2020学年高中化学第2章化学反应与能量第2节化学能与电能第1课时化学能转化为电能课件新人教版必修2
铜片： 7 _有__气__泡__产__生__ 中 10 __化__学__能转化为
电流表： 8 _指__针__偏__转___ 11 _电___能
2.原电池的概念 将 12 _氧__化__还__原___反应释放的能量直接转变为 13 __电__能的装
置叫原电池。
3．工作原理
第二节 化学能与电能 第1课时 化学能转化为电能
1.熟悉能源的分类和化学能与电能的转化关系。 2.知道原电池是利用氧化还原反应将化学能转换为电能的装 置，通过实验会说明原电池的原理，会判断原电池的正极、负极， 熟知原电池的应用。
[晨背重点语句]
1.一次能源：直接从自然界 3.原电池的判定方法：一看反应 (能
1．比较金属的活动性强弱 原电池中，一般活动性 26 _强___的金属为负极，活动性 27 __弱__ 的金属为正极，即活动性：负极(金属) 28 __>__正极(金属)。 2．加快氧化还原反应速率 实验室用 Zn 和稀 H2SO4 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 H2SO4 形成 29 _原__电__池___ 加快了产生 H2 的速率。
[练 后 归 纳] 1．原电池的构成条件 (1)理论上，自发的氧化还原反应均可构成原电池； (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)溶液：两电极均插入电解质溶液中； (4)导线：两极用导线相连，形成闭合回路。
2．原电池正负极的判断方法
知识点三 原电池原理的应用
(1)电极和电极反应
电极材料： 14 _锌___
负极电极反应：锌
15
__失__去__电子，发生
16
__氧__化__反应
电极反应式： 17 __Z_n_－__2_e_－__=_=_=_Z__n_2＋__________
电极材料： 18 _铜___
正极电极反应：
19
_得__到___电子，发生
20
_还__原___反应
蒸汽能、机械能等。
极氧化正还原，电子由负流向正。
知识梳理·对点练
知识点一 化学能与电能的转化
1．电能 使用电器都需要电能。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．化学能转化为电能的两种方式 (1)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。
2．(2019·泰安高一检测)下列对能量转化的认识中，不正确 的是( )
A．电解水生成氢气和氧气时，电能主要转化为化学能 B．风力发电时，风能主要转化为电能 C．白炽灯工作时，电能全部转化为光能 D．煤燃烧时，化学能主要转化为热能
解析：选 C 电解水生成氢气和氧气的电解装置是将电能转 化为化学能的装置，A 项正确；风力发电时，风能主要转化为电 能，B 项正确；白炽灯工作时，电能转化为光能和热能，C 项错 误；物质的燃烧将化学能转化为热能和光能，主要是热能，D 项 正确。
中取得的能源。如太阳能、 否自发地进行氧化还原反应)；二看
风能、地热能、潮汐能、煤、构成条件(两极一液成回路：两个活
石油、天然气等。
泼性不同的电极，插入电解质溶液
2.二次能源：由一次能源经 中，装置形成闭合回路)。
过加工、转化得到的能源。 4.原电池原理的记忆口诀 ：原电池
如电能(水电、火电、核电)、有两极，一般活泼金属作负极；负
4．关于如图所示装置的叙述，错误的是( )
A．锌是负极，其质量逐渐减小 B．氢离子在铜表面被还原 C．电流从锌片经导线流向铜片 D．电子从锌片经导线流向铜片
解析：选 C 由图可知 Zn 为负极，其与 H2SO4 反应而溶解， Cu 为正极，H＋在正极被还原为 H2，电子从锌片经导线流向 Cu， 电流方向与电子流动方向相反，从 Cu→Zn，故 A、B、D 三项正 确，C 项错误。
电极反应式： 21 __2_H_＋_＋__2_e_－__=_=_=_H__2_↑________
电池反应：2H＋＋Zn===Zn2＋＋H2↑ (2)电子的流向：电子由 22 __负__极经导线流向 23 __正__极。 (3)离子的流向：阳离子向 24 _正___极定向移动，阴离子向 25 _负___极定向移动。
[练 后 归 纳]
一次能源与二次能源对比
能源类别
定义
实例
直 接 从 自然 界 中 取 太阳能、风能、地热能、潮汐能、
一次能源
得的能源
煤、石油、天然气等
由一次能源经过加 电能(水电、火电、核电)、蒸汽 二次能源
