人教版高中化学必修第二册第6章章末总结探究课课件+学案

项目任务：化学反应与能量变化在生产、生活中的应用探究

[引言]　化学反应过程中有能量变化，化学能可以转化为热能应用于生产生活中热量需求，化学能也可以转化电能应用生产生活中化学电源的使用。“学以致用”是学习化学的一项重要内容，考查学生的化学素养。

探究任务

[探究1]　随着人们生活节奏的加快，市场上出现了多种类型的“即食饭盒”等快速给食物加热的产品。

下面让我们探究它们的工作原理。

(1)有一“自热米饭”的广告播得很火，它介绍在食用时，将一无色液体加入一白色固体中，放上装米饭的盒子，过几分钟米饭马上就热气腾腾，可以食用了，非常方便。请你推测其白色固体和无色液体可能是如下哪个组合？(　　)

A．硝酸铵和水 B．浓硫酸和水

C．氧化钙和水   D．固体酒精和水

(2)目前市面上有一种新型饭盒“即热饭盒”，其原理是在饭盒底部有两层，一层存放水，另一层存放镁和铁的混合物。使用时打开隔离层，即发生反应：Mg＋2H2O===X＋H2↑。请根据以上信息回答下列各题：

①已知X是一种碱，则X的化学式是什么？你推断X的化学式的依据是什么？

②上述化学反应属于哪种基本反应类型？由该反应可知化学反应发生时都伴随什么变化？

提示：(1)C

(2)①：Mg(OH)2。根据质量守恒(原子守恒)定律可知X的化学式为Mg(OH)2。

②：置换反应。化学反应发生时都伴随着物质的变化和能量的变化。

[探究2]　自2018年开始，采用东方电气国产自主CDK6900型号氢燃料电池系统的10部蜀都氢燃料电池公交车陆续驶上成都街头。截至2019年6月，10台车累计安全运营里程已超过40万公里，单台车最高里程达5.25万公里，累计载客超过120万人。除此之外，最关键的是这辆巴士仅排放水，完全是零排放；续航里程长，可持续运行500多公里。

(1)燃料电池的工作原理是否与原电池相同？

(2)燃料电池有哪些优点？

提示：(1)燃料电池是在原电池的工作原理上研发的新型电池，正、负极发生反应的都是从外部通入的气体。(2)燃料电池具有能量转化率高、环保、使用寿命长等优点。

[探究3]　2019年世界航标日的主题是海上航标——成功的航行，可持续发展的地球。青岛庆祝首个“世界航标日”，首次面向全国启动灯塔开放季。我国首创的海洋电池以铝板、铂网作电极，海水为电解质溶液，电池总反应为4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3。可用作灯塔所需的电池。

(1)铝板在该电池中作什么极？发生什么变化？写出电极反应式。

提示：(1)负极。铝被氧化，发生氧化反应，电池工作时铝板逐渐被消耗，转化成氢氧化铝。4Al－12e－＋12OH－===4Al(OH)3。

(2)铂电极作什么极？在该电极上发生反应的物质是什么？

提示：根据电池反应可知，正极发生还原反应的物质是氧气，铂电极作正极，本身不参与反应。

(3)在灯塔的使用过程中存在什么能量的转化？

提示：化学能转化为电能，电能转化为光能。

[探究4]　TiO2在光照射下可使水分解：2H2O2H2↑＋O2↑，该过程类似植物的光合作用。如图是光照射下TiO2分解水的装置示意图。该装置有哪些形式的能量转化？铂电极上发生的是氧化反应还是还原反应？

提示：该装置光分解水是将光能转化为化学能，发生氧化还原反应，生成氢气和氧气，电子的转移经过R，又将化学能转化为电能；铂电极上生成氢气的反应为2H＋＋2e－===H2↑，是还原反应。

[探究5]　如图为甲烷的燃料电池，将铂电极放置在KOH溶液中，然后向两极分别通入CH4和O2，即可产生电流，称为燃料电池。通入CH4的电极为正极还是负极？写出反应的化学方程式和正、负极电极反应式。

提示：CH4燃料电池中发生的反应为CH4＋2O2＋2OH－===CO＋3H2O，碳元素的化合价升高，通入CH4的电极为负极，通入O2的电极为正极；正、负极电极反应式分别为2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，CH4＋10OH－－8e－===CO＋7H2O。

[素养评价]　通过上述探究中素材阅读，了解了化学反应中的能量变化在生产生活中的重要应用，让学生体会了化学的兴趣和用途，培养了学生“科学探究与创新意识”“科学态度与社会责任”的核心素养。