人教版 (2019)必修 第二册第一节 化学反应与能量变化教课ppt课件

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教课ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了镁条逐渐溶解，有气泡产生，温度计的示数，木片黏，在烧杯上，放出热量，吸收热量，热量的释放和吸收，释放热量，2实例等内容，欢迎下载使用。

第1课时　化学反应与热能
一、 化学反应与能量1．实验探究：
2．放热反应和吸热反应（1）含义：①放热反应：_________的化学反应。②吸热反应：_________的化学反应。
（2）实例：①放热反应：a．镁条、铝片与盐酸的反应；b．木炭、氢气、甲烷等在氧气中的燃烧；c．氢气与氯气的化合。
②吸热反应：a．氢氧化钡与氯化铵的反应；b．盐酸与碳酸氢钠的反应；c．灼热的炭与二氧化碳的反应。
【微思考】冬季生活中常常采用下列方法获得热量：①烧炭取暖；②用电暖器取暖；③天然气壁挂炉取暖；④空调取暖；⑤地下水循环取暖等，都属于放热反应吗？
提示：①③属于。发生化学反应时释放热量才是放热反应，①③分别属于煤炭和甲烷的燃烧反应。②④是电能转化为热能；⑤只是热量的交换。
二、 化学键与化学反应中能量变化的关系1．化学反应中能量变化的本质原因：（1）原因：
2．多角度分析化学反应的能量变化
【巧判断】（1）吸热反应需要加热才能反应。（　　）提示：×。如氢氧化钡与氯化铵的反应吸热，在常温下就能进行。
（2）已知Al与稀盐酸的反应为放热反应，即Al的能量大于H2的能量。（　　）提示：×。反应放热说明反应物的总能量大于生成物的总能量，即Al与稀盐酸具有的总能量大于AlCl3与H2所具有的总能量，而Al与H2的能量大小无法比较。
（3）有能量变化的物质变化一定是化学变化。（　　）提示：×。有能量变化的物质变化不一定是化学变化，物质发生物理变化时也伴有能量变化。如冰融化、氢氧化钠的溶解等。
三、 人类对能源的利用1．利用的三个阶段：
2．化石燃料利用过程中亟待解决的两方面问题（1）一是其短期内不可再生，储量有限；（2）二是煤和石油产品燃烧排放的粉尘、SO2、NOx、CO等是大气污染物的主要来源。
3．在燃料利用过程中，节能的主要环节：（1）燃料燃烧阶段——可通过改进锅炉的炉型和燃料空气比、清理积灰等方法提高燃料的燃烧效率；（2）能量利用阶段——可通过使用节能灯，改进电动机的材料和结构，以及发电厂、钢铁厂余热与城市供热联产等措施促进能源循环利用，有效提高能量利用率。
4．新能源（1）特点：资源丰富、______________________。（2）人们比较关注的新能源：_____能、___能、地热能、海洋能和___能等。
可以再生，对环境无污染
【情境·思考】2019中国（山西）国际清洁能源博览会于2019年6月28日上午在太原开幕。
本次展会以“清洁低碳、绿色发展”为主题，聚焦煤炭清洁利用、新能源、储能、节能环保等领域，展示新技术新产品新应用，搭建中西部清洁能源及设备供需平台，促进煤改电、煤改气、煤改清洁采暖在中西部的实施，加强雾霾的治理，有效改善呼吸环境。
（1）提高燃料的燃烧效率应该从哪些方面考虑？提示：使燃料与氧气充分接触，如将煤粉碎、液化和气化；通入充足的氧气。
（2）日常生产、生活中常常采用下列能源：①煤；②石油；③天然气；④太阳能；⑤水能；⑥氢能；⑦核能；⑧风能；⑨地热能等，属于清洁能源的有哪些？
提示：④⑤⑥⑦⑧⑨。清洁能源即绿色能源，是指不排放污染物、能够直接用于生产生活的能源，它包括核能和可再生能源。可再生能源是指原材料可以再生的能源，如水力发电、风力发电、太阳能、水能、生物能（沼气）、地热能（包括地源和水源）、海潮能等能源。
知识点一　放热反应与吸热反应的理解【重点释疑】1．放热反应与吸热反应的比较：
2．常见的放热反应和吸热反应
3．化学反应遵循的两条基本规律（1）质量守恒定律：自然界的物质发生转化时，总质量保持不变。（2）能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，但体系包含的总能量不变。
【思考·讨论】（1）做实验时，吸热反应和放热反应都用到酒精灯，怎样判断该反应是吸热反应还是放热反应？放热反应加热的目的是什么？
提示：持续用酒精灯加热，撤掉酒精灯反应就停止的反应是吸热反应；开始用酒精灯加热，反应开始后，撤去酒精灯仍能继续反应的是放热反应。放热反应加热的目的一般是引发反应或加快反应速率。
