6.1 第2课时　化学反应与电能 学案 （含答案）2024-2025学年高一化学人教版（2019）必修2

第2课时　化学反应与电能
【课程目标】　1.设计实验认识构成原电池的条件。
2．理解原电池的概念及工作原理，能正确判断原电池的正、负极。
3．了解原电池工作原理的应用。
夯基提能·一遍过
知识点一　火力发电——化学能间接转化为电能
1．电能来源
目前我国使用的电能主要来自火力发电，其次来自水力发电。
2．火力发电的原理
通过化石燃料燃烧时发生的氧化还原反应，使化学能转化为________，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。
3．能量转换过程
化学能________________电能。
4．能量转化的关键及特点
关键 燃烧(氧化还原反应)
特点 能量利用率低，污染严重
即学即练
1．下列说法不正确的是(　　)
A.火力发电用的煤是不可再生能源
B.煤经过气化和液化两个化学变化，可变为清洁能源
C.电能是一种清洁、高效、便捷的一次能源
D.科学规划开发水电，可助力实现碳达峰、碳中和的“双碳”目标
2．试从资源、能效、对环境的影响等方面，阐述火力发电的弊端有哪些？
知识点二　原电池
1．实验探究——化学能直接转化为电能
实验装置
实验现象 铜片：没有变化 锌片：逐渐溶解 铜片表面____________ 锌片逐渐溶解 电流表指针________
实验结论 锌与稀硫酸反应产生氢气，而铜不反应 导线中有________通过，反应过程中产生了________
2.原电池
(1)概念：将________转化为________的装置。
(2)本质：发生氧化还原反应。原电池反应均为氧化还原反应。
　　　　　　　　　
3．原电池工作原理(以铜—锌—稀硫酸电池为例)
【师说·提醒】　电极(锌片、铜片)和导线中的导电微粒是电子；电解质溶液中的导电微粒是阴、阳离子。
4．原电池的构成条件
即学即练
1．[2024·辽宁本溪高一期中]下列装置能构成原电池的是(　　)
2．[2024·浙江杭州高一期末]某兴趣小组以相同大小的铜片和锌片为电极研究水果电池，装置如图，实验所得数据如下：
实验编号 水果种类 电极间距离/cm 电流/μA
1 番茄 1 98.7
2 番茄 2 72.5
3 苹果 2 27.2
电池工作时，下列说法不正确的是(　　)
A.负极的电极反应为Zn－2e－===Zn2+
B.电子从锌片经外电路流向铜片
C.化学能全部转化为电能
D.水果种类和电极间距离对电流的大小均有影响
知识点三　原电池工作原理的应用
1．加快氧化还原反应的进行
在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中粒子运动相互间的干扰减小，使反应加快。
2．比较金属的活动性
一般地，两种金属A、B与电解质溶液构成原电池，若A作负极，则金属活动性：________。
3．设计原电池
一般给定氧化还原反应的还原剂作负极，氧化剂作电解质溶液，比负极活动性弱的金属或石墨等能导电的非金属作正极。
【师说·助学】　利用Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag设计原电池。
即学即练
1．[2024·黑龙江佳木斯高一期中]少量的Zn与过量的稀硫酸反应制取氢气，一定温度下能加快反应速率又不影响氢气的量，可向其中加入少量的(　　)
A.CuSO4晶体 B．CH3COONa固体
C.NaHSO4晶体 D．Na2SO4溶液
2．X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X和Y组成原电池时，Y为电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为________，判断依据为________________。
素养落实·重拓展　
题型 判断原电池电极名称的方法
例 根据原电池原理，结合装置图，按要求解答问题：
(1)若X为Zn，Y为硫酸铜溶液，则X为________(填电极名称)；铜电极的名称是________，溶液中的Cu2+移向________(填“Cu”或“X”)电极。
(2)若X为银，Y为硝酸银溶液，则X为________(填电极名称)；铜电极的名称是________，溶液中的Ag＋移向________(填“Cu”或“X”)电极。X电极上的电极反应式为________________。
练后归纳
电极名称的判断方法
【变式演练】
