第2課時化學(xué)反應(yīng)與電能學(xué)習(xí)目標(biāo)1．通過試驗探究，相識化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能，從氧化還原反應(yīng)的角度初步相識原電池的工作原理。2．通過原電池的學(xué)習(xí)，能舉出化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的實例，能辨識簡潔原電池的構(gòu)成要素，并能分析簡潔原電池的工作原理。核心素養(yǎng)1．能從宏觀(能量改變)和微觀(電子轉(zhuǎn)移)相結(jié)合的視角分析原電池的組成和工作原理。2．能依據(jù)教材中原電池原理的試驗探究方案，完成試驗操作，視察物質(zhì)及其改變的現(xiàn)象，客觀地進行記錄，對試驗現(xiàn)象作出說明。一、原電池對應(yīng)學(xué)生用書學(xué)案P0491．化學(xué)能間接轉(zhuǎn)化為電能(1)火力發(fā)電的原理首先通過化石燃料燃燒，使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為_熱能__，加熱水使之_汽化為蒸汽__以推動蒸汽輪機，然后帶動發(fā)電機發(fā)電。(2)過程化學(xué)能_熱__能_機械__能電能(3)火力發(fā)電的關(guān)鍵——可燃物的_燃燒__，屬于_氧化還原__反應(yīng)。(4)能量轉(zhuǎn)化特點能量利用率低、污染嚴(yán)峻。2．原電池——化學(xué)能干脆轉(zhuǎn)化為電能(1)試驗探究試驗裝置試驗現(xiàn)象試驗結(jié)論或說明鋅片：漸漸_溶解__，有_氣泡__產(chǎn)生銅片：_沒有__改變__鋅與稀硫酸反應(yīng)生成_氫氣__，銅與稀硫酸_不反應(yīng)__鋅片：_漸漸溶解__銅片：_有氣泡產(chǎn)生__電流表：指針發(fā)生_偏轉(zhuǎn)__鋅_失去__電子，變?yōu)開Zn2＋__，電子經(jīng)過導(dǎo)線流向_銅片__，產(chǎn)生電流，_H＋__在銅片上_得到__電子生成_H2__，反應(yīng)過程中產(chǎn)生了_電能__(2)原電池的概念及本質(zhì)①概念：將_化學(xué)__能轉(zhuǎn)化為_電__能的裝置。②本質(zhì)：發(fā)生_氧化還原__反應(yīng)。(3)原電池的工作原理分析下圖并填空：原電池總反應(yīng)式：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑。電子、離子、電流的移動方向：①電子的移動方向：從_負__極流出，經(jīng)導(dǎo)線流向_正__極。②離子的移動方向：陽離子向_正__極移動，陰離子向_負__極移動。③電流方向：正極→導(dǎo)線→負極→溶液→正極。(4)原電池的構(gòu)成條件正|誤|判|斷(1)火力發(fā)電過程中，機械能轉(zhuǎn)化為電能是整個能量轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵。(×)(2)原電池的電極材料必需是金屬。(×)(3)原電池工作時，正極與負極轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同。(√)(4)在鋅銅原電池中，電子由鋅通過導(dǎo)線流向銅，再由銅通過電解質(zhì)溶液到達鋅。(×)(5)原電池中陽離子向正極移動。(√)深|度|思|考1.下列裝置中能夠組成原電池的有哪些？其他不能構(gòu)成原電池的請分別說明理由。提示：④⑥⑦。①②只有一個電極，③兩電極的活動性相同，⑤酒精為非電解質(zhì)，不能導(dǎo)電，⑧未形成閉合回路。2．推斷出如圖所示原電池的正負極，并指出電子、電流和溶液中離子的移動方向。提示：負極為Zn，正極為Cu；電子從負極(Zn)經(jīng)過導(dǎo)線移向正極(Cu)，電流的方向與電子移動的方向相反，從正極(Cu)經(jīng)過導(dǎo)線流向負極(Zn)；陽離子(Cu2＋)向正極(Cu)移動，陰離子(SOeq\o\al(2－,4))向負極(Zn)移動。應(yīng)|用|體|驗1．(2024·南寧高一檢測)如圖所示電流計的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時A極的質(zhì)量減小，B極上有氣泡產(chǎn)生，C為電解質(zhì)溶液，下列說法錯誤的是(C)A．B極為原電池的正極B．A、B、C可以分別為Fe、Cu和稀鹽酸C．C中陽離子向A極移動D．A極發(fā)生氧化反應(yīng)解析：原電池中，負極金屬失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，溶解，質(zhì)量減小，故A極為負極，B極為正極，A、D項正確；A、B、C分別為Fe、Cu和稀鹽酸時，可以構(gòu)成原電池，且現(xiàn)象符合題意，B項正確；電解質(zhì)溶液中陽離子移向正極，C項錯誤。