新教材 苏教版高中化学必修第二册 专题6化学反应与能量变化 知识点考点重点难点总结.pdf

专题6化学反应与能量变化第一单元化学反应速率与反应限度.1第1课时 化学反应速率及影响因素.1第2课时 化学反应的限度.5微专题1化学反应速率和反应限度图像题分析.9第二单元化学反应中的热.10第三单元化学能与电能的转化.16第1课时 化学能转化为电能.16第2课时 化学电源.20第一单元化学反应速率与反应限度第1课时化学反应速率及影响因素基础知识一、化学反应速率1 .化学反应速率及其表示方法(1)概念：化学反应速率是用来衡量化学反应过程进行快慢程度的物理量。(2)表示方法：可用单位时间内反应物浓度的减少或者生成物浓度的增加(均取正值)来表示。(3)计算：表达式为/=*或J=J式中：Ac 为浓度的变化量，一般以mol 为单位；t为时间，一般以s 或 min为单位。(4)常用单位：mol s 或 mol min-。2 .规律对于同一反应，用不同的物质来表示反应速率，其比值一定等于化学方程式中相应的化学计量数之比。如 对 于 反 应：/z z A(g)+B(g)区(g)+(7 D(g),r(A)：v(B)：r(C)：K(D)=m：n：p；q。微点拨：(1)一个确定的化学反应涉及反应物、生成物等多种物质，因而定量表示一个化学反应的反应速率时，必须指明是用哪一种反应物或哪一种生成物来表示。(2)无论是用某一反应物表示还是用某一生成物表示，其化学反应速率都取正值，而且是某一段时间内的平均速率，不是某一时刻的瞬时速率。(3)在一定温度下，对于固体和纯液体物质来说，其单位体积里的物质的量不会改变,即它们的物质的量浓度为常数，故一般不用固体或纯液体物质来表示反应速率。思考在体积为1 0 0 mL 的溶液中，发生下列反应:1 6H+2 M n0 7+1 0 B r-=2 M n2+5B r2+8 H20 已知，反应开始时，B1的物质的量为 0.0 1mol；经 过 1 0 s 后，B r-的物质的量变为0.0 0 2 mol。假设反应过程中溶液的体积保持不变，则在这1 0 s 内，B r-消耗的平均速率是多少？提示 c(B r-)=A n(B r )/r=(0.0 1 mol 0.0 0 2 mol)/0.1 L =0.0 8 mol/L，vA c-=0.0 8 mol/,L 4-1 0 s=0.0 0 8 mol/,L 1,s-l1,二、影响化学反应速率的因素1.基础实验 化学反应速率的影响因素实 验 1.催化剂对化学反应速率的影响微点拨：催化剂有正、负之分，正催化剂能加快反应速率，负催化剂减慢反应速率，不实验操作,MnOj未也 H2O2 H H2O2方 溶 液 炉 而 液 实验现象有少量气泡出现产生大量气泡实验结论M nO z 可以使H 2 O 2 分解的速率加快特别指明的条件下，均指正催化剂。催化剂只对某一特定反应具有催化作用，即有专一性。实验2.温度对化学反应速率的影响实验操作 一 A慰/A常 温 翦 /用/椭 热试管中均为5 m L1 2%的 K O 2 溶液实验现象产生气泡速率较慢产生气泡速率较快实验结论其他条件相同时，用水浴加热，化学反应速率增大，常温，化学反应速率减小实验3.浓度对化学反应速率的影响实验操作手LF溶e液Cby 5 mL 4%的图 片。2溶液LFeC液hy 51nLi2%的目H2O2溶液实验现象产生气泡速率较慢产生气泡速率较快实验4.反应物状态对化学反应速率的影响实验结论其他条件相同时，增大浓度，化学反应速率增大,减小浓度，化学反应速率减小实验操作取两支试管，向其中一支加入约5 g块状大理石，另一支加入约5 g粉末状大理石，再各加入5 m L 4 m o l L 盐酸，观察并记录实验现象现象与结论块状大理石与盐酸反应的速率较慢，粉末状大理石与盐酸反应的速率快，说明增大反应物的接触面积，能增大反应速率微点拨：影响化学反应速率的因素除温度、催化剂和反应物浓度外，还有反应物的状态、固体的表面积等许多因素。