1、第二节化学能与电能1.了解化学能与电能的转化关系。2.初步了解原电池的工作原理。(重点)3.了解能源的分类和常见化学电源。4.了解燃料电池的工作原理。化学能转化为电能基础初探教材整理能源和化学能转化为电能1能源的分类分类定义实例一次能源直接从自然界取得的能源流水、风力、化石能源、天然铀矿等二次能源一次能源经过加工、转换得到的能源电力、蒸汽等其中电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的二次能源。2火力发电燃煤发电的能量转化过程化学能热能机械能电能转化过程的关键是燃烧，燃烧一定是氧化还原反应(本质是电子的转移)。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
2、电池为例)：电极材料电极名称电子转移电极反应式反应类型锌负极电子流出Zn2e=Zn2氧化反应铜正极电子流入2H2e=H2还原反应总离子反应式Zn2H=Zn2H2(3)电子的流向：电子由负极经导线流向正极。反应本质：原电池反应的本质是氧化还原反应。探究升华思考探究探究原电池反应的实验探究装置实验现象实验结论铜片上无气泡铜与稀硫酸不反应锌片上有气泡锌与稀硫酸反应铜片上有气泡，锌片溶解，电流表指针偏转该装置将化学能转化为电能认知升华升华1原电池的工作原理升华2原电池原理的应用(1)加快氧化还原反应的速率原电池中，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
3、)比较金属活泼性强弱一般原电池中，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。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。MgAl和稀盐酸构成的原电池中，Mg作负极，Al作正极；而若把稀盐酸换为NaOH溶液，Al作负极，Mg作正极。)AlCu和NaOH溶液构成的原电池中，Al作负极；而若把NaOH溶液换为浓硝酸，Cu作负极。(3)设计原电池依据：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(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。示例：FeCuSO4=CuFeSO4为例。题组冲关题组1
4、原电池的构成与工作原理1下列装置中，能构成原电池的是()A只有甲B只有乙C只有丙D除乙均可以【解析】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。【答案】C2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：Zn为正极，Cu为负极。H向负极移动。电子流动方向，从Zn经外电路流向Cu。Cu极上有H2产生。若有1 mol电子流过导线，则产生H2为0.5 mol正极的电极反应式为Zn2e=Zn2。描述合理的是()ABCD【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
5、应为Zn2e=Zn2，正极反应为2H2e=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，SO向负极移动，故错误，正确。【答案】B【题后归纳】原电池正、负极的判断题组2原电池原理的应用3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极由此可判断这四种金属的活动性顺序是() 【导学号：30032038】AabcdBbcdaCdabcDabdc【解析】装置一是原电池，a极质量减小，说明a极金属失电子形成离子，故a极金属比b极金属活泼；装置
6、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；装置三形成原电池，易知d比c活泼；装置四中，电流从a极流向d极，则电子是从d极流向a极，知d比a活泼。因此四种金属的活动性顺序为dabc。【答案】C4某原电池总反应离子方程式为2Fe3Fe=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【解析】由2Fe3Fe=3Fe2得出负极反应式为Fe2e=Fe2，正极反应式为2F
7、e32e=2Fe2，可知负极材料为铁，正极材料为不比铁活泼的导体，电解质溶液中必须有Fe3。【答案】D发展中的化学电源基础初探教材整理化学电源简介1干电池最早使用的化学电池是锌锰电池，它是一种一次性电池，放完电后不能再使用。(1)锌锰电池(2)碱性锌锰电池：将锌锰干电池中的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上作了改进。2充电电池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，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。(1)铅蓄电池：正极材料为PbO2，负极材料为Pb，电解质为稀硫酸。(2)镍镉电池：正极材料为NiO(OH)，负极材料为Cd，电解质为KOH。(3)碱金属中的Li
8、是最轻的金属，活泼性极强，是制造电池的理想物质。锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。3燃料电池(1)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。(2)燃料电池与火力发电相比，其燃料的利用率高、能量转化率高。与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂等。(3)以30%的KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反应如下：负极：2H24OH4e=4H2O(氧化反应)；正极：O22H2O4e=4OH(还原反应)总反应：2H2O2=2H2O题组冲关题组常见化学电源的构成和基本原理分析1右图是生活中常用的锌锰干电
9、池的示意图，下列有关说法中不正确的是()A电池内部含有电解质B锌是负极，碳棒是正极C电池用完后可埋入土壤D锌锰干电池是一次性电池【解析】锌锰干电池是一次性电池，负极材料是Zn，正极材料是碳棒，电解质是NH4Cl。因为废电池中含有多种重金属和酸、碱等有害物质，随意丢弃对生态环境和公众健康危害很大，所以应该对废电池进行集中处理，不能埋入土壤。【答案】C2燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示，a、b均为惰性电极。下列叙述不正确的是() 【导学号：30032039】Aa极是负极，该电极上发生氧化反应Bb极反应是O24OH4e=2H2OC总反应方程式为2H2O2=2H2OD氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源【解析】A项，a极通H2为负极，电极反应为2H24OH4e=4H2O，发生氧化反应；B项，b极通O2为正极，电极反应为O22H2O4e=4OH，B项不正确；C项，正、负极电极反应式相加得总反应为2H2O2=2H2O；D项，氢氧燃料电池的能量高，且产物为水，对环境无污染，故是具有应用前景的绿色电源。【答案】B
