2020年高一化学人教必修二同步导学案设计：2.2 第一课时 化学能转化为电能【分点突破、对点训练】

2020年高中化学必修二同步导学案：
——化学能转化为电能
【分点突破】
化学能与电能的转化
1．电能
使用电器时都需要电能。

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，又称电力。

2．火力发电
火电(火力发电)是通过化石燃料(如煤、石油、天然气)燃烧，使化学能转变为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，然后带动发电机发电。

燃煤发电是从煤中的化学能开始的一系列能量转换过程，该过程可表示为
化学能――
燃烧
―
蒸汽
――→
3．化学能与电能的直接转化
【归纳总结】
一次能源与二次能源对比
1．按要求完成下列实验，并填表
1锌片逐渐溶解，表面有气泡；铜片表面无气泡
2锌与稀硫酸发生置换反应
产生H
2
，而铜则不能
3锌片逐渐溶解，铜片表面有气泡，电流表指针发生偏转
4锌与稀硫酸反应，但氢气在铜片上产生，导线中有电流
5两锌片逐渐溶解且表面都有气泡，电流表指针不偏转
6锌与稀硫酸反应，但导线中无电流
7无现象
8乙醇是非电解质，与Zn、
Cu都不反应
2．原电池
(1)概念：是将9化学能转变为10电能的装置；原电池的反应本质是11氧化还原反应。

(2)构成条件
①原电池反应必须是12自发的氧化还原反应；
②具有13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14电解质溶液中；
④电解质溶液、电极、导线形成15闭合回路。

(3)原电池的工作原理
原电池总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H
↑。

2
(4)能量转化过程：原电池在工作时，22负极失电子，电子通过导线流向23正极，被氧化性物质得到，闭合回路中形成电流，24化学能转变为25电能。

【归纳总结】
【归纳总结】
原电池原理的应用
(1)比较金属活动性：作负极的金属活动性强，作正极的金属活动性弱。

溶液，则Zn
(2)改变化学反应速率：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO
4
置换出的铜和锌能构成原电池的正、负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率。

(3)设计原电池：如把Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋设计成原电池，可用Fe作负极，
溶液作电解质溶液。

铜(或石墨)作正极，FeCl
3
【对点训练】
1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。

O是放热反应，可以设计成原电池。

( )
(1)HCl＋NaOH===NaCl＋H
2
(2)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。

( )
(3)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。

( )
(4)原电池中阳离子向正极移动。

( )
(5)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)×
2．如图装置中，明显有电流产生的是( )
解析：选C 依据原电池的构成条件分析可知：A选项中酒精不是电解质溶液，不能构成原电池；B选项中的两电极材料与电解质溶液不能发生自发的氧化
还原反应，因而也不能构成原电池；D选项中的装置没有构成闭合回路，不能构成原电池；只有C选项中的装置符合原电池的构成条件。

3．下列说法不正确的是( )
A．根据一次能源和二次能源的划分，氢气为二次能源
B．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C．火力发电是化学能间接转化为电能的过程
D．水力发电是将化学能转化为电能的过程
解析：选D 水力发电是将水的机械能转化为电能的过程。

4．(2019·汨罗高一检测)下列各项中，属于一次能源的是( )
①煤②石油③天然气④煤气⑤电力
A．①②③B．①②④
C．②③⑤D．③④⑤
解析：选A 煤、石油、天然气等没有经过加工或转换而直接从自然界中取得，称为一次能源；煤气、电力、汽油、煤油、焦炭等，是在一次能源基础上经过加工转换而来的，称为二次能源。

分点突破2 原电池的工作原理
5．由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。

装置
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_________________________________。

(2)装置乙中正极的电极反应式是_____________________。

(3)装置丙中溶液的pH变化是________。

(4)四种金属活动性由强到弱的顺序是_____________________________。

解析：据装置甲知活动性：A>B，A作负极，电极反应式为A－2e－===A2＋；
据装置乙知活动性：B>C，正极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu；据装置丙知活动性：D>A，正极反应式为2H＋＋2e－===H
2
↑，故c(H＋)减小，pH增大。

据甲、乙、丙知活动性强弱顺序：D>A>B>C。

答案：(1)A－2e－===A2＋(2)Cu2＋＋2e－===Cu
(3)变大(4)D>A>B>C
6.(2019·宜都高一检测)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
A．a＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞a
C．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞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，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d＞a＞b＞c，故选C。