2.控制变量法受多因素影响的问题每次只改变其中的一个因素，而控制其余几个因素不变，研究被改变的因素对事物发展的影响。这样，就将多因素问题拆解为多个单因素问题分别开展研究，化繁为简，再进行综合分析，最后得出结论。这种方法称为控制变量法。重难点1：化学反应速率的计算与比较(素养养成宏观辨识与微观探析):情境探究化学反应在我们的生活、生产、科研中无处不在。溶洞的形成 火箭发射 汽油的燃烧 铁制品生锈 问题1 观察上面图片，说说哪些图片表示的过程中化学反应较快？哪些表示的化学反应较慢？提示 火箭发射、汽油的燃烧过程中化学反应较快；溶洞的形成、铁制品生锈过程中化学反应较慢。问题2 探究在同一化学反应中，用不同物质表示该反应的速率时，各数据之间有什么关系？提示在同一化学反应中，用不同物质的浓度变化表示的化学反应速率之比等于该化学方程式中相应物质的化学计量数之比，这是有关化学反应速率的计算或换算的依据。核心突破1.化学反应速率的计算方法根据 r(A)=j z.i+算。(2)根据同一化学反应不同物质的速率之比等于化学方程式中相应的化学计量数之比计算。2.反应速率大小比较的两种方法同一化学反应速率用不同物质表示时数值可能不同，比较化学反应速率的快慢不能只看数值大小，还要进行一定的转化：(1)换算成同一物质、同一单位表示，再比较数值大小。(2)比较化学反应速率与化学计量数的比值。如反应加一人,要比较M A)与 r(B)V V V V的相对大小，即比较-与 的 相 对 大 小，若-，则 用 M A)表示的反a b a b应速率比用r(B)表示的反应速率大。重难点2：探究影响化学反应速率的因素(素养养成证据推理与模型认知)情境探究在一密闭容器中充入1 m o l l b 和 1 m o l 12,压强为o(P a),并在一定温度下使其发生反应：H 2(g)+L(g)一2 H l (g)。该密闭容器有一个可移动的活塞(如图)。可移动的活塞 问题1 向下压缩活塞，容器内气体压强如何变化？气体浓度如何变化？反应速率如何变化？提示 向下压缩活塞，气体压强增大，气体浓度增大，化学反应速率加快。问题2 保持容器的容积不变，向其中充入氨气(H e),反应速率如何变化？提示 充入氧气，尽管压强增大，但反应物浓度不变，反应速率不变。问题3 保持容器内气体压强不变，向其中充入氮气(H e),反应速率如何变化？提示 充入氮气，尽管压强不变，但容器的体积增大，反应物浓度减小，反应速率减小。核心突破1 .浓度对反应速率影响的理解(1)固体或纯液体的浓度为常数，所以增加其用量时，化学反应速率不变。(2)增大固体的表面积或将固体溶于一定溶剂，能增大化学反应速率。2 .压强对反应速率影响的理解压强对反应速率的影响，是通过改变气体的浓度来实现的，故一般意义上的增大压强是指压缩气体的体积。(1)对无气体参加的化学反应，改变压强时，化学反应速率基本不变。如 M gO +2 I I C l=M gC l2+I I20(2)对有气体参加的化学反应，压强对化学反应速率的影响可简化理解为(物质浓度改变f 反应速率改变压强改变f 物质浓度不变一反应速率不变引起 引起恒温时：增 大 压 强 一 体 积 缩 小 一 反应速率增大。气体反应体系中充入惰性气体(不参与反应)时对反应速率的影响：恒容：充入惰性气体一总压增大一反应物浓度不变一反应速率不变。恒压：充入惰性气体一体积增大一反应物浓度减小一反应速率减小。第 2 课时化学反应的限度基础知识一、化学反应的限度1.可逆反应概念：在同一条件下，既能向正反应方向进行,又能向逆反应方向进行的化学反应。(2)特征：反应不能进行到底,或者在一定条件下反应物与生成物同时存在。在书写化学方程式时，可逆反应用符号“一”表示。思考常温下，在 0.1 m o l 醋酸水溶液中，大约只有1%的醋酸分子电离成H和 C H 0(T,绝大多数仍以C H O O H 的形式存在，所以醋酸是一种弱酸。