高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 化学反应与能量变化教课内容ppt课件

这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 化学反应与能量变化教课内容ppt课件，共39页。PPT课件主要包含了原电池工作原理，知识点一，氧化还原，活动性不同，电解质，氧化反应，还原反应，铜或石墨，FeCl3溶液，常见化学电源等内容，欢迎下载使用。
1.原电池(1)原电池的概念是将　　　能转化为　　　能的装置;原电池的反应本质是　 　　　反应。 (2)原电池的构成条件理论上,自发的　 　　　反应均可构成原电池。 具体条件是:①具有　 　　　的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属);②溶液:两电极均插入　　　　溶液中;③导线:两极用导线相连,形成闭合回路。 
2.原电池的工作原理(以Cu、Zn、稀硫酸形成的原电池为例)原电池总反应式:Zn+2H+=Zn2++H2↑。
Zn-2e-=Zn2+
2H++2e-=H2↑
3.原电池工作原理的应用(1)比较金属活动性。一般作负极的金属活动性　　,作正极的金属活动性　　。 (2)加快氧化还原反应的速率。如:在Zn和稀硫酸反应时,滴加少量CuSO4溶液,则Zn置换出的铜和锌能构成原电池的正负极,从而加快Zn与稀硫酸反应的速率。(3)设计原电池。如:把Fe+2Fe3+=3Fe2+设计成原电池,可用　　作负极,　 　　　作正极,　　　　，作电解质溶液。 
(4)保护金属设备。如:船体是钢铁材料,在海水中易被腐蚀,在船体外壳焊接上比铁活泼的金属(如Zn),则构成以Zn、Fe为电极的原电池,　　　　被消耗掉而　　　　得到保护。 
[素养养成] 1.NaOH+HCl=NaCl+H2O,这个反应能设计成原电池吗,为什么?
[答案]提示:不能,因为它不是氧化还原反应。
[答案]提示:不能,虽然它是氧化还原反应,但不是释放能量的氧化还原反应。
例1 将纯锌片和纯铜片按图甲、乙所示方式插入同浓度同体积的稀硫酸中一段时间,下列叙述中正确的是(　　)A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生B.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极C.两烧杯的溶液中H+浓度均减小D.乙装置中化学能转化为电能
[解析] 根据原电池的形成条件,甲是原电池,总反应为Zn+2H+=Zn2++H2↑;乙没用导线将两金属片相连,不能形成原电池,只能在锌片上发生置换反应:Zn+2H+=Zn2++H2↑;分析可知,甲中铜片上有气泡产生,乙中锌片上有气泡产生。
例2 如图是课外活动小组设计的用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法错误的是 (　　)A.铜片表面有气泡生成B.装置中存在“化学能→电能→光能”的转换C.如果将硫酸换成柠檬汁,导线中不会有电子流动D.如果将锌片换成铁片,电路中的电流方向不变
[解析] 铜锌原电池中,Cu作正极,溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气,故Cu片上有气泡生成,A正确;原电池中化学能转化为电能,LED灯发光时,电能转化为光能,B正确;
柠檬汁显酸性也能作电解质溶液,将硫酸换成柠檬汁,仍然构成原电池,导线中会有电子流动,C错误;金属性Cu比Zn、Fe弱,Cu作正极,电路中的电流方向不变,仍然由Cu流向负极,D正确。
[归纳总结] 原电池的工作原理
1.分类化学电源有　　　　 、　　　　　之分。一次电池不能充电,用过之后　 ，复原;二次电池可充电,可多次　　　使用。 2.碱性锌锰干电池锌筒为负极,电极反应式:　　　　　　　　　　　　　。 石墨为　　极,电极反应式:2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-。 总反应方程式:Zn+2H2O+2MnO2=Zn(OH)2+2MnO(OH)。
Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2　
3.铅蓄电池负极材料为　　　,正极材料为　　　　,电解质为　　　　。 总反应的化学方程式为　 　　　　　　　　　　　　　。 4.燃料电池原理利用原电池的工作原理将　　　和　　　　反应所放出的　　　　直接转化为　　　　。 
Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
5.氢氧燃料电池电极材料两极都是Pt等惰性电极,当电解质溶液为KOH溶液时,负极反应为　　　　　　　　　　,正极反应为　　　　　　　　　 ,总反应的化学方程式:2H2+O2=2H2O。 
2H2+4OH--4e-=4H2O　
O2+2H2O+4e-=4OH-
[素养养成] 如何书写燃料电池的电极方程式?