（2）放热反应一定容易发生，吸热反应一定难发生吗？提示：不一定。反应放热和吸热与反应的条件无关，有些放热反应必须加热才能发生，如木炭的燃烧；而有些吸热反应常温下就能发生，如Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应。
【案例示范】【典例】（2019·菏泽高一检测）下列说法正确的是（　　）A．Fe与S在加热条件下才能发生反应，所以该反应属于吸热反应B．HNO3、H2SO4分别与NaOH溶液反应都放出热量
C．分解反应都是吸热反应，化合反应都是放热反应D．合成氨的反应是放热反应，所以N2与其他物质的反应也是放热反应
【解题指南】解答本题需注意以下3点：（1）反应放热还是吸热与反应条件无关。（2）熟记常见的放热反应和吸热反应类型。（3）注意知识迁移的合理性。
【解析】选B。Fe与S虽然需加热才能发生反应，但反应开始后，停止加热，反应能继续进行，加热只是为了引发反应，所以该反应是放热反应，A错误；中和反应都是放热反应，B正确；分解反应不一定是吸热反应，如H2O2的分解反应就是放热反应，化合反应也不一定是放热反应，如CO2与C的反应就是吸热反应，
C错误；与N2反应的物质不同，能量变化也不同，不能根据合成氨反应的能量变化来类推N2与其他物质反应的能量变化，如N2和O2在放电条件下生成NO就是吸热反应，D错误。
【母题追问】（1）上题B项含有等物质的量H2SO4的稀硫酸、浓硫酸分别与足量的氢氧化钠溶液反应放出的热量相等吗？提示：不相等。浓硫酸与足量的氢氧化钠溶液反应放出的热量除了中和反应放出的热量，还有浓硫酸稀释放出的热量。
（2）从物质能量的角度解释上题D项合成氨反应放热的原因？提示：合成氨反应中，参加反应的N2和H2的总能量大于生成的NH3的总能量，故反应放热。
【规律方法】放热反应和吸热反应判断“四”方法（1）依据反应条件判断。通常需要持续加热的反应为吸热反应。（2）依据能量变化图象判断。反应物的总能量大于生成物的总能量，则反应为放热反应；反之，则为吸热反应。
（3）依据断键和成键所吸收和释放的能量数据判断。如果旧键断裂吸收的能量大于新键形成释放的能量，则为吸热反应；反之，为放热反应。（4）经验判断法：根据常见的放热反应、吸热反应的类型判断。
【迁移·应用】1．（2019·邯郸高一检测）下列说法正确的是（　　）
A．任何化学反应都伴随着能量的变化B．H2O（g）→H2O（l）该过程放出大量的热，所以该过程是化学变化C．化学反应中能量的变化都表现为热量的变化D．对于如图所示的过程，是吸收能量的过程
【解析】选A。任何化学反应都有能量的变化，但有能量变化的过程不一定是化学变化，如物质的三态变化，虽然存在能量变化，但不存在旧化学键的断裂与新化学键的形成，故不是化学变化，B项错误；化学反应中能量变化的形式有多种，除热能外，还有光能、电能等，C项错误；由图象知，该过程中反应物的总能量大于生成物的总能量，故该过程中放出能量，D项错误。
2．（2019·济南高一检测）已知2SO2+O2 2SO3为放热反应，对该反应的下列说法正确的是（　　）A．O2的能量一定高于SO2的能量B．2 ml SO2和1 ml O2的总能量一定高于2 ml SO3的总能量C．SO2的能量一定高于SO3的能量D．因该反应为放热反应，故不必加热就可发生
【解析】选B。因反应2SO2+O2 2SO3为放热反应，所以2 ml SO2和1 ml O2的能量和一定高于2 ml SO3的能量，A错误，B正确，C错误；化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成，而断键过程需要吸收能量，故放热反应有些也需要一定条件，该反应是放热的，但需要加热才能发生，D错误。
【补偿训练】1．下列各图中，表示吸热反应的图是（　　）
【解析】选A。反应物的总能量小于生成物的总能量则为吸热反应。
2．（2019·廊坊高一检测）关于吸热反应的说法正确的是（　　）A．凡需加热的反应一定是吸热反应B．只有分解反应才是吸热反应C．使用催化剂的反应是吸热反应D．CO2与CaO化合是放热反应，则CaCO3分解是吸热反应
【解析】选D。反应放热还是吸热与是否加热无直接的关系，与是否使用催化剂也无直接关系，多数吸热反应需要加热，但有的不需要加热，例如Ba（OH）2·8H2O与NH4Cl的反应是吸热反应，且该反应属于复分解反应，故A、B、C三项错。放热反应的逆过程一定是吸热反应，D正确。