请用电离方程式表示上述过程，并用文字解释其特征。提示 C H O O H C H O(T+H+。该过程是一个可逆过程。2.(1)实验验证：已知K SC N 溶液遇F e?+变为红色，该反应可以用于溶液中F e 的检验。常温下F e C h 溶液和K I 溶液能发生反应：2F e3+2 r=2 F e2+I2o实验步骤实验现象实验结论向 5 矶 0.1 mo l/L K I 溶液中加入 1 mL 0.1 mo l/L F e C k 溶液并振荡溶液由无色变成黄褐色有碘单质生成向充分反应后的溶液中加入2 mL 液体分层，下层呈浅绿色,上层F e?+被还原成Q,1(2)反应实质：由实验可知，反应物F e+(过量条件下)不能完全转化为生成物下。+),苯，振荡后静置呈紫红色一被氧化成R取下层溶液，滴加K S C N 溶液溶液呈纽色下层溶液中含有吧即 F e，+与 发生的反应是有一定限度的：F e，+与 发生反应的离子方程式为2尸产+21思考把 1 mo l N?和 3 mo l 比充入密闭容器中充分反应，最终可以生成2 mo l N H：吗？提示 不能；因为该反应为可逆反应，反应不能进行到底，故不能生成2 mo l N 电。二、化学平衡状态1 .化学平衡的建立对于可逆反应2F e+2I-2F e?+l 2,其化学反应速率与时间的关系如图所示。反应开始时，正反应速率最大,原因是反应物浓度最大;逆反应速率为。，原因是生成物浓度为0;反应进行中，正反应速率的变化是逐渐减小,原因是反应物浓度逐渐减小;逆反应速率的变化是逐渐增大,原因是生成物浓度逐渐增大;反应一段时间(G后，正反应速率和逆反应速率的关系是大小相等,反应物的浓度不再改变,生成物的浓度不再改变。微思考在一定条件下，在固定体积的密闭容器中加入一定物质的量的s o”和 02气体，两者发生反应生成S 0 3 气体。请描述从反应开始至平衡状态时各物质浓度的变化和正、逆反应速率的变化。提示 反应开始时，S 0 2和 6 气体浓度最大，正反应速率最大；S 0 3 气体浓度为0,逆反应速率为0。反应进行中，S O z 和气体浓度逐渐减小，正反应速率逐渐减小；S 0：、气体浓度逐渐增大，逆反应速率逐渐增大。反应一段时间后，正反应速率和逆反应速率大小相等，各物质浓度不再改变。2.化学平衡状态(1)化学平衡状态的概念：如果外界条件(温度、浓度、压强等)不发生改变,当可逆反应进行到一定程度时，正反应速率与逆反应速率相等,反应物的浓度与生成物的浓度不再发生改变，达到一种表面“静止”的状态，称 为“化学平衡状态”，简称化学平衡。(2)化学平衡状态的特征图)化学平衡状态研究的对象是可逆反应 一 平 衡 时 外 三。迪m。(本质)&)平衡时，反应仍在不断进行，是一种动态平衡 平衡时，反应混合物各组分的百分含量睡丕变外界条件改变时，平衡可能被破坏，并在新的条&件下建立新的化学平衡，即发生化学平衡的移动3.影响化学反应的限度的因素(1)决定因素：化学反应的限度首先取决于反应物的化学性质。不同的可逆反应在给定条件下的化学反应限度不同，反应物的最大转化率不同0(2)外界因素：化学反应的限度受温度、浓度、压强等条件的影响。改变其中的一个条件，可以在一定程度上改变一个化学反应的限度。思考在一定条件下，一个可逆反应进行到最大限度，也就是达到化学平衡状态,这时正、逆反应都停止了吗？提示 可逆反应达到化学平衡状态，反应并没有停止，正、逆反应仍在进行，只是正、逆反应速率相等。重 难 点1：化学平衡状态的标志(素养养成一一宏观辨识与微观探析)情境探究德国化学家哈伯(F.Haber,1868 1934)从1902年开始研究由氮气和氢气直接合成氨。于1908年申请专利，即“循环法”，在此基础上，他继续研究。于1909年改进了合成方法,氨 的 产 率 达 到8%。这 是 工 业 普 遍 采 用 的 直 接 合 成 法。