第2章 第3节 2 化学反应为人类提供能量

(共22张PPT)
2
化学反应为人类提供能量
1．化学反应中能量变化的原因
物质发生化学反应的实质是旧化学键断裂、新化学键形成；
当形成新化学键所释放的能量大于破坏旧化学键所吸收的能量
时，化学反应会释放能量。正因为如此，人们可以利用化学反
应将存储在物质内部的化学能转化为热能、电能等，从而使化
学能成为人类生产、生活所需能量的主要来源之一。
2．化学能转化为热能
P50 交流·研讨：①“即热饭盒”涉及的反应原理：______
________________________________。
②写出铝热反应的化学方程式并指出氧化剂和还原剂：
___________________________、Fe2O3 是氧化剂、Al 是还原剂。
热能
以上反应过程都是化学能转化为______。
Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑
铁路工人经常利用铝热剂来焊接钢轨，你能解释其中的原
因吗？
答案：铝热剂的成分是铁的氧化物和铝粉的混合物。高温
下发生剧烈反应，放出大量的热，生成的铁熔化后流入钢轨缝
隙，这样就将两块断裂的钢轨焊接在了一起。
原电池
将化学能转化为电能的装置称为_______。
3．化学能转化为电能
实验步骤 现象
1.锌片插入稀硫酸 有_____产生
2.铜片插入稀硫酸 无明显现象
3.锌片和铜片上端连接在一起插
入稀硫酸 在铜片上有气泡产生，锌片上
无明显现象
(1)P50 活动·探究：
气泡
(2)原电池的工作原理：
以铜锌(稀硫酸)原电池为例，由于金属锌比金属铜活泼，
流出，经过导线流向______(正极)，氧化剂在______上得到电
子发生_____反应，即 H＋从铜片获得电子而被还原形成氢原子，
氢原子再结合成氢气分子从铜片上逸出。同时，溶液中的阴离
子向_____移动，阳离子向_____移动，从而使电流通过电解质
溶液，这样，就完成了化学能向电能的转变过程。
失去
锌片
铜片
正极
还原
负极
正极
锌原子_____电子被氧化成Zn2＋进入溶液，电子从_____(负极)
①原电池的电极：负极——发生氧化反应，电子流出(流向
正极)的一极；正极——发生还原反应，电子流入(来自负极)
的一极。
②原电池是一种将化学能转化为电能的装置。电子的流动
方向是从负极流向正极；电流方向是从正极流向负极。
③原电池的原理：原电池的反应本质——氧化还原反应。
较活泼的金属发生氧化反应，电子从较活泼的金属(负极)流向
较不活泼的金属(正极)。
4．常见电池
目前市场上的电池有_______(又称一次电池)、______(又称
二次电池)和_________等。__________具有能量转化率高、能
长时间提供电能等优点而应用于航天和军事领域。
人们不仅利用化学反应制造丰富多彩的物质、提供赖以生
存和发展的能量，还利用化学反应开发出各种分析技术来确定
_______________、______以及测定____________________等。
例如，在农业生产和研究中，人们可以利用化学反应了解_____
_______________________，以做到合理施肥，达到提高农业生
产水平的目的；在病理诊断化验、药品质量鉴定、环境监测等
领域，则需要利用化学反应对____________。其实，人们在利
用化学反应的同时，也加深了对化学反应规律及其实质的认识。
干电池
燃料电池
燃料电池
蓄电池
各种物质的组成
结构
物质有关组分的含量
样品进行分析
中营养元素的种类及含量
土壤
1．组成原电池的条件
(1)两种活动性不同的金属(或一种是非金属导体)作电极。
(2)电极材料均插入电解质溶液中。
(3)两极相连形成闭合电路。
(4)能自发进行氧化还原反应。
2．原电池正负极判定方法
(1)依据原电池两极材料：一般说来，相对活泼的金属作负
极(K、Ca、Na 太活泼，不能作电极)；相对不活泼的金属或导
电的非金属作正极。
该结论具有一定的局限性，例如镁、铝和 NaOH 溶液构成
的原电池，相对不活泼的金属铝作负极，而较活泼的金属镁作
正极。原因是镁与 NaOH 溶液不反应，而铝则反应。
(2)根据电流方向或电子流向：电流(外电路)由正极流向负
极；电子则由负极经外电路流向原电池的正极。
(3)根据内电路离子迁移方向：阳离子移向原电池的正极，
阴离子移向原电池的负极。
(4)根据原电池中反应类型：
正极：得到电子，发生还原反应，现象是金属的析出或 H2
的放出；负极：失去电子，发生氧化反应，现象是电极本身的
消耗，质量减小。
3．原电池原理的应用
(1)加快氧化还原反应的速率
①实验室用粗锌和稀盐酸或稀硫酸反应制 H2，加快反应速
率；
②用纯锌和稀盐酸或稀硫酸反应制 H2 ，可加入少量的
CuSO4 溶液以加快反应速率。
(2)比较金属的活动性强弱
在原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性弱的金
属为正极。如有两种金属 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
属活泼性为 A＞B。
