高中化學(xué) 2-3-2 化學(xué)反應(yīng)為人類提供能量課件 魯科版必修2.ppt

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第2課時(shí) 化學(xué)反應(yīng)為人類提供能量,1．放熱反應(yīng) 化學(xué)反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生的能量以 的形式 出來(lái)，像這樣的反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)。即熱飯盒能 食物、 能焊接鋼軌的反應(yīng)屬于放熱反應(yīng)。,熱能,釋放,加熱,鋁熱劑,2．吸熱反應(yīng) 化學(xué)反應(yīng)需要不斷地吸收熱能來(lái)維持反應(yīng)的進(jìn)行，像這樣的反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)。,1.原電池的含義 原電池是利用 反應(yīng)將 能轉(zhuǎn)化為 能的裝置。 2．探究原電池的工作原理,氧化還原,化學(xué),電,,無(wú)明顯現(xiàn)象,不反應(yīng),溶解,氣泡,無(wú)明顯,現(xiàn)象,溶解,氣泡,,氣泡,Cu,得到,偏轉(zhuǎn),電流,3.原電池的工作原理 在實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)把銅片和鋅片用導(dǎo)線連接好一同浸入稀硫酸時(shí)，由于金屬鋅比金屬銅 ，鋅原子容易 電子被 成Zn2＋進(jìn)入溶液，鋅片上的電子通過(guò) 流向銅片，溶液中的H＋從銅片 電子而被 成氫原子，氫原子再結(jié)合成氫分子從 上逸出。這樣，在連接鋅片和銅片的 中電子做定向移動(dòng)，形成 ?？梢?jiàn)，原電池是利用 反應(yīng)將 能轉(zhuǎn)化成 能的。,活潑,失去,氧化,導(dǎo)線,獲得,還原,銅片,導(dǎo)線,電流,氧化還原,化學(xué),電,4．原電池的構(gòu)成 (1)① 極：活潑金屬；正極：不活潑金屬或非金屬導(dǎo)體。 ②有 。 ③導(dǎo)線、 、兩個(gè)電極構(gòu)成閉合回路。 ④能自發(fā)發(fā)生的 反應(yīng)。,負(fù),電解質(zhì)溶液,電解質(zhì)溶液,氧化還原,(2)常見(jiàn)電池 ①干電池：又稱 ，如鋅錳電池。 ②蓄電池：又稱 ，如鉛蓄電池、鎳氫電池、鋰電池。 ③ 電池：其能量轉(zhuǎn)化率高，能長(zhǎng)時(shí)間提供電能。如氫氧燃料電池。,一次電池,二次電池,燃料,1．電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 化工生產(chǎn)中通過(guò)電解飽和食鹽水來(lái)制備燒堿、氫氣和氯 氣就是 向 能的轉(zhuǎn)化。 2．化學(xué)能與光能的相互轉(zhuǎn)化 許多物質(zhì)在氧氣中燃燒時(shí)發(fā)光就是 能轉(zhuǎn)化為 能；而綠色植物的光合作用則實(shí)現(xiàn)了 能向 能的轉(zhuǎn)化。,電能,化學(xué),化學(xué),光,光,化學(xué),【慎思1】 列舉常見(jiàn)的放熱反應(yīng)有哪些？ 提示 (1)所有的燃燒反應(yīng)；(2)酸堿中和反應(yīng)；(3)活潑金屬與酸或H2O生成H2的反應(yīng)；(4)多數(shù)化合反應(yīng)；(5)物質(zhì)的緩慢氧化。,【慎思2】 構(gòu)成原電池的基本條件是什么？ 提示 (1)兩種活動(dòng)性不同的金屬做電極；(2)電解質(zhì)溶液；(3)導(dǎo)線；(4)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)；(5)形成閉合回路。,【慎思3】 原電池的負(fù)極只能是金屬嗎？ 提示 不是，理論上說(shuō)任何氧化還原反應(yīng)都有電子得失，所以除了金屬能作原電池的負(fù)極外，能發(fā)生氧化還原反應(yīng)的非金屬中，也有可能作負(fù)極。,【慎思4】 原電池原理中的“閉合回路”其含義是什么？ 提示 原電池在工作時(shí)，帶電粒子是按照一定的規(guī)律，沿一定方向運(yùn)動(dòng)的，應(yīng)當(dāng)從兩方面掌握，一是溶液中的陰離子向負(fù)極方向運(yùn)動(dòng)，而帶正電的陽(yáng)離子向正極方向運(yùn)動(dòng)。