1、课前自主学习课堂互动探究课前自主学习课堂互动探究第二节 化学能与电能第1课时 化学能转化为电能课前自主学习课堂互动探究学习目标核心素养建构1.熟悉能源的分类和化学能与电能的转化关系。2知道原电池是利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置，通过实验会说明原电池的原理，以及判断原电池的正、负极。3会正确书写电极反应式，熟知原电池的应用。课前自主学习课堂互动探究知 识 梳 理一、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。分类定义实例一次能源 _从自然界取得的能源流水、风力、化石能源、天然铀矿等二次能源 一次能源经_、_得到的能源电力、蒸汽等直接加工转换电能课前自主学习
2、课堂互动探究二、化学能转化为电能1燃煤发电的能量转化(2)_(氧化还原反应)是使化学能转换为电能的关键。(1)过程：化学能燃烧 _能蒸汽 _能发电机 电能热机械燃烧课前自主学习课堂互动探究2原电池(1)实验实验装置实验现象铜片：_锌片：_电流表：_结论有_产生，装置中_转化为_有气泡产生逐渐溶解指针偏转电流化学能电能课前自主学习课堂互动探究(2)原电池概念：将_能转变为_能的装置。(3)铜锌原电池工作原理：电池总反应：_。电极材料电子转移电极反应式反应类型Zn_Cu_ _化学电失电子氧化反应Zn2e=Zn2得电子还原反应2H2e=H2 Zn2H=Zn2H2课前自主学习课堂互动探究(4)反应本质
3、：原电池反应的本质是_。(5)构成原电池的条件理论上，自发的_均可设计成原电池。两个_(或一个为金属，一个为能_的非金属)电极。具有_溶液。形成_。氧化还原反应氧化还原反应活泼性不同的金属导电电解质闭合回路课前自主学习课堂互动探究【自主思考】1原电池是如何构成闭合回路的？(请从电子流向和离子移动方向分析)提示 在外电路，电子从负极流出经导线流向正极，在电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。2原电池中作负极的一定是活泼金属，作正极的一定是不活泼金属吗？提示 不一定。在原电池中的两极可以都是活泼金属(如ZnFe稀硫酸，Zn作负极)，也可以都是不活泼金属(如CuAgAgNO3，Cu作负极
4、)也可以是一种金属和一种能导电的非金属(如CuCAgNO3，Cu作负极)。课前自主学习课堂互动探究效 果 自 测1判断正误，正确的打“”，错误的打“”。(1)根据一次能源和二次能源的划分，氢气为二次能源()(2)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()(3)火力发电是化学能间接转化为电能的过程()(4)水力发电是将化学能转化为电能的过程()(5)HClNaOH=NaClH2O是放热反应，可以设计成原电池()课前自主学习课堂互动探究(6)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()(7)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
5、()(8)原电池中阳离子向正极移动()(9)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)(6)(7)(8)(9)课前自主学习课堂互动探究2下列装置中能够组成原电池的是_。课前自主学习课堂互动探究解析 构成原电池的条件缺一不可：缺少一个电极；中电极相同；中酒精为非电解质；中不能形成闭合回路。答案 课前自主学习课堂互动探究探究一、原电池的构成条件、工作原理及正负极的判断【合作交流】1原电池是由哪几部分组成？各起什么作用？提示 构成原电池需有两个活泼性不同的电极，将电极插入电解质溶液中，两电极间用导线连接使之构成闭合回路。电极的作用是导电，有些电池中电极材料会参加反应
6、；导线的作用是传导电子；电解质溶液的作用是通过自由离子的移动传导电荷。课前自主学习课堂互动探究2在铜锌稀硫酸原电池中，电子是怎样移动的？电子能否通过电解质溶液？如果不能，电流是如何形成的？提示 由于金属锌比金属铜活泼，锌失去电子，电子通过导线流向铜片。电子不能通过电解质溶液，在稀硫酸中 H移向铜片，SO24 移向锌片，阴阳离子定向移动形成电流。课前自主学习课堂互动探究3(1)若将2中铜片换作石墨棒，能否产生电流？电极反应有无变化？(2)若将2中稀硫酸换作硫酸铜溶液，能否产生电流？电极反应有何不同？(3)若将稀硫酸换为酒精，还能否产生电流？课前自主学习课堂互动探究提示(1)改为石墨棒后，仍然可以
7、形成原电池，产生电流。锌为负极，石墨棒为正极，电极反应及原电池反应均不变。(2)将稀硫酸换作硫酸铜溶液，也可以形成原电池，产生电流。锌为负极，发生氧化反应：Zn2e=Zn2，铜为正极，发生还原反应：Cu22e=Cu，总反应为：ZnCu2=Zn2Cu。(3)酒精是非电解质，此时不能构成原电池，因此不能产生电流。课前自主学习课堂互动探究【点拨提升】1原电池的工作原理(1)反应类型：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。(2)电子的移动方向：负极流出，经导线流向正极。(3)离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。课前自主学习课堂互动探究2原电池的判断方法 课前自主学习课堂互动探究3原电池正
