2020高中化学第二章化学键化学反应与能量第三节化学反应的利用第2课时化学反应为人类提供能量教案鲁科版必修2

2020高中化学第二章化学键化学反应与能量第三节化学反应的利用第2课时化学反应为人类提供能量教案鲁科版必修2

第2课时　化学反应为人类提供能量 ‎[学习目标]　1.知道化学反应中能量转化的方式。2.熟悉原电池的工作原理，会判断原电池的正、负极，能正确书写简单的电极反应式。‎ 一、化学反应中的能量转化 ‎ [自主学习]‎ ‎1．化学能转变为热能 ‎(1)化学反应的实质是旧化学键断裂、新化学键形成，当形成新化学键所释放的能量大于断裂旧化学键所吸收的能量时，化学反应会释放能量。‎ ‎(2)放热反应：一些化学反应过程中产生的能量以热能的形式释放出来，该反应是放热反应。‎ ‎(3)吸热反应：一些化学反应需要不断地吸收热能来维持反应的进行，该反应是吸热反应。‎ ‎2．化学能与电能的转化 ‎(1)人们利用电池通过氧化还原反应将化学能转变为电能。‎ ‎(2)电能也可转化为化学能，如：电解饱和食盐水，来制备烧碱、氢气和氯气。‎ ‎3．化学能与光能的转化 ‎(1)物质燃烧时发光就是化学能转变为光能。‎ ‎(2)绿色植物光合作用是把光能转变为化学能。‎ ‎4．化学反应在其他领域中的应用 ‎(1)确定物质组成、结构。‎ ‎(2)测定物质有关组分的含量。‎ ‎1．下图为“即热饭盒”的结构示意图。这种饭盒使用起来非常方便，撤去底部的隔板几分钟后，饭菜就变热了，试从能量转化的角度说明其中的原理。‎ - 6 -‎ 提示：在一定条件下，镁跟水发生化学反应Mg＋2H2O===Mg(OH)2＋H2↑，放出热量，即化学能转化为热能。‎ ‎2．铁路工人经常利用铝热剂来焊接钢轨，你能解释其中的原理吗？‎ 提示：Fe2O3粉末和铝粉的混合物是常用的铝热剂。Fe2O3粉末和铝粉在较高温度下发生反应Fe2O3＋2AlAl2O3＋2Fe，放出大量的热，高温下铁呈液态，可焊接断裂的钢轨。‎ ‎[点拨提升]‎ ‎1．火力发电原理：首先通过化石燃料燃烧，使化学能转变为热能；加热水使之汽化为蒸气以推动蒸汽轮机，热能转化为机械能；然后带动发电机发电，机械能转化为电能。‎ ‎2．化学反应中能量转化的主要形式 ‎[练习与活动]‎ ‎1．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．白炽灯工作时，电能全部转化为光能 答案　D 解析　白炽灯工作时，电能没有全部转化为光能，还转化为热能等。‎ 规律方法 能量从一种形式转化为另一种形式，能量总值不变。化学能、电能、热能、光能、机械能等都是能量的具体表现形式。化学能可以转化为热能，同理，热能也可以转化为化学能。‎ 二、化学能转化为电能 ‎ [自主学习]‎ ‎1．原电池是利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置。‎ ‎2．实验探究——原电池工作原理 - 6 -‎ ‎3．常见电池 ‎(1)干电池：又称一次电池，如锌锰干电池。‎ ‎(2)蓄电池：又称二次电池，如铅蓄电池。‎ ‎(3)燃料电池：能量转化率高，能长时间提供电能。‎ - 6 -‎ ‎1．所有氧化还原反应都能设计成原电池吗？‎ 提示：不能。只有自发的氧化还原反应才能设计成原电池。‎ ‎2．原电池工作时，负极失去的电子总数与正极得到的电子总数有何关系？为什么？‎ 提示：相等。原电池中，负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应，根据氧化还原反应中得失电子守恒规律知，正极上得电子总数与负极上失电子总数相等。‎ ‎[点拨提升]‎ ‎1．构成原电池的条件 ‎(1)活动性不同的两个导电电极；‎ ‎(2)电解质溶液；‎ ‎(3)能自发进行的氧化还原反应；‎ ‎(4)形成闭合回路。‎ ‎2．原电池的工作原理 ‎3．原电池正、负极的判断方法 ‎[练习与活动]‎ ‎2．关于原电池的下列说法正确的是(　　)‎ A．在正极上发生氧化反应 - 6 -‎ B．化学性质较活泼的金属为负极 C．在外电路电子流出的是正极 D．原电池是由电能转化为化学能的装置 答案　B 解析　原电池中相对较活泼的金属作负极，负极本身参与反应，失去电子被氧化，是电子流出的一极。相对不活泼的金属或能导电的非金属作正极，正极上电解质溶液中的阳离子得到电子被还原，是电子流入的一极。因此，原电池是利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置。‎ ‎3．分析如图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是(　　)‎ A．①②中Mg作为负极，③④中Fe作为负极 B．②中Mg作为正极，电极反应式为2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑‎ C．③中Fe作为负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋‎ D．④中Cu作为正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑‎ 答案　B 解析　Mg比Al活泼，在①中Mg作负极，但在NaOH溶液中，Mg不反应，而Al可以反应，故②中Al是负极。在浓硝酸中铁会钝化，故Cu为负极，Fe为正极。在④中由于不断向Cu极附近通入空气，而O2比溶液中的H＋得电子能力强，故Fe失去电子，在Cu极O2得到电子发生还原反应，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。‎ 规律方法 在判断原电池正、负极时，不要只根据金属活泼性强弱，还要考虑电解质溶液，如Mg—Al和NaOH溶液构成原电池，Al作负极而镁作正极，Al—Cu和浓HNO3构成原电池，Cu作负极而Al作正极。‎ 本课归纳总结 原电池是把化学能转化为电能的装置。其工作原理是：‎ - 6 -‎ - 6 -‎