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人教版 (2019)必修 第二册第一节 化学反应与能量变化课文内容课件ppt
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这是一份人教版 (2019)必修 第二册第一节 化学反应与能量变化课文内容课件ppt，共54页。PPT课件主要包含了必备知识·自主学习，化学能转变为热能，汽化为蒸汽，无气泡，不反应，有气泡，失电子，氧化反应，得电子，还原反应等内容，欢迎下载使用。
一、能源与火力发电1.一次能源和二次能源
二次能源中的_____是应用最广泛,使用最方便,污染最小的能源。
2.火力发电——化学能间接转化为电能(1)火力发电的原理首先通过化石燃料燃烧,使_________________,加热水使之___________以推动蒸汽轮机,然后带动发电机发电。(2)能量转换过程
(3)火力发电的弊端①化石燃料属于不可再生资源,用化石燃料发电会造成资源的浪费。②火力发电的过程中,能量经过多次转化,利用率低,能量损失大。③化石燃料燃烧会产生大量的有害物质(如SO2、CO、NO2、粉尘等),污染环境。
【自主探索】(1)判断下列说法是否正确。①氢能、水能、风能和化石能源均属于一次能源。( )提示:×。氢能是经过一定加工手段制得的,属于二次能源。②火力发电是化学能间接转化为电能的过程。( )提示:√。火力发电是化学能间接转化为电能的过程。
(2)(情境思考)火力发电的原理是通过化石燃料燃烧,使化学能转变为热能,加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机,然后带动发电机发电。火力发电存在着三种能量转换过程:在锅炉中煤的化学能转变为热能;在涡轮机中热能转变为机械能;在发电机中机械能转换成电能。①火力发电过程能量转化效率很高吗?提示:火力发电是化学能和电能的间接转化,能量主要转变为热能和机楲能,能量转化效率低。
②火力发电中使化学能转化为电能的关键是什么?提示:燃烧(氧化还原反应)是使化学能转化为电能的关键;氧化还原反应的本质是氧化剂和还原剂之间发生电子转移的过程,电子转移引起化学键的重新组合,同时伴随着体系能量的变化。
二、原电池——化学能直接转化为电能1.实验探究电流的形成过程
2.原电池的概念(1)定义:将化学能转变为_____的装置。(2)工作原理(以铜-锌-稀硫酸原电池为例):
Zn-2e-====Zn2+
2H++2e-==== H2↑
Zn+2H+====Zn2++H2↑
【自主探索】(1)判断下列说法是否正确。①CaO+H2O====Ca(OH)2,可以放出大量的热,可把该反应设计成原电池,把其中的化学能转化为电能。( )提示:×。CaO+H2O====Ca(OH)2不是氧化还原反应。②原电池的负极发生还原反应。( )提示:×。原电池的负极发生氧化反应。③由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池中,负极反应式为Cu-2e-====Cu2+。( )提示:×。Fe的还原性比Cu强,铁作负极。
(2)(教材二次开发)根据教材“实验2-4将锌片和铜片用导线连接(导线中间接入一个电流表),平行插入盛有稀硫酸的烧杯中,观察现象”,分析下图两个装置的现象是否相同?