二是導(dǎo)線上電子從負(fù)極流向正極，電流從正極流向負(fù)極。整個(gè)回路上帶同種電荷的粒子沿一個(gè)方向在不停地運(yùn)動(dòng)，可示意為,【慎思5】 銅鋅原電池工作一段時(shí)間后離子濃度怎樣變化？電流會(huì)減弱嗎？,【慎思6】 燃料電池在工作時(shí)燃燒嗎？ 提示 不燃燒，因?yàn)槿剂想姵氐脑鲜窃趦蓸O分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)，而不是直接進(jìn)行得失電子的反應(yīng)。,,【例1】關(guān)于如圖所示裝置的敘述正確的是 ( )。 A．銅是負(fù)極，銅片上有氣泡產(chǎn)生 B．銅片是正極，該電極周圍溶液氫離子濃度不變 C．電流從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片 D．氫離子在銅片表面被還原,解析 如圖所示裝置是原電池，活潑的鋅為負(fù)極，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，本身質(zhì)量逐漸減少。而銅極為正極，上面富集電子，H＋移向銅極，H＋濃度增大，H＋發(fā)生還原反應(yīng)產(chǎn)生H2。 答案 D,銅鋅原電池工作原理如下所示：,【體驗(yàn)1】關(guān)于原電池的下列說(shuō)法正確的是 ( )。 A．在正極上發(fā)生氧化反應(yīng) B．化學(xué)性質(zhì)較活潑的金屬為負(fù)極 C．在外電路電子流出的是正極 D．原電池是由電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置,解析 原電池相對(duì)較活潑的金屬作負(fù)極，負(fù)極本身參與反應(yīng)，失去電子被氧化，是電子流出的一極。相對(duì)不活潑的金屬或非金屬作正極，正極上電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子得到電子被還原，是電子流入的一極。因此，原電池是利用氧化還原反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。 答案 B,1．由組成原電池兩極材料相對(duì)活潑性判斷 一般相對(duì)活潑的金屬為負(fù)極，活潑性弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。 2．依據(jù)電流的方向或電子流動(dòng)的方向判斷 電流由正極流向負(fù)極，電子由負(fù)極流向正極。 3．依據(jù)原電池的電解質(zhì)溶液內(nèi)離子移動(dòng)的方向來(lái)判斷 在原電池的電解質(zhì)溶液內(nèi)，陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。,4．依據(jù)原電池兩極上發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)類型來(lái)判斷 原電池的負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生還原反應(yīng)。 5．依據(jù)某些現(xiàn)象來(lái)判斷 電極溶解的一極為負(fù)極，電極增重或產(chǎn)生氣體的一極為正極。 說(shuō)明：(1)電極材料有時(shí)并不一定是金屬(如石墨碳棒)，有時(shí)還可以是相同的金屬(如金屬鉑)，但電極反應(yīng)一定是氧化還原反應(yīng)。如：氫氧燃料電池。(2)負(fù)極與電解質(zhì)溶液的溶質(zhì)不一定要發(fā)生反應(yīng)，但負(fù)極上一定有物質(zhì)失去電子變成陽(yáng)離子或消耗陰離子。,【例2】下圖是Zn和Cu組成的原電池示意圖，某小組做完該實(shí)驗(yàn)后，在讀書(shū)卡片上記錄如下圖，卡片上描述合理的是 ( )。,A.①②③ B．④⑤⑥ C．③④⑤ D．②③⑥ 解析 Cu—Zn—H2SO4原電池中，鋅為負(fù)極，電子由鋅→銅，導(dǎo)線中電流由銅→鋅，鋅失去電子而溶解，溶液中的H＋移向銅片，在Cu極得到電子而產(chǎn)生H2氣泡。故D項(xiàng)正確。 答案 D,①原電池正、負(fù)極的判斷基礎(chǔ)是氧化還原反應(yīng)，如果給出一個(gè)方程式判斷正、負(fù)極，可以直接根據(jù)化合價(jià)的升降來(lái)判斷。