合 成 氨 的 反 应 式 为：帅+高 温 高 压31卜、假设该反应在体积不变的密闭容器中发生反应，分析思考下列问题:催化剂 问 题1容器内混合气体的密度不随时间变化时，该反应是否达到平衡状态？提示 因容器的体积不变，而混合气体的总质量不改变，则无论平衡与否，混合气体的密度均不变，不能判断反应是否达到平衡状态。问题2根据上面问题分析哪些物理量能够作为合成氨反应达到平衡的标志？提示 压强、浓度等随着反应进行而变化的物理量，如果不再变化，则说明反应已经达到平衡状态。问 题 3 单位时间内生成2a m o l NL,同时消耗a m o l N z 时，该反应是否达到平衡状态？提示 两反应速率均表示正反应速率，反应进行的任何阶段均成比例，不能判断反应是否达到平衡状态。核心突破1 .直接标志一一“正逆相等”(1)vr 逆同一种物质的生成速率等于消耗速率；在化学方程式同一边的不同物质的生成速率与消耗速率之比等于化学计量数之比；在化学方程式两边的不同物质的生成(或消耗)速率之比等于化学计量数之比。(2)各组分的浓度保持一定各组分的浓度不随时间的改变而改变；各组分的质量分数、物质的量分数、体积分数不随时间的改变而改变。2 .间接标志一 一“变量不变”(1)反应体系中的总压强不随时间的改变而变化(适用于反应前后气体体积不等的反应)。(2)对于反应混合物中存在有颜色变化的物质的可逆反应，若体系中颜色不再改变，则反应达到平衡状态。(3)全是气体参加的且反应前后化学计量数改变的可逆反应，平均相对分子质量保持不变。(4)对同一物质而言，断裂化学键的物质的量与形成化学键的物质的量相等。重难点2：利 用“三段式法”对化学反应速率、化学平衡进行简单计算(素养养成一一证据推理与模型认知)核心突破解答有关化学反应速率和化学平衡的计算题时，一般需要写出化学方程式，列出起始量、变化量及平衡量，再根据题设其他条件和定律列方程求解。如：M(g)+B(g)j oC(g)+6 7 9.1,故该反应放出能量,放出的能量为 8 6 3.6 kJ-6 7 9.1 kj=1 8 4.5 kJ。二、燃料燃烧释放的能量1 .燃料的热值在一定条件下单位质量的可燃物完全燃烧所放出的热,单位是kj g，2 .燃料使用的现状与问题(1)当前我国使用最多的能源：化石燃料，即煤、石油、天然气。(2)化石燃料需亟待解决的问题：一化石燃料一不完全燃烧某些煤燃烧废气产生大量的烟尘和co。灰分含量大，水分多,热值效率低O含S 0 2和氮氧化物，易形成酸雨。(3)解决燃料燃烧存在问题的研究方向研究化石燃料完全燃烧的条件和减少燃料燃烧产生的热量损耗的技术，研究提高燃料利用率的措施；防止燃料燃烧造成的环境污染；通过化学方法把石油、煤等化石燃料转化为清洁燃料；开发氢能、核能、太阳能等清洁、高效的新能源。三、氢燃料的应用前景1.氢能的优点原料玲-制取Hz的原料是坦g资源不受限制了污染）-一凡燃烧的产物是地无污染且可随利用热值苞）-是等质起汽油完全燃烧放出热量的3倍多2.氢能利用存在的问题（1）廉价的制氢技术一一首要难点原因：制氢需要消耗大量的能量且效率低。解决途径：将太阳能转化为电能，再将水催化电解获得氢气，其中最关键的高效、廉价、绿色的催化技术已有突破性进展。（2）安全可靠的贮氢和输氢方法一一关键原因：压密度小、熔点低、难液化，贮存液氢的容器要求高。解决途径：研究具备良好吸收和释放氢气性能的合金（如辆锲合金等）。重难点1：探究化学反应中能量变化的原因（素养养成宏观辨识与微观探析）情境探究材 料 1：利用化学键的能量变化可粗略计算化学反应过程中的能量变化。以反应H2+C L=2 H C 1 为例：吸收436 kJ能量/UVL IX 1 mol 键断裂I mol键断裂.吸收一243 kJ能量放出431 kJ能量431 kJ能量材料2：能量有各种不同的形式，它能从一种形式转化为另一种形式，或者从一物体传递给另一物体，但在转化和传递过程中，能量的总值是保持不变的（这叫能量守恒定律）。