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高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 化学反应与能量变化优质课课件ppt
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这是一份高中化学人教版 (2019)必修 第二册第一节 化学反应与能量变化优质课课件ppt，共29页。PPT课件主要包含了新课讲授，原电池原理的应用，课堂小结等内容，欢迎下载使用。
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：如实验室用Zn和稀H2SO4(或稀HCl)反应制H2，用粗Zn产生H2的速率快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4溶液形成原电池，加快了锌的腐蚀，产生H2的速率加快。如果用纯Zn，可以在稀H2SO4溶液中加入少量CuSO4溶液，也同样会加快产生H2的速率，原因是Cu2＋＋Zn===Cu＋Zn2＋，Zn和生成的Cu在稀H2SO4的溶液中形成原电池，加快了锌的腐蚀，产生H2速率加快。
1.将等质量的两份锌粉a、b分别放入两支相同的试管中，然后加入等体积等物质的量浓度且均过量的稀硫酸，同时向a中加入少量CuSO4溶液，则产生氢气的体积(V)与时间(t)的关系用图像表示如下，其中正确的是( )
解析 等质量的两份锌粉中，加入等体积等物质的量浓度且均过量的稀硫酸，同时向a中加入少量CuSO4溶液，则a中发生的反应有Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，b中只发生反应Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。由于a中置换出来的Cu与Zn在稀硫酸中构成原电池，所以a中的反应速率比b中的反应速率大，即反应完成所需的时间短，但Cu2＋消耗了少量的Zn，a中产生的H2比b中产生的H2少。综上分析，D项正确。
2.100 mL 2 ml·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 ml·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
解析 A项能加快反应速率，但生成氢气的总量会增加；C、D两项不影响H2的量，但稀释了盐酸，降低了反应速率；B项发生反应Cu2＋＋Zn===Zn2＋＋Cu，形成Cu—Zn原电池，加快了反应速率且生成氢气的总量不变。
A．两圈仍保持平衡 B．有气泡产生，两圈摇摆不定 C．铁圈向下倾斜 D．银圈向下倾斜
3．如图所示，烧杯中盛的是水，铁圈和银圈直接相连，在接头处用一根绝缘细丝吊住，并使之平衡。小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液，反应一段时间后，观察到的现象是( )
解析 首先铁圈可以与CuSO4发生氧化还原反应：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，其次是铁圈和银圈直接相连，电子可顺利传递，故该装置构成了原电池。负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。由于铁溶解，铁圈质量减轻，生成的铜附着在银圈上，银圈质量增加。
2．判断金属的活动性强弱(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，用导线连接后插入到稀H2SO4中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生，根据电极现象判断出a是负极，b是正极，由原电池原理可知，金属活动性a>b，即原电池中，活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。
1、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与Y组成原电池时，Y是电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为（ ）Ａ．Ｘ＞Ｙ＞Ｚ Ｂ．Ｘ＞Ｚ＞Ｙ Ｃ．Ｙ＞Ｘ＞Ｚ Ｄ．Ｙ＞Ｚ＞Ｘ
因为X置换出Z,所以金属性Ｘ＞Ｚ
负极的金属较活泼,所以Ｙ＞Ｘ
2、把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为： ( ) A．a > b > c > d B．a > c > d > b C．c > a > b .> d D．b > d > c > a
3.已知四种金属A、B、C、D，根据下列事实：①A＋B2＋===A2＋＋B；②D＋2H2O===D(OH)2＋H2↑；③以B、C为电极与C的盐溶液组成原电池，电极反应为C2＋＋2e－===C，B－2e－===B2＋，由此可知A2＋、B2＋、D2＋、C2＋的氧化性强弱关系是( )A．D2＋>A2＋>B2＋>C2＋ B．A2＋>B2＋>D2＋>C2＋C．D2＋>C2＋>A2＋>B2＋ D．C2＋>B2＋>A2＋>D2＋
解析 由①知，A比B活泼；由②知，D的活泼性较强，能置换出H2O中的氢，故D的活泼性大于A；由③知，B作负极，活泼性大于C，则金属的活动性顺序是D>A>B>C，而金属单质的还原性越弱，其阳离子的氧化性越强，故D正确。