工、转化得到的能源 能、机械能等
知识点二 原电池工作原理
1．实验 实验装置
实验现象
结论
锌片： 6 __溶__解____
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：
燃烧 化学能――→
1
_热___能―蒸―汽→
2
_机__械___能发――电→机
3
_电___能
关键： 4 _燃__烧__(_氧__化__还__原__反__应__)__是使化学能转换为电能的关
键。
缺点：污染环境、低放。
(2)原电池：将 5 __化__学__能直接转化为电能。 优点：清洁、高效。 [特别提醒] 电能是应用最广泛、使用最方便、污染最小的 二次能源。
[特别提醒] 原电池反应的本质是氧化还原反应。
3．(2019·济宁高一检测)下列各装置中，能构成原电池的是 ()
解析：选 B 原电池的构成条件：活泼性不同的两个电极、 电解质溶液、闭合回路、自发的氧化还原反应，四个条件缺一不 可。A 两个电极相同，不能构成原电池，错误；B 符合原电池构 成要素，正确；C 中酒精为非电解质，不能构成原电池，错误； D 不能形成闭合回路，错误。
1．(2019·宁夏高一期中)在下列能源中，属于二次能源的是
() A．风力
B．原煤
C．石油
D．电力
解析：选 D 风力是直接取自自然界没有经过加工转换的资 源，是一次能源，A 错误；原煤是直接从地下挖来的，是一次能 源， B 错误；石油是三大化石燃料之一，是一次能源，C 错误； 我们生活中所使用的电力都是通过其他形式的能源转化而来的， 是二次能源，D 正确。
高中化学 第2章 化学反应与能量 第二节 第1课时 化学能转化为电能学案 新人教版必修2-新人教版高
第1课时 化学能转化为电能1．能举例说明化学能转化成电能的实例并了解其应用。
2．理解原电池工作原理。
3．会写简单的电极反应式。
一、一次能源和二次能源其中电能是应用最广泛、使用最方便、污染最小的二次能源。
二、化学能转化为电能1．化学能转化为电能的两种方式 (1)火电(火力发电)：化学能――→燃烧热能――→蒸汽机械能――→发电机电能；缺点：污染环境、低效。
(2)原电池：将化学能直接转化为电能；优点：清洁、高效。
2．原电池 (1)实验：锌片：溶解负极⎩⎪⎨⎪⎧电极材料：Zn电极反应：Zn失去电子，发生氧化反应电极反应式：Zn－2e－===Zn2＋正极⎩⎪⎨⎪⎧电极材料：铜电极反应：得到电子，发生还原反应电极反应式：2H＋＋2e－===H2↑电池反应：2H＋＋Zn===Zn2＋＋H2↑(3)电子的流向：电子由负极经导线流向正极。
(4)反应本质：原电池反应的本质是氧化还原反应。
1．(2018·宁夏育才中学期中)在下列能源中，属于二次能源的是( )A．风力B．原煤C．石油D．电力解析：风力是直接取自自然界没有经过加工转换的资源，是一次能源，A错误；煤是直接从地下挖来的，是一次能源， B错误；天然气、原煤和石油是三大化石燃料，是一次能源，C错误；我们生活中所使用的电力都是通过其他形式的能源转化而来的，是二次能源，D正确。
答案：D2．(2018·宁夏育才中学期中)下列各装置中，能构成原电池的是( )解析：原电池的构成条件：活泼性不同的两个电极、电解质溶液、闭合回路、自发的氧化还原反应，四个条件缺一不可。
A两个电极相同，不能构成原电池，A错误；B符合原电池构成要素，B正确；酒精为非电解质，不能构成原电池，C错误；不能形成闭合回路，D 错误。
答案：B3．关于如图所示装置的叙述，错误的是( )A．锌是负极，其质量逐渐减小B．氢离子在铜表面被还原C．电流从锌片经导线流向铜片D．电子从锌片经导线流向铜片解析：由图可知Zn为负极，其与H2SO4反应而溶解，Cu为正极，H＋在正极被还原为H2，电子从锌片经导线流向Cu，电流方向与电子流动方向相反，从Cu→Zn，故A、B、D三项正确，C项错误。
6.3第一课时化学能转化为电能课件下学期高一化学苏教版(2020)必修第二册
(2)钢铁的电化学腐蚀
电解质溶液 钢铁表面水膜中含有H+和OH-,还溶有O2等气体
负极 电极
正极
材料:Fe 电极反应:2Fe-4e-==2Fe2+ 材料:C 电极反应:O2+2H2O+4e-==4OH-
2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2,进一步被氧化,
总反应
4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3,Fe(OH)3易脱水生成铁锈
4
铜片:有气泡产生 电流计:指针发生偏转