發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)的一極為正極。 ②判斷電極時(shí)，不能簡(jiǎn)單地依據(jù)金屬的活潑性來(lái)判斷，要看反應(yīng)的具體情況，如：a.Al在強(qiáng)堿性溶液中比Mg更易失電子，Al作負(fù)極，Mg作正極；b.Fe、Al在濃HNO3中鈍化后，比Cu等金屬更難失電子，Cu等金屬作負(fù)極，F(xiàn)e、Al作正極。,【體驗(yàn)2】如圖為氫氧燃料電池原理示意圖，根據(jù)此圖的提示，下列敘述不正確的是 ( )。,A．a(chǎn)電極是負(fù)極 B．b電極的電極反應(yīng)為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ C．氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源 D．氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部貯存在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置,解析 氫氧燃料電池的總反應(yīng)為2H2＋O2===2H2O，因此a電極上發(fā)生反應(yīng)2H2－4e－===4H＋，a電極是負(fù)極；b電極上發(fā)生反應(yīng)O2＋2H2O＋4e－===4OH－，b電極是正極，以上電極反應(yīng)式，適用于電解質(zhì)溶液為Na2SO4溶液等；氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率較高，且產(chǎn)物是H2O，無(wú)污染，是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源；氫氧燃料電池通入H2、O2就能工作，無(wú)需將H2、O2貯存在電池內(nèi)部。 答案 B,規(guī)律探究十二 原電池原理多方位的應(yīng)用,【知識(shí)支持】 1．加快氧化還原反應(yīng)的速率 一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，設(shè)計(jì)成原電池時(shí)反應(yīng)速率增大。 例如，在Zn與稀H2SO4反應(yīng)時(shí)，加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的速率增大。,2．比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱 兩種金屬分別作原電池的兩極時(shí)，一般作負(fù)極的金屬比作正極的金屬活潑。 例如，有兩種金屬a、b，用導(dǎo)線連接或a、b之間用導(dǎo)線連上靈敏電流計(jì)后，插入到稀H2SO4中，觀察到a溶解，b極上有氣泡產(chǎn)生，則推測(cè)a為負(fù)極，b為正極，金屬活動(dòng)性a＞b。,3．用于金屬的保護(hù) 使被保護(hù)的金屬制品作原電池正極而得到保護(hù)。 例如，要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極。 4．設(shè)計(jì)電池，制造化學(xué)電源 理論上能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。,【問(wèn)題探究】 有a、b、c、d四個(gè)金屬電極，有關(guān)的化學(xué)裝置、部分反應(yīng)現(xiàn)象如下：,,由此可判斷這四種金屬的活動(dòng)性順序是 ( )。 A．a(chǎn)＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞a C．d＞a＞b＞c D．a(chǎn)＞b＞d＞c,解析 在a－b－CuSO4溶液的原電池中，由a極質(zhì)量減少，說(shuō)明金屬a的活潑性比金屬b的強(qiáng)；在b－c－H2SO4溶液中，由于沒(méi)有導(dǎo)線，沒(méi)有組成原電池，且金屬b上有氣泡而c上沒(méi)有，說(shuō)明金屬b的活潑性比金屬c強(qiáng)；在a－d－H2SO4溶液的原電池中，電流從a極流向d極，說(shuō)明電子由d極流向a極，則金屬d的活潑性比金屬a強(qiáng)。故這四種金屬的活動(dòng)性順序是d＞a＞b＞c。 答案 C,