因此在化学反应过程中，与质量守恒一样，能量也是守恒的。问 题 1 断 裂 1 m o l H H和 1 m o l C l C l 形成H和 C l,能量有什么变化？数值为多少?提示 吸收能量。数值为4 3 6 k j+2 4 3 k j=6 7 9 k J。问题2 H与 C l 形成2 m o l I I C l,能量有什么变化？数值为多少？提示 放出能量。数值为2 X 4 3 1 k j=8 6 2 k J。问题3 1 m o l 比与1 m o l C k 生成2 m o l H C 1 气体,能量有什么变化?数值为多少？提示 放出能量。数值为 2 X 4 3 1 k J-4 3 6 k J-2 4 3 k J =1 8 3 k J。问 题 4 请从能量的角度分析化学反应中为什么一定存在能量变化？化学反应放热还是吸热取决于什么因素？提示 由于化学反应中反应物能量之和与生成物能量之和不相等，所以化学反应中一定有能量变化。一个化学反应是释放能量还是吸收能量取决于反应物总能量与生成物总能量的相对大小。核心突破1 .从化学键的角度理解化学反应过程中的能量变化化学反应过程中的能量变化来源于化学反应过程中旧化学键断裂与新化学键形成时的能量变化。(1)若反应物中的化学键断开时吸收的能量高于生成物成键释放的能量，则该反应吸收能量，吸收的能量=反应物分解吸收的总能量一生成物形成释放的总能量。(2)若反应物中的化学键断开时吸收的能量低于生成物成键释放的能量，则该反应放出能量，放出的能量=生成物形成释放的总能量一反应物分解吸收的总能量。2 .从总能量的角度理解化学反应过程中的能量变化一个确定的化学反应是吸收能量还是放出能量取决于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。具体情况见下表:放热反应吸热反应能量变化反应物的总能量大于生成物的总能量反应物的总能量小于生成物的总能量键能变化生成物的总键能大于反应物的总键能生成物的总键能小于反应物的总键能图示能量1a反应物生 成 物一反应过程能量1 生成物质 物 反应过程常见实例金属与水或酸的反应；金属氧化物与水或酸的反应；可燃物的燃烧反应及缓慢氧化；酸与碱的中和反应；大部分化合反应大部分分解反应；B a(0 H)2 8 H2 O 和 N H,C 1 的反应;高温下焦炭与水的反应重难点2：热化学方程式的书写与正误判断(素养养成证据推理与模型认知)情境探究氢气在氧气中燃烧的热量变化，可用下列热化学方程式分别表示：2 H2(g)+0 2(g)=2 Hq(D A =-5 7 L6 k J m o l 1 H2(g)+1 o z(g)=1 4 2 0(1)=2 8 5.8 k J,m o l-1Hz(g)+，(g)=Hz O(g)A =-2 4 1.8 k J m o l-1点燃 问题1 与化学方程式2 H2+02=240相比较，有何特点？提示 注明了反应物、生成物的状态；在化学方程式的右边注明了反应热的正负、数值和单位。问题2 与相比较，不同的原因是什么？提示 化学计量数不同，参加反应的的物质的量不同，不同。问题3 和相比较，不同的原因是什么？提示 生成乩0的状态不同，不同。问题4 表示的意义是什么？提示 在一定条件下，1 m o l 氢气与m o l 氧气完全反应，生 成 1 m o l 气态水，放出2 4 1.8 k J的热量。核心突破1 .热化学方程式的书写步骤及要求2 .“五看”法判断热化学方程式的正误一看方程式是否配平；二看各物质的聚集状态是否正确；三看的“+”“一”符号是否正确;四看反应热的单位是否为“k J m。看“；五看反应热的数值与化学计量数是否对应。第三单元化学能与电能的转化第 1 课时 化学能转化为电能基础知识一、原电池1 .化学能转化为电能的实验探究 实 验 1 把一块锌片和一块铜片分别插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察实验现象。