产生氢气,导线上有电流
2.原电池 (1)定义: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。 (2)工作原理 ①电子的流向与电流的方向相反 ②两极转移的电子数目相等
原电池总反应式:Zn+2H+==Zn2++H2↑。
(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。
(1)比较金属活动性强弱
失去电子发生氧化反应,得到电子发生还原反应。
(2)钢铁的电化学腐蚀
专题6 化学反应与能量变化 变式训练1按图1所示装置进行实验,若图2中x轴表示流入正极的电子的物质的量,则y轴可以表示( )
(1)定义: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。
①电子的流向与电流的方向相反 ②两极转移的电子数目相等
(3)判断原电池中活泼的电极是否一定作负极。 提示 不一定;在实验7中Mg是正极,Al是负极。 (4)试解释实验7电流计指针偏向Mg的原因。 提示 在NaOH溶液中,铝可以发生自发氧化还原反应,而镁不反应,镁作正极; 铝电极发生反应:Al-3e-+4OH-==Al O+2-2H2O。
人教版高中化学必修2第二章第二节《化学能和电能》第一课时 《原电池》说课稿
人教版高中化学必修2第二章第二节《化学能与电能》第一课时《原电池》说课稿一、说教材1、教材的地位及其作用本节教材是人教版化学必修2第二章第二节的教学内容，是电化学中的重要知识也是核心内容。
内容安排在化学必修1《氧化还原反应》﹑化学必修2《化学能与热能》等内容之后，符合学生认知发展规律。
初中化学已经从燃料的角度初步学习了“化学与能源”的一些知识，在选修模块“化学反应原理”中，将从科学概念的层面和定量的角度比较系统深入地学习化学反应与能量。
该节内容既是对初中化学相关内容的提升与拓展，又为选修“化学反应原理”奠定必要的基础。
该节分为两课时教学，本课为第一课时。
通过本课的学习，能使学生清楚地认识原电池的工作原理和构成条件，初步形成原电池的概念，并能够写出电极反应式和电池反应方程式。
生活在现代社会，学生对“电”有着丰富而又强烈的感性认识。
当学生了解了化学反应中能量转化的原因，并感受了探究化学能与热能的相互转化过程之后，会对化学能与电能之间的转化问题产生浓厚的兴趣。
正是基于学生的这种心理特征，教材开始的几个设问，把学生带进了“化学能与电能之间相互转化”研究之中。
从能量转换角度看，本节课程内容是对前一节课中“一种能量转化为另一种能量，能量也是守恒的；化学能是能量的一种形式，它同样可以转化为其他形式的能量，如热能和电能等”论述的补充和完善。
从反应物之间电子转移角度看，原电池概念的形成是氧化还原反应本质的拓展和应用；从思维角度看，“将化学能直接转化为电能”的思想，是是对火力发电中对“化学能→热能→机械能→电能”思维方式的反思和突破。
此外，本节内容对发展学生逻辑推理能力，提高学生科学素养，培养科学探究能力,将理论应用于实践,以及知识系统化及结构化的形成都起着重要作用。
2、教学目标分析（1）知识与技能①学生通过实验探究认识原电池的工作原理和构成条件，初步形成原电池概念。
②能够写出电极反应式和电池反应方程式。
（2）过程与方法①学生通过对化学能转化为电能的学习，体验科学探究的过程，理解科学探究的意义，理解科学探究的基本过程和方法，初步养成科学探究的能力。
第二章 化学反应与能量变化(知识点总结)
第二章 化学反应与能量变化 班级 姓名 第一节 化学能与热能1、化学反应的本质：旧化学键的断裂，新化学键的生成过程。
化学键的断裂需要吸收能量，化学键的形成会释放能量。
任何化学反应都会伴随着能量的变化。
①放出能量的反应：反应物的总能量 ＞ 生成物的总能量②吸收能量的反应：反应物的总能量 ＜ 生成物的总能量2、能量守恒定律：一种形式的能量可以转化为另一种形式的能量，转化的途径和能量形式可以不同，但是体系包含的总能量不变。
化学反应中的能量变化通常表现为热量的变化，即吸热或者放热。
3、常见的放热反应：①所有的燃烧反应；②酸碱中和反应；③活泼金属与酸（或水）的反应；④绝大多数的化合反应；⑤自然氧化（如食物腐败）。
常见的的吸热反应：①铵盐和碱的反应；②绝大多数的分解反应。
第二节 化学能与电能1、一次能源：直接从自然界取得的能源。
如流水、风力、原煤、石油、天然气、天然铀矿。
二次能源：一次能源经过加工，转换得到的能源。
如电力、蒸汽等。
2、原电池：将化学能转化为电能的装置。
右图是铜锌原电池的装置图。