2．將鐵片和銀片用導(dǎo)線連接置于同一稀鹽酸中，經(jīng)過一段時間后，下列敘述正確的是(D)A．負極有Cl2逸出，正極有H2逸出B．負極旁邊Cl－的濃度漸漸減小C．正極旁邊Cl－的濃度漸漸增大D．溶液中Cl－的濃度基本不變解析：鐵片、銀片用導(dǎo)線連接起來插入稀鹽酸中形成原電池，其中鐵片作負極，銀片作正極，溶液中的H＋在正極(銀片)上得到鐵供應(yīng)的電子生成H2，而鐵片上的鐵失電子生成Fe2＋，Cl－移向負極，因此負極旁邊Cl－的濃度增大，正極旁邊Cl－的濃度減小，而溶液中Cl－的濃度基本不變。原電池正、負極的推斷二、原電池工作原理的應(yīng)用對應(yīng)學(xué)生用書學(xué)案P0511．加快氧化還原反應(yīng)的進行在原電池中，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極進行，使溶液中粒子運動相互間的干擾減小，使反應(yīng)加快。例如：試驗室用Zn和稀H2SO4反應(yīng)制取H2，常用粗鋅。緣由是粗鋅中的雜質(zhì)和鋅、稀H2SO4形成_原電池__，加快了鋅的溶解，使產(chǎn)生H2的速率加快。2．比較金屬的活動性一般，若兩種金屬A、B與電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池，若金屬A作負極，則金屬活動性：_A>B__。3．設(shè)計原電池(1)設(shè)計思路①找：一般給定氧化還原反應(yīng)的還原劑作負極，氧化劑作電解質(zhì)溶液，比負極活潑性弱的金屬或石墨等能導(dǎo)電的非金屬作正極。②畫：連接電路形成閉合回路，畫出原電池示意圖，在圖上標(biāo)注電極材料，電解質(zhì)溶液。(2)實例以Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu為例材料選擇裝置電極反應(yīng)式負極：Fe正極：Cu或C等(活潑性比Fe差的金屬或?qū)щ姷氖艟?電解質(zhì)溶液：CuSO4溶液負極：Fe－2e－=Fe2＋正極：Cu2＋＋2e－=Cu正|誤|判|斷(1)原電池中，負極材料的活潑性肯定強于正極材料的活潑性。(×)(2)只要是自發(fā)的放熱的化學(xué)反應(yīng)就可以設(shè)計為原電池。(×)(3)原電池的負極上肯定發(fā)生氧化反應(yīng)，故負極本身質(zhì)量肯定減輕。(×)(4)向Zn和稀H2SO4反應(yīng)的溶液中，滴加幾滴CuSO4溶液，產(chǎn)生氣泡速率加快，是因為構(gòu)成了原電池。(√)(5)原電池中正極材料必需與電解質(zhì)溶液的某種離子反應(yīng)。(×)深|度|思|考依據(jù)原電池工作原理，結(jié)合裝置圖，按要求解答問題：(1)若X為Mg，Y為Al，Z為氫氧化鈉溶液，則X為_正極__(填電極名稱)，Y電極可能視察到的現(xiàn)象是_鋁電極漸漸溶解__，電池總反應(yīng)式為2Al＋2NaOH＋2H2O=2NaAlO2＋3H2↑。(2)若X為Fe，Y為Cu，Z為濃硝酸，則Cu為_負極__(填電極名稱)，銅電極區(qū)域可能視察到的現(xiàn)象是_銅電極漸漸溶解，溶液變藍__，電極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋。提示：(1)Mg—Al—NaOH溶液電池，雖然Mg更活潑，但Mg與NaOH溶液不反應(yīng)，而Al與NaOH溶液反應(yīng)：2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑，所以Al作負極。(2)Fe—Cu—濃HNO3電池，由于常溫下Fe遇濃HNO3鈍化，故Cu作負極。應(yīng)|用|體|驗1.同學(xué)們在“簡易電池的設(shè)計與制作”的試驗中，對影響自制電池效果的因素進行了試驗探究。[提出問題]影響自制電池效果的因素有哪些？[查閱資源]電極材料，電極間距，水果種類對自制水果電池的效果可能有影響。[試驗探究]Ⅰ.按如圖連接水果電池。Ⅱ.試驗記錄如下：序號電極電極間距水果種類電流表示數(shù)(μA)①Cu—Al2.0cm西紅柿78.5②Cu—Fe2.0cm西紅柿70.3③Al—Al2.0cm西紅柿0④Cu—Al2.0cm檸檬45.7⑤Cu—Al1.0cm檸檬98.4⑥石墨棒—Al1.0cm檸檬104.5[說明與結(jié)論](1)試驗①②③的目的是_探究電極材料對電池效果的影響__。對比試驗①②③得出的結(jié)論是_在其他條件相同時，電極材料活潑性差別越大，電池效果越好__。(2)欲得出“水果種類對電池效果有影響”的結(jié)論，須要對比試驗_①④__(填序號)。對比④⑤得出的結(jié)論是_在其他條件相同時，電極間距越小，電流越大，電池效果越好__。[反思與探討](3)水果電池中，水果的作用是_作電解質(zhì)溶液__。