第六章化学反应与能量
第一节 化学反应与能量变化
第1课时 化学反应与热能
课后篇巩固提升
夯实基础·轻松达标
1.从宏观角度来看,化学变化的本质是有新物质生成。从微观角度来看,下列变化不能说明发生了化学变化的是 ( )
A.变化时有电子的得失或共用电子对的形成
B.变化过程中有化学键的断裂和形成
C.变化时释放出能量
D.变化前后原子的种类和数目没有改变,分子种类增加了
答案C
解析某些物理变化也能释放能量,如白炽灯工作时发光、发热等。
2.下列变化中属于吸热反应的是( )
①液态水汽化 ②将胆矾加热变成白色粉末 ③浓硫酸稀释 ④氯酸钾分解制氧气 ⑤生石灰跟水反应生成熟石灰
A.只有①④ B.②③ C.①④⑤ D.②④
答案D
解析放热反应和吸热反应都是化学反应。放热反应为⑤,吸热反应为②④,液态水汽化是吸热过程,浓硫酸稀释是放热过程,二者均为物理变化。
3.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
答案A
解析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,A正确,B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错误;由图像知,该过程中反应物的总能量大于生成物的总能量,故该过程中放出了能量,D错误。
4.中国新一代运载火箭“长征七号”,已于2016年6月25日首飞。火箭所需要的巨大能量由特制的燃料来提供,有关燃料燃烧过程中的变化,下列说法不正确的是 ( )
A.所有的燃烧过程均是放热的
B.需要点燃才能发生的燃烧过程是吸热的
C.所有燃料在燃烧过程中均会发生化学键的断裂
D.燃烧后产物的总能量一定小于反应物的总能量
答案B
解析燃烧都是放热反应,与是否需要点燃无关。对于放热反应,产物的总能量一定小于反应物的总能量;燃烧是化学变化,一定会发生旧化学键的断裂和新化学键的形成。
5.下列说法正确的是( )
A.铁与硫在加热条件下才能发生反应,所以该反应属于吸热反应
B.含等物质的量溶质的HNO3、H2SO4溶液分别与少量NaOH溶液反应释放的热量相等
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
答案B
解析A项,Fe与S虽然需在加热条件下才能反应,但该反应是放热反应。B项,虽然HNO3、H2SO4的物质的量相等时,H2SO4溶液中H+的物质的量大于HNO3,但由于NaOH是少量的,所以两种酸溶液中H+均未完全反应,所以两个反应放出的热量相等。C项,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(碳)的反应就是吸热反应。D项,与N2反应的物质不同,反应的能量变化也不同,所以不能根据合成氨的反应来类推其他与N2相关的反应。
6.下列有关能量转换的说法错误的是( )
A.煤燃烧是化学能转化为热能的过程
B.化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能
C.动物体内葡萄糖被氧化成CO2是热能转变成化学能的过程
D.植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成化学能的过程
答案C
解析煤燃烧是化学能转化为热能的过程,A项正确;化石燃料和植物燃料燃烧时放出的能量均来源于太阳能,B项正确;动物体内葡萄糖被氧化成CO2是化学能转变成热能的过程,C项错误;植物通过光合作用将CO2转化为葡萄糖是太阳能转变成化学能的过程,D项正确。
7.化学反应N2(g)+3H2(g)2NH3(g)的能量变化如图所示,请回答下列问题:
(1)图中A、C分别表示 、 ,反应 (填“吸收”或“放出”)能量。?
(2)反应过程中断裂的化学键为 , (填“吸收”或“放出”)的能量为 ;形成的化学键为 , (填“吸收”或“放出”)的能量为 。?
(3)E2= 或 (用A、C或E1、E3表示)。?
答案(1)1 mol N2(g)和3 mol H2(g)的总能量
2 mol NH3(g)的总能量 放出
(2)1 mol N≡N键和3 mol H—H键 吸收 E1
6 mol N—H键 放出 E3
(3)A-C E3-E1
解析(1)A、C分别表示1 mol N2(g)和3 mol H2(g)(反应物)的总能量、2 mol NH3(g)(生成物)的总能量,由于反应物总能量高于生成物总能量,因此反应放出能量。(2)反应过程中断裂的化学键为1 mol N≡N键和3 mol H—H键,吸收能量为E1;形成的化学键为6 mol N—H键,放出能量为E3。
提升能力·跨越等级
1.下列反应一定属于放热反应的是( )
A.氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应
B.能量变化如图所示的反应
C.化学键断裂吸收的能量比化学键形成放出的能量少的反应
D.不需要加热就能发生的反应
答案C
解析氢氧化钡晶体和氯化铵晶体的反应属于吸热反应;生成物的总能量比反应物的总能量多的反应为吸热反应;化学键断裂吸收的能量比化学键形成放出的能量少的反应为放热反应;不需要加热就能发生的反应可能为吸热反应,也可能为放热反应。
2.已知H+ClHCl并放出a kJ的热量,下列叙述中正确的是( )
A.HCl分子内每个原子都达到了8电子稳定结构
B.HCl分子的能量比H、Cl原子的能量之和低
C.1 mol HCl断键成1 mol H、1 mol Cl要释放出a kJ热量
D.氢原子和氯原子靠电子得失形成共价键
答案B
解析A中H原子核外达到2电子稳定结构。C中断裂化学键要吸收能量。D中氢原子和氯原子是靠共用电子对形成共价键。
3.一种环保型燃料——丙烷,其燃烧时发生反应的化学方程式为C3H8+5O23CO2+4H2O。下列说法中不正确的是( )
A.火炬燃烧时化学能只转化为热能