①锌片（负极反应）：22Zn e Zn -+-=，发生氧化反应；铜片（正极反应）：222H e H +-+=↑，发生还原反应。
总反应：Zn+2H +＝Zn 2++H 2↑②该装置中，电子由锌片出发，通过导线到铜片，电流由铜片出发，经过导线到锌片。
③该装置中的能量变化：化学能转化为电能。
④由活泼性不同的两种金属组成的原电池中，一般比较活泼的金属作原电池的负极（发生氧化反应），相对较不活泼的金属作原电池的正极（发生还原反应，正极电极本身不反应！）。
⑤构成原电池的四个条件：1、自发的氧化还原反应；2、活泼性不同的两个电极（导体）；3、有电解质溶液；4、形成闭合回路。
第三节 化学反应速率和限度1、化学反应速率：通常用单位时间内反应物浓度的减少量或生成物浓度的增加量（均取正值）来表示。
浓度常以mol/L 为单位，时间常以min 或s 为单位。
高中化学第2章化学反应与能量第2节化学能与电能课件新人教版必修2
5．(2016·张家界高一检测)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】 C
2．如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，记录如下：
①Zn为正极，Cu为负极。
②H＋向负极移动。
③电子流动方向，从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为0.5 mol ⑥正极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。
描述合理的是( )
A．①②③
B．③④⑤
C．④⑤⑥
D．②③④
【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片，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， SO24－向负极移动，故①②⑥错误，③④⑤正确。
(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。 注意：在判断原电池正负极时，不要只根据金属活动性的相对强弱还要考虑 电解质溶液的特点。
3．原电池 (1)概念：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)：
化学必修2第二章第二节化学能与电能
镍－镉碱性蓄电池 P38
新一代可充电的绿色 电池——锂离子电池 特点：高能电池，电 压高，质量轻，贮存 时间长等。 用途：电脑、手表、 心脏起搏器等。
氢氧燃料 电池
新型燃料电池
燃料电池不是把还原剂、 氧化剂物质全部贮藏在电 池内，而是在工作时，不 断从外界输入，同时将电 极反应产物不断排出电池
二、发展中的化学电 源
普通锌锰电池 碱性电池
镍 镉 电 池 小型高性能燃料电池 锂离子电池 镍氢电池
上图是锌－锰干电池
干电池
2、充电电池
铅蓄电池结构 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 充电时又逆向进行，使生成物恢 复原状，如此充放电可循环进行， 至一定周期后终止。 汽车用蓄电池 （1）铅蓄电池
锂电池 干电池 叠层电池 纽扣电池 各类电池
减少污染
节约资源
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谢谢大家 祝同学们学习愉快！
202X
第二章化学反 应与能量
第二节 化学能与电能
授课教师：
一、化学能转化为电能
2001年我国发电量构成 图
火力发电厂能量转化：
化学能→热能→机械能→电能。
能否将化学能直接转化 为电能呢？
【实验2-4】
请将实验现象记录在课 本P38表中： Cu片有气泡产生 锌片溶解 电流表指针偏转 结论： 有电流产生
铜片
锌片
电流 表
现象
1、将化学能转变为 电能的装置叫原电池 原电池的电极 正极：发生氧化反应 负极：发生还原反应
2.Zn－Cu－H2SO4原电池的工作原理：
电极反应式：
Zn片： Zn －2e- = Zn2+ （氧化反应） Cu片：2H++2e- = H2 ↑ （还原反应）
人教版高中化学必修二：第2章 化学反应与能量 第一节 第2课时 含答案
第2课时化学能与热能的相互转化[学习目标定位]通过生产、生活中的实例熟悉化学能与热能的相互转化，会判断吸热反应和放热反应。
一放热反应和吸热反应1．化学反应中的能量变化有多种形式，但通常主要表现为热量的变化。
因此化学反应分为两类：放热反应和吸热反应。