【素养提升】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
提示：选C。硝酸铵溶于水吸热，A选项错误；浓硫酸具有腐蚀性，且操作不方便，B选项错误；氧化钙与水反应放出大量的热，C选项正确；酒精溶于水时热效应不明显，D选项错误。
（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该饭盒底部“即热”存在什么能量之间的转化？提示：化学能转化为热能。
②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？提示：根据质量守恒（原子守恒）定律可知X的化学式为Mg（OH）2。
③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：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。
知识点二　利用化学键计算化学反应中的能量变化【重点释疑】1．化学键与能量变化的关系：
2．计算公式：用Q（吸）表示反应物分子化学键断裂时吸收的总能量，Q（放）表示生成物分子化学键形成时放出的总能量。公式：ΔQ=Q（吸）-Q（放）
利用化学键形成和断裂时的能量变化计算化学反应中的能量变化：
【思考·讨论】（1）对于放热反应：2H2+O2 2H2O来说，“断裂1个H—H键和1个O＝O键所吸收的能量小于形成1个H—O键所放出的能量”这种说法是否正确？
提示：不正确。在反应2H2+O2 2H2O中，每断裂1个O＝O键，同时断裂2个H—H键，形成4个H—O键；正确说法是断裂2个H—H键和1个O＝O键所吸收的能量小于形成4个H—O键所放出的能量。
（2）如图是1 ml氢气燃烧的能量变化图，试分析a、b表示的含义。
提示：化学反应发生时首先断裂反应物中的化学键，再形成生成物中的化学键，故a表示破坏1 ml H—H键、0．5 ml O＝O键所吸收的能量，b表示形成2 ml H—O键所放出的能量。
【案例示范】【典例】断开1 ml H—H键、1 ml N—H键、1 ml N≡N键分别需要吸收的能量为436 kJ、391 kJ、946 kJ。
（1）1 ml N2完全反应生成NH3需________（填“吸收”或“放出”）能量________kJ。 （2）1 ml H2完全反应生成NH3需________（填“吸收”或“放出”）能量________kJ。（不考虑可逆反应） 
【思维建模】解答利用键能计算热量的试题思路如下：
【解析】本题可以从断键吸收的能量数值与成键放出的能量数值的相对大小来判断，若E（断键）>E（成键），则为吸热反应；若E（断键）中的能量变化为放出能量，为 2 346 kJ-2 254 kJ=92 kJ。（2）方法一： N2+H2 NH3，生成 ml NH3即形成2 ml N—H键时，需放出 2 ml×391 kJ·ml-1=782 kJ的能量，拆开 ml N≡N 键和1 ml H—H键时吸收的总能量为 ml×946 kJ·ml-1+436 kJ≈751．33 kJ，整个过程中的能量变化为放出能量，
为782 kJ-751．33 kJ=30．67 kJ。方法二：由（1）知3 ml H2生成NH3需放出能量92 kJ，则1 ml H2生成NH3需放出能量为92 kJ× ≈30．67 kJ。答案：（1）放出　92　（2）放出　30．67
【误区警示】规避能量计算时“4”个失分点（1）旧化学键的断裂和新化学键的形成是同时进行的，缺少任何一个过程都不是化学变化。（2）互为可逆反应的正反应和逆反应的能量变化恰好相反。
（3）注意计算共价化合物中的共价键数目，如1 ml H2O中含有2 ml H—O键，1 ml H2O2中含有2 ml H—O键和 1 ml O—O键。（4）计算时要注意化学计量数与共价键总数的关系，不能按1 ml计算，要根据实际配平的化学方程式计算反应物或生成物的总能量。
【迁移·应用】1．（2019·长沙高一检测）SF6气体已有百年历史，它是法国两位化学家Missan和Lebeau于1900年合成的人造惰性气体。六氟化硫具有良好的电气绝缘性能及优异的灭弧性能，国际上称为“气体绝缘开关设备”。SF6分子结构中只存在S—F键。已知：1 ml S（固体）转化为气态硫原子吸收能量280 kJ，断裂1 ml F—F、S—F键需吸收的能量分别为160 kJ、330 kJ。