[答案]提示:燃料电池的总反应相当于燃料燃烧的反应,然后再看燃烧产物与电解质溶液是否发生反应,从而得总反应。燃料电池中都是燃料在负极失电子,O2(或其他氧化剂)在正极得电子。书写此类反应,应先写正极反应式,然后利用总反应式-正极反应式=负极反应式,从而写出负极反应式。需要注意的是由于电解质的不同,正极反应一般分为以下几类:
若电解质溶液是酸性的,在电极反应式中不能出现OH-。如氢氧燃料电池,当电解质溶液呈酸性时,正极反应式为O2+4e-+4H+＝2H2O。若电解质溶液是碱性的,在电极反应式中不能出现H+。如氢氧燃料电池,当电解质溶液呈碱性时,正极反应式为O2+2H2O+4e-＝4OH-。
例3 对化学电源的叙述正确的是 (　　)A.化学电源比火力发电对化学能的利用率高B.化学电源所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位C.化学电源均是安全、无污染的D.化学电源即为可充电电池
[解析] 由于是化学能与电能的直接转化,节省了许多中转环节,所以化学电源对化学能的利用率比火力发电高得多,但火力发电提供的电能仍居世界耗电量的首位;化学电源一般较安全,但含重金属的电源如果随意丢弃,将会给环境带来严重的污染;有些化学电源是可充电电源(如镍镉电池),有些是不可充电的(如干电池)。
[解析] 由负极失电子发生氧化反应,正极得电子发生还原反应或根据原电池形成的条件,相对活泼(指金属性)的一极为负极,相对不活泼的一极为正极可判断出选项A、B正确;在外电路中,电子从负极流向正极,故选项C不正确;
长时间连续使用该原电池,由于锌皮慢慢溶解而破损,且MnO2不断吸收H2而生成H2O,糊状物也越来越稀,故其很可能流出腐蚀用电器,选项D正确。
[易错警示] 书写原电池电极反应式时注意的问题(1)中性溶液反应物中无H+或OH-。(2)酸性溶液反应物、生成物中均无OH-。(3)碱性溶液反应物、生成物中均无H+。(4)水溶液不能出现O2-。
1.下面是四个化学反应,你认为理论上不可用于设计原电池的化学反应是 (　　)A.Zn+Ag2O+H2O＝Zn(OH)2+2AgB.Pb+PbO2+2H2SO4＝2PbSO4+2H2OC.Zn+CuSO4＝Cu+ZnSO4D.AgNO3+HCl＝AgCl↓+HNO3
[解析] A项是银锌电池,B项是铅酸电池,C项是铜锌电池。以上三项都是氧化还原反应,而D项不是氧化还原反应。
2.下列说法正确的是 (　　)A.原电池是把电能转变成化学能的装置B.原电池中电子流出的一极是正极,发生氧化反应C.原电池两极均发生氧化反应和还原反应D.原电池内部的阳离子向正极移动
[解析] 要综合考虑原电池的概念、电极反应、电子移动的方向和电流方向。原电池中的电子移动方向是负极→外电路→正极,可见B项错误;在原电池中负极发生氧化反应,而正极发生还原反应,C项错误;阳离子向正极移动,D项正确。
3.在实验室制取氢气时,最好的方法是(　　)A.纯锌与稀硫酸反应B.纯锌与浓硫酸反应C.纯锌与稀盐酸反应D.粗锌(含铜、银)与稀硫酸反应
[解析] 含有铜、银的锌与稀硫酸反应时,由于发生原电池反应,生成氢气的速率加快。
[解析] 从铅蓄电池的放电反应可以看出:放电过程中Pb失去电子变为Pb2+,发生氧化反应,因而Pb是负极;PbO2得到电子发生还原反应,被还原;反应过程中消耗了H2SO4,使溶液的酸性减弱。
5.燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)与氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置,电解质溶液是强碱溶液。下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是(　　)A.负极反应式:O2+2H2O+4e-＝4OH-B.负极反应式:CH4+8OH--8e-＝CO2+6H2OC.随着放电的进行,溶液中的c(OH-)不变D.放电时溶液中的阴离子向负极移动
6.有人设计以铂和锌为电极材料,植入人体作某种心脏病人的心脏起搏器的能源,它依靠人体血液中有一定浓度的O2和H2O进行工作。(1)负极材料是　　　　,电极反应为　　　　　　　　 。 (2)正极材料是　　　　,电极反应为　　　　　　　 　。
[解析] 以铂和锌为电极材料,植入人体作某种心脏病人的心脏起搏器的能源,正极是铂,负极是锌,电解质溶液是人体血液,工作时,负极锌被氧化,血液中的O2得到电子被还原。正极的反应为O2+4e-+2H2O＝4OH-;负极的反应为Zn-2e-＝Zn2+。
Zn-2e-＝Zn2+
O2+2H2O+4e-＝4OH-
1.现有M、N、P、E四种金属,已知:①M+N2+＝N+M2+;②M、P 用导线连接放入硫酸氢钠溶液中,M表面有大量气泡逸出;③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中,电极反应为E2++2e-＝E,N-2e-＝N2+。则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是(　　)A.P>M>N>E B.E>N>M>PC.P>N>M>E D.E>P>M>N