请填写下表：2.典型实验：按照下列各实验的操作步骤，完成各实验并将观察到的实验现象及其实验结论填入表中。
(1)铝与盐酸反应(2)Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl晶体反应(3)NaOH与盐酸的反应归纳总结吸热反应与放热反应的判断方法(1)根据反应类型判断①化合反应一般为放热反应；②需要加热的分解反应一般为吸热反应；③中和反应为放热反应。
(2)记住一些特殊反应①Ba(OH)2·8H2O晶体和NH4Cl晶体反应吸热；②所有的燃烧反应都是放热反应；③活泼金属与水或酸的反应为放热反应。
1．下列反应中，属于放热反应的是________，属于吸热反应的是________(填序号)。
①煅烧石灰石(主要成分是CaCO3)制生石灰(CaO)②燃烧蜂窝煤取暖③炸药爆炸④硫酸与氢氧化钾溶液反应⑤生石灰与水作用制熟石灰⑥食物腐败⑦碳与水蒸气反应制得水煤气答案②③④⑤⑥①⑦解析燃烧反应都是放热反应，部分以C、H2、CO为还原剂的氧化还原反应为吸热反应。
2．下图中，能表示灼热的炭与二氧化碳反应的能量变化的是()答案 C解析C和CO2反应生成CO是吸热反应，生成物总能量应大于反应物总能量。
二化学能与热能相互转化的应用1．化学能与热能的相互转化在生活、生产中的应用化学物质中的化学能通过化学反应转化成热能，提供了人类生存和发展所需要的能量和动力，如化石燃料的燃烧、炸药开山、发射火箭等；而热能转化为化学能是人们进行化工生产、研制新物质不可或缺的条件和途径，如高温冶炼金属、分解化合物等。
2．生物体中的能量转化及利用能源物质在人体中氧化分解生成CO2和H2O，产生的能量一部分以热量的形式散失；另一部分作为可转移能量在人体内利用(如合成代谢)。
2019_2020学年高中化学第二章化学反应与能量2化学能与电能课件新人教版必修2
1．下面是四个化学反应，你认为理论上不可用于设计原电池 的化学反应是( ) A．2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ B．2H2＋O2=点==燃==2H2O C．Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4 D．Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑ 解析：选 D。D 项中的反应不属于氧化还原反应，不能设计成 原电池。
②原电池的工作原理(以铜-锌原电池为例)
负极 氧化反应
正极 还原反应
原电池总反应式：_Z__n_＋__2_H_＋_=__=_=_Z_n_2_＋_＋__H__2↑_____。
ห้องสมุดไป่ตู้
③构成条件 a．有_两__种__活__泼__性__不__同__的电极； b．电极插入_电__解__质__溶__液__； c．电极间形成_闭__合__回__路__； d．能自发进行的氧化还原反应。
解析：选 D。由电极反应式可知，X 极上发生得到电子的还原 反应，是原电池的正极，Y 极上发生失去电子的氧化反应，是 原电池的负极。
原电池原理的应用 1．加快氧化还原反应的速率 (1)原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行， 使溶液中粒子运动相互间的干扰减小，使反应速率增大。 (2)应用：实验室用 Zn 和稀 H2SO4(或稀盐酸)反应制取 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 H2SO4(或稀盐酸)形成原电池，加快了锌的腐蚀，使产生 H2 的速率加快。
原电池正、负极的判断方法
如图所示，电流计指针发生偏转，同时 A 极质量减少， 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
高一化学人教版必修二第二章第2节《化学能与电能》知识点总结