(4)對比試驗①②③可知構(gòu)成水果電池的電極必需具備的條件為_兩極金屬活動性不同__，構(gòu)成水果電池的其他要素還有_能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)__、_形成閉合回路__、_有電解質(zhì)溶液__。2．現(xiàn)有如下兩個反應(yīng)：A：H2SO4＋2KOH=K2SO4＋2H2OB：Cu＋2FeCl3=CuCl2＋2FeCl2(1)依據(jù)上述兩反應(yīng)的本質(zhì)，_B__(填字母)反應(yīng)能設(shè)計成原電池，其緣由是_A為非氧化還原反應(yīng)，沒有電子轉(zhuǎn)移；B為氧化還原反應(yīng)，有電子轉(zhuǎn)移__。(2)將上述反應(yīng)中能設(shè)計成原電池的反應(yīng)設(shè)計成原電池。①寫出電極反應(yīng)式及反應(yīng)類型：負極：Cu－2e－=Cu2＋，_氧化反應(yīng)__；正極：2Fe3＋＋2e－=2Fe2＋，_還原反應(yīng)__。②畫出裝置圖并標(biāo)明電極材料與名稱、電解質(zhì)溶液、電子流向。③若導(dǎo)線上通過電子2mol，則負極質(zhì)量減輕_64__g。1．我國對于固態(tài)電池的研制處于世界領(lǐng)先地位。關(guān)于原電池的設(shè)計，下列敘述正確的是(D)A．任何化學(xué)反應(yīng)都能設(shè)計成原電池B．任何氧化還原反應(yīng)都能設(shè)計成原電池C．原電池反應(yīng)不肯定是氧化還原反應(yīng)D．兩種不同的金屬電極插入電解質(zhì)溶液中不肯定能形成原電池解析：只有自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計為原電池，A、B錯誤；只有自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計為原電池，可見原電池反應(yīng)肯定是氧化還原反應(yīng)，C錯誤；原電池的形成條件：①有兩個活潑性不同的電極，②將電極插入電解質(zhì)溶液中，③兩電極間構(gòu)成閉合回路，④能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)，D正確。2．(2024·菏澤高一檢測)a、b、c都是金屬，把a浸入c的硝酸鹽溶液中，a的表面有c析出，a、b和酸溶液組成原電池時，b為電池的負極。a、b、c三種金屬的活動性依次為(C)A．a(chǎn)>b>c B．a(chǎn)>c>bC．b>a>c D．b>c>a解析：a能從c的硝酸鹽溶液中置換出c，金屬活動性：a>c；a、b和酸溶液組成原電池時，b為負極，則金屬活動性：b>a。3．電能是國民生產(chǎn)、生活中的重要能源，如圖是2015年我國電力生產(chǎn)量的構(gòu)成圖。下列有關(guān)火力發(fā)電的描述，正確的是(C)A．火力發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換形式為化學(xué)能干脆轉(zhuǎn)化為電能B．火力發(fā)電的主要燃料為煤，煤炭是可再生能源C．火力發(fā)電不但排放出大量溫室氣體，還可能導(dǎo)致酸雨D．火力發(fā)電過程中的能量轉(zhuǎn)化，熱能轉(zhuǎn)化為機械能是關(guān)鍵解析：火力發(fā)電能量轉(zhuǎn)化形式為化學(xué)能→熱能→機械能→電能，A錯誤；煤炭是不行再生能源，B錯誤；煤炭燃燒過程中生成的CO2會引起溫室效應(yīng)，生成的SO2會形成酸雨，C正確；火力發(fā)電過程中的能量轉(zhuǎn)化，煤燃燒是關(guān)鍵，D錯誤。4．如圖所示，a的金屬活動性在氫之前，b為碳棒。下列關(guān)于該裝置的說法中，正確的是(D)A．a(chǎn)極上發(fā)生還原反應(yīng)，b極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．碳棒上有氣體逸出，溶液中c(H＋)增大C．導(dǎo)線上有電流，電流方向a→bD．反應(yīng)后a極質(zhì)量減小解析：金屬a可與稀硫酸反應(yīng)，a為原電池的負極，a極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，b為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，A不正確，D正確；溶液中的H＋在b極上得電子生成氫氣，c(H＋)減小，B不正確；導(dǎo)線中電子流向為a→b，電流方向為b→a，C不正確。5．如圖所示，將鋅、銅通過導(dǎo)線相連，置于稀硫酸中。(1)鋅片上的現(xiàn)象是_鋅片漸漸溶解__，電極反應(yīng)式為Zn－2e－=Zn2＋。(2)銅片上的現(xiàn)象是_銅片上有氣泡產(chǎn)生__，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑。(3)電子由_鋅片__經(jīng)導(dǎo)線流向_銅片__。