提示:不同。图1中锌片逐渐溶解,表面有气泡,铜片上没有气泡;图2中乙醇是非电解质,不能形成原电池,铜片、锌片均无现象。
知识点一 原电池 1.原电池的构成条件(1)一看反应:看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。(2)二看两电极:一般是活泼性不同的两电极。(3)三看是否形成闭合回路,形成闭合回路需要三个条件:①电解质溶液;②两电极直接或间接接触;③两电极插入电解质溶液中。
2.原电池的工作原理(以铜锌原电池为例)
3.原电池中的三个方向(1)电子方向:从负极流出沿导线流入正极;(2)电流方向:从正极沿导线流向负极;(3)离子的迁移方向:电解质溶液中,阴离子向负极迁移,阳离子向正极迁移。
4.原电池正、负极的判断
【合作探究】(1)(思维升华)在原电池中活泼性强的金属一定为负极吗?(宏观辨识与微观探析)提示:不一定。例如Mg-Al用导线连接后,插入NaOH溶液中,Mg是正极,Al是负极。
(2)(教材二次开发)下列烧杯中盛放的都是稀硫酸,在铜棒上能产生气泡的是哪个装置?(科学探究与创新意识)
提示:①。①是锌铜原电池,铜作正极,氢离子在铜电极上放电生成氢气,有气泡产生;②③中的铜银都不与稀硫酸反应,不能形成原电池;④中没有形成闭合电路。
【典例示范】【典例】如图所示装置中,观察到电流计指针偏转,M棒变粗,N棒变细,由此判断下表中所列M、N、P物质,其中可以成立的是( )
【解题指南】解答本题要注意以下两个方面:(1)负极参与反应,质量一般减少。(2)负极与电解质溶液反应,正极质量增加或产生气体。【解析】选C。本题通过电极变化来确定电极,N棒变细,即N极上发生氧化反应,N棒金属较活泼,A、D错误,由M棒变粗,可知B错误。
【母题追问】(1)A项P为硫酸铜溶液符合题意吗?提示:不符合题意。N极生成单质铜,质量增加。(2)D项P为硝酸亚铁溶液符合题意吗?提示:不符合题意。 N极生成单质铁,质量增加。
【误区警示】(1)构成原电池的两电极材料不一定都是金属,正极材料可以为导电的非金属,例如石墨。两极材料可能参与反应,也可能不参与反应。(2)两个活泼性不同的金属电极用导线连接,共同插入电解质溶液中不一定构成原电池,必须有一个能自发进行的氧化还原反应。(3)在判断原电池正负极时,既要考虑金属活泼性的强弱也要考虑电解质溶液性质。如Mg-Al-HCl溶液构成的原电池中,负极为Mg;但是Mg-Al-NaOH溶液构成的原电池中,负极为Al,正极为Mg。
【素养训练】如图是苹果和西红柿形成的原电池,其发电原理是两种金属片的电化学活性是不一样的,其中更活泼的那边的金属片能置换出水果中的酸性物质的氢离子,由于产生了正电荷,整个系统需要保持稳定,所以在组成原电池的情况下,自由电子从回路中保持系统的稳定,理论上来说电流大小直接和果酸浓度相关。
(1)两金属片有何现象?提示:其中较活泼的金属片逐渐溶解,另一金属片表面有气泡冒出。(2)内电路中移向负极参与反应的离子是什么?提示:H+。
知识点二 原电池的应用 1.加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应,设计成原电池时反应速率增大。
2.比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时,一般作负极的金属比作正极的金属活泼。
3.设计原电池(1)依据:已知一个氧化还原反应,首先分析找出氧化剂、还原剂,一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化),氧化剂为电解质溶液中的阳离子(或在正极上被还原)。(2)步骤:以Fe+CuSO4====FeSO4+Cu为例。
【方法导引】原电池的应用(1)能设计成原电池的反应一定是放热的氧化还原反应,吸热反应不可能将化学能转化为电能。在原电池中还原性强的物质作为负极,氧化性强的物质作为正极,正极材料只起导电作用,一般用 “万能电极”——石墨。(2)利用原电池原理可加快制氢气的速率,但可能影响生成氢气的量。需注意生成氢气的总量是取决于金属的量还是取决于酸的量。(3)离子不上导线,电子不进溶液,即电子在导线中移动而不能在溶液中通过,自由离子在溶液中迁移而不能在导线中通过。
【合作探究】(1)(思维升华)实验室制取少量H2时,为什么滴少量CuSO4溶液?(宏观辨识与微观探析)提示:在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液,Zn与置换出的Cu形成原电池加快了反应速率。(2)(知识关联)a和b两种金属,用导线连接后插入稀硫酸中,观察到a极溶解,b极上有气泡产生,则a和b哪种金属活动性强?(变化观念与平衡思想)提示:a为负极,b为正极,a活动性强。