[答案] C
7．下列关于能量转换的认识中不正确的是( )
A．白炽灯工作时，电能全部转化为光能
B．普通干电池工作时将化学能转变为电能
C．化学反应中的能量变化，通常主要表现为热量的变化
D．火电是通过化石燃料燃烧，使化学能经过一系列能量转化最终转变为电能
解析：选A A项，白炽灯工作时，电能除转化为光能外，还转化为热能。

8．核聚变是人类未来获取能源的理想方式之一。

人类从受控热核聚变反应中可得到无穷尽的清洁能源，相当于为自己制造了一个个小太阳。

下列关于能量转换的认识中不正确的是( )
A．电解水生成氢气和氧气时，电能转化为化学能
B．绿色植物进行光合作用时，太阳能转化为化学能
C．煤燃烧时，化学能主要转化为热能
D．蜡烛燃烧时，化学能全部转化为光能
答案：D
9．下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是( )
答案：D
10．(2019·瓦房店高一检测)如图是课外活动小组设计的用化学电源使LED 灯发光的装置。

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→光能”的转换
C．如果将硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动
D．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变
解析：选 C 铜锌原电池中，Cu作正极，溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气，故Cu上有气泡生成，A正确；原电池中化学能转化为电能，LED灯发光时，电能转化为光能，B正确；柠檬汁显酸性也能作电解质溶液，将硫酸换成柠檬汁，仍然构成原电池，导线中会有电子流动，C错误；金属性Cu比Zn、Fe弱，Cu作正极，电路中的电流方向不变，仍然由Cu流向负极，D正确。

11．100 mL 2 mol·L－1的盐酸与过量的锌反应，为加快速率，又不影响产
生氢气的总量，可采用的方法是( )
A．加入适量的6 mol·L－1的盐酸
B．加入数滴氯化铜溶液
C．加入适量的蒸馏水
D．加入适量的氯化钠溶液
解析：选B A项能加快反应速率，但增加了产生氢气的总量，错误；C、D 项不影响H
2
的量，但稀释了盐酸，降低了反应速率，错误；B项发生反应Cu2＋＋Zn===Zn2＋＋Cu，形成Cu­Zn原电池，加快了反应速率，正确。

12．一个原电池的总反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该原电池的合理组成是( )
正极负极电解质溶液
A Zn Cu CuCl
2
B Cu Zn H
2SO
4
C Cu Zn CuSO
4
D Zn Fe CuCl
2
解析：选C B、
C两项，电解质溶液中Cu2＋＋2e－===Cu，B选项中是2H＋＋2e－===H
2
↑，C正确。

13.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(如图所示)。

小心地往烧杯中央滴
入CuSO
4
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____________。

(3)写出反应的化学方程式：____________。

解析：加入CuSO
4
溶液后，构成Fe­Ag原电池，Fe失电子作负极，质量减轻，
Cu2＋在正极银圈上得电子，生成金属铜沉积在上面使其质量增加。

答案：(1)D (2)加入CuSO
4
溶液后，构成Fe­Ag原电池，铁溶解，质量减
轻，Cu2＋在银圈上得电子，生成Cu沉积在其上，质量增加(3)Fe＋CuSO
4===FeSO
4
＋Cu
14．现有如下两个反应：
(A)NaOH＋HCl===NaCl＋H
2
O
(B)Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋
(1)根据两反应本质，判断能否设计成原电池______________。

(2)如果不能，说明其原因______________。

(3)如果可以，则写出正、负极材料、其电极反应式、反应类型(“氧化反应”或“还原反应”)：
负极：________，________________，________；
正极：________，________________，________。

解析：(1)只有自发的氧化还原反应才能设计成原电池，(B)是氧化还原反应且能自发进行。

(3)根据电池反应式Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋可知，Cu失电子作负极，负极材料是Cu，正极材料应是比铜不活泼的金属或能导电的非金属；Ag＋得电子，所以
此电解质溶液只能为AgNO
3
溶液。

答案：(1)(A)不能，(B)可以(2)(A)不是氧化还原反应，没有电子转移(3)Cu Cu－2e－===Cu2＋氧化反应碳棒、Ag、铂、金(任选一) 2Ag＋＋2e－===2Ag 还原反应。