实验2 把一块锌片和一块铜片同时插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察实验现象。实 验 1、2现象：实 验 1、2中现象相同，均为锌片周围有气泡产生,铜片周围无明显现象。实验结论：锌在金属活动性顺序中位于氢前面，能置换酸中的氢；铜在金属活动性顺序中位于氢后面，不能置换酸中的氢。实验3 用导线把实验2中的锌片和铜片连接起来，观察实验现象。实验4 在实验3的导线中间连接一个灵敏电流计，观察实验现象。实验3、4现象：锌片周围无气泡产生,铜片周围有气泡产生;电流计指针发生偏转。实验结论：锌、铜用导线连接后插入稀硫酸溶液中，导线中有电流产生。思考将铁片、镁片用导线连接插入稀硫酸中，则铁片上发生什么反应，电极反应式如何书写？提示 镁比铁活泼，镁作负极，铁作正极，铁电极上发生还原反应，电极反应式是2H4+2e-=H 2 f o2.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。原电池的工作原理电极名称：O 反应类型：氧化反应电极反应式:Zn-2e-=ZM*r电极名称：正极反应类型：还原反应电极反应式：2H+%=/原电池总反应式：Z n+2 i r=Z n:+I l2 t o(3)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。僦思考在铜锌原电池中，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i 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，S O T移向锌片，阴阳离子定向移动形成电流。二、原电池原理的应用1.钢铁的电化学腐蚀(1)电化学腐蚀不纯的金属跟电解质溶液接触,发生原电池反应，较活泼的金属失去电子被氧化的腐蚀。(2)钢铁的电化学腐蚀2.金属活动性强弱的判断电解质溶液钢铁表面水膜中含有H 和 0 H，还溶有0 2 等气体电极负极材 料:F e,电极反应：2 F e-4 e-=2 F e2+正极材料：C,电极反应：O 2+2 H20+4 e-=4 0 H-总反应2 F e +02+2 H20=2 F e(0 H)2,进 一 步 被 氧 化，4 F e(0 H)2+02+2 H20=4 F e (O H)3,F e (0 H)3 易脱水生成铁锈(F e203 AH20)由 A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验TZfu装置露 三 阈 甲隹 举 步 乙睡 奉 曲 丙1-g,-J稀硫酸CuSO,溶液稀硫酸现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气体产生(1)装置甲中负极的电极反应式是A-2 e =A。(2)装置乙中正极的电极反应式是O?+2 e-=C u。四种金属活动性由强到弱的顺序是D A B C o僦思考锌与稀硫酸反应时，若滴几滴硫酸铜溶液，反应速率会加快，试分析其原因。提示 滴加硫酸铜溶液后，会有少量锌与硫酸铜反应置换出铜，生成的铜与锌分别作为两个电极而形成原电池，从而加快锌与稀硫酸的反应。重难点1：探究原电池的构成与工作原理(素养养成一一宏观辨识与微观探析)情境探究1786年，意大利解剖学和医学教授伽伐尼在一次解剖青蛙的实验中意外发现，当用两种不同金属材质的解剖刀同时触碰青蛙腿时，蛙腿会发生痉挛。此后伽伐尼变换各种条件,重复这个实验。最后他得出猜想：动物体内存在生物电流。当时很多人赞同这一猜想，但是化学家伏打却产生了疑惑：已死去的青蛙为何还会产生“生物电”？为什么蛙腿只有与铜制品和铁制品同时接触时才会抽动？