3、保护金属设备(1)原理：使被保护的金属作原电池的正极而得到保护。
(2)实例：船体是钢铁材料，在海水中易被腐蚀，所以经常在船体外壳焊接比铁活泼的锌。
4、设计原电池 已知一个氧化还原反应，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。
以Fe+CuSO4====FeSO4+Cu为例
特别提示：在设计原电池时，若给出的是离子反应方程式，如：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋，此时电解质不确定为具体的物质，只要是可溶性铜盐即可，如CuCl2、CuSO4等。同时画出原电池装置图时，必须符合原电池组成的三大要素。
原电池的设计方法(1)找：找一个能够自发进行的氧化还原反应，只有自发进行的氧化还原反应才能被设计成原电池。(2)拆：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，分别作为负极和正极的电极反应，还原剂－ne－===氧化产物(负极电极反应)；氧化剂＋ne－===还原产物(正极电极反应)。(3)定：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液，正极一般选择比负极活泼性差的金属或能导电的非金属。(4)画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。
“设计原电池”思维流程如下:
【误区警示】设计原电池装置的两个易错点(1)能设计成原电池的反应一般是自发的放热的氧化还原反应,吸热反应不可能将化学能转化为电能。(2)设计原电池时,负极材料确定之后,正极材料的选择范围较广,只要合理都可以。
2.下列四个化学反应中，理论上不可设计成原电池的是( )A．2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑B．2H2＋O2点燃=====2H2OC．Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4D．Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑
解析 A、B、C三项都是氧化还原反应，都可以设计成原电池，D项不是氧化还原反应，不能设计成原电池。
1.某原电池的电池反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，与此电池反应不符合的原电池是( )①铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池②石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池③铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池④银片、铁片、Fe(NO3)2溶液组成的原电池A．①② B．②③ C．③④ D．②④
解析 根据电池反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋可知，Fe为负极，比Fe不活泼的金属或导电非金属作正极，含Fe3＋的溶液为电解质溶液。③④不符合。
2.某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是( )
A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出 B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解 D．a和b用导线连接后，Fe片上发生还原反应，溶液中的Cu2＋向铜电极移动
解析 铁的活泼性强于铜，故铁能置换出铜且附着在铁棒上，A正确；a和b用导线连接后，构成原电池，其中Fe作负极，发生氧化反应，铜作正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，B正确、D错误；无论a和b是否连接，铁都被氧化生成Fe2＋，C正确。
(1)该电池的负极材料是 ,正极材料是 ,电解质溶液是 。 (2)在外电路中,电流方向是从 极到 极。 (3)正极反应的产物为 ,正极上出现的现象是 ; 负极反应的产物为 ,负极上出现的现象是 。
解析:反应Cu+2Ag+2Ag+Cu2+中Cu被氧化,Ag+被还原,所以需用Cu棒作负极,正极材料可选用活泼性比Cu弱的金属,如Ag等,正极也可选用石墨电极;电解质溶液为AgNO3溶液。电流从正极流向负极,正极发生还原反应,产物为Ag,电极变粗;负极发生氧化反应,产物为Cu2+,负极Cu棒溶解。答案:(1)Cu 石墨(或Ag) AgNO3溶液(2)正 负 (3)Ag 电极变粗 Cu2+ Cu棒溶解
7月1日是中国共产党的生日,从2019年起,每年的7月1日还多了一重含义:国际航标协会第13届全会确定,自2019年起将每年的7月1日设立为“世界航标日”,让更多人了解航标在保障船舶安全航行中起到的重要作用。
2019年世界航标日的主题是海上航标——成功的航行,可持续发展的地球。青岛庆祝首个“世界航标日”,首次面向全国启动灯塔开放季。我国首创的海洋电池以铝板、铂网作电极,海水为电解质溶液,电池总反应为4Al+3O2+6H2O====4Al(OH)3。可用作灯塔所需的电池。
