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1、第二节 化学能与电能,第二章 化学反应与能量,1了解化学能与电能的转化关系。 2初步了解化学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。,1化学能是能量的一种形式，可以转化为其他形式的能量, 如热能和电能等。在转化时，遵守_。 2氧化反应：物质所含元素化合价_、_电子 的反应。 还原反应：物质所含元素化合价_、_电子的 反应。 3锌与稀H2SO4反应的化学方程式为_。每有1 mol Zn完全反应,转移电子的物质的量为_ mol。,能量守恒定律,升高,失去,降低,得到,ZnH2SO4=ZnSO4H2,2,知识点一 化学能与电能的相互转化 自主学习 1一次能源是
2、直接从_中取得的能源。一次能 源经加工、转换得到的能源是_能源。 3将_能转变为_能的装置叫做原 电池。 4化学电池的反应本质是_。,自然界,二次,热能,电能,化学,电,氧化还原反应,自我诊断 1下列装置可以构成原电池的是( ) 解析：A中两个电极的活泼性相同；B中蔗糖不是电解质；D中未形成闭合电路。,C,2在锌、铜和稀硫酸组成的原电池中，下列说法正确的是 ( ) A锌是负极，发生还原反应 B锌是负极，发生氧化反应 C铜是负极，发生还原反应 D铜是负极，发生氧化反应 解析：在铜锌原电池中，锌失电子，电子从导线流向铜极，所以锌是负极，发生氧化反应；铜是正极，发生还原反应。,B,探究释疑 1化学能
3、转化为电能的两种方式,化学能热能机械能电能,缺点：污染 环境、低效,将化学能直接转化为电能,优点:清洁、高效,2.化学能直接转化为电能的实验探究,3.原电池 (1)概念：将化学能转变为电能的装置。 (2)装置(铜锌原电池),(3)工作原理(铜锌原电池),失电子,Zn2e=Zn2,氧化反应,得电子,2H2e=H2,还原反应,Zn2H=Zn2H2,(4)构成条件 理论上，能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池。 两种活泼性不同的金属(或一种为能导电的非金属)作电极。 电解质溶液。 形成闭合回路。,4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 从负
4、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。,互动讲练 (双选)下列各装置露置在空气中，能在外电路获得电流 的是( ) 解析 A项，两极的材料相同，不能形成原电池；C项，酒 精是非电解质，不能形成原电池。,BD,名师指导 判断能否在外电路获得电流，只要判断能否形成原电池即可,即判断两个活动性不同的电极、电解质溶液、闭合回路三个条件是否同时具备。,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，由Zn经外电路流向Cu Cu极上
5、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 C D,B,误区警示 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。 (1)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。 (2)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。,变式训练 1(2014温州高一检测)“储存”在物质内部的化学能可通过 原电池转化为电能，下图所示是某同学设计的几种装置，其 中能构成原电池的是( ) A B
6、 C D,A,解析：本题考查原电池的构成条件及工作原理。具体情况分析如下：,2. 如图所示装置中，可观察到电流计指针偏转，M棒变粗， N棒变细。下表所列M、N、P物质中，可以组合成该装置的 是( ),C,解析：M棒变粗，N棒变细，说明N棒是负极，相对M棒金属活动性更强。M棒变粗说明M棒上有金属析出。,3. 在如图所示的装置中，金属a的活动性比氢要强，b为碳棒, 关于此装置的各种叙述中不正确的是( ) A碳棒上有气体放出，溶液pH变大 Ba是正极，b是负极 C导线中有电子流动，电子从a极到b极 Da极上发生了氧化反应,B,解析：显然，电极a、b与电解质溶液稀H2SO4组成原电池。因活泼性ab(碳
7、棒)，所以a为原电池的负极，失电子，发生氧化反应，b为正极，H在其表面得电子，发生还原反应。由于正极消耗H，溶液中c(H)减小，pH增大,在外电路中,电子由a极流向b极。,锌锰电池,一次性,锌筒,石墨棒,2充电电池 充电电池又称_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。 (1)铅蓄电池：正极材料为_，负极材料为_，电解质为_。 (2)镍镉电池：正极材料为_，负极材料为_，电解质为_。,二次,逆向,PbO2,Pb,硫酸,NiO(OH),Cd,KOH,3燃料电池 原理：利用原电池的工作原理将_和_反 应所放出的_直接转化为_。,燃料,氧化剂,化学能,电能
