1、 网络课程 内部讲义 化学能与电能爱护环境，从我做起，提倡使用电子讲义 第 1 页 化学能与电能 一、知识目标 1让学生体验化学能与电能相互转化的探究过程；2使学生进一步了解原电池的工作原理和构成原电池的条件；3能够写出电极反应式和电池反应方程式。二、知识结构 1化学能转化为电能的不同方式（1）火力发电 火力发电是通过化石燃料燃烧（发生氧化还原反应），经过一些的能量转化，使化学能最终转化为电能。转化的过程为：化学能 燃烧热能蒸汽机械能 发电机电能。（2）原电池 一种将氧化反应和还原反应分开在不同区域进行的装置，可以将化学能直接转化为电能，还可以将氧化还原反应的能量储存起来。2原电池原理 原电池
2、是将化学能转化为电能的装置。（1）原电池一般由三部分组成 活泼性不同的金属（或其中有一种非金属导体，如石墨）做电极，其中比较活泼的金属是原电池的负极，另一种金属（或非金属导体）做 原电池的正极；两个电极都与电解质溶液接触；两个电极相互接触或用导线相连。（右图是一个由锌片、铜片和稀硫酸组成的原电池）（2）原电池的反应 电极 反应类型 实例 正极（）还原反应 铜片：2H2eH2 负极（）氧化反应 锌片：Zn2eZn2 负极（如锌片）失去的电子通过导线流向正极（如铜片），在电解质溶液中，电解质电离产生的阳离子（如 H）向正极移动，在正极上得到电子。从而在整个电路中形成了电流，实现化学能向电能的转换。
3、（3）电池的总反应式 如将：上面实例中正极和负极上的电极反应式 2H2eH2和 Zn2eZn2两式相加，得到该原电池的总反应式：Zn2HZn2H2 如果原电池中的负极材料本身能与电解质溶液直接反应（如锌片可以直接和稀硫酸反应），则构成原电池后反应的速度加快了。第 2 页 人们应用原电池原理，制作了电池，如干电池、蓄电池、充电电池、高能电池等，以满足不同的需要。在现在生产中和科学技术的发展中，电池发挥着越来越来重要的作用，大至火箭、人造卫星等，小至收音机、电脑、手机、电子表等都离不开电池。3常见的电池（1）干电池 最早使用的是锌锰电池。锌锰电池的电极分别是锌（负极）和碳棒（正极），内部填充的是糊
4、状的 MnO2 和 NH4Cl。电池的两极发生的反应是：负极（锌外壳）：Zn2eZn2 正极（碳棒）：2MnO22NH42e2MnO(OH)2NH3H2O（2）充电电池（又称二次电池）充电电池在放电时进行的氧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期内循环进行。充电电池中能量的转化关系是：化学能 电能 例如，铅蓄电池中发生的化学反应是：PbPbO22H2SO4 2PbSO42H2O （3）燃料电池（氢氧燃料电池）三、典型例题剖析 例 1下列哪几个装置能形成原电池？归纳出组成原电池的条件：（1）有活泼性不同的两个金属电极（或金属与能导电的非金属）（2）电极插入电
5、解质溶液（3）内外电路沟通 第 3 页 例 2下列说法错误的是（）A燃煤发电是将化学能通过热能间接转化为电能 B化学能可通过氧化还原反应直接转变为电能 C化学电池是将化学能转化为电能的装置 D化学能转化为电能必须先将化学能转化热能再转化为机械能再转化为电能 例 3由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的 p H 的变化情况是（）A不变 B先变小后变大 C逐渐变大 D逐渐变小 例 4把 A、B、C、D 四块金属片浸入稀硫酸中，分别用导线两两相连可以组成原电池。A、B 相连时 A 为负极；C、D 相连时，电流由 D C；A、C 相连时，C 极上产生大量气泡；B、D 相连时，D极发生氧化反应