(1)铝板在该电池中作什么极?发生什么变化?提示:负极逐渐被消耗。根据电池反应可知,铝被氧化,发生氧化反应,是负极,电池工作时铝板逐渐被消耗,转化成氢氧化铝。
(2)铂电极作什么极?在该电极上发生反应的物质是什么?提示:根据电池反应可知,正极发生还原反应的物质是氧气,铂电极作正极,本身不参与反应。(3)在灯塔的使用过程中存在什么能量的转化?提示:化学能转化为电能,电能转化为光能。
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：如实验室用Zn和稀H2SO4(或稀HCl)反应制H2，用粗Zn产生H2的速率快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4溶液形成原电池，加快了锌的腐蚀，产生H2的速率加快。如果用纯Zn，可以在稀H2SO4溶液中加入少量CuSO4溶液，也同样会加快产生H2的速率，原因是Cu2＋＋Zn===Cu＋Zn2＋，Zn和生成的Cu在稀H2SO4的溶液中形成原电池，加快了锌的腐蚀，产生H2速率加快。
1.将等质量的两份锌粉a、b分别放入两支相同的试管中，然后加入等体积等物质的量浓度且均过量的稀硫酸，同时向a中加入少量CuSO4溶液，则产生氢气的体积(V)与时间(t)的关系用图像表示如下，其中正确的是( )
解析 等质量的两份锌粉中，加入等体积等物质的量浓度且均过量的稀硫酸，同时向a中加入少量CuSO4溶液，则a中发生的反应有Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑，b中只发生反应Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。由于a中置换出来的Cu与Zn在稀硫酸中构成原电池，所以a中的反应速率比b中的反应速率大，即反应完成所需的时间短，但Cu2＋消耗了少量的Zn，a中产生的H2比b中产生的H2少。综上分析，D项正确。
2.100 mL 2 ml·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 ml·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
解析 A项能加快反应速率，但生成氢气的总量会增加；C、D两项不影响H2的量，但稀释了盐酸，降低了反应速率；B项发生反应Cu2＋＋Zn===Zn2＋＋Cu，形成Cu—Zn原电池，加快了反应速率且生成氢气的总量不变。
A．两圈仍保持平衡 B．有气泡产生，两圈摇摆不定 C．铁圈向下倾斜 D．银圈向下倾斜
3．如图所示，烧杯中盛的是水，铁圈和银圈直接相连，在接头处用一根绝缘细丝吊住，并使之平衡。小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液，反应一段时间后，观察到的现象是( )
解析 首先铁圈可以与CuSO4发生氧化还原反应：Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu，其次是铁圈和银圈直接相连，电子可顺利传递，故该装置构成了原电池。负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋，正极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。由于铁溶解，铁圈质量减轻，生成的铜附着在银圈上，银圈质量增加。
2．判断金属的活动性强弱(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，用导线连接后插入到稀H2SO4中，观察到a极溶解，b极上有气泡产生，根据电极现象判断出a是负极，b是正极，由原电池原理可知，金属活动性a>b，即原电池中，活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。
1、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与Y组成原电池时，Y是电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为（ ）Ａ．Ｘ＞Ｙ＞Ｚ Ｂ．Ｘ＞Ｚ＞Ｙ Ｃ．Ｙ＞Ｘ＞Ｚ Ｄ．Ｙ＞Ｚ＞Ｘ
因为X置换出Z,所以金属性Ｘ＞Ｚ
负极的金属较活泼,所以Ｙ＞Ｘ
2、把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为： ( ) A．a > b > c > d B．a > c > d > b C．c > a > b .> d D．b > d > c > a
3.已知四种金属A、B、C、D，根据下列事实：①A＋B2＋===A2＋＋B；②D＋2H2O===D(OH)2＋H2↑；③以B、C为电极与C的盐溶液组成原电池，电极反应为C2＋＋2e－===C，B－2e－===B2＋，由此可知A2＋、B2＋、D2＋、C2＋的氧化性强弱关系是( )A．D2＋>A2＋>B2＋>C2＋ B．A2＋>B2＋>D2＋>C2＋C．D2＋>C2＋>A2＋>B2＋ D．C2＋>B2＋>A2＋>D2＋
解析 由①知，A比B活泼；由②知，D的活泼性较强，能置换出H2O中的氢，故D的活泼性大于A；由③知，B作负极，活泼性大于C，则金属的活动性顺序是D>A>B>C，而金属单质的还原性越弱，其阳离子的氧化性越强，故D正确。
3、保护金属设备(1)原理：使被保护的金属作原电池的正极而得到保护。
(2)实例：船体是钢铁材料，在海水中易被腐蚀，所以经常在船体外壳焊接比铁活泼的锌。