1．一种锂水电池以锂和钢板为电极，LiOH为电解质，使用时加入水即可放电，总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑。下列有关该电池的说法错误的是(　　)
A．锂极为负极
B．OH－移向正极
C．H2为正极产物
D．电子由锂经导线流向钢板
2．[2024·陕西宝鸡高一期中]锌锰干电池是应用最普遍的电池之一，其基本反应为
X极：Zn－2e－===Zn2+。
Y极：2MnO2＋＋2e－===Mn2O3＋2NH3＋H2O。
(1)该反应中MnO2是________(填“还原剂”或“氧化剂”)。
(2)X是电池的________(填“正”或“负”，下同)极，Zn2+向________极移动。
(3)若反应消耗16.25 g Zn，则电池中转移电子的物质的量为________。
第2课时　化学反应与电能
夯基提能·一遍过
知识点一
2．热能
3．热能　机械能
即学即练
1．解析：火力发电用的煤是化石能源，煤是不可再生能源，故A正确；煤经过气化和液化两个化学变化，可变为清洁能源，故B正确；电能是一种清洁、高效、便捷的二次能源，故C错误；科学规划开发水电，能降低化石燃料的消耗，可助力实现碳达峰、碳中和的“双碳”目标，故D正确。
答案：C
2．答案：①化石燃料属于不可再生能源，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、NOx、粉尘等)，污染环境。
知识点二
1．有气泡产生　发生偏转　电流　电能
2．(1)化学能　电能　
3．锌片　铜片　Zn－2e－===Zn2+　2H＋＋2e－===H2↑　氧化　还原　Zn　Cu　Cu　正极　负极　Zn＋2H＋===Zn2+＋H2↑
4．活泼性不同　电解质　闭合回路　氧化还原
即学即练
1．解析：未形成闭合回路，不能构成原电池，故A错误；装置中有两个活泼性不同的电极、有电解质溶液、形成了闭合回路，同时有自发进行的氧化还原反应：Fe＋CuCl2===FeCl2＋Cu，即符合原电池的构成原理和条件，故B正确；四氯化碳为非电解质，不能构成原电池，故C错误；未形成闭合回路，不能构成原电池，故D错误。
答案：B
2．解析：水果中的电解质溶液与锌片、铜片构成原电池，锌为负极，失去电子发生氧化反应，铜片为正极，发生得到电子的还原反应，电子从负极经导线流向正极。溶液中的离子移动方向是阳正阴负。负极的电极反应为Zn－2e－===Zn2+，A正确；Zn为负极，电子从负极到正极，即电子从锌片经外电路流向铜片，B正确；化学能不可能全部转化为电能，一部分转化为热能，C错误；水果中的电解质溶液的酸性越强，电解质溶液导电能力就越强，两个电极之间的距离越大，水果电池的电流越小，可见水果的种类和电极间距离对电流的大小均有影响，D正确。
答案：C
知识点三
2．A＞B
[师说·助学]　提示：
即学即练
1．解析：CuSO4晶体溶于水后与Zn反应，生成ZnSO4和Cu，Zn、Cu、稀硫酸形成原电池，反应速率加快，但由于与硫酸反应的Zn量减少，生成H2的体积减少，A不符合题意；CH3COONa固体溶于水后，与稀硫酸反应，使溶液中c(H＋)减小，反应速率减慢，B不符合题意；NaHSO4晶体溶于水后，增大了溶液中的c(H＋)，加快反应速率，但对产生H2的体积不产生影响，C符合题意；加入Na2SO4溶液，相当于加入水，使c(H＋)减小，反应速率减慢，D不符合题意。
答案：C
2．答案：Y>X>Z　根据原电池原理，负极的金属比正极活泼，可知Y>X，根据金属活动性顺序表和置换反应原理，可知X>Z，故有Y>X>Z
素养落实·重拓展
例　答案：(1)负极　正极 　Cu　(2)正极　负极 　X　===Ag
变式演练
1．解析：由方程式可知，Li失去电子，发生氧化反应，作负极，则钢板作正极，A项正确；负极上的电极方程式为Li－e－＋OH－===LiOH，可知OH－移向负极，B项错误；正极上的电极方程式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑，可知氢气为正极产物，C项正确；电子会从负极经外电路流向正极，即电子由锂经导线流向钢板，D项正确。
答案：B
2．解析：(1)MnO2中Mn元素化合价降低，得电子，作氧化剂。(2)X极Zn失电子，X作负极，阳离子Zn2+移向正极。
(3)因为1 mol Zn失2 mol电子，反应消耗16.25 g，即0.25 mol Zn，所以电池中转移电子的物质的量为0.25 mol×2＝0.5 mol。
答案：(1)氧化剂　(2)负　正　(3)0.5 mol