221 化学能与电能 导学案.docx
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221化学能与电能导学案
2020年高中化学必修二同步导学案:
——化学能转化为电能
【分点突破】
化学能与电能的转化
1.电能
使用电器时都需要电能。
电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源,又称电力。
2.火力发电
火电(火力发电)是通过化石燃料(如煤、石油、天然气)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。
燃煤发电是从煤中的化学能开始的一系列能量转换过程,该过程可表示为
化学能
热能
机械能
电能
其中,
燃烧(氧化还原反应)是使化学能转换为电能的关键。
3.化学能与电能的直接转化
化学能可通过
氧化还原反应直接转化成电能。
【归纳总结】
一次能源与二次能源对比
能源类别
定义
实例
一次能源
直接从自然界中取得的能源
太阳能、风能、地热能、潮汐能、煤、石油、天然气等
二次能源
由一次能源经过加工、转化得到的能源
电能(水电、火电、核电)、蒸汽能、机械能等
1.按要求完成下列实验,并填表
实验步骤
现象
解释或说明
锌片逐渐溶解,表面有气泡;铜片表面无气泡
锌与稀硫酸发生置换反应产生H2,而铜则不能
锌片逐渐溶解,铜片表面有气泡,电流表指针发生偏转
锌与稀硫酸反应,但氢气在铜片上产生,导线中有电流
两锌片逐渐溶解且表面都有气泡,电流表指针不偏转
锌与稀硫酸反应,但导线中无电流
无现象
乙醇是非电解质,与Zn、Cu都不反应
2.原电池
(1)概念:
是将
化学能转变为
电能的装置;原电池的反应本质是
氧化还原反应。
(2)构成条件
①原电池反应必须是
自发的氧化还原反应;
②具有
活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属);
③两电极均插入
电解质溶液中;
④电解质溶液、电极、导线形成
闭合回路。
(3)原电池的工作原理
原电池总反应式:
Zn+2H+===Zn2++H2↑。
(4)能量转化过程:
原电池在工作时,
负极失电子,电子通过导线流向
正极,被氧化性物质得到,闭合回路中形成电流,
化学能转变为
电能。
【归纳总结】
【归纳总结】
原电池原理的应用
(1)比较金属活动性:
作负极的金属活动性强,作正极的金属活动性弱。
(2)改变化学反应速率:
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Fe作负极,铜(或石墨)作正极,FeCl3溶液作电解质溶液。
【对点训练】
1.判断正误,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)HCl+NaOH===NaCl+H2O是放热反应,可以设计成原电池。
( )
(2)将铜片和锌片用导线连接插入酒精中,电流表指针发生偏转。
( )
(3)在铜—锌—稀硫酸原电池中,电子由锌通过导线流向铜,再由铜通过电解质溶液到达锌。
( )
(4)原电池中阳离子向正极移动。
( )
(5)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子。
( )
答案:
(1)×
(2)× (3)× (4)√ (5)×
2.如图装置中,明显有电流产生的是( )
解析:
选C 依据原电池的构成条件分析可知:
A选项中酒精不是电解质溶液,不能构成原电池;B选项中的两电极材料与电解质溶液不能发生自发的氧化还原反应,因而也不能构成原电池;D选项中的装置没有构成闭合回路,不能构成原电池;只有C选项中的装置符合原电池的构成条件。
3.下列说法不正确的是( )
A.根据一次能源和二次能源的划分,氢气为二次能源
B.电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源
C.火力发电是化学能间接转化为电能的过程
D.水力发电是将化学能转化为电能的过程
解析:
选D 水力发电是将水的机械能转化为电能的过程。
4.(2019·汨罗高一检测)下列各项中,属于一次能源的是( )
①煤 ②石油 ③天然气 ④煤气 ⑤电力
A.①②③ B.①②④
C.②③⑤D.③④⑤
解析:
选A 煤、石油、天然气等没有经过加工或转换而直接从自然界中取得,称为一次能源;煤气、电力、汽油、煤油、焦炭等,是在一次能源基础上经过加工转换而来的,称为二次能源。
分点突破2 原电池的工作原理
5.由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
装置
现象
二价金属A
不断溶解
C的质量增加
A上有气体产生
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变化是________。
(4)四种金属活动性由强到弱的顺序是_____________________________。
解析:
据装置甲知活动性:
A>B,A作负极,电极反应式为A-2e-===A2+;据装置乙知活动性:
B>C,正极反应式为Cu2++2e-===Cu;据装置丙知活动性:
D>A,正极反应式为2H++2e-===H2↑,故c(H+)减小,pH增大。
据甲、乙、丙知活动性强弱顺序:
D>A>B>C。
