1、第二节 化学能与电能 课程目标 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及应用。3了解研制新型电池的重要性。4会书写简单的电极反应式。图说考点,新知预习一、一次能源和二次能源1能源按其来源可分为一次能源和二次能源能源类别定义实例一次能源直接从中取得的能源太阳能、风能、地热能、潮汐能、等二次能源由一次能源经过得到的能源自然界原煤石油天然气加工、转换电能(水电、火电、核电)、蒸气能、机械能等2.二次能源火力发电(1)能量转换过程：能燃烧 能蒸汽 能发电机 能。其中能量转换的关键环节是。(2)火力发电弊端：资源的浪费，利用率低，污染环境。化学热机械电燃烧二、原电池1实验探究装置实验现
2、象实验结论a铜片上铜与稀硫酸b锌片上锌与稀硫酸c铜片上，锌片，电流表指针该装置将转化为无明显现象不反应有气泡放出反应有气泡放出化学能电能逐渐变小偏转2.原电池(1)定义：将化学能转变为的装置。(2)工作原理电极材料电子得失电极反应式反应类型Zn失电子氧化反应Cu得电子还原反应原电池总反应：。(3)原电池反应的本质是。电能自发进行的氧化还原反应Zn2e=Zn22H2e=H2Zn2H=Zn2H2三、发展中的化学电源1干电池干电池是一种一次性电池，放电后再充电。不能2充电电池充电电池又称为二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以进行，使电池恢复到放电前的状态。锂离子电池 可充电的绿色电
3、池，低功耗电器的主流电源逆向3燃料电池(1)原理：利用原电池工作原理将和反应所放出的直接转化为。(2)与其他电池的区别：反应物由外设装备提供和。燃料氧化剂化学能电能燃料氧化剂即时性自测1判断正误，正确的打“”，错误的打“”(1)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。()(2)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。()(3)原电池中阳离子向正极移动。()(4)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子。()(5)锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细。()(6)氢氧燃料电池是将热能直接转变为电能。()(7)氢氧燃料电池工作时氢气在负极上被氧化。()(8)
4、太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅。()(9)根据一次能源和二次能源的划分，氢气为二次能源。()(10)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。()(11)HClNaOH=NaClH2O 是放热反应，可以设计成原电池。()2对于锌、铜和稀硫酸组成的原电池(如右图)，下列有关说法不正确的是()AZn 是负极BCu 是正极C负极上发生氧化反应D正极上发生氧化反应答案：D3由锌、铜、稀硫酸构成的原电池，所发生反应的离子方程式为()AZn2e=Zn2BCu22e=CuC2H2e=H2DZn2H=Zn2H2答案：D4下列几种化学电池中，不属于可充电电池的是()A碱性锌锰电池
5、B手机用锂电池C汽车用铅蓄电池D玩具用镍氢电池答案：A5下列关于能源的叙述正确的是()A火力发电是一级能源B水力是二级能源C天然气是一级能源D电解水产生的 H2 属于一级能源解析：只有直接从自然界中取得的能源才属于一级能源，水力和天然气应是一级能源；火力发电是由其他能源(如煤、石油等)产生的，属于二级能源；电解水产生的 H2 属于二级能源。答案：C6下列装置中能够组成原电池的是_。解析：构成原电池的条件缺一不可：缺少一个电极；中电极相同；中酒精为非电解质；中不能形成闭合回路。技能素养提升点一 原电池的工作原理例 1 如图是 Zn 和 Cu 形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记
6、录如下，在卡片上描述合理的是()实验后的记录：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。A B CD【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 Zn2e=Zn2，正极反应为 2H2e=H2，故转移 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，故错误，正确，选 B 项。【答案】B提升 1 对于原
7、电池的电极名称，叙述有错误的是()A发生氧化反应的一极为负极B正极为电子流入的一极C有气泡产生的电极为负极D电流流出的一极为正极解析：有气泡(H2)产生的一极发生还原反应，是正极。答案：C关键能力1原电池的工作原理(1)反应类型：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。(2)电子的移动方向：负极流出，经导线流向正极。(3)离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。2原电池正负极的判断状元随笔 原电池的构成条件“两极一液一线一反应”两极两种活泼性不同的金属(或一种为能导电的非金属)。一液电解质溶液。一线形成闭合电路。一反应能自发进行的氧化还原反应。提升点二 常见化学电源例 2 汽车的启动电
8、源常用铅蓄电池。其结构如下图所示，放电时的电池反应如下：PbO2Pb2H2SO4=2PbSO42H2O根据此反应判断下列叙述中正确的是()APbO2 是电池的负极 BPb 是电池的负极CPbO2 得电子，被氧化D电池放电时，溶液酸性增强【解析】根据电池反应知放电过程中铅失去电子，因此它是原电池的负极，其电极反应式为 PbSO24 2e=PbSO4，B正确；PbO2 在放电过程中得到电子被还原，所以它是原电池的正极，A、C 错误；由于原电池放电的过程中消耗硫酸，所以溶液的酸性减弱，D 错误。【答案】B提升 2 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