(4)若反應(yīng)過程中有0.2mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移，則生成的氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為_2.24_L__。解析：Cu—Zn—稀硫酸形成的原電池中，Zn作負極：Zn－2e－=Zn2＋，現(xiàn)象是鋅片漸漸溶解，Cu作正極：2H＋＋2e－=H2↑，銅片表面有氣泡產(chǎn)生。電子由負極(Zn)經(jīng)導(dǎo)線流向正極(Cu)。由電極反應(yīng)式可知當(dāng)有0.2mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移時，可生成0.1molH2，標(biāo)準(zhǔn)狀況下為2.24L。對點訓(xùn)練題組一原電池工作原理1．鋅、銅和稀硫酸組成的原電池如圖所示，下列有關(guān)說法正確的是(C)A．Zn是正極B．Cu電極上發(fā)生氧化反應(yīng)C．該裝置能將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔蹹．在外電路中，電流由Zn電極流向Cu電極解析：Zn比銅活潑，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，為負極，A錯誤；Cu不如鋅活潑，為正極，氫離子得到電子在銅電極上發(fā)生還原反應(yīng)，B錯誤；該裝置為原電池裝置，故能將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽珻正確；在外電路中，電子由Zn電極沿著導(dǎo)線流向Cu電極，D錯誤。2．下列關(guān)于如圖所示裝置的說法，正確的是(C)A．鐵是正極B．電子從石墨經(jīng)導(dǎo)線流向鐵片C．石墨上發(fā)生的電極反應(yīng)為2H＋＋2e－=H2↑D．該裝置可實現(xiàn)電能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化解析：Fe為活潑金屬，為原電池的負極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋，A項錯誤；電子從負極經(jīng)導(dǎo)線流向正極，B項錯誤；石墨為原電池的正極，H＋在正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－=H2↑，C項正確；Fe、石墨、稀硫酸形成原電池，可以實現(xiàn)化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化，D項錯誤。3．下列關(guān)于如圖所示原電池裝置的敘述正確的是(D)A．銅片是正極，電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．銅片質(zhì)量不變C．電流從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片D．銅離子移向銅片被還原4．(2024·天津河?xùn)|區(qū)高一檢測)同學(xué)們設(shè)計了以下水果電池，其中正確的是(C)解析：構(gòu)成原電池的四個必要條件為有兩個活潑性不同的電極、將電極插入電解質(zhì)溶液中、兩電極間構(gòu)成閉合回路、有能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)。兩電極都為鐵電極，活潑性相同，不能構(gòu)成原電池，A錯誤；兩電極都為銅電極，活潑性相同，不能構(gòu)成原電池，B錯誤；滿意構(gòu)成原電池的四個必要條件，能構(gòu)成原電池，C正確；不能形成閉合回路，不能構(gòu)成原電池，D錯誤。5．(2024·海口高一檢測)將純鋅片和純銅片按圖示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時間，以下敘述正確的是(B)A．產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙慢B．兩燒杯中溶液的酸性均減弱C．甲中銅片作正極，乙中銅片作負極D．兩燒杯中銅片表面均無氣泡產(chǎn)生題組二原電池工作原理的應(yīng)用6．把A、B、C、D四塊金屬片浸入稀硫酸中，分別用導(dǎo)線兩兩相連可以組成原電池。A、B相連時A為負極；C、D相連時，電流由D→C；A、C相連時，C極上產(chǎn)生大量氣泡；B、D相連時，D極發(fā)生氧化反應(yīng)。這四種金屬的活動性依次是(B)A．A>B>C>D B．A>C>D>BC．C>A>B>D D．A>B>D>C7．