则S（s）+3F2（g）====SF6（g）（已知s为固体，g为气体）的能量变化为（　　）　　　　　　　　　A．放出1 780 kJ的能量B．放出1 220 kJ的能量C．放出450 kJ的能量D．吸收430 kJ的能量
【解析】选B。由题意得1 ml S（s）和3 ml F2形成气态硫原子和氟原子共需要吸收能量=280 kJ+3×160 kJ=760 kJ，而生成1 ml SF6气体时需形成6 ml S—F键，共放出能量： 6×330 kJ=1 980 kJ，因此该反应共放出的能量为1 980 kJ-760 kJ=1 220 kJ。
2．（2019·潍坊高一检测）已知断裂1 ml共价键所需要吸收的能量分别为H—H：436 kJ，I—I：151 kJ，H—I：299 kJ，下列对H2（g）+I2（g） 2HI（g）的反应类型判断错误的是（　　）A．放出能量的反应　　　B．吸收能量的反应C．氧化还原反应D．可逆反应
【解析】选B。依题意，断裂1 ml H—H键和1 ml I—I键吸收的能量为436 kJ+151 kJ=587 kJ，生成2 ml H—I键放出的能量为299 kJ×2=598 kJ，因为598 kJ>587 kJ，所以该反应是放出能量的反应；根据反应式可知该反应是可逆反应，也是氧化还原反应。
【补偿训练】1．（2019·孝感高一检测）化学反应A2+B2====2AB的能量变化如图所示，则下列说法正确的是（　　）
A．1 ml A2和1 ml B2完全反应吸收（y-x） kJ热量B．断裂1 ml A—A键和1 ml B—B键放出x kJ的能量C．断裂2 ml A—B键需要吸收y kJ的能量D．2 ml AB的总能量高于1 ml A2和1 ml B2的总能量
【解析】选C。从题图可以看出，反应物的总能量高于生成物的总能量，该反应是放热反应，1 ml A2和1 ml B2完全反应放出（y-x） kJ热量，A、D项错误；断键时需要吸收能量，B项错误，C项正确。
2．（2019·潍坊高一检测）化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。化学键的键能是形成（或断开）1 ml化学键时释放（或吸收）的能量。已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供断裂（或形成）1 ml以下化学键的吸收（或放出）的能量（kJ）：P—P：198，P—O：360，O＝O：498，则反应P4（白磷）+3O2====P4O6生成1 ml P4O6（　　）
A．放出1 638 kJ热量　B．吸收1 638 kJ热量C．放出126 kJ热量D．吸收126 kJ热量
【解析】选A。由反应方程式知，该反应的能量变化包括1 ml P4、3 ml O2断裂键吸收的能量和1 ml P4O6形成键放出的能量。由各物质的分子结构知1 ml P4含6 ml P—P键，3 ml O2含3 ml O＝O键，1 ml P4O6含12 ml P—O键，故 （198 kJ×6+498 kJ×3）-360 kJ×12=-1 638 kJ，即放出1 638 kJ热量。
【素养提升】据巴西政府网站公布的消息，巴西国家空间研究所的研发团队开发出了一种可作火箭和卫星引擎推动剂的新型燃料，其原料以低价的乙醇为主，大大压缩发射成本。
（1）已知乙醇的结构式为 ，1 ml C2H5OH含有共价键的物质的量是多少？提示：1 ml 乙醇含有1 ml C—C键、5 ml C—H键、1 ml C—O键、1 ml O—H键，共8 ml。
（2）乙醇燃烧是吸热反应还是放热反应？提示：燃烧均为放热反应。
（3）已知断开或生成1 ml化学键的数据如下：
则1 ml乙醇与O2完全燃烧生成CO2和H2O放出的能量是多少？
提示： C2H5OH（g）+3O2（g）====2CO2（g）+3H2O（g），则断裂化学键吸收的能量为348 kJ+5×413 kJ+351 kJ+463 kJ+3×498 kJ=4 721 kJ，生成化学键放出的能量为2 ml×2×745 kJ·ml-1+3 ml×2×463 kJ·ml-1=5 758 kJ，整个过程放出能量，能量变化为5 758 kJ-4 721 kJ=1 037 kJ。
第2课时　化学反应与电能