第2节 化学能与电能一、能源的分类1.化学能间接转化为电能(在能量的转化过程中存在能量的损失)—比如火力发电 ①转化过程火力发电是通过化石燃料的燃烧,使化学能转化为热能,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化过程.化学能−−→−燃烧热能−−→−蒸汽机械能−−→−发电机电能 ①转化原理燃烧(氧化还原反应)是使化学能转化为电能的关键.因此燃烧一定发生氧化还原反应,氧化还原反应必定有电子的转移,电子的转移引起化学键的重新组合,同时伴随着体系能量的变化. 拓展点1:火力发电的优缺点优点:①我国煤炭资源丰富①投资少,技术成熟,安全性能高缺点:①排出大量的能导致温室效应的气体CO 2以及导致酸雨的含硫氧化物,比如SO 2①消耗大量的不可再生的化石燃料资源①能量转化率低①产生大量的废渣、废水.2.化学能直接转化为电能(在能量的转化过程中不存在能量的损失)—原电池(将氧化还原反应所释放的化学能直接转化为电能)(1)原电池的工作原理实验现象产生的原因分析2+会逐渐溶解,而由Zn失去的电子则由Zn片通过导线流向Cu片,因此Zn片上会带有大量的正电荷,Cu片上会带有大量的负电荷,而电解质溶液中含有阳离子(H+、Zn2+)以及阴离子(OH-、SO42-),由于正负电荷相互吸引,所以电解质溶液中的阳离子会移向Cu片去中和Cu片上带负电荷的电子,阴离子则移向Zn片去中和Zn片上的正电荷,但是由于溶液中的H+得电子能力比Zn2+强,所以H+就移向Cu片去获得Cu片上由Zn片失去的电子而被还原为H原子,H 原子再结合成H分子即H2从Cu片上逸出,因此Cu片上有无色气泡产生.通过电流表指针发生偏转并且指针偏向于Cu片这一边,可以得出该装置产生了电流(而电流的形成是因为电子发生了定向移动),并且电流移动的方向与电子移动的方向相反,所以电流是从Cu片流出,Zn片流进,即Cu片作为正极;Zn片作为负极.原电池工作原理的总结归纳:①原电池中电流的流向:正极→负极①原电池中电子的流向:负极→导线→正极(注意:在该过程中,电子是永远都不会进入到电解质溶液中,因为电子只在金属内部运动并且电解质溶液中的自由移动的阴阳离子也不能在导线中通过)①原电池中电解质溶液中阴、阳离子的移动方向:阳离子→正极阴离子→负极①原电池工作原理的本质:发生自发的氧化还原反应即将氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动,将化学能转化为电能的形式释放.(所谓自发就是指该氧化还原反应不需要借助外在的力量即本身就能够自己发生)①原电池中的负极发生氧化反应,通常是电极材料或还原性气体失去电子被氧化,电子从负极流出;原电池的正极发生还原反应,通常是溶液中的阳离子或O2等氧化剂得到电子被还原,电子流入正极.(2)原电池的构成条件(两极一液一回路,反应要自发)①两极:正极和负极是两种活泼性不同的电极材料,包括由两种活泼性不同的金属材料构成的电极或者是由一种金属与一种非金属导体(如石墨)构成的电极,一般活泼性较强的金属作为负极.①一液(电解质溶液):包括酸、碱、盐溶液.①一回路(构成闭合的电路):即两电极由导线相连或直接接触以及两电极必须插入到同一种电解质溶液中或者分别插入到一般与电极材料相同的阳离子的两种盐溶液中,两盐溶液之间用盐桥相连形成闭合回路.比如以下装置:①氧化还原反应要自发:指电解质溶液至少要与作为负极的金属电极材料发生自发的氧化反应.(3)电极反应式①定义:原电池中的正极和负极所发生的反应①电极反应式的书写方法:补充:复杂电极反应式的书写如CH4碱性燃料电池负极反应式的书写:CH4＋2O2＋2OH－===CO2－3＋3H2O……总反应式2O2＋4H2O＋8e－===8OH－……正极反应式CH4＋10OH－－8e－===7H2O＋CO2－3……负极反应式注意:①电极反应式的书写必须遵守离子方程式的书写要求,比如难溶物、弱电解质、气体等均应写成化学式形式.①注意电解质溶液对正、负极反应产物的影响.如果负极反应生成的阳离子能与电解质溶液中的阴离子反应,则电解质溶液中的阴离子应写入电极反应式中,例如Fe与Cu在NaOH溶液中形成原电池,负极反应式为:Fe+2e-+2OH－=Fe(OH)2.三、原电池的应用(1)比较金属的活动性强弱①原理:一般原电池中活动性较强的金属作负极,活动性较弱的金属作正极.①应用:比如A、B两种金属用导线连接或直接接触后插入到稀H2SO4电解质溶液中,若A极溶解,B极有气泡产生,由此可判断A是负极,B是正极,活动性:A>B.(2)加快氧化还原反应的速率①原理:在原电池中,氧化反应与还原反应分别在两极进行,溶液中的粒子运动时相互间的干扰小,从而使化学反应速率加快.①应用:比如实验室中用Zn和稀H2SO4制取H2时,通常滴入几滴CuSO4溶液,能够加快产生H2的速率.原因在于Zn 与置换出的Cu构成了原电池,加快了反应的进行.(3)防止金属被腐蚀(比如要保护一个铁闸,可用导线将其与一Zn块相连,使Zn作原电池的负极,铁闸作正极)补充:金属腐蚀①定义:指金属或合金与周围接触到的气体或液体发生化学反应,使金属失去电子变为阳离子而消耗的过程.