8、负极的判断方法 课前自主学习课堂互动探究易错提醒(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，既要考虑金属活泼的强弱也要考虑电解质溶液性质。如MgAlHCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是MgAlNaOH溶液构成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。课前自主学习课堂互动探究【典题例证1】在如图所示装置中，观察到电流表指针发生偏转，M棒变粗，N棒变细，P为电解质溶液。由此判断下
9、列M、N、P所代表的物质可以成立的是()课前自主学习课堂互动探究解析 经分析可知该装置是原电池，其中M棒作正极，有金属单质析出，N棒作负极，失电子溶解。A项，锌、铜、稀硫酸构成原电池，则锌是负极，M棒变细，A项错误；B项，铁、铜、稀盐酸构成原电池，M棒上无金属单质析出，B项错误；C项，锌、银、硝酸银溶液构成原电池，则锌是负极，M棒上有银析出，C项正确；D项，铁离子得到电子转化为亚铁离子，不能析出金属，D项错误。答案 C 课前自主学习课堂互动探究【学以致用1】如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下，在卡片上描述合理的是()实验后的记录：Zn为正极，Cu为负极
10、H向负极移动电子流动方向：从Zn经外电路流向CuCu极上有H2产生若有1 mol电子流过导线，则产生H2为0.5 mol正极的电极反应式为Zn2e=Zn2课前自主学习课堂互动探究A BCD课前自主学习课堂互动探究答案 B解析 在该原电池中，Zn 比 Cu 活泼，故 Zn 作负极，Cu 作正极，电子由 Zn 流出经导线流向 Cu 片，负极反应为：Zn2e=Zn2，正极反应为：2H2e=H2，故转移 1 mol 电子时，产生 H2 0.5 mol，在溶液中 H向正极移动，SO24 向负极移动，故错误，正确，选 B 项。课前自主学习课堂互动探究探究二、原电池原理的应用【合作交流】1NaOHHCl=N
11、aClH2O，这个反应能设计成原电池吗，为什么？提示 不能，因为它不是氧化还原反应。课前自主学习课堂互动探究提示 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。3锌与H2SO4反应制H2时向溶液中加少量CuSO4后为什么反应速率加快？提示 锌置换出铜构成原电池。2CO2C=高温 2CO，这个反应能设计成原电池吗，为什么？课前自主学习课堂互动探究【点拨提升】1加快氧化还原反应的速率(1)原理：原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。(2)实例：实验室用Zn和稀硫酸反应制取氢气时，可滴入几滴硫酸铜溶液，形成原电池，加快反应速率。课前
12、自主学习课堂互动探究2比较金属活泼性强弱(1)原理：一般原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应，不活泼金属作正极，发生还原反应。(2)实例：有两种金属A和B，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。由原电池原理可知，金属活动性：AB。课前自主学习课堂互动探究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(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。(2)选择合适的材料。电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料。电解质溶液：电解质溶液一般能与负
13、极反应。课前自主学习课堂互动探究(3)实例：以 FeCuSO4=FeSO4Cu 为例电极反应负极反应：Fe2e=Fe2正极反应：Cu22e=Cu电极材料及电解质1负极：Fe2正极：Cu或C比Fe的活泼 性差的金属或能导电的非金属3电解质：CuSO4溶液装置图 课前自主学习课堂互动探究【典题例证2】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极课前自主学习课堂互动探究由此可判断这四种金属的活动性顺序是()AabcdBbcdaCdabcDabdc解析 装置一是原电池，
14、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dabc，故选C。答案 C课前自主学习课堂互动探究【学以致用2】锌空气电池(如图所示)适宜用作城市电动车的动力电源，该电池放电时Zn转化为ZnO。则该电池工作时，下列说法正确的是()AZn电极是该电池的正极 BZn电极的电极反应式为ZnH2O2e=ZnO2H COH向石墨电极移动 D氧气在石墨电极上发生还原反应 课前自主学习课堂互动探究解析 氧气得电子发生还原反应，石墨电极是正极，锌电极是负极，A项错误，D项正确；锌作负极，碱性条件下，负极的电极反应式为Zn2OH2e=ZnOH2O，B项错误；原电池工作时，溶液中的阴离子向负极移动，即OH向Zn极移动，C项错误。答案 D