)將化學能轉化為電能(3)干電池蓄電池應用思考：干電池是我們生活中常用的電池，請你說出它的正、負極分別是什么？提示：正極為碳棒，負極為鋅筒。綜合拓展一、原電池的工作原理及應用1．原電池的工作原理(以銅、鋅原電池為例)負極正極材料ZnCu反應類型氧化反應還原反應電子轉移失電子得電子電極反應式Zn→Zn2＋＋2e－2H＋＋2e－→H2↑電池總反應方程式為：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑2.原電池原理的應用(1)加快氧化還原反應速率如實驗室用Zn和稀H2SO4(或稀鹽酸)反應制H2，常用粗鋅，原因是粗鋅中的雜質和鋅、稀硫酸的溶液形成原電池，使產生H2的速率加快。(2)比較金屬的活動性強弱原電池中，一般活潑性強的金屬為負極，活潑性弱的金屬為正極。例如，有兩種金屬A和B，用導線連接后插入到稀硫酸中，觀察到A極溶解，B極上有氣泡產生，由原電池原理可知，金屬活動性A>B。(3)設計原電池從理論上說，任何一個氧化還原反應都可以設計成原電池。例如，利用Cu＋2FeCl3===2FeCl2＋CuCl2的氧化還原反應可設計成如圖所示的原電池，該原電池的電極反應為：負極(Cu)：Cu→Cu2＋＋2e－(氧化反應)正極(C)：2Fe3＋＋2e－→2Fe2＋(還原反應)特別提示兩個活潑性不同的金屬或金屬與非金屬在電解質溶液中，構成閉合回路時，都可以發生原電池反應，這是判斷一裝置是否是原電池裝置的依據。除燃料電池外，一般負極都是電極材料發生反應被氧化，正極上一般是電解質溶液中的某種粒子被還原。嘗試應用1．如下圖所示的裝置能夠組成原電池產生電流的是()解析：根據構成原電池的四個必要條件分析：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。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()正極負極電解質溶液A.CuZnHClB.ZnCuCuSO4C.CuZnCuSO4D.CuZnZnCl2解析：根據方程式來看，Zn失去電子，化合價升高，發生氧化反應，作負極，排除B。正極為Cu2＋得電子，所以電解質溶液含Cu2＋，答案C。答案：C嘗試應用3.如右圖是Zn和Cu形成的原電池，某實驗興趣小組做完實驗后，在讀書卡片上記錄如下，其中正確的是（）①Zn為正極，Cu為負極②H+向負極移動③電子是由Zn經外電路流向Cu④Cu極上有H2產生⑤若有1mol電子流過導線，則產生的H2為0.5mol⑥正極的電極反應式為A.①②③B.③④⑤C.④⑤⑥D.②③④解析：在該原電池中，Zn比Cu活潑，故Zn作負極，Cu作正極，電子由Zn流出經導線流向Cu；負極反應為Zn-2e-

Zn2+，正極反應為2H++2e-

H2↑，故每轉移1mol電子時，產生0.5molH2；在溶液中H+向正極移動，SO向負極移動。故①②⑥錯誤，③④⑤正確，選B項。答案：B4.下列敘述是小明做完銅、鋅原電池后的實驗后得出的結論和認識，你認為正確的是()A．構成原電池正極和負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極C．電子沿外導線由鋅流向銅，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，若有13g鋅被溶解，電路中就有0.4mol電子通過解析：兩種活動性不同的的金屬與電解質溶液能夠組成原電池，但不能因此說構成原電池電極的材料一定都是金屬，例如鋅和石墨電極構成的干電池；在原電池中，較活潑金屬中的電子流向較不活潑的金屬，因此活潑金屬是負極；但電子不能通過電解質溶液，應該是氫離子在銅極上得到由鋅沿外導線轉移過來的電子；銅鋅原電池工作時，鋅負極失電子，電極反應為Zn－2e－===Zn2＋，1molZn失去2mol電子，0.2mol鋅(質量為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，FeCl3溶液解析：自發的氧化還原反應是形成原電池的關鍵，銅片、石墨棒，稀硫酸三者沒有氧化還原反應發生。選項B、C、D對應的氧化還原反應分別是：Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑，Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2。