【典例示范】【典例】FeCl3可用作印刷电路铜板腐蚀剂。铁及铁的化合物应用广泛,如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式:______。 (2)若将(1)中的反应设计成原电池,请在方框内画出原电池的装置图,标出正、负极,并写出电极反应式。正极反应式:_____________________负极反应式:_____________________
【思维建模】解答“设计原电池”类试题思维流程如下:
【解析】依据反应:2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+。氧化反应为Cu-2e-====Cu2+,还原反应为2Fe3++2e-====2Fe2+,则设计思路明确: 原电池组成为Cu是负极,正极材料选用比铜不活泼的铂,或导电的非金属如石墨棒,电解质溶液选用FeCl3溶液。
答案:(1)2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+(2)装置图 2Fe3++2e-====2Fe2+ Cu-2e-====Cu2+
【素养训练】公元前三百多年,亚历山大带领军队东征时,受到热带痢疾的感染,大多数士兵得病死亡,而皇帝和军官们却很少染疾。这个谜直到现代才被解开,原来皇帝和军官们的餐具都是用银制造的,而士兵的餐具都是用锡制造的。银在水中分解出极微量的银离子能吸附水中的微生物,使微生物赖以呼吸的酶失去作用,从而杀死微生物。
请利用反应Cu+2Ag+====2Ag+Cu2+设计一个化学电池(正极材料用石墨棒),回答下列问题:(1)该电池的负极材料、电解质溶液分别是什么?提示:该电池的负极材料是Cu,电解质溶液是AgNO3溶液。(2)正极上出现哪些现象?提示:正极石墨棒上出现银白色物质。(3)若导线上转移电子1 ml,则生成银的质量是多少?提示:若导线上转移电子1 ml,则生成银的质量是108 g。
三言两语话重点 (1)原电池的本质①能量转化:化学能转化为电能。②反应本质:自发进行的氧化还原反应。(2)必记原电池中的三个方向①电子:负极→导线→流入正极;②电流:正极→导线→流向负极;③电解质溶液中,阴离子向负极迁移,阳离子向正极迁移。(3)原电池中的三个应用①加快反应速率;②设计原电池;③比较金属的活泼性。
1.(教材二次开发·教材习题改编)某金属能和盐酸反应生成氢气,该金属与锌组成原电池时,锌为负极,则该金属可能为( )A.铝 B.铜 C.铁 D.镁【解析】选C。原电池的两极是活动性不同的材料,Zn为负极,正极材料应比Zn的活动性差,且能与盐酸反应放出H2,结合选项只有铁,答案为C。
2.如图所示进行实验,下列说法不正确的是( ) A.装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生B.甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能C.装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计,可观察到电流计指针发生偏转D.装置乙中负极的电极反应式:Zn-2e-====Zn2+
【解析】选B。装置甲观察到锌片上有气泡产生;装置乙为铜锌原电池,铜片为原电池正极,电极反应式为2H++2e-====H2↑,铜片上也可观察到有气泡产生。锌片为原电池负极,发生Zn-2e-====Zn2+,锌、铜之间用导线连接电流计,可观察到电流计指针发生偏转,A、C、D正确;甲装置不是原电池,能量变化不是化学能转化为电能,没有产生电流,故B错误。
3.如图所示,Mg-H2O2电池是以Mg和石墨为电极,海水为电解质溶液。下列说法错误的是( ) A.石墨电极是该电池的正极B.石墨电极上发生还原反应C.Mg电极的电极反应式: Mg-2e-====Mg2+D.电池工作时,电子从Mg电极经导线流向石墨电极,再出石墨电极经电解质溶液流向Mg电极
【解析】选D。Mg是活泼金属,作原电池的负极,发生失电子的氧化反应,其电极反应式为Mg-2e-====Mg2+,C正确;石墨作原电池的正极,电极上发生得电子的还原反应,A、B正确;原电池工作时,电子不能经过电解质溶液,D错误。
【加固训练】 (2020·南昌高一检测)X、Y、Z、W四种金属片浸在稀盐酸中,用导线连接,可以组成原电池,实验结果如图所示:
则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为( )A.Z>Y>X>W B.Z>X>Y>WC.Z>Y>W>XD.Y>Z>X>W【解析】选A。甲中Z为负极,Y为正极,活泼性Z>Y;乙中X上有气泡生成为正极,Y为负极,活泼性:Y>X;丙中电子由负极流向正极,Z为负极,W为正极,活泼性:Z>W;丁中正极发生还原反应,X为负极,W为正极,活泼性:X>W,则活泼性为Z>Y>X>W。