一、 化学能转化为电能1．化学能间接转化为电能
（2）关键——燃烧（氧化还原反应）。
【情境·思考】火力发电是我国主要的发电方式。简单的说就是利用燃料发热，加热水，形成高温高压过热蒸汽，然后蒸汽沿管道进入汽轮机中不断膨胀做功，冲击汽轮机转子高速旋转，带动发电机转子（电磁场）旋转，定子线圈切割磁感线，发出电能。
（1）火力发电存在几种形式的能量转化？提示：化学能转化为热能、热能转化为机械能、机械能转化为电能3种形式。（2）试分析火力发电有哪些弊端？提示：①使用的化石燃料属于不可再生资源；②化石燃料的燃烧会产生大量的有害气体（如SO2、CO等）及粉尘，污染环境；③能量经过多次转化，能量利用率低。
2．化学能直接转化为电能——原电池（1）实验探究：
（3）原电池：①定义：把_________________的装置叫原电池。
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↑
【巧判断】（1）盐酸与氢氧化钠溶液混合放热，故可以设计原电池反应。（　　）提示：×。盐酸与氢氧化钠的反应不是氧化还原反应。
（2）铜-锌-稀硫酸原电池中，铜换成石墨棒也能产生电流。（　　）提示：√。原电池中正极材料不参与反应，只起到导电的作用，石墨棒可以导电。
二、化学电池——新能源和可再生能源的重要组成部分1．一次电池——锌锰干电池
【微思考】生活中电动车、手机的电池属于一次电池还是二次电池？提示：电动车、手机的电池都可以反复充电使用，都属于二次电池。
知识点一　原电池的构成条件及正负极的判断方法【重点释疑】1．原电池的构成条件——“两极一液一线一反应”
（1）两反应：正极——还原反应；负极——氧化反应。（2）三方向：①电流方向：正极→负极；②电子流动方向（导线中）：负极→正极；③阴阳离子移动方向（电解质溶液中）：阳离子：负极→正极；阴离子：正极→负极。
3．原电池正负极的判断方法
【易错提醒】（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。
【思考·讨论】（1）原电池内部阴、阳离子如何移动？移动的原因是什么？
提示：阴离子要移向负极，阳离子要移向正极。这是因为负极失电子，生成大量阳离子积聚在负极附近，致使该极附近有大量正电荷，所以溶液中的阴离子要移向负极；正极得电子，该极附近的阳离子因得电子生成电中性的物质而使该极附近带负电荷，所以溶液中的阳离子要移向正极。
（2）两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同通入电解质溶液中就能构成原电池吗？提示：不一定。构成原电池除具备①两种活泼性不同的金属②电解质溶液③形成闭合回路外，还必须有一个能自发进行的氧化还原反应，如图由于Cu、Ag都不能与稀硫酸反应，故不能构成原电池。
【案例示范】【典例】（2019·淄博高一检测）如图所示电流表的指针发生偏转，同时A极的质量减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是（　　）
A．B极为原电池的正极B．A、B、C分别为Zn、Cu和稀盐酸C．C中阳离子向A极移动D．A极发生氧化反应
【思维建模】解答有关原电池问题的思维流程如下：
【解析】选C。原电池中，负极金属失去电子，发生氧化反应，溶解，质量减小，故A极为负极，B极为正极，A、D项正确；A、B、C分别为Zn、Cu和稀盐酸时，可以构成原电池，且现象符合题意，B项正确；电解质溶液中阳离子移向正极，C项错误。
【母题追问】（1）若将“B极上有气泡产生”改为“B极上有金属析出”，答案选什么？提示：选BC。“B极上有金属析出”说明在正极上电解质溶液中的金属阳离子发生还原反应，B项也错误。
（2）将上题B项改为“A、B、C分别为Fe、Cu和浓硝酸”，能否构成原电池？若能，正负极分别是什么？提示：能构成原电池。由于Fe被浓硝酸钝化，Fe作正极，Cu为负极。
【迁移·应用】1．（2019·汕头高一检测）某小组为研究原电池原理，设计如图装置。下列叙述正确的是（　　）
A．a和b不连接时，铁片上会有H2产生B．a和b用导线连接时，铁片上发生的反应为Cu2++2e-====CuC．a和b用导线连接时，电子由a流向bD．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色
