高中化學 2-3-2 化學反應為人類提供能量課件 魯科版必修2.ppt

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第2課時 化學反應為人類提供能量,1．放熱反應 化學反應過程產生的能量以 的形式 出來，像這樣的反應屬于放熱反應。即熱飯盒能 食物、 能焊接鋼軌的反應屬于放熱反應。,熱能,釋放,加熱,鋁熱劑,2．吸熱反應 化學反應需要不斷地吸收熱能來維持反應的進行，像這樣的反應屬于吸熱反應。,1.原電池的含義 原電池是利用 反應將 能轉化為 能的裝置。 2．探究原電池的工作原理,氧化還原,化學,電,,無明顯現(xiàn)象,不反應,溶解,氣泡,無明顯,現(xiàn)象,溶解,氣泡,,氣泡,Cu,得到,偏轉,電流,3.原電池的工作原理 在實驗中，當把銅片和鋅片用導線連接好一同浸入稀硫酸時，由于金屬鋅比金屬銅 ，鋅原子容易 電子被 成Zn2＋進入溶液，鋅片上的電子通過 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，形成 ?？梢姡姵厥抢? 反應將 能轉化成 能的。,活潑,失去,氧化,導線,獲得,還原,銅片,導線,電流,氧化還原,化學,電,4．原電池的構成 (1)① 極：活潑金屬；正極：不活潑金屬或非金屬導體。 ②有 。 ③導線、 、兩個電極構成閉合回路。 ④能自發(fā)發(fā)生的 反應。,負,電解質溶液,電解質溶液,氧化還原,(2)常見電池 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：其能量轉化率高，能長時間提供電能。如氫氧燃料電池。,一次電池,二次電池,燃料,1．電能轉化為化學能 化工生產中通過電解飽和食鹽水來制備燒堿、氫氣和氯 氣就是 向 能的轉化。 2．化學能與光能的相互轉化 許多物質在氧氣中燃燒時發(fā)光就是 能轉化為 能；而綠色植物的光合作用則實現(xiàn)了 能向 能的轉化。,電能,化學,化學,光,光,化學,【慎思1】 列舉常見的放熱反應有哪些？ 提示 (1)所有的燃燒反應；(2)酸堿中和反應；(3)活潑金屬與酸或H2O生成H2的反應；(4)多數(shù)化合反應；(5)物質的緩慢氧化。,【慎思2】 構成原電池的基本條件是什么？ 提示 (1)兩種活動性不同的金屬做電極；(2)電解質溶液；(3)導線；(4)自發(fā)的氧化還原反應；(5)形成閉合回路。,【慎思3】 原電池的負極只能是金屬嗎？ 提示 不是，理論上說任何氧化還原反應都有電子得失，所以除了金屬能作原電池的負極外，能發(fā)生氧化還原反應的非金屬中，也有可能作負極。,【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，帶電粒子是按照一定的規(guī)律，沿一定方向運動的，應當從兩方面掌握，一是溶液中的陰離子向負極方向運動，而帶正電的陽離子向正極方向運動。二是導線上電子從負極流向正極，電流從正極流向負極。整個回路上帶同種電荷的粒子沿一個方向在不停地運動，可示意為,【慎思5】 銅鋅原電池工作一段時間后離子濃度怎樣變化？電流會減弱嗎？,【慎思6】 燃料電池在工作時燃燒嗎？ 提示 不燃燒，因為燃料電池的原料是在兩極分別發(fā)生氧化反應和還原反應，而不是直接進行得失電子的反應。,,【例1】關于如圖所示裝置的敘述正確的是 ( )。 A．銅是負極，銅片上有氣泡產生 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，活潑的鋅為負極，失去電子，發(fā)生氧化反應，本身質量逐漸減少。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)生還原反應產生H2。 答案 D,銅鋅原電池工作原理如下所示：,【體驗1】關于原電池的下列說法正確的是 ( )。 A．在正極上發(fā)生氧化反應 B．化學性質較活潑的金屬為負極 C．在外電路電子流出的是正極 D．原電池是由電能轉化為化學能的裝置,解析 原電池相對較活潑的金屬作負極，負極本身參與反應，失去電子被氧化，是電子流出的一極。相對不活潑的金屬或非金屬作正極，正極上電解質溶液中的陽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將化學能轉化為電能的裝置。 答案 B,1．由組成原電池兩極材料相對活潑性判斷 一般相對活潑的金屬為負極，活潑性弱的金屬或能導電的非金屬為正極。 2．依據(jù)電流的方向或電子流動的方向判斷 電流由正極流向負極，電子由負極流向正極。 3．