答案:
(1)A-2e-===A2+
(2)Cu2++2e-===Cu
(3)变大 (4)D>A>B>C
6.(2019·宜都高一检测)有a、b、c、d四个金属电极,有关的实验装置及部分实验现象如下:
实验
装置
部分实
验现象
a极质量减小,b极质量增大
b极有气体产生,c极无变化
d极溶解,c极有气体产生
电流从a极流向d极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )
A.a>b>c>d B.b>c>d>a
C.d>a>b>cD.a>b>d>c
[解析] 装置一是原电池,a极质量减小,说明a极金属易失去电子形成离子,故a极金属比b极金属活泼;装置二没有形成原电池,可知b比c活泼,且c位于金属活动性顺序表中氢的后面;装置三和四均形成原电池,易知d比c活泼,d比a活泼。
因此四种金属的活动性顺序为d>a>b>c,故选C。
[答案] C
7.下列关于能量转换的认识中不正确的是( )
A.白炽灯工作时,电能全部转化为光能
B.普通干电池工作时将化学能转变为电能
C.化学反应中的能量变化,通常主要表现为热量的变化
D.火电是通过化石燃料燃烧,使化学能经过一系列能量转化最终转变为电能
解析:
选A A项,白炽灯工作时,电能除转化为光能外,还转化为热能。
8.核聚变是人类未来获取能源的理想方式之一。
人类从受控热核聚变反应中可得到无穷尽的清洁能源,相当于为自己制造了一个个小太阳。
下列关于能量转换的认识中不正确的是( )
A.电解水生成氢气和氧气时,电能转化为化学能
B.绿色植物进行光合作用时,太阳能转化为化学能
C.煤燃烧时,化学能主要转化为热能
D.蜡烛燃烧时,化学能全部转化为光能
答案:
D
9.下列烧杯中盛放的都是稀硫酸,在铜电极上能产生气泡的是( )
答案:
D
10.(2019·瓦房店高一检测)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:
选C 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。
11.100mL2mol·L-1的盐酸与过量的锌反应,为加快速率,又不影响产生氢气的总量,可采用的方法是( )
A.加入适量的6mol·L-1的盐酸
B.加入数滴氯化铜溶液
C.加入适量的蒸馏水
D.加入适量的氯化钠溶液
解析:
选B A项能加快反应速率,但增加了产生氢气的总量,错误;C、D项不影响H2的量,但稀释了盐酸,降低了反应速率,错误;B项发生反应Cu2++Zn===Zn2++Cu,形成CuZn原电池,加快了反应速率,正确。
12.一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+Cu2+===Zn2++Cu,该原电池的合理组成是( )
正极
负极
电解质溶液
A
Zn
Cu
CuCl2
B
Cu
Zn
H2SO4
C
Cu
Zn
CuSO4
D
Zn
Fe
CuCl2
解析:
选C 由总反应式知,Zn被氧化作原电池的负极,符合条件的有B、C两项,电解质溶液中Cu2++2e-===Cu,B选项中是2H++2e-===H2↑,C正确。
13.
在盛有水的烧杯中,铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝,使之平衡(如图所示)。
小心地往烧杯中央滴入CuSO4溶液。
(1)片刻后可观察到的现象是(指悬吊的金属圈)________。
A.铁圈和银圈左右摇摆不定
B.保持平衡状态不变
C.铁圈向下倾斜
D.银圈向下倾斜
(2)产生上述现象的原因是____________。
(3)写出反应的化学方程式:
____________。
解析:
加入CuSO4溶液后,构成FeAg原电池,Fe失电子作负极,质量减轻,Cu2+在正极银圈上得电子,生成金属铜沉积在上面使其质量增加。
答案:
(1)D
(2)加入CuSO4溶液后,构成FeAg原电池,铁溶解,质量减轻,Cu2+在银圈上得电子,生成Cu沉积在其上,质量增加 (3)Fe+CuSO4===FeSO4+Cu
14.现有如下两个反应:
(A)NaOH+HCl===NaCl+H2O
(B)Cu+2Ag+===2Ag+Cu2+
(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、其电极反应式、反应类型(“氧化反应”或“还原反应”):
负极:
________,________________,________;
正极:
________,________________,________。
解析:
(1)只有自发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。
(3)根据电池反应式Cu+2Ag+===2Ag+Cu2+可知,Cu失电子作负极,负极材料是Cu,正极材料应是比铜不活泼的金属或能导电的非金属;Ag+得电子,所以此电解质溶液只能为AgNO3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)Cu Cu-2e-===Cu2+ 氧化反应 碳棒、Ag、铂、金(任选一) 2Ag++2e-===2Ag 还原反应
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