[解析] 由①知,金属还原性:M>N;M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中,M表面有大量气泡逸出,说明M作原电池的正极,故金属还原性:P>M;N、E构成的原电池中,N作负极,故金属还原性:N>E。
2.将一张滤纸剪成四等份,用铜片、锌片、发光二极管、导线在玻璃片上连接成如图所示的装置,在四张滤纸上滴入稀H2SO4直至全部润湿。下列叙述正确的是 (　　)A.锌片上有气泡,铜片溶解B.Zn片发生还原反应C.电子都是从铜片经外电路流向锌片D.该装置至少有两种形式的能量转换
[解析]锌为负极,铜为正极,正极上生成氢气,A错误;锌为负极,发生氧化反应,B错误;电子从锌极经外电路流向铜极,C错误;该装置存在电能与化学能、电能与光能的转化,D正确。
5.(1)把一块纯净的锌片插入盛有稀硫酸的烧杯里,可观察到锌片逐渐溶解,并有气体产生,再平行地插入一块铜片(如图甲所示),可观察到铜片上　　　(填“有”或“没有”)气泡产生,再用导线把锌片和铜片连接起来(如图乙所示),可观察到铜片上　　　(填“有”或“没有”)气泡产生。 
[解析]把一块纯净的锌片插入盛有稀硫酸的烧杯里,由于Zn可以和硫酸溶液反应产生氢气,而Zn则不断被消耗,故可观察到锌片逐渐溶解,并有气体产生;再平行地插入一块铜片,由于Cu不能与酸发生置换反应,所以可观察到铜片上没有气泡产生;若再用导线把锌片和铜片连接起来就构成了原电池,Zn作负极,Cu作正极,电子由Zn经导线流向Cu,溶液里的氢离子在铜电极上获得电子变为氢气逸出,故可观察到铜片上有气泡产生。
(2)用导线连接灵敏电流表的两端后,再与溶液中的锌片和铜片相连(如图丙所示),观察到灵敏电流表的指针发生了偏转,说明了导线中有电流通过。从上述现象中可以归纳出构成原电池的一些条件是　　　　　　　　 　， ,有关的电极反应式:锌片　　　　　　;铜片　　　　　　　。 
两活动性不同的电极要插入电解质溶液,并用导线连接形成回路
[解析]用导线连接灵敏电流表的两端后,再与溶液中的锌片和铜片相连,观察到灵敏电流表的指针发生了偏转,说明了导线中有电流通过。从上述现象中可以归纳出构成原电池的一些条件是两活动性不同的电极要插入电解质溶液,并用导线连接形成回路;在Zn片上,Zn失去电子,发生氧化反应,电极反应式是Zn-2e-＝Zn2+,在Cu片上溶液里的氢离子获得电子,发生反应2H++2e-＝H2↑。
2H++2e-＝H2↑
(3)图乙、图丙是将　　　能转化为　　　能的装置,人们把它叫作原电池。 
[解析]图乙、图丙是借助于化学反应将化学能转化为电能,这种将化学能转化为电能的装置,人们把它叫作原电池。
6.有甲、乙两位学生均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序,两人均使用镁片与铝片作电极,但甲同学将电极放入2 ml·L-1H2SO4溶液中,乙同学将电极放入2 ml·L-1的NaOH溶液中,如图所示。(1)甲池中,镁片上发生　　　(填“氧化”或“还原”)反应,硫酸根离子往　　　 (填“正极”或“负极”)迁移;写出甲池中正极的电极反应式:　 。 
[解析]甲中镁易失电子作负极、Al作正极,负极上镁发生氧化反应、正极上氢离子发生还原反应,负极反应为Mg-2e-＝Mg2+,正极反应为2H++2e-＝H2↑,在原电池中,阴离子移向负极,即硫酸根离子移向负极。
6.有甲、乙两位学生均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序,两人均使用镁片与铝片作电极,但甲同学将电极放入2 ml·L-1H2SO4溶液中,乙同学将电极放入2 ml·L-1的NaOH溶液中,如图所示。(2)写出乙池中负极的电极反应式:　　　　　　　 　。
6.有甲、乙两位学生均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序,两人均使用镁片与铝片作电极,但甲同学将电极放入2 ml·L-1H2SO4溶液中,乙同学将电极放入2 ml·L-1的NaOH溶液中,如图所示。(3)如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属,则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”,则甲会判断出　　活动性更强,而乙会判断出　　活动性更强。(填写元素符号) 
[解析]甲中镁作负极、乙中铝作负极,根据作负极的金属活泼性强判断,甲中镁活动性强、乙中铝活动性强。
6.有甲、乙两位学生均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序,两人均使用镁片与铝片作电极,但甲同学将电极放入2 ml·L-1H2SO4溶液中,乙同学将电极放入2 ml·L-1的NaOH溶液中,如图所示。(4)由此实验,以下结论正确的是 (　　)A.利用原电池反应判断金属活动顺序时应注意选择合适的介质B.镁的金属性不一定比铝的金属性强C.该实验说明金属活动顺序表已过时,已没有实用价值D.该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大,因此应具体问题具体分析