依據(jù)原電池的電解質溶液內離子移動的方向來判斷 在原電池的電解質溶液內，陽離子移向正極，陰離子移向負極。,4．依據(jù)原電池兩極上發(fā)生的化學反應類型來判斷 原電池的負極上發(fā)生氧化反應，正極上發(fā)生還原反應。 5．依據(jù)某些現(xiàn)象來判斷 電極溶解的一極為負極，電極增重或產生氣體的一極為正極。 說明：(1)電極材料有時并不一定是金屬(如石墨碳棒)，有時還可以是相同的金屬(如金屬鉑)，但電極反應一定是氧化還原反應。如：氫氧燃料電池。(2)負極與電解質溶液的溶質不一定要發(fā)生反應，但負極上一定有物質失去電子變成陽離子或消耗陰離子。,【例2】下圖是Zn和Cu組成的原電池示意圖，某小組做完該實驗后，在讀書卡片上記錄如下圖，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，鋅為負極，電子由鋅→銅，導線中電流由銅→鋅，鋅失去電子而溶解，溶液中的H＋移向銅片，在Cu極得到電子而產生H2氣泡。故D項正確。 答案 D,①原電池正、負極的判斷基礎是氧化還原反應，如果給出一個方程式判斷正、負極，可以直接根據(jù)化合價的升降來判斷。發(fā)生氧化反應的一極為負極，發(fā)生還原反應的一極為正極。 ②判斷電極時，不能簡單地依據(jù)金屬的活潑性來判斷，要看反應的具體情況，如：a.Al在強堿性溶液中比Mg更易失電子，Al作負極，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等金屬作負極，F(xiàn)e、Al作正極。,【體驗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電極是負極 B．b電極的電極反應為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ C．氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源 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的新型發(fā)電裝置,解析 氫氧燃料電池的總反應為2H2＋O2===2H2O，因此a電極上發(fā)生反應2H2－4e－===4H＋，a電極是負極；b電極上發(fā)生反應O2＋2H2O＋4e－===4OH－，b電極是正極，以上電極反應式，適用于電解質溶液為Na2SO4溶液等；氫氧燃料電池的能量轉化率較高，且產物是H2O，無污染，是一種具有應用前景的綠色電源；氫氧燃料電池通入H2、O2就能工作，無需將H2、O2貯存在電池內部。 答案 B,規(guī)律探究十二 原電池原理多方位的應用,【知識支持】 1．加快氧化還原反應的速率 一個自發(fā)進行的氧化還原反應，設計成原電池時反應速率增大。 例如，在Zn與稀H2SO4反應時，加入少量CuSO4溶液能使產生H2的速率增大。,2．比較金屬活動性強弱 兩種金屬分別作原電池的兩極時，一般作負極的金屬比作正極的金屬活潑。 例如，有兩種金屬a、b，用導線連接或a、b之間用導線連上靈敏電流計后，插入到稀H2SO4中，觀察到a溶解，b極上有氣泡產生，則推測a為負極，b為正極，金屬活動性a＞b。,3．用于金屬的保護 使被保護的金屬制品作原電池正極而得到保護。 例如，要保護一個鐵質的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可用導線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負極。 4．設計電池，制造化學電源 理論上能自發(fā)進行的氧化還原反應都可以設計成原電池。,【問題探究】 有a、b、c、d四個金屬電極，有關的化學裝置、部分反應現(xiàn)象如下：,,由此可判斷這四種金屬的活動性順序是 ( )。 A．a＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞a C．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞c,解析 在a－b－CuSO4溶液的原電池中，由a極質量減少，說明金屬a的活潑性比金屬b的強；在b－c－H2SO4溶液中，由于沒有導線，沒有組成原電池，且金屬b上有氣泡而c上沒有，說明金屬b的活潑性比金屬c強；在a－d－H2SO4溶液的原電池中，電流從a極流向d極，說明電子由d極流向a極，則金屬d的活潑性比金屬a強。故這四種金屬的活動性順序是d＞a＞b＞c。 答案 C,