B.所有的化学反应都会伴随着能量变化,有能量变化的物质变化不一定是化学反应
C.1 mol C3H8和5 mol O2所具有的总能量大于3 mol CO2和4 mol H2O所具有的总能量
D.丙烷完全燃烧的产物对环境无污染,故丙烷为环保型燃料
答案A
解析本题考查了化学反应中的能量变化。火炬燃烧时化学能转化为热能和光能,A错;物质发生化学反应一定伴随着能量变化,伴随着能量变化的物质变化却不一定是化学变化,如物质的“三态”变化、核变化也都伴随能量变化,B正确;可燃物的燃烧属于放热反应,放热反应反应物总能量大于生成物总能量,C正确;丙烷燃烧产物为CO2和H2O,无污染,D正确。
4.石墨和金刚石都是碳的单质,石墨在一定条件下可以转化为金刚石。已知12 g石墨完全转化为金刚石时,要吸收a kJ的能量。下列说法中正确的是( )
①石墨不如金刚石稳定 ②金刚石不如石墨稳定
③等质量的石墨和金刚石完全燃烧,金刚石放出的能量多 ④等质量的石墨和金刚石完全燃烧,石墨放出的能量多
A.①② B.②③ C.①④ D.③④
答案B
解析石墨完全转化为金刚石时吸热,说明石墨的能量比金刚石低,石墨比金刚石更稳定;等质量的石墨和金刚石完全燃烧时,消耗氧气的量相同,生成同样多的二氧化碳,由于金刚石的能量高,所以金刚石燃烧后放出的能量要多。
5.已知2 mol氢气完全燃烧生成水蒸气时放出能量484 kJ,且氧气中1 mol OO键完全断裂时吸收能量496 kJ,水蒸气中1 mol H—O键形成时放出能量463 kJ,则氢气中1 mol H—H键断裂时吸收能量为 ( )
A.920 kJ B.557 kJ C.436 kJ D.188 kJ
答案C
解析设1 mol H—H键断裂时吸收能量为x kJ。首先写出化学方程式2H2+O22H2O,然后分析反应过程可知,2 mol氢气完全燃烧生成水蒸气时应该拆开2 mol H—H键、1 mol OO键,吸收的能量为(2x+496) kJ;生成2 mol H2O形成4 mol H—O键,放出的能量为4×463 kJ=1 852 kJ,依据能量守恒定律可知,反应放出的能量484 kJ=1 852 kJ-(2x+496) kJ,即可求出x=436。
6.已知断裂1 mol共价键所需要吸收的能量分别为H—H键:436 kJ,I—I键:151 kJ,H—I键:299 kJ,下列对H2(g)+I2(g)2HI(g)的反应类型判断错误的是( )
A.放热反应 B.吸热反应
C.氧化还原反应 D.可逆反应
答案B
解析依题意,断裂1 mol H—H键和1 mol I—I键吸收的能量为436 kJ+151 kJ=587 kJ,生成2 mol H—I键放出的能量为299 kJ×2=598 kJ,因为598 kJ>587 kJ,所以该反应的正反应是放热反应;根据化学方程式可知,该反应是可逆反应,也是氧化还原反应。
7.如图所示,把盛有3 mL饱和氯化钠溶液的试管小心地放入盛有碳酸饮料(温度为20 ℃)的烧杯中,然后用胶头滴管向试管中滴加1 mL浓硫酸。
请回答下列问题:
(1)实验过程中观察到的现象是 ,产生这种现象的原因是 ??? 。?
(2)试管内断裂的化学键的类型是 ,形成的化学键的类型是 。?
(3)写出烧杯中有关反应的化学方程式: 。?
答案(1)烧杯中产生大量气泡,小试管中有晶体析出 浓硫酸具有吸水性,浓硫酸加入饱和NaCl溶液中,会吸收溶液中的水,饱和NaCl溶液中的溶剂水减少,溶液中有晶体析出;浓硫酸溶于水会放出大量的热,使烧杯中碳酸饮料的温度升高,碳酸分解产生二氧化碳而产生大量的气泡
(2)共价键 离子键
(3)H2CO3H2O+CO2↑
解析(2)浓硫酸溶解于水,断裂H2SO4中的共价键;氯化钠溶液中析出晶体,形成NaCl中的离子键。(3)烧杯中碳酸分解产生二氧化碳。
8.化学反应可视为旧化学键断裂和新化学键形成的过程。化学键的键能是形成(或拆开)1 mol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,现提供以下化学键的键能:P—P键为198 kJ·mol-1,P—O键为360 kJ·mol-1,OO键为498 kJ·mol-1。则P4(白磷)+3O2P4O6的反应是 (填“吸热”或“放热”)反应,生成1 mol P4O6 的热量为 。?
答案放热 放出 1 638 kJ
解析对于反应P4(白磷)+3O2P4O6,断开旧化学键吸收的能量为198×6 kJ+3×498 kJ=2 682 kJ,形成新化学键放出的能量为12×360 kJ=4 320 kJ,故该反应为放热反应,生成1 mol P4O6放出的热量为4 320 kJ-2 682 kJ=1 638 kJ。
贴近生活·拓展创新
为了探究化学能与热能的转化,某实验小组设计了如图所示的三套实验装置:
(1)上述三个装置中,不能验证“铜与浓硝酸的反应是吸热反应还是放热反应”的是 (填装置序号)。?
(2)某同学选用装置Ⅰ进行实验(实验前U形管里液面左右相平),在甲试管中加入适量Ba(OH)2溶液与稀硫酸,U形管中可观察到的现象是 ,说明该反应属于 (填“吸热”或“放热”)反应。?
(3)为探究固体M溶于水的热效应,选择装置Ⅱ进行实验(反应在丙试管中进行)。
①若M为钠,则实验过程中烧杯中可观察到的现象是 。?
②若观察到烧杯中产生气泡,则说明M溶于水 (填“一定是放热反应”“一定是吸热反应”或“可能是放热反应”),理由是 。?
③若观察到烧杯中的玻璃管内形成一段水柱,则M可能是 。?
(4)至少有两种实验方法能验证超氧化钾与水的反应(4KO2+2H2O4KOH+3O2↑)是放热反应还是吸热反应。
方法①:选择 (填装置序号)进行实验;?
方法②:取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上,向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水,片刻后,若观察到脱脂棉燃烧,则说明该反应是 (填“吸热”或“放热”)反应。?