【解析】选D。A项，a和b不连接时，铁和Cu2+发生置换反应而析出铜，没有氢气生成，错误；B项，a和b用导线连接时构成原电池，铁是负极，铁片上发生氧化反应：Fe-2e-====Fe2+，错误；C项，Fe比铜活泼，形成原电池反应时Fe为负极，则电子由b流向a，错误；D项，无论a和b是否连接，铁片均会溶解，都生成亚铁离子，溶液由蓝色变为浅绿色，D正确。
2．（2019·邯郸高一检测）将铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中，经过一段时间后，下列各项叙述正确的是（　　）A．负极有Cl2逸出，正极有H2逸出B．负极附近Cl-的浓度减小C．正极附近Cl-的浓度逐渐增大D．溶液中Cl-的浓度基本不变
【解析】选D。铁片和银片用导线连接置于同一稀盐酸溶液中构成原电池，铁作负极，发生反应Fe-2e-====Fe2+，银作正极，发生反应2H++2e-====H2↑，故A错误；溶液中Cl-移向负极，负极附近Cl-的浓度增大，正极附近Cl-的浓度逐渐减小，而溶液中Cl-的浓度基本不变，B、C错误，D正确。
【补偿训练】1． 关于如图所示的装置的叙述中正确的是（　　）A．铜是正极B．溶液中的Fe3+向铜棒移动C．电子从铜片经导线流向碳棒D．碳棒上有红色铜生成
【解析】选C。首先书写此电池中发生的化学反应方程式（电池反应式）2Fe3++Cu====2Fe2++Cu2+，在此反应中铜失电子，作原电池负极，电子从铜片经导线流向碳棒，在碳棒上电子与溶液中的Fe3+结合生成Fe2+，所以碳棒作正极，溶液中的阳离子向正极移动，即溶液中的Fe3+向正极碳棒移动。
2．（2019·长沙高一检测）下列各组材料中，不能组成原电池的是（　　）
【解析】选C。构成原电池的条件是活泼性不同的金属或金属和非金属，导线相连并插入电解质溶液中，则A、B、D均可以构成原电池，C中蔗糖是非电解质，故C不能构成原电池。
【素养提升】近年来野外生存的真人秀节目在各大卫视频繁播放。某节目中野外生存达人用一个柠檬、一排铜钉和一排锌钉制作的水果电池用于野外生火。某同学感到好奇自己制作了一个这样的“超级柠檬电池”。
（1）该电池的电池反应是什么？提示：该电池利用了金属锌与酸的反应，离子方程式为Zn+2H+====Zn2++ H2↑。
（2）若用铁片代替锌片LED灯能不能亮？ 若用铁片代替铜片呢？提示：若用铁片代替锌片，由于铁能与酸反应，LED灯仍然能亮；若用铁片代替铜片，由于锌比铁活泼，仍然发生反应Zn+2H+====Zn2++ H2↑，LED灯仍然能亮。
（3）若用银片代替锌片LED灯能不能亮？提示：不能。银片代替锌片，银和铜都不能与酸反应，无电流产生，LED灯不亮。
（4）由上面分析可知构成原电池的条件有哪些？提示：①两个活泼性不同的金属电极或金属与石墨；②电解质溶液；③闭合回路；④自发进行的氧化还原反应。
知识点二　原电池原理的应用【重点释疑】1．加快化学反应速率一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池可以加快反应速率。
2．比较金属活泼性强弱： 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．用于金属保护将被保护的金属与比其活泼的金属连接。
4．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。
【思考·讨论】（1）在原电池中，负极材料的金属性一定大于正极材料吗？提示：一般原电池中负极材料的金属性大于正极材料，在特殊情况下也有特例，如Al-Mg-NaOH原电池中，Al在强碱性溶液中比Mg更易失电子，Al作负极，Mg作正极。
（2）如何利用Cu+2AgNO3====Cu（NO3）2+2Ag设计原电池？提示：该氧化还原反应可拆分为如下两个半反应：氧化反应（负极反应）：Cu-2e-====Cu2+。还原反应（正极反应）：2Ag++2e-====2Ag。
故Cu作负极，活泼性比Cu差的材料作正极，如Ag、C等，AgNO3溶液作电解质溶液。如图：
【案例示范】【典例1】（2019·岳阳高一检测） 把A、B、C、D四块金属泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若A、B相连时，A为负极；C、D相连时，D上有气泡逸出；A、C相连时，A极减轻；B、D相连时，B为正极。则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为（　　）
