《2019届高三化学人教版必修案第章第节化学能与电能》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019届高三化学人教版必修案第章第节化学能与电能（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二节化学能与电能学习目标：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。(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。(难点)自 主 预 习探 新 知1一次能源和二次能源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
2、向正极。反应本质：原电池反应的本质是氧化还原反应。4化学电源(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。锌锰电池碱性锌锰电池：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。铅蓄电池：正极材料为PbO2，负极材料为Pb，电解质为稀硫酸。镍镉电池：正极材料为NiO(OH)，负极材料为Cd，电解质为KOH。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。(3)燃料电池燃料电池是
3、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。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。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。基础自测1判断对错(对的打“”，错的打“”)。(1)水能、风能和化石能源均属于一次能源()(2)火力发电过程经过了化学能转化为热能，热能转化为动能，动能转化为电能的过程()(3)原电池工作时
4、电子从正极流出()(4)原电池中的阴离子移向正极()(5)充电电池的放电反应与充电反应互为可逆反应()【答案】(1)(2)(3)(4)(5)2把一块纯净的锌片插入装有稀硫酸的烧杯里，可观察到锌片上有气泡，再平行插入一块铜片，可观察到铜片上_(填“有”或“没有”)气泡产生，再用导线把锌片和铜片连接起来，组成一个原电池，负极为_，正极的电极反应式为_。【导学号：43722089】【答案】没有锌片2H2e=H2合 作 探 究攻 重 难原电池的工作原理及应用装置实验现象实验结论铜片上_铜与稀硫酸_锌片上_锌与稀硫酸_铜片上_，锌片_，电流表指针_该装置将_转化为_【提示】无气泡不反应有气泡反应有气泡溶
5、解偏转化学能电能问题思考(1)装置中反应速率谁大？【提示】反应速率大。(2)中SO移向什么极？正极反应式如何写？【提示】SO移向负极，2H2e=H2。(3)仿照装置设计装置实现ZnCuSO4=ZnSO4Cu反应。【提示】(4)根据装置可得Zn和Cu的活泼性谁强？【提示】Zn强。(1)原电池的工作原理(2)原电池原理的应用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。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
6、电解质溶液的特点。aMgAl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。bAlCu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。设计原电池a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。b示例：以FeCuSO4=CuFeSO4为例。对点训练1.如图所示电流计的指针发生偏转，同时A极的质量减小，B极上有气泡产生，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可分别为Zn、Cu和稀盐酸
7、CC中阳离子向A极移动DA极发生氧化反应C根据题意知A为负极，B为正极，C为酸液。2X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X、Y和稀盐酸组成原电池时，Y为原电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为()AXYZBXZYCYXZDYZXCX浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，说明活泼性XZ；X、Y和稀盐酸组成原电池时，Y为电池的负极，说明活泼性YX。故三种金属的活动性顺序为YXZ。3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() 【导学号：43722090】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，
8、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D由2Fe3Fe=3Fe2得出负极反应式为Fe2e=Fe2，正极反应式为2Fe32e=2Fe2，可知负极材料为铁，正极材料为比铁活泼性差的导体，电解质溶液中必须有Fe3。化学电源的原理分析典例导航某电池以K2FeO4和Zn为电极材料，KOH溶液为电解质溶液。下列说法正确的是()AZn为电池的负极B正极反应式为2FeO10H6e=Fe2O35H2OC该电池放电过程中电解质溶液浓度不变D电池工作时OH向正极迁移【思路点拨】根据电极材料(K2FeO4和Zn)
9、Zn为负极，K2FeO4为正极根据电解质溶液(KOH)得出两极反应，负极：Zn2e2OH=Zn(OH)2；正极：2FeO6e8H2O=2Fe(OH)310OH。AZn在反应中化合价升高为负极材料，A正确；K2FeO4为正极材料，KOH溶液为电解质溶液，则正极电极反应方程式为2FeO6e8H2O=2Fe(OH)310OH，B错误；该电池放电过程中生成OH，电解质溶液浓度增大，C错误；电池工作时阴离子OH向负极迁移，D错误。母题变式(1)溶液的K如何移动？_。(2)Zn极附近溶液的c(OH)如何变化？_。【答案】(1)K向正极移动(2)c(OH)减小(1)电极反应式的书写原电池负极反应式的书写a较
10、活泼金属作负极时，电极本身被氧化(a)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。(b)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。如铅蓄电池负极反应为PbSO2e=PbSO4。b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。原电池正极反应式的书写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，正极反应为O22H2
11、O4e=4OH。书写复杂电极反应式的方法加减法a写出总反应。如LiLiMn2O4=Li2Mn2O4。b写出其中容易写出的一个半反应(正极或负极)。如Lie=Li(负极)。c利用总反应与上述的一极反应相减，即得另一个电极的反应式，即LiMn2O4Lie=Li2Mn2O4(正极)。(2)一般电极反应式的书写思路对点训练4电池是人类生产和生活中的重要能量来源。各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是()A锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细B氢氧燃料电池是将热能直接转变为电能C氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化D太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅C锌锰干电池中，碳棒作
12、正极，电极本身不参加任何反应，故不会变细，A选项错误；燃料电池是将化学能直接转化为电能，B选项错误；氢氧燃料电池中的总反应为2H2O2=2H2O，H2在负极被氧化，C选项正确；太阳能电池的主要材料是半导体硅而不是SiO2，D选项错误。5据报道，锌电池可能将会取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染。其电池反应为：2ZnO2=2ZnO，原料为锌粒、电解质溶液和空气。则下列叙述正确的是() 【导学号：43722091】A锌为正极，空气进入负极反应B负极反应为：Zn2OH2e=ZnOH2OC正极发生氧化反应D电解质溶液为强酸BZn与O2反应的电子转移情况为，所以Zn作负极，负极
13、发生氧化反应，Zn2OH2e=ZnOH2O。O2是正极反应物，发生还原反应。若电解质溶液是强酸，电池的化学反应不是：2ZnO2=2ZnO，而是：Zn2H=Zn2H2。当 堂 达 标固 双 基1下列叙述不正确的是()A根据一次能源和二次能源的划分，氢气为二次能源B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C火力发电是将燃料中的化学能直接转变为电能的过程D在火力发电过程中，化学能转化为热能的过程实际上是氧化还原反应发生的过程，伴随着能量的变化C氢气不能从自然界中直接取得，是二次能源，电能也是二次能源，且使用方便、污染最小，A、B两项正确；以煤为原料，火力发电的能量转化过程为：化学能热能机械能电能，C项错误，D项正确。2下列装置可以构成原电池的是()CA项，两电极应是不同的金属；B项，蔗糖溶液为非电解质溶液，不导电；D项，电路不闭合。3.在如图所示的装置中，a的金属活泼性比氢要强，b为碳棒，关于此装置的下列叙述不正确的是()【导学号：43722092】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显然，电极a、
