《化學(xué)反應(yīng)與能量變化》化學(xué)反應(yīng)與能量PPT(第2課時化學(xué)反應(yīng)與電能)
第一部分內(nèi)容：必備知識·素養(yǎng)奠基
一、 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
1.化學(xué)能間接轉(zhuǎn)化為電能
(2)關(guān)鍵——燃燒(氧化還原反應(yīng))。
【情境·思考】
火力發(fā)電是我國主要的發(fā)電方式。簡單的說就是利用燃料發(fā)熱,加熱水,形成高溫高壓過熱蒸汽,然后蒸汽沿管道進入汽輪機中不斷膨脹做功,沖擊汽輪機轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn),帶動發(fā)電機轉(zhuǎn)子(電磁場)旋轉(zhuǎn),定子線圈切割磁感線,發(fā)出電能。
(1)火力發(fā)電存在幾種形式的能量轉(zhuǎn)化?
提示:化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能、熱能轉(zhuǎn)化為機械能、機械能轉(zhuǎn)化為電能3種形式。
(2)試分析火力發(fā)電有哪些弊端?
提示:①使用的化石燃料屬于不可再生資源;②化石燃料的燃燒會產(chǎn)生大量的有害氣體(如SO2、CO等)及粉塵,污染環(huán)境;③能量經(jīng)過多次轉(zhuǎn)化,能量利用率低。
2.化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能——原電池
(1)實驗探究:
(2)原理分析:
(3)原電池:
①定義:把_________________的裝置叫原電池。
②工作原理:(以銅-鋅-稀硫酸原電池為例)
【巧判斷】
(1)鹽酸與氫氧化鈉溶液混合放熱,故可以設(shè)計原電池反應(yīng)。( )
提示:×。鹽酸與氫氧化鈉的反應(yīng)不是氧化還原反應(yīng)。
(2)銅-鋅-稀硫酸原電池中,銅換成石墨棒也能產(chǎn)生電流。( )
提示:√。原電池中正極材料不參與反應(yīng),只起到導(dǎo)電的作用,石墨棒可以導(dǎo)電。
二、化學(xué)電池——新能源和可再生能源的重要組成部分
1.一次電池——鋅錳干電池
2.二次電池
【微思考】
生活中電動車、手機的電池屬于一次電池還是二次電池?
提示:電動車、手機的電池都可以反復(fù)充電使用,都屬于二次電池。
3.發(fā)展中的燃料電池
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化學(xué)反應(yīng)與能量變化PPT，第二部分內(nèi)容：關(guān)鍵能力·素養(yǎng)形成
知識點一 原電池的構(gòu)成條件及正負極的判斷方法
【重點釋疑】
1.原電池的構(gòu)成條件——“兩極一液一線一反應(yīng)”
2.原電池的工作原理
(1)兩反應(yīng):正極——還原反應(yīng);負極——氧化反應(yīng)。
(2)三方向:
①電流方向:正極→負極;
②電子流動方向(導(dǎo)線中):負極→正極;
③陰陽離子移動方向(電解質(zhì)溶液中):
陽離子:負極→正極;
陰離子:正極→負極。
3.原電池正負極的判斷方法
【易錯提醒】(1)構(gòu)成原電池的兩電極材料不一定都是金屬,正極材料可以為導(dǎo)電的非金屬,例如石墨。兩極材料可能參與反應(yīng),也可能不參與反應(yīng)。
(2)兩個活潑性不同的金屬電極用導(dǎo)線連接,共同插入電解質(zhì)溶液中不一定構(gòu)成原電池,必須有一個能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)。
(3)在判斷原電池正負極時,既要考慮金屬活潑性的強弱,也要考慮電解質(zhì)溶液性質(zhì)。如Mg-Al-HCl溶液構(gòu)成的原電池中,負極為Mg;但是Mg-Al-NaOH溶液構(gòu)成的原電池中,負極為Al,正極為Mg。
【思考·討論】
(1)原電池內(nèi)部陰、陽離子如何移動?移動的原因是什么?
提示:陰離子要移向負極,陽離子要移向正極。這是因為負極失電子,生成大量陽離子積聚在負極附近,致使該極附近有大量正電荷,所以溶液中的陰離子要移向負極;正極得電子,該極附近的陽離子因得電子生成電中性的物質(zhì)而使該極附近帶負電荷,所以溶液中的陽離子要移向正極。
(2)兩個活潑性不同的金屬電極用導(dǎo)線連接,共同通入電解質(zhì)溶液中就能構(gòu)成原電池嗎?
提示:不一定。構(gòu)成原電池除具備①兩種活潑性不同的金屬②電解質(zhì)溶液③形成閉合回路外,還必須有一個能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng),如圖由于Cu、Ag都不能與稀硫酸反應(yīng),故不能構(gòu)成原電池。
【案例示范】
【典例】(2019·淄博高一檢測)如圖所示電流表的指針發(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( )
A.B極為原電池的正極
B.A、B、C分別為Zn、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)
知識點二 原電池原理的應(yīng)用
【重點釋疑】
1.加快化學(xué)反應(yīng)速率
一個自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng),設(shè)計成原電池可以加快反應(yīng)速率。
2.比較金屬活潑性強弱:
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。
3.用于金屬保護
將被保護的金屬與比其活潑的金屬連接。
4.設(shè)計原電池
(1)依據(jù):已知一個氧化還原反應(yīng),首先分析找出氧化劑、還原劑,一般還原劑為負極材料(或在負極上被氧化),氧化劑為電解質(zhì)溶液中的陽離子(或在正極上被還原)。
(2)步驟:以Fe+CuSO4====FeSO4+Cu為例。
【思考·討論】
(1)在原電池中,負極材料的金屬性一定大于正極材料嗎?
提示:一般原電池中負極材料的金屬性大于正極材料,在特殊情況下也有特例,如Al-Mg-NaOH原電池中,Al在強堿性溶液中比Mg更易失電子,Al作負極,Mg作正極。
(2)如何利用Cu+2AgNO3====Cu(NO3)2+2Ag設(shè)計原電池?
提示:該氧化還原反應(yīng)可拆分為如下兩個半反應(yīng):
氧化反應(yīng)(負極反應(yīng)):Cu-2e-====Cu2+。
還原反應(yīng)(正極反應(yīng)):2Ag++2e-====2Ag。
故Cu作負極,活潑性比Cu差的材料作正極,如Ag、C等,AgNO3溶液作電解質(zhì)溶液。如圖:
【案例示范】
【典例1】(2019·岳陽高一檢測) 把A、B、C、D四塊金屬泡在稀H2SO4中,用導(dǎo)線兩兩相連可以組成各種原電池。若A、B相連時,A為負極;C、D相連時,D上有氣泡逸出;A、C相連時,A極減輕;B、D相連時,B為正極。則四種金屬的活潑性順序由大到小排列為( )
A.A>C>D>B B.A>C>B>D
C.B>D>C>A D.A>B>C>D
【解題指南】解答本題要注意兩點:
(1)原電池中,負極金屬的活潑性大于正極金屬;
(2)熟練掌握原電池正負極的判斷依據(jù)。
【解析】選A。A、B相連時,A為負極,則說明A與B相比較,A更加活潑;C、D相連,D上有氣泡逸出,則C為電源的負極,C比D活潑;A、C相連時,A極減輕,A參與了電極反應(yīng),被消耗,應(yīng)是活潑金屬;B、D相連,B為正極,則D是活潑金屬,作電源的負極。故有A>C>D>B。
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