答案(1)Ⅲ (2)左端液面降低,右端液面升高 放热
(3)①有气泡产生,反应完毕后,冷却至室温,烧杯中的导管内形成一段水柱 ②可能是放热反应 某些物质(如NaOH固体)溶于水放热,但不是放热反应
③硝酸铵(或其他合理答案)
(4)Ⅰ(或Ⅱ) 放热
解析(1)装置Ⅰ可通过U形管中红墨水液面的变化判断铜与浓硝酸的反应是放热反应还是吸热反应;装置Ⅱ可通过烧杯中是否产生气泡判断铜与浓硝酸的反应是放热反应还是吸热反应;装置Ⅲ只是一个使铜与浓硝酸反应并将生成的气体用水吸收的装置,不能验证该反应是放热反应还是吸热反应。
(2)Ba(OH)2溶液与稀硫酸的反应属于中和反应,中和反应都是放热反应,所以锥形瓶中气体受热膨胀,导致U形管左端液面降低,右端液面升高。
(3)①若M为钠,钠与水反应生成NaOH和H2,该反应是放热反应,放出的热量使大试管中温度升高,气压增大,所以右边烧杯中有气泡产生;冷却后大试管中温度降低,气压减小,右边烧杯中的导管内会形成一段水柱。②若观察到烧杯里产生气泡,说明M溶于水放出热量。有热量放出的过程不一定属于放热反应,如浓硫酸、NaOH固体溶于水会放出热量,但是不属于放热反应。③若观察到烧杯里的玻璃管内形成一段水柱,说明M溶于水后导致大试管中温度降低,压强减小,证明M溶于水吸收热量,溶于水能够吸收热量的物质有NH4NO3等。
(4)方法①:选择上述装置Ⅰ(或Ⅱ)进行实验,Ⅰ装置右边U形管中左端液面降低,右端液面升高(或装置Ⅱ烧杯内导管口有气泡冒出),证明该反应为放热反应。方法②:取适量超氧化钾粉末用脱脂棉包裹并放在石棉网上,向脱脂棉上滴加几滴蒸馏水,片刻后,若观察到脱脂棉燃烧,则说明该反应放出大量热,使脱脂棉燃烧,证明该反应是放热反应。
课件33张PPT。第1课时 化学反应与热能知识铺垫新知预习自主测试1.化学变化的本质是反应物中旧化学键的断裂和生成物中新化学键的形成。
2.在自然界中,物质的转化要遵守质量守恒定律,能量的转化要遵循能量守恒定律。
3.浓硫酸溶于水时释放能量,硝酸铵溶于水时吸收能量。知识铺垫新知预习自主测试一、放热反应与吸热反应
1.实验探究
(1)镁条和稀盐酸的反应知识铺垫新知预习自主测试(2)Ba(OH)2·8H2O和氯化铵的反应 知识铺垫新知预习自主测试2.定义及实例
(1)放热反应:释放热量的化学反应。如:镁条、铝片与盐酸的反应,木炭、氢气、甲烷等在空气中的燃烧,氢气与氯气的化合反应等。
(2)吸热反应:吸收热量的化学反应。如Ba(OH)2·8H2O与氯化铵晶体的反应,盐酸与碳酸氢钠的反应,灼热的炭与二氧化碳的反应等。
【微思考1】不需要加热就可进行的反应是否一定是放热反应?
提示不一定。如Ba(OH)2·8H2O与氯化铵晶体的反应虽不需要加热即可进行,但该反应为吸热反应。知识铺垫新知预习自主测试二、化学反应中能量变化的原因
1.化学反应中能量变化的原因——微观角度
(1)原因
(2)实例[以H2(g)+Cl2(g) === 2HCl(g)为例]
①断键——断开1 mol H2中的H—H键要吸收436 kJ能量,断开1 mol Cl2中的Cl—Cl键要吸收243 kJ的能量。则断键共需吸收679 kJ的能量。
②成键——形成2 mol HCl中的H—Cl键要释放862 kJ的能量。
③断键吸收的总能量小于成键释放的能量——反应放热。知识铺垫新知预习自主测试(3)结论
化学键的断裂和形成是物质在化学反应中发生能量变化的主要原因。
【微思考2】有化学键断裂或形成的变化是否一定是化学变化?
提示不一定。如HCl溶于水发生电离有化学键断裂,或从浓盐酸中挥发出氯化氢气体有化学键形成,但这些变化都是物理变化。知识铺垫新知预习自主测试2.化学反应中能量变化的决定因素——宏观角度
结论:化学反应中的能量变化决定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。知识铺垫新知预习自主测试三、化学反应中能量变化的应用
1.人类利用能源的三个阶段
2.化石能源的利用过程中亟待解决的问题
(1)化石能源短期内不可再生;(2)污染环境。知识铺垫新知预习自主测试1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)化学键断裂需要吸收能量,化学键形成会放出能量。( )
(2)化学反应必然伴随能量变化。( )
(3)相同条件下由原子形成1 mol H—Cl键所放出的能量与断开1 mol H—Cl键吸收的能量相等。( )
(4)放出能量越多的反应通常生成物越不稳定。( )
(5)需要加热才能进行的反应不一定是吸热反应,不需要加热就能进行的反应也不一定是放热反应。( )
答案:(1)√ (2)√ (3)√ (4)× (5)√知识铺垫新知预习自主测试2.下图是两个反应的反应前后反应物总能量和生成物总能量的比较图,对于Ⅰ、Ⅱ两个反应的说法正确的是 ( )
A.反应Ⅰ是放热反应,反应Ⅱ也是放热反应
B.反应Ⅰ是放热反应,反应Ⅱ是吸热反应
C.反应Ⅰ是吸热反应,反应Ⅱ也是吸热反应
D.反应Ⅰ不需要加热,反应Ⅱ必须加热
答案:B
解析:若反应物总能量高于生成物总能量,则反应为放热反应;反之,为吸热反应。无论是吸热反应还是放热反应,都与反应是否需要加热无关。知识铺垫新知预习自主测试3.下列反应既是氧化还原反应,又是吸热反应的是 ( )
A.铝片与稀硫酸的反应
B.Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应
C.灼热的木炭与CO2的反应
D.甲烷在O2中的燃烧反应
答案:C
解析:A、D两项中的反应均是放热反应,B项中的反应不是氧化还原反应。任务一任务二素养脉络放热反应和吸热反应理解与判断
问题探究
在一只小烧杯里,加入20 g已研细的Ba(OH)2·8H2O与10 g NH4Cl晶体,将小烧杯放在滴有几滴水的木片上,根据实验步骤,填写下表,并回答问题。随堂检测任务一任务二素养脉络随堂检测任务一任务二素养脉络(1)写出实验过程中发生反应的化学方程式:
Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl === BaCl2+2NH3↑+10H2O。
(2)实验中要立即用玻璃棒迅速搅拌的原因是使反应物迅速混合而充分反应,使温度迅速下降。
(3)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;而有些吸热反应在常温下就能发生,如Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl的反应。随堂检测任务一任务二素养脉络知识拓展