6、。这四种金属的活动顺序是（）AABCD BACDB CCABD DBDCA 例 5电子表所用的纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为 KOH 溶液，其电极反应是：Zn2OH2eZnOH2O Ag2OH2O2e2Ag2OH，电池的总反应式为：Ag2OZn2AgZnO，下列判断正确的是（）A锌为正极，Ag2O 为负极 B锌为负极，Ag2O 为正极 C原电池工作时，负极附近溶液的 p H 值减小 D原电池工作时，负极附近溶液的 p H 值增大 例 6锂电池是新一代高能电池，目前已研究成功多种锂电池。某锂电池的总反应式为：22LiMnOLiMnO+=。下列说法正确的是（）ALi 是正极，2MnO
7、 是负极 B放电时负极的反应：+LieLi=C放电时正极的反应：22MnOe=MnO D电解放电时，产生高锰酸根离子 例 7构成原电池的叙述中正确的是（）A构成原电池的正极和负极必须是两种不同金属 B原电池是把化学能转化为电能的装置 C在铅银和盐酸构成的原电池工作时，铅板上有 5.18g 铅溶解，正极上就有 1120ml（标况气体析出 D原电池工作时，正极和负极上发生的都是氧化、还原反应 例 8原电池必须进行集中处理，其首要原因是（）A利用电池外壳的金属材料 B防止电池中汞镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染 C不能使电池渗泻的电解液腐蚀其他物品 D回收其中石墨电极 第 4 页 例 9铅蓄电池
8、的两极分别为 Pb 和2PbO，电解液硫酸，工作时反应为 22442Pb+PbO+2H SO=2PbSO+2H O。下列结论正确的是（）A Pb 为正极，发生氧化反应 B24SO 只向正极移动 C电解质溶液密度不断减小 D溶液的 pH 不断减少 例 10 （1）镁条铜片果汁构成的原电池，负极是_，正极是_；外电路中电子经导由_流向_，电流经导线由_流向_。（2）在镁条铁片果汁构成的原电池，负极是_，正极是_，在外电路中电子经导线由_流向_，电流经导线由_流向_。镁条上发生_（填“氧化”“还原”）反应，铁片上发生_（填“氧化”“还原”）反应。例 11用铜银硝酸银溶液设计一个原电池。该原电池的正极
9、是_；负极是_；负极的电极反应式是_，正极的电极反应式是_。例 12下图为氢氧燃料电池原理示意图，按此图的提示，下列叙述不正确的是（）Aa 电极是负极 a b Bb 电极的电极反应为：224OH4e2H O+O=C氢氧燃料电池是具有应用前景的绿色电源 D氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储存在电池内的新型发电装置 例 13某原电池的总反应离子方程式为3+2+2Fe+Fe=3Fe，不能实现该反应的原电池是（）ACu 为正极，Fe 为负极，电解质溶液为氯化铁 BC石墨为正极，Fe 为负极，电解质溶液为硝酸铁溶液 CFe 为正极，Zn 为负极，电解质溶液为硫酸铁溶液 DAg 为正极，Fe
10、为负极，电解质溶液为硫酸铜溶液 第 5 页 例 14燃料电池是目前正在探索的一种新型电池。它主要是利用燃料在燃烧过程中把化学能转化为电能直接转化为电能，目前已经使用的氢氧燃料电池的基本反应是：X 极：222H O+O+4e=4OH Y 极：222H+4OH4e=4H O 回答下列问题:1X 是_极，发生_反应；填“氧化”、“还原”2Y 是_极，发生_反应；填“氧化”、“还原”3总反应方程式为：_；4若反应后得到 5.4 g 液态水，此时氢氧燃料电池转移的电子数为_。例 15市场上出售的“热敷袋”其主要成分是铁屑、炭粉、木屑和少量氯化钠、水等。“热敷袋”启用之前用塑料袋使其与空气隔绝；启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。请回答下列问题：（1）“热敷袋”放出的热量是利用了铁 放出的热量；（2）炭粉的主要作用是 ；（3）加入氯化钠的主要作用是 ；（4）试写出有关的电极反应式和化学方程式 .【答案】（1）被氧化 （2）与铁屑、NaCl 溶液构成原电池，加快铁屑的氧化作用（3）NaCl 溶于水，形成电解质溶液 （4）负极：2Fe4e2Fe2 正极：2H2OO24e4OH 4Fe(OH)3O22H2O4Fe(OH)3