为此，伏打把自己当成了青蛙，做起了实验：首先，他将一种金属放在自己的舌头上，没有太多感觉。接着，他将2种金属制的弯棒，一端放入嘴里，另一端跟眼接触，瞬间眼睛里有光亮的感觉。接下来他发现只要将2种不同的金属相接触，中间隔有湿纸、湿布等，都有电流产生。|猜想：动物体内存在生物电流|问题1阅读上述材料，总结构成原电池的条件有哪些。提示 具有活泼性不同的两个电极；两电极插入电解质溶液中；形成闭合回路；能自发地发生放热的氧化还原反应。问题2下列装置中，哪些能构成原电池？其他不能构成原电池的原因是什么？酒精溶液A稀硫酸C 提示 装 置D能构成原电池；装置A不能构成原电池，原因是酒精为非电解质；装置B不能构成原电池，原因是没有形成闭合回路；装置C不能构成原电池，原因是两个电极的金属活泼性相同。问题3铁制品和铜制品与蛙腿接触时，铁制品发生氧化反应还是还原反应？写出反应的电极反应式。提示 铁制品与蛙腿接触时发生氧化反应。电极反应式为F e-2 e.=F e。问题4 原电池工作时，电子和离子分别怎样移动？提示 电子是从负极经过导线移向正极；在原电池电解质溶液中，阳离子移向正极,阴离子移向负极。微点拨：(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的性质。如M g A l H C 1溶液构成的原电池中，负极为M g；但 是M g A l N a O H溶液构成的原电池中,负极为A 1,正极为M g。核心突破1.原电池的构成条件(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。2.原电池正负极的判断方法I负极1.4电极I 名称.正极III I II活泼性 强 的 曲1-I电极材料卜-口泼性较弱的金屈III流出电 的 一 破-I电子流向卜-1流人电子的一极一|I发生氧步反应!反应 类型卜-1发生还反应一III.I,I阴离子I向 的 二 码-I离子流向卜-1阳离子移：句的二1II|溶 解的一极!-I实:现象|一|增重或有 一版H T 重 难 点2：原电池原理的应用(素养养成一一宏观辨识与微观探析)情境探究如图，苹果插上两个不同电极可以构成原电池，那么怎样设计原电池呢？请完成下列讨论:问题1 N a O H +H C 1 =N a C 1 +H20,这个反应能设计成原电池吗，为什么？2 C 0能设计成吗？:目 提示 不能，因为它不是氧化还原反应。C 0 2+C=2 C 0 也不能，虽然它是氧化还原反应，但不是释放能量的氧化还原反应。问题2 Z n与 H 2 soi 反应制H?时向溶液中加少量C uS O 后为什么反应速率加快？提示 锌置换出铜构成原电池。核心突破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：实验室用锌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。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A B。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(即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极反应。第 2 课时化学电源基础知识一、化学电源的原理与分类1 .原理：原电池原理。2 .优点：化学电源的能量转化率比燃料燃烧高得多。3 .分类 一次电池：用过之后不能复原,如锌镒干电池等；二次电池：充电后能继续使用,如铅 蓄 电 池、银氢电池等;“燃料电池：燃料不贮存在电池内部，可持续使用，能量利、用率高，如氢氧燃料电池、甲醇一空气燃料电池。僦思考一次电池和二次电池是否指分别只能使用一次和两次的电池?提示 一次电池是不可充电电池，电量一旦放完就无法再次使用；二次电池是可充电电池，电量放完后可进行充电，可反复使用多次。