答案：A變式訓練解析：由原電池的構成條件可知，A項中的兩個電極相同，不能形成原電池；C項中沒有形成閉合回路，不能形成原電池；D項中酒精為非電解質，也不能形成原電池；Fe能與CuSO4溶液反應，選B項。答案：B原電池的工作原理與正負極判斷下圖是某同學做完Zn—Cu原電池實驗后所做的讀書卡片記錄,其中描述合理的組合是（）實驗后的記錄:①Zn為正極,Cu為負極②H+向負極移動③電子流動方向Zn→Cu④Cu極上有H2產生⑤若有1mol電子流過導線,則產生H2為0.5mol⑥正極的電極反應式為:Zn—2eZn2＋A.①②③B.②③④C.③④⑤D.④⑤⑥原電池的工作原理與正負極判斷解析：本題應明確以下兩點:(1)原電池的工作原理；(2)有關計算可采用“電子守恒法”。在該原電池中,Zn比Cu活潑,故Zn作負極,銅作正極,電子由Zn流出經導線流向Cu片。負極反應為Zn-2e-Zn2＋,正極反應為2H＋＋2e－H2↑,故每轉移1mol電子時,產生0.5molH2。在溶液中,H＋向正極移動,SO2-4向負極移動,故③④⑤正確,選C。答案：C變式訓練2.如圖所示,兩電極一為碳棒,一為鐵片,若電流表的指針發生偏轉,且a極上有大量氣泡生成,則以下敘述正確的是（）A.a為負極,是鐵片,燒杯中的溶液為稀硫酸B.b為負極,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“電流表指針發生偏轉”,可確定該裝置構成了原電池。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原電池原理及應用下列關于實驗現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，銅片表面出現氣泡B．用導線連接鋅片、銅片，一起浸在硫酸銅溶液中，銅片表面析出單質銅C．把銅片插入三氯化鐵溶液中，在銅片表面出現一層鐵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，符合構成原電池的條件，銅片作正極，表面出現氣泡；用導線連接鋅片、銅片，一起浸在硫酸銅溶液中，鋅比銅活潑，銅作正極，表面析出單質銅；把銅片插入三氯化鐵溶液中，發生反應：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2，銅片被三氯化鐵溶液腐蝕而逐漸溶解，不會在銅片表面出現一層鐵，所以選項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生反應：Zn＋CuCl2===ZnCl2＋Cu，即在鋅片表面附著銅，與鹽酸電解質溶液形成原電池，所以氣泡放出速率加快。答案：C變式訓練3．有A、B、C、D四塊金屬片，進行如下實驗：①A、B用導線相連后，同時浸入稀硫酸溶液中，A為負極；②C、D用導線相連后，同時浸入稀硫酸溶液中，電流由D―→導線―→C；③A、C相連后，同時浸入稀硫酸溶液中，C極產生大量氣泡；④B、D用導線相連后，同時浸入稀硫酸溶液中，D極發生氧化反應。據此，判斷四種金屬的活動性順序是()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，活潑金屬為負極，失去電子發生氧化反應，較不活潑的金屬為正極，H＋在正極表面得到電子生成氫氣，電子由負極流向正極，電流由正極流向負極。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性A>C>D>B。答案：B1．下列關于能源和作為能源的物質的敘述中錯誤的是()A．化石能源物質內部蘊儲著大量的能量B．綠色植物進行光合作用時，將太陽能轉化為化學能“貯存”起來C．物質的化學能可以在不同條件下轉化為熱能、電能為人類所利用D．吸熱反應沒有利用價值解析：吸收熱量的化學反應叫吸熱反應。例如，制造水煤氣反應、高爐中還原劑一氧化碳的產生(在高溫條件下，用碳還原二氧化碳制取一氧化碳)等反應都是吸熱反應，也都是很有價值的重要的工業反應。答案：D7.研究人員最近發明了一種“水”電池,這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進行發電,在海水中電池總反應可表示為:5MnO2＋2Ag＋2NaClNa2Mn5O10＋2AgCl。下