4.图1是铜锌原电池示意图。图2中,x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量,y轴表示( ) A.铜棒的质量 B.c(Zn2+)C.c(H+)D.c( )
【解析】选C。在正极Cu上溶液中的H+获得电子变为氢气,铜棒的质量不变,A错误;由于Zn是负极,不断发生反应Zn-2e-====Zn2+,所以溶液中c(Zn2+)增大,B错误;由于反应不断消耗H+,所以溶液的c(H+)逐渐降低,C正确; 不参加反应,其浓度不变,D错误。
【加固训练】 由A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。
根据实验现象回答下列问题:(1)装置甲中负极的电极反应式是________。 (2)装置乙中正极的电极反应式是________。 (3)装置丙中溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。 (4)四种金属活动性由强到弱的顺序是________。
【解析】(1)依据原电池原理,甲中金属A不断溶解,则A为负极、B为正极,负极被氧化,电极反应式为A-2e-====A2+。(2)乙中C极增重,即析出Cu,则B为负极,C为正极,正极发生还原反应,电极反应式为Cu2++2e-====Cu。(3)丙中A上有气泡即H2产生,则A为正极,活动性D>A,随着H+的消耗,pH变大。(4)通常情况下,原电池的负极活动性大于正极活动性:D>A>B>C答案:(1)A-2e-====A2+ (2)Cu2++2e-====Cu(3)变大 (4)D>A>B>C
【素养新思维】 5.新的研究发现,血液中的葡萄糖要进入细胞里面,胰岛素是很关键的。但是这还不够,还需要一个帮手把血液里面的葡萄糖送到细胞里面去,这个帮手就是铬。就是胰岛素和铬共同把血液里的葡萄糖送到细胞中,血糖就可以控制在一个比较正常的范围内。某化学兴趣小组为了探究铬和铁的活泼性,设计如图所示装置,回答下列问题。
一、能源与火力发电1.一次能源和二次能源
二次能源中的_____是应用最广泛,使用最方便,污染最小的能源。
2.火力发电——化学能间接转化为电能(1)火力发电的原理首先通过化石燃料燃烧,使_________________,加热水使之___________以推动蒸汽轮机,然后带动发电机发电。(2)能量转换过程
(3)火力发电的弊端①化石燃料属于不可再生资源,用化石燃料发电会造成资源的浪费。②火力发电的过程中,能量经过多次转化,利用率低,能量损失大。③化石燃料燃烧会产生大量的有害物质(如SO2、CO、NO2、粉尘等),污染环境。
【自主探索】(1)判断下列说法是否正确。①氢能、水能、风能和化石能源均属于一次能源。( )提示:×。氢能是经过一定加工手段制得的,属于二次能源。②火力发电是化学能间接转化为电能的过程。( )提示:√。火力发电是化学能间接转化为电能的过程。
(2)(情境思考)火力发电的原理是通过化石燃料燃烧,使化学能转变为热能,加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机,然后带动发电机发电。火力发电存在着三种能量转换过程:在锅炉中煤的化学能转变为热能;在涡轮机中热能转变为机械能;在发电机中机械能转换成电能。①火力发电过程能量转化效率很高吗?提示:火力发电是化学能和电能的间接转化,能量主要转变为热能和机楲能,能量转化效率低。
②火力发电中使化学能转化为电能的关键是什么?提示:燃烧(氧化还原反应)是使化学能转化为电能的关键;氧化还原反应的本质是氧化剂和还原剂之间发生电子转移的过程,电子转移引起化学键的重新组合,同时伴随着体系能量的变化。
二、原电池——化学能直接转化为电能1.实验探究电流的形成过程
2.原电池的概念(1)定义:将化学能转变为_____的装置。(2)工作原理(以铜-锌-稀硫酸原电池为例):
Zn-2e-====Zn2+
2H++2e-==== H2↑
Zn+2H+====Zn2++H2↑
【自主探索】(1)判断下列说法是否正确。①CaO+H2O====Ca(OH)2,可以放出大量的热,可把该反应设计成原电池,把其中的化学能转化为电能。( )提示:×。CaO+H2O====Ca(OH)2不是氧化还原反应。②原电池的负极发生还原反应。( )提示:×。原电池的负极发生氧化反应。③由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池中,负极反应式为Cu-2e-====Cu2+。( )提示:×。Fe的还原性比Cu强,铁作负极。
(2)(教材二次开发)根据教材“实验2-4将锌片和铜片用导线连接(导线中间接入一个电流表),平行插入盛有稀硫酸的烧杯中,观察现象”,分析下图两个装置的现象是否相同?