4、设计原电池 已知一个氧化还原反应，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。
以Fe+CuSO4====FeSO4+Cu为例
特别提示：在设计原电池时，若给出的是离子反应方程式，如：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋，此时电解质不确定为具体的物质，只要是可溶性铜盐即可，如CuCl2、CuSO4等。同时画出原电池装置图时，必须符合原电池组成的三大要素。
原电池的设计方法(1)找：找一个能够自发进行的氧化还原反应，只有自发进行的氧化还原反应才能被设计成原电池。(2)拆：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，分别作为负极和正极的电极反应，还原剂－ne－===氧化产物(负极电极反应)；氧化剂＋ne－===还原产物(正极电极反应)。(3)定：根据氧化还原反应中的还原剂和氧化剂确定原电池的负极和电解质溶液，正极一般选择比负极活泼性差的金属或能导电的非金属。(4)画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。
“设计原电池”思维流程如下:
【误区警示】设计原电池装置的两个易错点(1)能设计成原电池的反应一般是自发的放热的氧化还原反应,吸热反应不可能将化学能转化为电能。(2)设计原电池时,负极材料确定之后,正极材料的选择范围较广,只要合理都可以。
2.下列四个化学反应中，理论上不可设计成原电池的是( )A．2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑B．2H2＋O2点燃=====2H2OC．Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4D．Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑
解析 A、B、C三项都是氧化还原反应，都可以设计成原电池，D项不是氧化还原反应，不能设计成原电池。
1.某原电池的电池反应为Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋，与此电池反应不符合的原电池是( )①铜片、铁片、FeCl3溶液组成的原电池②石墨、铁片、Fe(NO3)3溶液组成的原电池③铁片、锌片、Fe2(SO4)3溶液组成的原电池④银片、铁片、Fe(NO3)2溶液组成的原电池A．①② B．②③ C．③④ D．②④
解析 根据电池反应Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋可知，Fe为负极，比Fe不活泼的金属或导电非金属作正极，含Fe3＋的溶液为电解质溶液。③④不符合。
2.某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是( )
A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出 B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解 D．a和b用导线连接后，Fe片上发生还原反应，溶液中的Cu2＋向铜电极移动
解析 铁的活泼性强于铜，故铁能置换出铜且附着在铁棒上，A正确；a和b用导线连接后，构成原电池，其中Fe作负极，发生氧化反应，铜作正极，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，B正确、D错误；无论a和b是否连接，铁都被氧化生成Fe2＋，C正确。
(1)该电池的负极材料是 ,正极材料是 ,电解质溶液是 。 (2)在外电路中,电流方向是从 极到 极。 (3)正极反应的产物为 ,正极上出现的现象是 ; 负极反应的产物为 ,负极上出现的现象是 。
解析:反应Cu+2Ag+2Ag+Cu2+中Cu被氧化,Ag+被还原,所以需用Cu棒作负极,正极材料可选用活泼性比Cu弱的金属,如Ag等,正极也可选用石墨电极;电解质溶液为AgNO3溶液。电流从正极流向负极,正极发生还原反应,产物为Ag,电极变粗;负极发生氧化反应,产物为Cu2+,负极Cu棒溶解。答案:(1)Cu 石墨(或Ag) AgNO3溶液(2)正 负 (3)Ag 电极变粗 Cu2+ Cu棒溶解
7月1日是中国共产党的生日,从2019年起,每年的7月1日还多了一重含义:国际航标协会第13届全会确定,自2019年起将每年的7月1日设立为“世界航标日”,让更多人了解航标在保障船舶安全航行中起到的重要作用。
2019年世界航标日的主题是海上航标——成功的航行,可持续发展的地球。青岛庆祝首个“世界航标日”,首次面向全国启动灯塔开放季。我国首创的海洋电池以铝板、铂网作电极,海水为电解质溶液,电池总反应为4Al+3O2+6H2O====4Al(OH)3。可用作灯塔所需的电池。
(1)铝板在该电池中作什么极?发生什么变化?提示:负极逐渐被消耗。根据电池反应可知,铝被氧化,发生氧化反应,是负极,电池工作时铝板逐渐被消耗,转化成氢氧化铝。
(2)铂电极作什么极?在该电极上发生反应的物质是什么?提示:根据电池反应可知,正极发生还原反应的物质是氧气,铂电极作正极,本身不参与反应。(3)在灯塔的使用过程中存在什么能量的转化?提示:化学能转化为电能,电能转化为光能。
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