8、,自我诊断 3(2014北京东城区高一检测)下列有关电池的叙述不正确的 是( ) A水果电池是方便实用的家用电池 B铅蓄电池是一种常用的二次电池 C氢氧燃料电池是一种高效、无污染的发电装置 D锌锰干电池工作一段时间后，锌外壳逐渐变薄 解析：水果电池不是方便实用的家用电池，A错误；铅蓄电 池是一种常用的二次电池，氢氧燃料电池是一种高效、无污 染的发电装置，锌锰干电池是一次电池，工作一段时间后， 锌失电子，不断溶解，外壳逐渐变薄，B、C、D正确。,A,解析：电池工作时，负极发生氧化反应，即失去电子，化合价升高的物质作负极或在负极上反应。,C,探究释疑 1干电池一次电池 (1)特点：属于一次性电池，
9、放电后不能再充电。 (2)实例锌锰电池 负极：锌，正极：石墨棒，电解质：氯化铵。,2充电电池二次电池 (1)特点：在放电时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。 (2)实例,Pb,PbO2,H2SO4,Cd,NiO(OH),KOH,Li,3.燃料电池 (1)特点：燃料气体和氧气分别在两个电极上反应将化学能转化为电能。 (2)实例氢氧燃料电池 负极：氢气失电子，正极：氧气得电子，电解质是氢氧化钾或硫酸。,互动讲练 一种燃料电池中发生的化学反应为在酸性溶液中甲醇与氧气作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是 ( ) ACH3OHO22e=H2OCO22H BO24
10、H4e=2H2O CCH3OHH2O6e=CO26H DO22H2O4e=4OH 解析 该燃料电池的总反应为2CH3OH3O2=4H2O 2CO2，由于在酸性溶液中，正极反应应为O24H4e =2H2O，式式得负极反应为CH3OHH2O6e =CO26H。,C,解题指导 燃料电池的正极反应式的书写要求 燃料电池正极上的反应物质一般是O2。 (1)电解质溶液为中性或碱性，则H2O必须写入正极反应式中,且O2生成OH，电极反应式为O22H2O4e=4OH。 (2)电解质溶液为酸性，则H必须写入正极反应式中，且O2生成H2O，电极反应式为O24H4e=2H2O。,B,(2)废弃的镍镉电池已成为重要的
11、环境污染物，有资料表明， 一节废镍镉电池可以使1 m2的耕地失去使用价值。在酸性土 壤中这种污染尤为严重，这是因为_ _。 (3)另一种常用的电池锂电池(锂是一种碱金属元素，其相对原子质量为7)，由于它的比容量(单位质量电极材料所能转换的电能)特别大而广泛应用于心脏起搏器，一般使用时间可长达十年，它的负极由金属锂制成，电池总反应可表示为LiMnO2=LiMnO2。 试回答：锂电池比容量特别大的原因是_。,Cd(OH)2和Ni(OH)2能溶于酸性溶液生成有毒的重金属离子等,锂的摩尔质量小,锂电池中的电解质溶液需用非水溶液配制，为什么这种电池不能使用电解质的水溶液？请用化学方程式表示其原因：_。
12、解析 (1)镍镉电池放电和充电时的条件不同，不是可逆反 应。(2)因为Ni(OH)2和Cd(OH)2溶于酸，产生大量的重金属离 子，对土壤污染更严重。(3)锂的摩尔质量为7 gmol1，较小, 单位质量转移电子的物质的量多，放电量大。,2Li2H2O=2LiOHH2,误区警示 (1)放电和充电过程不是可逆反应，因反应不是同时进行。 (2)重金属主要包括Pb、Cd、Ni、Cu、Ba、Hg等，不包括 Fe、Mg。,B,B,知识点三 原电池原理的应用 自主学习 1原电池中，一般活动性_的金属为负极，活 动性_的金属或导电的非金属为正极。 2在CuSO4溶液中，加入Zn，Zn置换Cu，Cu附在锌片上形
13、 成_。,强,弱,原电池,自我诊断 5判断正误： (1)实验室里用锌和稀硫酸反应制氢气时，常滴加少量CuSO4 溶液的目的是加快化学反应速率。( ) (2)常温下，将铁、铜用导线相连浸入浓硝酸中，铜溶解，则 铜的活泼性强于铁。( ) (3)将反应2Fe3Cu=2Fe2Cu2设计成原电池时，铜作 负极，石墨作正极，FeCl2溶液作电解质溶液。( ),探究释疑 1比较金属的活动性强弱 (1)依据 原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性弱的金属或能导电的非金属为正极。 (2)应用 如有两种金属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AB。
14、,2加快氧化还原反应速率 如实验室用Zn和稀硫酸反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速 率快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸形成原电池，加快 了锌的腐蚀，使产生H2的速率加快；如加入CuSO4溶液，Zn 置换出Cu,附着在锌片上形成原电池也可以加快反应速率。,3设计原电池 (1)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。,互动讲练 一个原电池总反应的离子方程式是ZnCu2=Zn2Cu，该原电池的合理组合是( ) 解析 根据原电池的总反应式可知，Zn为负极，比Zn不活泼的金属或石墨作正极，电解质溶液为含Cu2的盐溶液，故C项合理。,C,借题发挥 设计原电池时，如果给出的是