二、常见化学电源的组成电池名称电极材料电解质溶液负极正极锌锦干电池性石墨棒氯化锭等银锌纽扣电池锌氧化银氢氧化钾溶液铅蓄电池二氧化铅硫酸锲氢电池贮氢合金泡沫氧化银氢氧化钾溶液氢氧燃料电池也放电支放电氢氧化钾溶液甲醇一空气燃料电池甲醇放电鱼放电氢氧化钾溶液思考什么是燃料电池？燃料电池中燃料需要燃烧吗？提示 燃料电池是通过燃料与氧化剂分别在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置，燃料不需要燃烧。三、电解池1.电解池是将电能转化为化学能的装置。2.实例：电解水制得氢气和氧气；电解饱和食盐水制备烧碱、氯气和氢气。重 难 点1:认识常见化学电源的工作原理（素养养成一一宏观辨识与微观探析）情境探究下面是几种常见的化学电源示意图:稀H2SO4注4 9 2负极溶 液 石墨电极板废电解质氢气牛-0-0-0-/-0-0-/-0-O-zill电解质程氧气MnO?号+C E s s d l干电池示意图铅蓄电池示意图氢氧燃料电池示意图 问 题1观察锌镭干电池的构造，分析锌铸干电池中正、负极及电解质溶液的情况是怎样的？提示 锌镒干电池是以锌筒为负极，石墨棒为正极，在石墨棒周围填充糊状的M n O2和N H“C 1溶液作电解质。问题2 铅蓄电池的正、负极材料是什么？电解质溶液是什么？提示 负极：P b,正极：P b O2；电解质溶液：稀H 2 S O 1。问题3 氢氧燃料电池在酸性条件和碱性条件下的正极反应式相同吗？若不同，请分别写出电极反应式。提示 不相同；酸性条件下正极反应式：0 2+4仁+4院=2比0,碱性条件下正极反应式：2 H20+02+4 e-=4 0 i r o 核心突破1 .常见化学电源的反应原理(1)锌锦干电池Z n+2 N H,C 1+2 M n O 2=Z n (N l h)2C l2+2 M n O (O i l)(2)铅蓄电池放电P b O,+P b+2 H2S 0,、2P b S 0,+2 H20充电甲醛-空气燃料电池2 C H 3 0 I I+3 02+4 0 i r=2 C 0 t+6 I I202 .氢氧燃料电池微点拨：(1)燃料电池的本质是燃料与氧化剂之间能够发生自发的氧化还原反应，且能够对外放出能量。电极材料的柏电解质溶液氢氧化钾溶液盐酸电池反应原理底水 W负 极(一):一多 孔 金 属氢 气 w氢 很1 1动方1化钾i r化 钾0I琳液|L氯气+正 极(+)：多 孔 金 属溶 液水t负极M氧气多幅同J-T正 极(+)：氧 气=1113多 孔 金 属城 酸电极反应负极：2 H z+40H 4e =4H 2。正极：02+2 H20+4e-=4 0 H-负极：2 H 2 4。一=41 正 极:02+4H+4e-=2 H20总反应2H2+02=2”。(2)燃料电池在使用过程中并没有发生燃料的燃烧，而是燃料和氧化剂分别在两极放电，将化学能转化为电能。(3)燃料的燃烧是一种剧烈的氧化还原反应，而燃料电池中发生的氧化还原反应则是缓和平稳的。（4）燃料燃烧时，大量的热能释放到空气中，能量利用率低燃料电池工作时，能量转化率较高，是一种高效、环境友好的发电装置。重难点2：电极反应式的书写（素养养成一一证据推理与模型认知）核心突破1 .电极反应式书写的一般步骤（类似氧化还原反应方程式的书写）负 极 发 生 氧 化 反 应 参 加 反 应 的 微 粒正极发生还原反应J 和得失电子数在电解质溶液的环境中要生成稳定的电极产物，即H+、0氏、等是否参加反应遵守电荷守恒、质量守恒、电子守恒一 两电极反应式相加，与总反应式对照验证2 .利用总反应式书写电极反应式书写步骤：步骤一：写出电池总反应式，标出电子转移的方向和数目（废 一）。步骤二：找出正、负极，失电子的电极为负极；确定溶液的酸碱性。步骤三：写电极反应式。负极反应：还原剂一废一=氧化产物正极反应：氧化剂+废一=还原产物