提示:不同。图1中锌片逐渐溶解,表面有气泡,铜片上没有气泡;图2中乙醇是非电解质,不能形成原电池,铜片、锌片均无现象。
知识点一 原电池 1.原电池的构成条件(1)一看反应:看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。(2)二看两电极:一般是活泼性不同的两电极。(3)三看是否形成闭合回路,形成闭合回路需要三个条件:①电解质溶液;②两电极直接或间接接触;③两电极插入电解质溶液中。
2.原电池的工作原理(以铜锌原电池为例)
3.原电池中的三个方向(1)电子方向:从负极流出沿导线流入正极;(2)电流方向:从正极沿导线流向负极;(3)离子的迁移方向:电解质溶液中,阴离子向负极迁移,阳离子向正极迁移。
4.原电池正、负极的判断
【合作探究】(1)(思维升华)在原电池中活泼性强的金属一定为负极吗?(宏观辨识与微观探析)提示:不一定。例如Mg-Al用导线连接后,插入NaOH溶液中,Mg是正极,Al是负极。
(2)(教材二次开发)下列烧杯中盛放的都是稀硫酸,在铜棒上能产生气泡的是哪个装置?(科学探究与创新意识)
提示:①。①是锌铜原电池,铜作正极,氢离子在铜电极上放电生成氢气,有气泡产生;②③中的铜银都不与稀硫酸反应,不能形成原电池;④中没有形成闭合电路。
【典例示范】【典例】如图所示装置中,观察到电流计指针偏转,M棒变粗,N棒变细,由此判断下表中所列M、N、P物质,其中可以成立的是( )
【解题指南】解答本题要注意以下两个方面:(1)负极参与反应,质量一般减少。(2)负极与电解质溶液反应,正极质量增加或产生气体。【解析】选C。本题通过电极变化来确定电极,N棒变细,即N极上发生氧化反应,N棒金属较活泼,A、D错误,由M棒变粗,可知B错误。
【母题追问】(1)A项P为硫酸铜溶液符合题意吗?提示:不符合题意。N极生成单质铜,质量增加。(2)D项P为硝酸亚铁溶液符合题意吗?提示:不符合题意。 N极生成单质铁,质量增加。
【误区警示】(1)构成原电池的两电极材料不一定都是金属,正极材料可以为导电的非金属,例如石墨。两极材料可能参与反应,也可能不参与反应。(2)两个活泼性不同的金属电极用导线连接,共同插入电解质溶液中不一定构成原电池,必须有一个能自发进行的氧化还原反应。(3)在判断原电池正负极时,既要考虑金属活泼性的强弱也要考虑电解质溶液性质。如Mg-Al-HCl溶液构成的原电池中,负极为Mg;但是Mg-Al-NaOH溶液构成的原电池中,负极为Al,正极为Mg。
【素养训练】如图是苹果和西红柿形成的原电池,其发电原理是两种金属片的电化学活性是不一样的,其中更活泼的那边的金属片能置换出水果中的酸性物质的氢离子,由于产生了正电荷,整个系统需要保持稳定,所以在组成原电池的情况下,自由电子从回路中保持系统的稳定,理论上来说电流大小直接和果酸浓度相关。
(1)两金属片有何现象?提示:其中较活泼的金属片逐渐溶解,另一金属片表面有气泡冒出。(2)内电路中移向负极参与反应的离子是什么?提示:H+。
知识点二 原电池的应用 1.加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应,设计成原电池时反应速率增大。
2.比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时,一般作负极的金属比作正极的金属活泼。
3.设计原电池(1)依据:已知一个氧化还原反应,首先分析找出氧化剂、还原剂,一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化),氧化剂为电解质溶液中的阳离子(或在正极上被还原)。(2)步骤:以Fe+CuSO4====FeSO4+Cu为例。