1.关于吸热反应和放热反应的易错点
(1)“三个不一定”。①需加热才能发生的反应不一定是吸热反应,如碳和氧气的反应;②放热反应常温下不一定容易发生,如铝热反应;③吸热反应也不一定需要加热,如Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体的反应。
(2)吸热反应和放热反应都是化学变化。NaOH固体溶于水是放热过程,但不是放热反应;升华、蒸发等过程是吸热过程,但不是吸热反应。随堂检测任务一任务二素养脉络2.常见的放热反应和吸热反应 随堂检测任务一任务二素养脉络素能应用
典例1下列说法正确的是( )
①需要加热才能发生的反应一定是吸热反应 ②放热反应在常温下一定很容易发生 ③反应是放出能量还是吸收能量可以通过反应物和生成物所具有的总能量的相对大小来判断 ④有的放热反应加热到一定温度引发后,停止加热,反应也能继续进行
A.只有③④ B.只有①② C.只有①②③④ D.只有②③④
答案:A
解析:需要加热才能发生的反应不一定是吸热反应,如铜在氯气中燃烧;放热反应在常温下不一定容易发生,如N2与H2合成NH3;反应是放热还是吸热取决于反应物、生成物所具有的总能量的相对大小;需要加热才能发生的放热反应,如果反应放出的热量达到反应所需要的热量,停止加热后反应也能继续进行,如Fe+S FeS。随堂检测任务一任务二素养脉络变式训练(双选)将盛有NH4HCO3粉末的小烧杯放入盛有少量醋酸的大烧杯中。然后向小烧杯中加入盐酸,反应剧烈,醋酸逐渐凝固。由此可知( )
A.NH4HCO3和盐酸的反应是吸热反应
B.该反应中,热能转化为产物内部的能量
C.反应物的总能量高于生成物的总能量
D.NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量随堂检测任务一任务二素养脉络答案:AB
解析:醋酸逐渐凝固,说明NH4HCO3与盐酸反应使醋酸的温度降低,因此该反应为吸热反应,A正确;吸热反应中反应物吸收能量,吸收的能量转化为产物内部的能量储存在产物中,B正确;由于NH4HCO3和盐酸的反应是吸热反应,故反应物的总能量低于生成物的总能量,C错误;NH4HCO3粉末与盐酸的反应是吸热反应,是各反应物的总能量低于各生成物的总能量,而NH4HCO3仅是两种反应物之一、NH4Cl仅是三种生成物之一,故无法得出NH4HCO3的能量一定低于NH4Cl的能量的结论,D错误。随堂检测任务一任务二素养脉络反应能量变化与化学键断裂、形成间的关系
问题探究
1.反应物的总能量大于生成物的总能量,该反应发生时是吸收能量还是放出能量?
提示放出能量。
2.断裂1 mol H—H键需要吸收a kJ能量,则2 mol H原子形成1 mol H—H键的能量如何变化?
提示放出a kJ能量。
3.已知形成1 mol化学键放出的能量见下表:
计算反应A2+B2 === 2AB发生时,生成2 mol AB的能量变化。
提示放出70 kJ能量。随堂检测任务一任务二素养脉络知识拓展
化学反应中的能量变化
1.如果反应物所具有的总能量大于生成物所具有的总能量,反应物转化为生成物时化学反应放出能量,反之,化学反应吸收能量。
如图所示:随堂检测任务一任务二素养脉络2.既可以利用化学键的键能计算具体反应中的能量变化,也可以根据化学反应中的能量变化计算某一种化学键的键能。计算公式:化学反应中的能量变化值=反应物的总键能-生成物的总键能。计算出的数值如果为正值,意味着该反应为吸热反应;计算出的数值如果是负值,意味着该反应为放热反应。随堂检测任务一任务二素养脉络素能应用
典例2根据下面的信息,判断下列叙述正确的是 ( )
A.氢气跟氧气反应生成水的同时释放能量
B.氢气跟氧气反应生成水的同时吸收能量
C.1 mol H2跟 mol O2反应生成1 mol H2O一定释放能量245 kJ
D.2 mol H2(g)跟1 mol O2(g)反应生成2 mol H2O(g)吸收能量490 kJ随堂检测任务一任务二素养脉络答案:A
解析:由题中信息可知,1 mol H2(g)所含的共价键断裂吸收能量436 kJ, mol O2(g)所含的共价键断裂吸收能量249 kJ,两者共吸收能量685 kJ;形成2 mol H—O键时共释放能量930 kJ。在1 mol H2(g)跟 mol O2(g)反应生成1 mol H2O(g)的过程中,放出的能量比吸收的能量多245 kJ,C项中未说明物质的状态,所以释放的能量不一定是245 kJ。随堂检测任务一任务二素养脉络随堂检测任务一任务二素养脉络随堂检测1.化学反应的发生必然伴有能量的转化,其最根本原因是 ( )
A.化学反应中一定有新物质生成
B.化学反应中旧化学键的断裂需要吸收能量,新化学键的形成需要放出能量
C.化学反应通常需要加热等条件才能发生
D.能量变化是化学反应的基本特征之一
答案:B任务一任务二素养脉络随堂检测2.下列过程一定释放出能量的是( )
A.化合反应 B.分解反应
C.分子拆成原子 D.原子组成分子
答案:D
解析:化合反应不一定放出能量,如CO2+C 2CO就是吸收能量的反应,A项错误;分解反应多数是吸收能量的反应,B项错误;由分子拆成原子是破坏化学键的过程,是吸收能量的,原子组成分子则是放出能量的,C项错误,D项正确。任务一任务二素养脉络随堂检测3.由图分析,下列叙述正确的是( )
A.A(g) === B(g)+C(g)和B(g)+C(g) === A(g)两个反应吸收或放出的能量不相等
B.A(g) === B(g)+C(g)是放热反应
C.A(g)具有的能量高于B(g)和C(g)具有的总能量
D.B(g)+C(g) === A(g)是放热反应
答案:D
解析:根据能量守恒定律可知A项错误;A(g)具有的能量低于B(g)和C(g)具有的总能量,故A(g) === B(g)+C(g)为吸热反应,B(g)+C(g) === A(g)为放热反应,B、C两项错误,D项正确。任务一任务二素养脉络随堂检测4.下列属于吸热反应的是( )
答案:B
解析:A项,酸碱中和反应都是放热反应,氢氧化钠与盐酸的反应属于放热反应,故错误;B项,氢氧化钡晶体与氯化铵的反应属于吸热反应,故正确;C项,金属与酸的反应是放热反应,盐酸与铝的反应属于放热反应,故错误;D项,燃烧反应都是放热反应,蜡烛燃烧属于放热反应,故错误。任务一任务二素养脉络随堂检测5.如图所示,把试管小心地放入盛有(20 ℃)碳酸饮料的烧杯中,试管中开始放入几小块铝片,再用滴管滴加5 mL 浓NaOH溶液于试管中。试回答下列问题:
(1)实验中观察到的现象是? 。?
(2)产生上述现象的原因是 。?
(3)写出有关反应的离子方程式: 。?