②金属腐蚀的分类:化学腐蚀和电化学腐蚀在金属腐蚀中,我们把直接发生氧化还原反应且不构成原电池的腐蚀称为化学腐蚀;而由不纯的金属与电解质溶液接触时形成的原电池反应而引起的腐蚀称为电化学腐蚀,电化学腐蚀又分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀:在潮湿的空气中,钢铁表面吸附一层薄薄的水膜,里面溶解了少量的O2、CO2等气体,含有少量的H＋和OH－从而形成电解质溶液.A.当电解质溶液呈中性、弱碱性或弱酸性时,它跟钢铁里的Fe和少量的C形成了无数个微小的原电池,Fe作负极,C 作正极,因此钢铁发生吸氧腐蚀.电极反应式为:负极(Fe):2Fe-4e-=2Fe2+ 正极(C):O2+2H2O+4e-=4OH－总反应式为:2Fe+O2+2H2O=Fe(OH)2B.当电解质溶液的酸性较强时,钢铁则发生析氢腐蚀.电极反应式为:负极(Fe):Fe-2e-=Fe2+ 正极(C):2H＋+2e-=H2↑总反应式为:Fe+2H+=Fe2+ +H2↑(4)制作各种化学电源(比如制作干电池、铅蓄电池、新型高能电池等)(5)设计制作原电池①设计电路原电池的设计要满足构成原电池的四个条件:(a)由两种活动性不同的金属或由一种金属与其他导电的材料(非金属或某些氧化物)作为电极材料;(b)两个电极必须浸在电解质溶液中;(c)两个电极之间要用导线连接形成闭合回路;(d)有自发进行的氧化还原反应.②电极材料的选择电池的电极必须导电.电池中的负极必须能够与电解质溶液反应,容易失去电子,因此负极一般是活泼的金属材料.正极和负极之间只有产生电势差,电子才能定向移动,所以正极和负极一般不用同一种材料.③电解质溶液的选择电解质是使负极材料放电的物质.因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应,或电解质溶液中溶解的其他物质与负极发生反应(如空气中的O2).但是如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥),则左、右两个容器中的电解质溶液一般选择与电极材料相同的阳离子的盐溶液.比如Cu-Zn-硫酸盐原电池中,负极金属Zn浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中.④设计示例拓展点2:原电池的正、负极的判断方法(1)根据组成原电池两电极的材料判断:一般是活泼性较强的金属作为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属作为正极.(2)根据电流方向或电子流动的方向判断:电流方向(在外电路)是由正极流向负极,电子的流动方向是由负极流向正极.(3)根据原电池中电解质溶液内阴、阳离子的定向移动方向判断:在原电池的电解质溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极.(4)根据原电池两电极发生的反应类型判断:原电池的负极总是失电子发生氧化反应,其正极总是得电子发生还原反应.(5)根据电极质量的变化判断:原电池工作后,X极质量增加,说明溶液中的阳离子在X极(正极)放电,X极活动性弱;反之,X极质量减少,说明X极金属溶解,X极为负极,活动性强.(6)根据电池中的现象判断:若某电极上有气泡冒出,则是因为析出了H2,说明该电极为正极,活动性弱.上述判断方法可简记为:特别提醒:①在判断原电池正、负极时,不能只根据金属活泼性的相对强弱判断,有时还要考虑电解质溶液,比如Mg、Al和NaOH溶液构成的原电池中,由于Mg不与NaOH溶液反应,虽然金属性Mg>Al,但是在该条件下却是Al作负极.因此要根据具体情况来判断正、负极.又比如说Fe、Cu在稀H2SO4溶液中,Fe作负极,Cu作正极;而Fe、Cu在浓HNO3溶液中,Fe作正极,Cu作负极.①原电池的负极材料可以参加反应,表现为电极溶解,但有的原电池(比如燃料电池)负极材料不参加反应;原电池的正极材料通常不参加反应.四、发展中的化学电源1.化学电源的分类2PbSOSO4放电充电锌银蓄电池的负极是锌,正极是Ag电极反应:O+H O+2e- =2Ag+2OH2Ag+Zn(OH)2Zn+Ag2O+H2O放电充电五、燃料电池燃料电池是一种能连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池.燃料电池的最大优点在于能量转化率高,可以持续使用,无噪音,不污染环境.燃料电池的电极本身不参与氧化还原反应,只是一个催化转化元件.它工作时,燃料和氧化剂连续地由外部供给,在电极上不断地进行反应,生成物不断地被排出,于是电池就连续不断地提供电能.