A．A>C>D>B　　　B．A>C>B>DC．B>D>C>AD．A>B>C>D
【解题指南】解答本题要注意两点：（1）原电池中，负极金属的活泼性大于正极金属；（2）熟练掌握原电池正负极的判断依据。
【解析】选A。A、B相连时，A为负极，则说明A与B相比较，A更加活泼；C、D相连，D上有气泡逸出，则C为电源的负极，C比D活泼；A、C相连时，A极减轻，A参与了电极反应，被消耗，应是活泼金属；B、D相连，B为正极，则D是活泼金属，作电源的负极。故有A>C>D>B。
【典例2】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+
【误区警示】设计原电池装置的两个易错点（1）能设计成原电池的反应一般是自发的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。（2）设计原电池时，负极材料确定之后，正极材料的选择范围较广，只要合理都可以。
【迁移·应用】1．（2019·菏泽高一检测）过量铁与少量稀硫酸反应，为了加快反应速率，但是又不影响生成氢气的总量，可以采取的措施是（　　）A．加入适量NaCl溶液B．加入适量的水C．加入几滴硫酸铜溶液D．再加入少量稀硫酸
【解析】选C。若加入NaCl溶液或水，会将稀硫酸稀释，c（H+）减小，反应速率减慢；若加入几滴CuSO4溶液，则发生反应Fe+Cu2+====Cu+Fe2+，析出的Cu与Fe、稀硫酸形成原电池，反应速率加快且不影响生成H2的总量；若再加入少量稀硫酸，因Fe过量，则生成H2的总量增大，且反应速率不会改变。
2．某原电池的总反应离子方程式为Zn+Cu2+====Zn2++Cu，则该原电池的正确组成可以是下列的（　　）
【解析】选C。该原电池的负极必为锌，正极是比锌稳定的金属或导电的非金属，电解质溶液中含有Cu2+，故选C。
【补偿训练】1．将纯锌片和纯铜片按图示插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是（　　）
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．两烧杯中溶液的酸性均减小D．产生气泡的速率甲比乙慢
【解析】选C。A项，甲是原电池，正极铜片上发生还原反应2H++2e-====H2↑，乙装置中在锌片上发生反应Zn+2H+====Zn2++H2↑，铜片上无气体产生，故A错误；B项，甲装置是原电池，铜片作正极，乙装置不是原电池，故B错误；C项，两烧杯中的氢离子发生反应，浓度减少，故C正确；D项，原电池反应加快反应速率，产生气泡的速率甲比乙快，故D错误。
2．（2019·宿州高一检测）现有如下两个反应：（A）NaOH+HCl====NaCl+H2O（B）Fe+2Fe3+====3Fe2+（1）根据两反应本质，判断能否设计成原电池____________。 （2）如果不能，说明其原因_________。 
（3）如果可以，则写出正、负极材料、电极反应式、反应类型（“氧化反应”或“还原反应”）：
【解析】（1）只有自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池，（B）是氧化还原反应且能自发进行。（2）（A）反应不是氧化还原反应，没有电子转移。（3）根据电池反应式Fe+2Fe3+====3Fe2+可知，Fe失电子作负极，负极材料是Fe，正极材料应是比Fe活动性弱的金属或能导电的非金属；Fe3+得电子，所以电解质溶液只能为铁盐溶液。
答案：（1）（A）不能，（B）可以　（2）（A）不是氧化还原反应，没有电子转移（3）
【素养提升】 7月1日是中国共产党的生日，从2019年起，每年的7月1日还多了一重含义：国际航标协会第13届全会确定，自2019年起将每年的7月1日设立为“世界航标日”，让更多人了解航标在保障船舶安全航行中起到的重要作用。
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？提示：负极逐渐被消耗。根据电池反应可知，铝被氧化，发生氧化反应，是负极，电池工作时铝板逐渐被消耗，转化成氢氧化铝。
（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。