(4)由实验推知,反应所得溶液和氢气的总能量
(填“大于”“小于”或“等于”)铝片和NaOH
溶液的总能量。?任务一任务二素养脉络随堂检测答案:(1)铝片上有大量气泡产生,铝片逐渐溶解;烧杯内液体放出气泡变快
(2)铝与NaOH溶液反应生成氢气,且反应放热,碳酸饮料中CO2在水中的溶解度随温度升高而减小,CO2从饮料中逸出变快
(4)小于
解析:金属与酸或碱溶液的反应是放热反应,铝与碱溶液的反应放热尤为显著,放出的热量使烧杯中饮料的温度升高,使CO2的溶解度减小。根据反应的热效应与反应物、生成物总能量的关系可知,放热反应中生成物的总能量小于反应物的总能量。第2课时 化学反应与电能
课后篇巩固提升
夯实基础·轻松达标
1.对于原电池的电极名称叙述有错误的是( )
A.发生氧化反应的为负极
B.正极为电子流入的一极
C.比较不活泼的金属为负极
D.电流的方向由正极到负极
答案C
解析原电池中相对活泼的金属为负极,不活泼的为正极,C项错误;负极发生氧化反应,正极发生还原反应,A项正确;原电池工作时,外电路中电子由负极流出,由正极流入,电流方向与电子流动方向相反,B、D两项正确。
2.下列有关电池的说法不正确的是( )
A.手机上用的锂离子电池属于二次电池
B.铜锌原电池工作时,电子沿外电路从铜电极流向锌电极
C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能
D.锌锰干电池中,锌电极是负极
答案B
解析手机用的电池是可充电电池,A项正确。铜锌原电池中,Cu为正极,Zn为负极,外电路中电子由负极流向正极,B项错误。燃料电池将化学能转化为电能,C项正确。锌锰干电池中,Zn为负极,D项正确。
3.某原电池反应的离子方程式为Fe+2H+Fe2++H2↑,则下列说法正确的是( )
A.电解质溶液可能为稀硝酸
B.锌可能为原电池正极
C.铁的质量不变
D.铜可能为原电池正极
答案D
解析由原电池反应的离子方程式知,电池的负极为铁,则正极应是比铁不活泼的金属或能导电的非金属;在反应中负极不断被消耗,由于反应中放出了氢气并生成了Fe2+,故知电解质溶液不是稀硝酸。由以上分析可知正确选项为D。
4.如图所示装置中,可观察到电流计指针偏转,M棒变粗,N棒变细。下表所列M、N、P物质中,可以组合成该装置的是( )
选项
M
N
P
A
锌
铜
稀硫酸
B
铜
铁
稀盐酸
C
银
锌
硝酸银溶液
D
锌
铁
硝酸铁溶液
答案C
解析M棒变粗,N棒变细,说明N棒是负极,金属活动性相对于M棒较强。M棒变粗说明M棒上有金属析出。
5.汽车的启动电源常用铅酸蓄电池。其结构如下图所示,放电时的电池反应如下:PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O。根据此反应判断下列叙述中正确的是 ( )
A.PbO2是电池的负极
B.Pb是负极
C.PbO2得电子,被氧化
D.电池放电时,溶液酸性增强
答案B
解析根据电池反应知放电过程中铅失去电子,因此它是原电池的负极,其电极反应式为Pb+SO42--2e-PbSO4,故B项正确;PbO2在放电过程中得到电子被还原,所以它是原电池的正极,因此A、C两项错误;由于原电池放电的过程中消耗硫酸,所以溶液的酸性减弱,故D项错误。
6.如图所示的8个装置属于原电池的是( )
A.①④⑤ B.②③⑥ C.④⑥⑦ D.⑥⑦⑧
答案C
解析构成原电池要有四个基本条件:a.电解质溶液;b.两个电极,其中一个相对较活泼,另一个相对较不活泼,两个电极直接或间接地连接在一起,并插入电解质溶液中;c.能自发进行氧化还原反应;d.形成闭合电路。综上可知C项符合题意。
7.如图所示,将锌、铜通过导线相连,置于稀硫酸中。
(1)锌片上的现象是 ,电极反应为 。?
(2)铜片上的现象是 ,电极反应为 。?
(3)电子由 经导线流向 。?
(4)若反应过程中有0.2 mol电子发生转移,则生成的氢气在标准状况下的体积为 。?
答案(1)锌片逐渐溶解 Zn-2e-Zn2+
(2)铜片上有气泡产生 2H++2e-H2↑
(3)锌片 铜片
(4)2.24 L
解析Cu-Zn-稀硫酸形成的原电池中,Zn作负极,电极反应式为Zn-2e-Zn2+,现象是锌片逐渐溶解;Cu作正极,电极反应式为2H++2e-H2↑,铜片表面有气泡产生。电子由负极(Zn)经导线流向正极(Cu)。由电极反应式可知,当有0.2 mol电子发生转移时,可生成0.1 mol H2,即标准状况的体积为2.24 L。
提升能力·跨越等级
1.如图是某课外活动小组设计的用化学电源使耳机发声的装置。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→声能的能量转化关系
C.如果将铜片换成铁片,电路中的电流方向将改变
D.如果将锌片换成铁片,耳机还能发声
答案C
解析锌为负极,铜片上的反应为2H++2e-H2↑,A项正确;耳机中存在着电能转化为声能的能量转化关系,B项正确;铜片换为铁片后,锌片仍为负极,电流方向不变,C项错误;锌片换为铁片后,铁片也可作为原电池的负极,D项正确。
2.如图,在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的电极X、Y,外电路中电子流向如图所示,下列关于该装置的说法正确的是 ( )
A.外电路的电流方向为X→外电路→Y
B.若两电极分别为Fe和石墨棒,则X为石墨棒,Y为Fe
C.X极上发生的是还原反应,Y极上发生的是氧化反应
D.若两电极材料都是金属,则它们的活动性顺序为X>Y
答案D
解析外电路的电子流向与电流方向相反,A项错误;由电子流向可知,X极为负极,Y极为正极,则X应为Fe,Y为石墨棒,B项错误;X极发生氧化反应,Y极发生还原反应,C项错误;X极的金属应比Y极的金属活泼,D项正确。
3.