9、均为惰性电极。下列叙述不正确的是()Aa 极是负极，该电极上发生氧化反应Bb 极反应是 O24OH4e=2H2OC总反应的化学方程式为 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 极通 H2 为负极，电极反应式为 2H24OH4e=4H2O 发生氧化反应，A 正确；b 极通 O2 为正极，电极反应式为 O22H2O4e=4OH，B 不正确；正负极电极反应式相加得总反应为 2H2O2=2H2O，C 正确；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，D 正确。答案：B关键能力1充电电池(1)充电电池又称二次电池。充电电池在放电时所进行的氧
10、化还原反应，在充电时又逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时间内循环进行。充电电池中能量的转化关系是化学能 放电充电 电能。(2)常见的充电电池铅蓄电池负极是 Pb，正极是 PbO2，电解质溶液是硫酸溶液，常作汽车电瓶，电压稳定，使用方便安全。镍镉电池以 Cd 为负极，NiO(OH)为正极，以 KOH 为电解质，寿命比铅蓄电池长，但镉是致癌物质，废弃镍镉电池如不回收，会严重污染环境。碱金属中的 Li 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。2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
11、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。状元随笔 电极反应的书写方法1原电池正极反应的书写方法书写时总的原则是首先根据化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒；其次确定该微粒得电子后生成什么物质。如氢氧(酸性)燃料电池，正极反应为 O24H4e=2H2O；氢氧(碱性)燃料电池，正极反
12、应为 O22H2O4e=4OH。2原电池负极反应的书写方法(1)较活泼金属作负极时，电极本身被氧化。若生成的阳离子不与电解质溶液反应，其产物可直接写为金属阳离子，如 Zn2e=Zn2，Cu2e=Cu2。若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应为两反应合并后的反应。如 MgAl(KOH)原电池，负极反应为 Al4OH3e=AlO2 2H2O；铅蓄电池负极反应为 PbSO24 2e=PbSO4。(2)负极本身不反应氢氧(酸性)燃料电池，负极反应为 H22e=2H；氢氧(碱性)燃料电池，负极反应为 H22OH2e=2H2O。形成性自评1如图所示，电流表指针发生偏转，同时 A 极质量减少，B 极
13、上有气泡产生，C 为电解质溶液，下列说法错误的是()AB 极为原电池的正极BA、B、C 可能分别为 Zn、Cu、稀盐酸CC 中阳离子向 A 极移动DA 极发生氧化反应解析：原电池中，负极金属失去电子，溶解，质量减小，故A 极是负极，B 极是正极，根据构成情况可判断 A、B、C 可能分别为 Zn、Cu、稀盐酸，A、B 正确；离子移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，C 错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，D 正确。答案：C2实验室用锌片、铂片和 AgNO3 溶液组成原电池，正极反应为()A2H2e=H2 BZn2e=Zn2CAge=AgDAg=Age答案：C3MgAgCl 电池是一
14、种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式：2AgClMg=Mg22Ag2Cl。有关该电池的说法正确的是()AMg 为电池的正极B负极反应为 AgCle=AgClC不能被 KCl 溶液激活D可用于海上应急照明供电解析：由电池反应方程式看出，Mg 是还原剂、AgCl 是氧化剂，Mg 作负极，A 错误；Mg 作负极，其电极反应式为 Mg2e=Mg2，B 错误；因为该电池能被海水激活，故 KCl 溶液也可以激活电池，C 错误；电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池工作时将化学能转化为电能，电能的产生可用于海上应急照明供电，D 正确。答案：D4下列说法正确的是()A镍氢电池、锂电池和碱性锌锰
15、干电池都是二次电池B燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池C化学电池的反应基础是氧化还原反应D铅蓄电池放电的时候正极材料是 Pb，负极材料是 PbO2解析：碱性锌锰干电池是一次电池，燃料电池是一种高效且不会污染环境的新型电池，铅蓄电池放电的时候正极材料是PbO2，负极材料是 Pb。答案：C5锌空气电池(如图所示)适宜用作城市电动车的动力电源，该电池放电时 Zn 转化为 ZnO。则该电池工作时，下列说法正确的是()AZn 电极是该电池的正极BZn 电极的电极反应式为 ZnH2O2e=ZnO2HCOH向石墨电极移动D氧气在石墨电极上发生还原反应解析：氧气得电子发生还原反应，石墨电极是正极，锌电极是负极，A 项错误，D 项正确；锌作负极，碱性条件下，负极的电极反应式为 Zn2OH2e=ZnOH2O，B 项错误；原电池工作时，溶液中的阴离子向负极移动，即 OH向 Zn 极移动，C 项错误。答案：D练后感悟 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。(2)改变化学反应速率如：在 Zn 和稀硫酸反应时，滴加少量 CuSO4 溶液，则 Zn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 Fe2Fe3=3Fe2设计成原电池，可用 Fe 作负极，铜(或石墨)作正极，FeCl3 溶液作电解质溶液。