【方法导引】原电池的应用(1)能设计成原电池的反应一定是放热的氧化还原反应,吸热反应不可能将化学能转化为电能。在原电池中还原性强的物质作为负极,氧化性强的物质作为正极,正极材料只起导电作用,一般用 “万能电极”——石墨。(2)利用原电池原理可加快制氢气的速率,但可能影响生成氢气的量。需注意生成氢气的总量是取决于金属的量还是取决于酸的量。(3)离子不上导线,电子不进溶液,即电子在导线中移动而不能在溶液中通过,自由离子在溶液中迁移而不能在导线中通过。
【合作探究】(1)(思维升华)实验室制取少量H2时,为什么滴少量CuSO4溶液?(宏观辨识与微观探析)提示:在Zn与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液,Zn与置换出的Cu形成原电池加快了反应速率。(2)(知识关联)a和b两种金属,用导线连接后插入稀硫酸中,观察到a极溶解,b极上有气泡产生,则a和b哪种金属活动性强?(变化观念与平衡思想)提示:a为负极,b为正极,a活动性强。
【典例示范】【典例】FeCl3可用作印刷电路铜板腐蚀剂。铁及铁的化合物应用广泛,如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式:______。 (2)若将(1)中的反应设计成原电池,请在方框内画出原电池的装置图,标出正、负极,并写出电极反应式。正极反应式:_____________________负极反应式:_____________________
【思维建模】解答“设计原电池”类试题思维流程如下:
【解析】依据反应:2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+。氧化反应为Cu-2e-====Cu2+,还原反应为2Fe3++2e-====2Fe2+,则设计思路明确: 原电池组成为Cu是负极,正极材料选用比铜不活泼的铂,或导电的非金属如石墨棒,电解质溶液选用FeCl3溶液。
答案:(1)2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+(2)装置图 2Fe3++2e-====2Fe2+ Cu-2e-====Cu2+
【素养训练】公元前三百多年,亚历山大带领军队东征时,受到热带痢疾的感染,大多数士兵得病死亡,而皇帝和军官们却很少染疾。这个谜直到现代才被解开,原来皇帝和军官们的餐具都是用银制造的,而士兵的餐具都是用锡制造的。银在水中分解出极微量的银离子能吸附水中的微生物,使微生物赖以呼吸的酶失去作用,从而杀死微生物。
请利用反应Cu+2Ag+====2Ag+Cu2+设计一个化学电池(正极材料用石墨棒),回答下列问题:(1)该电池的负极材料、电解质溶液分别是什么?提示:该电池的负极材料是Cu,电解质溶液是AgNO3溶液。(2)正极上出现哪些现象?提示:正极石墨棒上出现银白色物质。(3)若导线上转移电子1 ml,则生成银的质量是多少?提示:若导线上转移电子1 ml,则生成银的质量是108 g。
三言两语话重点 (1)原电池的本质①能量转化:化学能转化为电能。②反应本质:自发进行的氧化还原反应。(2)必记原电池中的三个方向①电子:负极→导线→流入正极;②电流:正极→导线→流向负极;③电解质溶液中,阴离子向负极迁移,阳离子向正极迁移。(3)原电池中的三个应用①加快反应速率;②设计原电池;③比较金属的活泼性。
1.(教材二次开发·教材习题改编)某金属能和盐酸反应生成氢气,该金属与锌组成原电池时,锌为负极,则该金属可能为( )A.铝 B.铜 C.铁 D.镁【解析】选C。原电池的两极是活动性不同的材料,Zn为负极,正极材料应比Zn的活动性差,且能与盐酸反应放出H2,结合选项只有铁,答案为C。
2.如图所示进行实验,下列说法不正确的是( ) A.装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生B.甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能C.装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计,可观察到电流计指针发生偏转D.装置乙中负极的电极反应式:Zn-2e-====Zn2+