某小组为研究电化学原理,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-Cu
C.a和b用导线连接时,电子由a流向b
D.无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液均从蓝色逐渐变成浅绿色
答案D
解析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。
4.将两根质量相同的铜棒和锌棒,用导线相连接后插入CuSO4溶液中,经过一段时间后,取出洗净后干燥并称重,两棒质量相差6.45 g,导线中通过的电子的物质的量为( )
A.0.1 mol B.0.2 mol C.0.3 mol D.0.4 mol
答案A
解析负极:Zn-2e-Zn2+,Zn失去2 mol e-减重65 g;正极:Cu2++2e-Cu,Cu2+得到2 mol e-增重64 g。两极质量相差:65 g+64 g=129 g,现在两棒质量相差6.45 g,计算可得应转移0.1 mol e-。
5.如图所示,杠杆A、B两端分别挂有体积相同、质量相同的空心铜球和空心铁球,调节杠杆使其在水中保持平衡,然后小心地向烧杯中央滴入浓CuSO4溶液,一段时间后,下列有关杠杆的偏向判断正确的是(实验过程中不考虑铁丝反应及两边浮力的变化) ( )
A.杠杆不论为导体还是绝缘体,均为A端高B端低
B.杠杆不论为导体还是绝缘体,均为A端低B端高
C.当杠杆为绝缘体时,A端低B端高;为导体时,A端高B端低
D.当杠杆为绝缘体时,A端高B端低;为导体时,A端低B端高
答案D
解析根据题意,若杠杆为绝缘体,滴入CuSO4溶液后,在铁球表面析出Cu,铁球质量增大,B端下沉;若杠杆为导体,滴入CuSO4溶液后,形成原电池,在铜球表面析出Cu,A端下沉。
6.固体氧化物燃料电池是由美国西屋(Westinghouse)公司研制开发的。它以固体氧化锆-氧化钇为电解质,这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过。该电池的工作原理如下图所示,其中多孔电极a、b均不参与电极反应。下列判断正确的是( )
A.有O2放电的a极为电池的负极
B.O2-移向电池的正极
C.b极对应的电极反应为2H2-4e-+2O2-2H2O
D.a极对应的电极反应为O2+2H2O+4e-4OH-
答案C
解析在该燃料电池中,有O2放电的a极为原电池的正极,A错误;在该燃料电池中,O2-移向电池的负极,B错误;在该燃料电池中,有H2放电的b极为电池的负极,电极反应为2H2-4e-+2O2-2H2O,C正确;a极是正极,氧气在正极得电子,则对应的电极反应为O2+4e-2O2-,D错误。
7.将纯锌片和纯铜片按下图方式插入100 mL相同浓度的稀硫酸中一段时间,回答下列问题:
(1)下列说法中正确的是 (填序号)。?
A.甲、乙均为化学能转变为电能的装置
B.乙中铜片上没有明显变化
C.甲中铜片质量减小、乙中锌片质量减小
D.两烧杯中H+的浓度均减小
(2)在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速率:甲 乙(填“>”“<”或“=”)。?
(3)当甲中产生1.12 L(标准状况)气体时,理论上通过导线的电子数目为 。?
(4)当乙中产生1.12 L(标准状况)气体时,将锌、铜片取出,再将烧杯中的溶液稀释至1 L,测得溶液中c(H+)=0.1 mol·L-1。试确定原稀硫酸中c(H2SO4)= 。?
答案(1)BD (2)>
(3)0.1NA(或6.02×1022)
(4)1.0 mol·L-1
解析(1)甲符合原电池构成条件,所以属于原电池,乙不能构成闭合回路,所以不能构成原电池,故A项错误;乙不能构成原电池,氢离子在锌片上得电子发生还原反应,所以乙中铜片上没有明显变化,故B项正确;甲中铜片作正极,正极上氢离子得电子生成氢气,所以铜片质量不变,乙中锌片和氢离子发生置换反应,所以质量减小,故C项错误;两烧杯中锌和氢离子发生置换反应导致溶液中氢离子浓度减小,故D项正确。
(2)甲能构成原电池,乙不能构成原电池,作原电池负极的金属加速被腐蚀,所以在相同时间内,两烧杯中产生气泡的速率:甲>乙。
(3)甲中,铜电极上氢离子得电子生成氢气,电极反应式为2H++2e-H2↑,根据电极反应式知,通过电子的物质的量=1.12 L22.4 L·mol-1×2=0.1 mol,通过导线的电子数目为0.1NA或6.02×1022。
(4)当乙中产生1.12 L(标准状况)即0.05 mol氢气气体时,根据2H+~H2↑,则消耗的氢离子物质的量是0.1 mol,剩余的氢离子的物质的量是0.1 mol,所以原稀硫酸中氢离子的物质的量是0.2 mol,硫酸的物质的量是0.1 mol,原稀硫酸中c(H2SO4)=0.1mol0.1 L=1.0 mol·L-1。
8.(1)原电池原理的应用之一是可以设计原电池装置。请利用反应Cu+2Fe3+2Fe2++Cu2+设计一个原电池,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: ;?
负极反应: 。?
若外电路中转移电子的物质的量为1.5 mol,则溶解铜的质量是 。?
(2)实验室在用锌与稀硫酸反应制备氢气时,可向反应液中滴加少量硫酸铜溶液,其作用是 ,这体现了原电池原理的另一个应用。?
答案(1)
2Fe3++2e-2Fe2+ Cu-2e-Cu2+ 48 g
(2)形成Zn-Cu原电池,增大化学反应的速率
解析(1)分析Fe3+与Cu的反应中的氧化剂、还原剂,然后依据原电池原理,设计原电池装置。依据反应2Fe3++Cu2Fe2++Cu2+,Cu失电子,应为原电池的负极,正极选用石墨棒或铂丝等,电解质溶液选用FeCl3溶液;由转移2 mol电子时溶解64 g铜,可计算出转移1.5 mol电子时溶解铜的质量为48 g。
贴近生活·拓展创新
镍镉可充电电池在现代生活中有着广泛的应用,它的充、放电反应为Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。
请回答下列问题:
(1)放电时,还原反应在 (填“a”或“b”)极进行,负极的电极反应式为 ,在放电过程中,正极附近的电解质溶液碱性会 (填“增强”或“减弱”)。?
(2)镍镉废旧电池必须进行回收并集中处理,最主要的原因是? 。?