(2024·蘭州高一檢測)X、Y兩根金屬棒插入Z溶液中構(gòu)成如圖所示裝置，試驗中電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時X棒變粗，Y棒變細，則X、Y和Z溶液可能是下列中的(B)選項XYZ溶液AZnCu稀硫酸BAgZn硝酸銀溶液CCuAg硫酸銅溶液DCuZn稀硫酸解析：鋅、銅在稀硫酸中構(gòu)成原電池，X棒為活潑金屬鋅，作原電池的負極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鋅離子，X棒變細，故A不符合題意；鋅、銀在硝酸銀溶液中構(gòu)成原電池，X棒為不活潑金屬銀，作原電池的正極，銀離子在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成銀，X棒變粗，Y棒為活潑金屬鋅，作原電池的負極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)生成鋅離子，Y棒變細，故B符合題意；銅、銀在硫酸銅溶液中不能構(gòu)成原電池，故C不符合題意；鋅、銅在稀硫酸中構(gòu)成原電池，X棒為不活潑金屬銅，作原電池的正極，氫離子在正極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)生成氫氣，X棒沒有改變，故D不符合題意。8．某同學(xué)設(shè)計的原電池裝置如圖，下列說法錯誤的是(C)A．該電池的總反應(yīng)為Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋B．Fe極為電池的負極C．電子從C極經(jīng)導(dǎo)線流向Fe極D．Fe3＋在C極表面被還原解析：依據(jù)原電池原理，F(xiàn)e為負極，負極上Fe失去電子生成Fe2＋，C極為正極，正極上Fe3＋得電子，被還原，生成Fe2＋，電池反應(yīng)為Fe＋2Fe3＋=3Fe2＋，原電池中電子由負極流出，經(jīng)導(dǎo)線流入正極，故C錯誤。綜合強化9．為將反應(yīng)2Al＋6H＋=2Al3＋＋3H2↑的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，下列裝置能達到目的的是(鋁條均已除去了氧化膜)(B)解析：A、B、C三項中的裝置均為化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。A項中反應(yīng)為2Al＋2OH－＋2H2O=2AlOeq\o\al(－,2)＋3H2↑，錯誤；B項符合題目要求，正確；C項中反應(yīng)為Al和硝酸反應(yīng)生成NO，故達不到目的，錯誤；D項中兩極全是Al，因而不能構(gòu)成原電池，不能把化學(xué)能轉(zhuǎn)化能電能，錯誤。10．(2024·武漢高一檢測)如圖所示，兩電極一極為碳棒，一極為鐵片。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(C)A．a(chǎn)為負極，是鐵片，燒杯中的溶液為硫酸B．b為負極，是鐵片，燒杯中的溶液為硫酸銅溶液C．a(chǎn)為正極，是碳棒，燒杯中的溶液為硫酸D．b為正極，是碳棒，燒杯中的溶液為硫酸銅溶液解析：a極上有大量氣泡，a是正極，b為負極，a為碳棒，b為鐵片，燒杯中溶液可以是硫酸，不行以是硫酸銅，A、B項錯誤；C項正確；D項錯誤。11．如圖是一個原電池裝置，請按要求填空。(1)正極材料是_Cu__，負極材料是_Fe__。(2)電子的流向是由_Fe__(填“Fe”或“Cu”，下同)極經(jīng)外電路流向_Cu__極。(3)寫出電極反應(yīng)式：負極：Fe－2e－=Fe2＋，正極：Cu2＋＋2e－=Cu。(4)該原電池中發(fā)生的總反應(yīng)離子方程式為Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu。解析：(1)金屬活動性Fe>Cu，裝置中存在總反應(yīng)為Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu，F(xiàn)e失電子，為負極，Cu為正極。(2)電子的流向是由負極經(jīng)外電路流向正極，即電子由鐵電極流出經(jīng)外電路流向銅電極。(3)Fe為負極，失電子，負極反應(yīng)式為Fe－2e－=Fe2＋，Cu為正極，正極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu。(4)金屬活動性Fe>Cu，裝置中存在總反應(yīng)為Fe＋Cu2＋=Fe2＋＋Cu。12．(2024·武漢高一檢測)鐵及鐵的化合物應(yīng)用廣泛，如FeCl3可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕劑和外傷止血劑等。(1)寫出FeCl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式：2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋。(2)若將(1)中的反應(yīng)設(shè)計成原電池