(3)制造多种化学电源，如干电池、蓄电池、燃料电池等。
实用电池一般应具有以下特点：能产生稳定而具有较高电压的
电流；安全、耐用且便于携带；便于回收处理，不污染环境或
对环境产生的影响较小。
B
例 1.(2011 广东中山检测)下列各装置能组成原电池的( )。
解析：A 中两个电极都是Zn，活泼性相同，无法形成原电
池；B 中满足原电池的形成条件，可形成原电池；C 中酒精是
非电解质，在水溶液中不存在自由移动的离子，也不能形成原
电池；D 中没有形成闭合回路，也不能形成原电池。
例 2.下列有关原电池的叙述正确的是(
)。
C
A．把电能转变为化学能，使溶液发生氧化还原反应
B．电子从活泼金属流向不活泼金属，不活泼金属为负极
C．外电路中电子从负极流向正极
D．正极发生氧化反应
解析：原电池是化学能转化为电能的装置，故 A 错误。原
电池中活泼金属作负极，失电子，电子沿导线流向正极；负极
发生氧化反应，正极发生还原反应，故 B、D 错误，C 正确。
原电池工作时，电子经导线从负极流入正极，电解质溶液
中的阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。
例 3.将金属 A 和金属 B 分别放入稀硫酸中有氢气生成。若
将金属 A 和金属 B 相连后投入稀硫酸中发现 A 被腐蚀，B 未被
腐蚀，关于 A、B 的叙述正确的是(
)。
D
A．金属活动性 A＜B
B．还原性 B>A
C．在后者装置中金属 A 发生还原反应，金属 B 发生氧化
反应
D．金属 B 的表面有明显气泡产生，金属 A 表面无明显现象
性强，还原性A强于B，故A、B、C错误；原电池中，H＋在正
解析：金属 A 和金属 B 相连投入稀硫酸中，形成原电池，A
被腐蚀说明 A 失去电子，被氧化，作负极，则 A 比 B 的金属活动
极 B 上得到电子，生成 H2，B 的表面有明显气泡产生，A 的表面
无明显现象，故 D 正确。
1.由铝、铁、铜、银和硝酸银溶液，可以组成原电池的总
数为(
)。
D
A．3 种
C．5 种
B．4 种
D．6 种
2.(2011 广东潮州检测)有 A、B、C、D 四块金属片，进行
如下实验：①A、B 用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，A 极为
负极；②C、D 用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，电流由 D→
导线→C；③B、C 相连后，同时浸入稀硫酸中，C 极产生大量
气泡；④B、D 相连后，同时浸入稀硫酸中，D 极产生大量气泡。
据此，判断四种金属的活动性顺序是(
)。
A
A．A＞B＞C＞D
C．C＞A＞B＞D
B．A＞C＞D＞B
D．B＞D＞C＞A
解析：A、B 形成原电池，A 为负极，活动性：A>B；C、
D 形成原电池，电流由D→导线→C，活动性：C>D；B、C形
成原电池，C极产生大量气泡，活动性：B>C，综上可知活动
性：A＞B＞C＞D。
3.如右图所示的装置，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。小心地从烧杯中央滴
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__________________________
____________________________________。
答案：(1)D
(2)铁圈和银圈组成了原电池，铁圈发生氧化
反应，质量减少，而银圈上有铜析出，质量增加
　　解析：根据铜锌原电池的工作原理可以判断该装置组成了原电池，其中铁作负极，发生的电极反应为Fe－2e－===Fe2＋；Ag作正极，发生的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu；因而产生的现象为铁圈向上倾斜而银圈向下倾斜。
内容特点
本节教材首先以氯气的实验室制法为例，让学生体会怎样
利用化学反应来制备新物质的一般思路，并总结已学过的常见
物质的制备方法，其次承接本章第一节中化学反应中能量变化
问题，以“化学能如何转变成电能”为例解释了“为什么说化
学反应为人类提供了能源”，并说明了化学反应在能源开发和
利用方面的作用。
作为化学必修模块中元素化合物知识和基本概念、基本理
论的最后一节，本节承担着对前面知识的回顾、总结，以及深
化和提升学生对化学研究的应用价值的认识的双重任务。
本节的知识框架为：
教学指要
本节教材从制备新物质和提供能量这两个方面对化学反应
的价值进行概括、整合，从而体现了化学对提高人类生活质量
和促进社会发展的重要作用。
“利用化学反应制备新物质”这一主题以“氯气的制取”
为中心引导学生回忆实验室制备氢气、二氧化碳、氨气时所用
的制取装置和收集方法；归纳出如何根据原料状态、反应条件
选择气体发生装置；如何根据气体的性质确定收集方法及是否
需要尾气吸收装置等。
“化学反应为人类提供能源”可引导学生探讨“如何实现
化学能与其他能量形式的转化”，充分利用“交流·研讨”的内
容，使学生认识化学能与热能、电能等之间的转化，培养学生
的思维能力和应用能力。