答案(1)b Cd-2e-+2OH-Cd(OH)2 增强
(2)镍镉废旧电池中残留的Cd2+、Ni2+等重金属离子易对土壤和水源造成污染
解析(1)由题给示意图知,镍镉电池中,电流方向是由b极流向a极,故a极为负极,b极为正极;放电时,正极发生反应NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,是还原反应;镉在负极发生氧化反应,分两步:Cd-2e-Cd2+,Cd2++2OH-Cd(OH)2,负极反应式为Cd-2e-+2OH-Cd(OH)2;正极附近电解质溶液的碱性增强,负极附近电解质溶液的碱性减弱。(2)镍镉废旧电池中残留的Cd2+、Ni2+等重金属离子易对土壤和水源造成污染。
课件40张PPT。第2课时 化学反应与电能知识铺垫新知预习自主测试1.氧化还原反应中氧化剂得到电子、元素化合价降低、发生 还原反应;还原剂失去电子、元素化合价升高、发生氧化反应。
2.氧化还原反应的本质是电子的转移。写出锌和稀硫酸反应的化学方程式,并用双线桥法标出电子转移的方向和数目:3.生活中常见的化学电源有锂电池、铅酸蓄电池、干电池、 光伏电池等。
4.随意丢弃废旧电池的主要危害是重金属污染。知识铺垫新知预习自主测试1.火力发电——燃煤发电的能量转化过程
(1)在电力中占较大比重的火电的能量转化过程:
(2)上述转化过程的关键是燃烧,燃烧一定是氧化还原反应(本质是电子的转移)。
【微思考1】火力发电有何缺点?
提示污染环境、能量利用率低。知识铺垫新知预习自主测试2.原电池
(1)定义:把化学能转变为电能的装置。
(2)工作原理(以铜-锌-稀硫酸原电池为例):原电池原理示意图 知识铺垫新知预习自主测试(3)电子的流向:电子由负极经导线流向正极。
电解质溶液中离子移动方向:阳离子向正极定向移动,阴离子向负极定向移动。
可简记为:正正负负[解释:正(指阳离子)→正(指正极)、负(指阴离子)→负(指负极)]。
(4)反应本质:原电池反应的本质是自发进行的氧化还原反应。知识铺垫新知预习自主测试3.化学电源
(1)干电池
最早使用的化学电池是锌锰干电池,它是一种一次电池,放完电后不能充电。
【微思考2】原电池的电极材料都必须是金属吗?
提示原电池的电极材料可以是两种活泼性不同的金属,也可以是一种金属与一种可导电的惰性材料(如石墨);在燃料电池中,电极本身均不发生反应,故两极均可用惰性材料。知识铺垫新知预习自主测试(2)充电电池
①充电电池又称二次电池,它在放电时所进行的氧化还原反应,在充电时可以逆向进行,使电池恢复到放电前的状态。
②常见的二次电池:铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。
③应用:手机、笔记本式计算机、照相机和摄像机等所用电池大多为锂离子电池。知识铺垫新知预习自主测试1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)
(1)水能、风能和化石能源均属于一次能源。( )
(2)火力发电过程经过了化学能转化为热能,热能转化为动能,动能转化为电能的过程。( )
(3)原电池工作时电子从正极流出。( )
(4)原电池中的阴离子移向正极。( )
答案:(1)√ (2)√ (3)× (4)×知识铺垫新知预习自主测试2.下列装置中,能构成原电池的是( )
A.只有甲 B.只有乙
C.只有丙 D.除乙均可以
答案:C
解析:甲装置不能构成闭合回路,乙装置两极材料相同,丁装置酒精是非电解质,只有丙装置具备原电池的构成条件。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测原电池的工作原理
问题探究
上面是某实验小组设计的水果电池,生活中还有多种常见的电池,如干电池、铅酸蓄电池、锂离子电池等。你知道原电池是如何工作的?请按如下装置进行探究吧!任务一任务二任务三素养脉络随堂检测任务一任务二任务三素养脉络随堂检测(1)②③装置中,哪个发生的反应更快?
提示③反应更快。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测知识拓展
1.原电池构成条件
即:两极-液-连环,负极氧化,正极还原任务一任务二任务三素养脉络随堂检测2.原电池的工作原理 任务一任务二任务三素养脉络随堂检测3.原电池正、负极判断的五个依据 任务一任务二任务三素养脉络随堂检测素能应用
典例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:①Zn为正极,Cu为负极 ②H+向负极移动 ③电子流动方向,由Zn经外电路流向Cu ④Cu极上有H2产生
⑤若有1 mol电子流过导线,则产生H2的物质的量为0.5 mol ⑥正极的电极反应式为Zn-2e- === Zn2+
A.①②③ B.③④⑤ C.④⑤⑥ D.②③④任务一任务二任务三素养脉络随堂检测答案: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,负极反应为Zn-2e- === Zn2+,正极反应为2H++2e- === H2↑,故每转移1 mol电子时,产生H2 0.5 mol,在溶液中H+向正极移动, 向负极移动,故①②⑥错误,③④⑤正确。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测变式训练1如图所示,电流计指针发生偏转,同时A极质量减小,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可能分别为Zn、Cu、稀盐酸
C.C中阳离子向A极移动
D.A极发生氧化反应
答案:C
解析:原电池中,负极金属失去电子,溶解,质量减小,故A极是负极,B极是正极,根据构成情况判断A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸,A、B两项正确;原电池中,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,C项错误;负极发生氧化反应,正极发生还原反应,D项正确。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测原电池原理的应用
问题探究
锌与稀硫酸反应所用原电池装置如下图所示,试根据该装置讨论如下问题:
(1)根据该装置可得Zn和Cu的活泼性谁强?
提示Zn强。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测(2)仿照上面的装置设计装置实现反应Zn+CuSO4 === ZnSO4+Cu。 任务一任务二任务三素养脉络随堂检测知识拓展
1.比较金属的活动性强弱
(1)依据
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。
(2)应用
如有两种金属A和B,用导线连接后插入到稀硫酸中,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:A>B。
2.加快氧化还原反应速率的方法
如实验室用Zn和稀硫酸反应制H2,常用粗锌,它产生H2的速率快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸形成原电池,加快了锌的腐蚀,使产生H2的速率加快;如加入CuSO4溶液,Zn置换出Cu,附着在锌片上形成原电池也可以加快反应速率。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测3.设计原电池
(1)依据
已知一个氧化还原反应,首先通过分析找出氧化剂、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。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测(2)实例
以Zn+H2SO4 === ZnSO4+H2↑为例:任务一任务二任务三素养脉络随堂检测素能应用
典例2某原电池总反应离子方程式为2Fe3++Fe === 3Fe2+,不能实现该反应的原电池是( )
A.正极为Cu,负极为Fe,电解质溶液为FeCl3溶液
B.正极为C,负极为Fe,电解质溶液为Fe(NO3)3溶液
C.正极为Ag,负极为Fe,电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
D.正极为Ag,负极为Fe,电解质溶液为CuSO4溶液
答案:D
解析:由2Fe3++Fe === 3Fe2+得出负极反应式为Fe-2e- === Fe2+,正极反应式为2Fe3++2e- === 2Fe2+,可知负极材料为铁,正极材料为比铁不活泼的导体,电解质溶液中必须有Fe3+。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测变式训练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:
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>c D.a>b>d>c任务一任务二任务三素养脉络随堂检测答案: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,由现象可知b比c活泼,且c位于金属活动性顺序中氢的后面;装置三和四均形成原电池,由现象易知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。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测原电池电极反应式的书写方法
问题探究
1.根据铅酸蓄电池的正、负极材料和电解质,写出各电极反应式。
2.写出氢氧燃料电池在碱性介质中的电极反应式。
3.如何根据原电池的总反应判断原电池的正、负极?正极反应式、负极反应式和总反应式之间有什么关系?