(1)氢氧燃料电池2H+O=2H O1)燃料电池正极反应式的书写因为燃料电池正极反应物一般是O2,即正极都是氧化剂—O2得到电子的还原反应,故正极反应的基础都是O2+4e-=2O2-,O2-的存在形式与燃料电池的电解质的状态以及电解质溶液的酸碱性有着密切的联系.①电解质为酸性电解质溶液(如稀硫酸)在酸性环境中,O2-离子不能单独存在,可供O2-离子结合的微粒有H+离子和H2O,O2-离子优先结合H+离子生成H2O.这样在酸性电解质溶液中,正极反应式为O2＋4H++4e-=2H2O.①电解质为中性或碱性电解质溶液(如氯化钠溶液或氢氧化钠溶液)在中性或碱性环境中,O 2-离子也不能单独存在,O 2-离子只能结合H 2O 生成OH -离子,故在中性或碱性电解质溶液中,正极反应式为O 2＋2H 2O +4e -=4OH -.①电解质为熔融的碳酸盐(如Li 2CO 3和Na 2CO 3熔融盐混和物)在熔融的碳酸盐环境中,O 2-离子也不能单独存在,O 2-离子可结合CO 2生成CO 32-离子,则其正极反应式为O 2＋2CO 2 +4e -=2CO 32-.①电解质为固体电解质(如固体氧化锆—氧化钇)该固体电解质在高温下可允许O 2-在其间通过,故其正极反应为O 2+4e -=2O 2-.2)燃料电池负极反应式的书写燃料电池负极反应物种类比较繁多,可为氢气、水煤气、甲烷、丁烷、甲醇、乙醇等可燃性物质.不同的可燃物有不同的书写方式,要想先写出负极反应式相当困难.一般燃料电池的负极反应式都是采用间接方法书写,即按上述要求先正确写出燃料电池的总反应式和正极反应式,然后在电子守恒的基础上用总反应式减去正极反应式即得负极反应式.比如以H 2、C 3H 8为燃料的碱性电池为例说明如下: H 2-2e - =2H +或H 2-2e -+2OH -=2H 2O;C 3H 8−−→−--e 203CO 2−−→−-OH 63CO 32-(3个C 整体从-8价升高到+12价,失去20e -),则有:C 3H 8-20e -+aOH -=3CO 32-+bH 2O,由电荷守恒知a=26;由H 原子守恒知b=17,所以电极反应式为C 3H 8-20e -+26OH -=3CO 32-+17H 2O(3)燃料电池与一次电池、二次电池的主要区别①氧化剂与燃料在工作时不断地由外部供给.①生成物不断地被排出.(4)废弃电池的处理废弃电池中含有重金属和酸碱等有害物质,随意丢弃,对生态环境和人体健康有很大的危害.若把它当作一种资源,加以回收利用,既可以减少对环境的污染,又可以节约资源.因此,应当重视废弃电池的回收.。
高中化学第2章化学反应与能量第2节化学能与电能第1课时化学能转化为电能课件新人教版必修2
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－===H2↑，故 c(H＋)减小，pH 增大。据甲、乙、丙知活 动性强弱顺序：D>A>B>C。
A．只有甲 C．只有丙
B．只有乙 D．除乙均可以
解析：选 C 甲装置不能构成闭合回路，乙装置两极材料 相同，丁装置酒精不是电解质溶液，只有丙装置具备原电池的 构成条件，故选 C。
4．(2019·九江高一检测)下面是四个化学反应，你认为理论 上不可用于设计原电池的化学反应是( )
A．Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag B．Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O C．Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4 D．AgNO3＋HCl===AgCl↓＋HNO3
解析：选 D A 项是银锌电池，B 项铅蓄电池，C 项是铜 锌电池。以上三项都是氧化还原反应，而 D 项不是氧化还原反 应。
5．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一 段时间，以下叙述正确的是( )
2．(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．①②③
B．①②④
C．②③⑤
D．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
Zn-2e-=== Zn2＋
2H＋＋2e-=== H2↑
原电池总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。