【解析】选B。装置甲观察到锌片上有气泡产生;装置乙为铜锌原电池,铜片为原电池正极,电极反应式为2H++2e-====H2↑,铜片上也可观察到有气泡产生。锌片为原电池负极,发生Zn-2e-====Zn2+,锌、铜之间用导线连接电流计,可观察到电流计指针发生偏转,A、C、D正确;甲装置不是原电池,能量变化不是化学能转化为电能,没有产生电流,故B错误。
3.如图所示,Mg-H2O2电池是以Mg和石墨为电极,海水为电解质溶液。下列说法错误的是( ) A.石墨电极是该电池的正极B.石墨电极上发生还原反应C.Mg电极的电极反应式: Mg-2e-====Mg2+D.电池工作时,电子从Mg电极经导线流向石墨电极,再出石墨电极经电解质溶液流向Mg电极
【解析】选D。Mg是活泼金属,作原电池的负极,发生失电子的氧化反应,其电极反应式为Mg-2e-====Mg2+,C正确;石墨作原电池的正极,电极上发生得电子的还原反应,A、B正确;原电池工作时,电子不能经过电解质溶液,D错误。
【加固训练】 (2020·南昌高一检测)X、Y、Z、W四种金属片浸在稀盐酸中,用导线连接,可以组成原电池,实验结果如图所示:
则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为( )A.Z>Y>X>W B.Z>X>Y>WC.Z>Y>W>XD.Y>Z>X>W【解析】选A。甲中Z为负极,Y为正极,活泼性Z>Y;乙中X上有气泡生成为正极,Y为负极,活泼性:Y>X;丙中电子由负极流向正极,Z为负极,W为正极,活泼性:Z>W;丁中正极发生还原反应,X为负极,W为正极,活泼性:X>W,则活泼性为Z>Y>X>W。
4.图1是铜锌原电池示意图。图2中,x轴表示实验时流入正极的电子的物质的量,y轴表示( ) A.铜棒的质量 B.c(Zn2+)C.c(H+)D.c( )
【解析】选C。在正极Cu上溶液中的H+获得电子变为氢气,铜棒的质量不变,A错误;由于Zn是负极,不断发生反应Zn-2e-====Zn2+,所以溶液中c(Zn2+)增大,B错误;由于反应不断消耗H+,所以溶液的c(H+)逐渐降低,C正确; 不参加反应,其浓度不变,D错误。
【加固训练】 由A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。
根据实验现象回答下列问题:(1)装置甲中负极的电极反应式是________。 (2)装置乙中正极的电极反应式是________。 (3)装置丙中溶液的pH________(填“变大”“变小”或“不变”)。 (4)四种金属活动性由强到弱的顺序是________。
【解析】(1)依据原电池原理,甲中金属A不断溶解,则A为负极、B为正极,负极被氧化,电极反应式为A-2e-====A2+。(2)乙中C极增重,即析出Cu,则B为负极,C为正极,正极发生还原反应,电极反应式为Cu2++2e-====Cu。(3)丙中A上有气泡即H2产生,则A为正极,活动性D>A,随着H+的消耗,pH变大。(4)通常情况下,原电池的负极活动性大于正极活动性:D>A>B>C答案:(1)A-2e-====A2+ (2)Cu2++2e-====Cu(3)变大 (4)D>A>B>C
【素养新思维】 5.新的研究发现,血液中的葡萄糖要进入细胞里面,胰岛素是很关键的。但是这还不够,还需要一个帮手把血液里面的葡萄糖送到细胞里面去,这个帮手就是铬。就是胰岛素和铬共同把血液里的葡萄糖送到细胞中,血糖就可以控制在一个比较正常的范围内。某化学兴趣小组为了探究铬和铁的活泼性,设计如图所示装置,回答下列问题。
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