提示发生氧化反应的一极是原电池的负极,发生还原反应的一极是原电池的正极。总反应式=负极反应式+正极反应式。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测知识拓展
1.电极反应式的书写
(1)原电池负极反应式的书写
①较活泼金属作负极时,电极本身被氧化
若生成的阳离子不与电解质溶液反应,其产物可直接写为金属阳离子,如Zn-2e- === Zn2+,Cu-2e- === Cu2+。
若生成的金属阳离子与电解质溶液反应,其电极反应为两反应合并后的反应。如铅酸蓄电池负极反应为
②负极本身不反应
氢氧(酸性)燃料电池,负极反应为H2-2e- === 2H+;氢氧(碱性)燃料电池,负极反应为H2+2OH--2e- === 2H2O。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测(2)原电池正极反应式的书写
书写时总的原则是首先根据元素化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒,其次确定该微粒得电子后生成什么物质。
如氢氧(酸性)燃料电池,正极反应为O2+4H++4e- === 2H2O
氢氧(碱性)燃料电池,正极反应为O2+2H2O+4e- === 4OH-。
(3)书写复杂电极反应式的方法——加减法
①写出总反应,如Li+LiMn2O4 === Li2Mn2O4。
②写出其中较为简单的一个半反应(正极或负极),如Li-e- === Li+(负极)。
③利用总反应与上述一极的反应相减,即得另一电极的反应式,如LiMn2O4+Li++e- === Li2Mn2O4(正极)。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测2.一般电极反应式的书写思路 任务一任务二任务三素养脉络随堂检测素能应用
典例3燃料电池是燃料(如CO、H2、CH4等)跟氧气(或空气)起反应将化学能转变为电能的装置,若电解质溶液是强碱溶液,下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是 ( )
A.负极反应式:O2+2H2O+4e- === 4OH-
B.负极反应式:CH4+8OH--8e- === CO2+6H2O
C.随着放电的进行,溶液的氢氧根浓度不变
D.放电时溶液中的阴离子向负极移动
答案:D任务一任务二任务三素养脉络随堂检测变式训练3锂电池是一代新型高能电池,它以能量密度大而受到普遍重视,目前已成功研制多种锂电池。某种锂电池的总反应为Li+MnO2 === LiMnO2,下列说法正确的是( )
A.Li是正极,电极反应为Li-e- === Li+
B.Li是负极,电极反应为Li-e- === Li+
C.MnO2是负极,电极反应为MnO2+e- ===
D.Li是负极,电极反应为Li-2e- === Li2+
答案:B
解析:根据原电池中,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,再结合总反应可知,Li失去电子生成Li+被氧化,为负极;MnO2得到电子被还原,为正极。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测任务一任务二任务三素养脉络随堂检测1.下列叙述正确的是( )
A.原电池的负极发生得电子的还原反应
B.原电池中较活泼的金属作正极
C.原电池中的电极一定要由两种不同的金属组成
D.原电池中发生氧化反应的电极是负极
答案:D
解析:原电池的两极可以是两种活动性不同的金属,也可以是金属与非金属(例如石墨),原电池的负极失去电子发生氧化反应,故A、B、C三项错误,只有D项正确。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测2.下列有关电池的叙述不正确的是( )
A.水果电池是方便实用的家用电池
B.铅酸蓄电池是一种常用的二次电池
C.氢氧燃料电池是一种高效、无污染的发电装置
D.锌锰干电池工作一段时间后,锌外壳逐渐变薄
答案:A
解析:水果电池产生的电流非常微弱且不能连续长时间放电,不能作为家用电池;铅酸蓄电池是一种常用的二次电池,氢氧燃料电池产物为水,无污染;锌锰干电池工作时,Zn放电被消耗,故工作一段时间后锌外壳会逐渐变薄,B、C、D三项正确,A项错误。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测3.(双选)根据Zn+Cu2+ === Zn2++Cu的反应原理设计一个原电池,当Zn为负极时,正极可以选用的材料是( )
A.镁 B.石墨 C.铝 D.铅
答案:BD
4.A、B、C都是金属,把A浸入C的硝酸盐溶液中,A的表面有C析出,A、B和酸溶液组成原电池时,B为电池的负极。A、B、C三种金属的活动性顺序为( )
A.A>B>C B.A>C>B
C.B>A>C D.B>C>A
答案:C
解析:A能从C的盐溶液中置换出C金属,金属活动性:A>C;A、B和酸溶液组成原电池时,B为负极,则金属活动性:B>A。任务一任务二任务三素养脉络随堂检测5.(1)把一块纯净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯里,可观察到锌片上有气泡,再平行插入一块铜片,可观察到铜片上 (填“有”或“没有”)气泡产生。再用导线把锌片和铜片连接起来(见图A),组成一个原电池,负极为 ,正极的电极反应式为 ? 。?
(2)如果烧杯中最初装入的是2 mol·L-1 500 mL的稀硫酸,构成铜锌原电池(见图B,假设产生的气体没有损失),当在标准状况下收集到11.2 L的氢气时,则此时烧杯内溶液中硫酸的物质的量浓度为(溶液体积变化忽略不计) 。?任务一任务二任务三素养脉络随堂检测(3)生活中利用原电池原理生产出了各种各样的电池,废电池必须进行集中处理的问题已被提到议事日程,其主要原因是 。?
A.回收利用电池外壳的金属
B.防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤、水源的污染
C.防止电池中渗漏的电解液腐蚀其他物品
D.回收其中石墨电极
答案:(1)没有 锌(Zn) 2H++2e- === H2↑
(2)1 mol·L-1
(3)B任务一任务二任务三素养脉络随堂检测解析:(1)由于在金属活动性顺序中,H排在Cu之前,所以Cu与稀硫酸不发生反应。
(3)重金属离子对土壤、水源的污染能力强,而且很难消除。
