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1、第二节 化学能与电能,第1课时,化学能转化为电能,化学能,热能,1在化学反应中，物质化学能的变化通常表现为_的变化 ， 即 _ 转化为 _ 。 试举一个放热反应的例子 ：,_(用化学方程式表示)。,2在氧化还原反应中氧化剂_电子，发生_反应，还原剂_电子，发生_ 反应，氧化还原反应的本质是,_的过程，同时伴随_的变化。,能量,热量,得到,还原,失去,氧化,电子发生转移,3下列离子反应 氧化还原反应的是(,)。,AFe2H=Fe2H2 BCu2Ag=Cu22AgC2Fe3Fe=3Fe2D2HCO=H2OCO2,D,一、一次能源和二次能源,原煤,石油,天然气,1一次能源：直接从自然界中取得的能源，
2、如流水、风力、_、_、_、天然铀矿等。2二次能源：一次能源经加工、转换得到的能源，如_、,电力,蒸汽,_、氢能、沼气、水煤气等。二、化学能转化为电能,1燃煤发电的能量转化,化学,热,机械,电,(1)过程：_能,_能,_能,_能。该,过程虽然实现化学能与电能的转化，但是过程繁琐、复杂且能耗较大。,(2)_(氧化还原反应)是使化学能转换为电能的关键。氧化还原反应的本质是_与_之间发生电子转移的过程，电子转移引起化学键的重新组合，同时伴随着体系_,的变化。,燃烧,氧化剂,还原剂,能量,2原电池,(1)定义,化学能,电能,原电池是把_转变为_的装置。,(2)工作原理(以铜锌原电池、稀硫酸作电解质为例)
3、,电极材料：_,负极 电极反应：_电子，发生_反应,电极反应式：_电极材料：_,正极 电极反应：_电子，发生_反应,电极反应式：_,电池反应：_,(3)反应本质：化学电池的反应本质是_。,2H2e=H2,Zn2e=Zn2,锌,失去,氧化,铜,得到,还原,氧化还原反应,ZnH2SO4=ZnSO4H2,(1)锌片为_极，电极反应式为_；,原电池探究实验1实验原理(以铜锌原电池为例)：,负,(2)铜片为_极，电极反应式为_；(3)电池总反应为_。,Zn2e=Zn2,正,2H2e=H2,ZnH2SO4=ZnSO4H2(或Zn2H=Zn2H2),2实验装置(以铜锌原电池为例),图 221,3实验步骤及现
4、象,无现象,产生无色气泡,逐渐溶解,偏转,H2,强,1实验、中有无色气泡产生，该无色气泡的成分是_(填化学式)。由可知，锌与铜的活泼性强弱：锌比铜,_。,铜锌,锌铜,2实验中导线电流方向为_，电子流向为_。3和比较，_(填序号)气泡产生的速率更快。,原电池的构成条件及正、负极判断,1原电池的构成条件,(1)具有活泼性不同的两个电极(或是金属与石墨构成的两个电极)，且较活泼的金属能与电解质溶液发生自发的氧化还原反应。,(2)电解质溶液。根据电极的性质选择合适的酸、碱或盐作,为电解质溶液，以利于电极发生化学反应。,(3)形成闭合回路。外电路有导线导电(有时两个电极直接接触可以省略外部导线)，内电路
5、有电解质溶液和电极导电。,2原电池电极的判断方法,(1)根据组成原电池的两极材料的活泼性判断：一般是活泼性强的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属(如石墨)为正极。,(2)根据外电路电流方向或电子流动方向判断：电流是由正,极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。,(3)根据原电池中电解质溶液内离子的定向移动方向判断：,阳离子移向正极，阴离子移向负极。,(4)根据原电池两极发生的变化来判断：原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。(5)根据现象判断：溶解的一极为负极，增重或有气泡放出,的一极为正极。,有 Al 3e=Al3，而 Al3能与 OH反应，有Al34O
6、H,电极反应式、原电池反应式的书写1电极反应式的书写(1)负极反应式的书写活泼金属作负极时，本身失去电子，被氧化。若生成的阳离子不与电解质溶液反应，可直接写成金属阳离子，如：Zn2e=Zn2。若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，应写成“金属失电子生成金属阳离子的反应式”与“阳离子与电解质溶液反应的反应式”相叠加的形式。如 MgAl(KOH)原电池 Al 作负极，,负极材料本身不反应时，常见书写方法：H2O2(酸性)燃料电池，负极反应式：H22e=2H。,H2O2(碱性)燃料电池，负极反应式：H22e2OH=2H2O。(2)正极反应式的书写,先根据化合价变化或氧化性强弱判断哪种微粒得电子，再,确
7、定该微粒得电子后变成哪种形式。,注意：书写电极反应式时，最好使正负极得失电子数目相,等。,2原电池反应式的书写,两电极反应式，得失电子数相等时，将两电极反应式相加,即得原电池反应式。,如H2O2(酸性)原电池，正极反应式：O24e4H=2H2O。H2O2(碱性)原电池，正极反应式：O24e2H2O=4OH。,原电池原理的应用,1加快氧化还原反应速率,以锌与硫酸反应为例，溶液中 H氧化 Zn，使之形成 Zn2，随着溶液中 Zn2浓度增大，H不易靠近 Zn 表面，氧化还原反应速率明显下降。但构成铜锌原电池后，H在 Cu 的表面得到Zn 失去的电子，这样上述阻碍作用减弱，反应容易多了。,2比较金属的
8、活动性强弱,原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。例如有两种金属 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。,3设计原电池,从理论上说，任何一个氧化还原反应都可以设计成原电池。(1)电解质溶液选择,负极一般能与电解质溶液发生反应，或能与电解质溶液中,溶解的其他物质反应。,(2)电极材料的选择,前提是电极材料必须能导电。负极材料一般选择较活泼的金属氢氧燃料电池选择不活泼金属(如 Pt)或者石墨；正极材料一般选择不活泼的金属或者石墨。,图 222,例如，利用Cu2FeCl3=2FeCl2CuCl2的氧化还
9、原反应可设计成如图222所示的原电池，该原电池的电极反应式：负极(Cu)：Cu2e=Cu2(氧化反应)正极(C)：2Fe32e=2Fe2(还原反应),原电池原理及应用例1(2010 年广东广州检测)关于图 223 所示装置的叙,述，正确的是(,)。,图 223,A铜是阳极，铜片上有气泡产生,B铜片质量逐渐减少,D,C电流从锌片经导线流向铜片D氢离子在铜片表面被还原解析：锌、铜、稀硫酸形成铜锌原电池，锌作负极，在反应中逐渐溶解，铜作正极，在反应中铜表面有无色气泡产生。原电池的电流流向为铜锌，电子流向锌铜。,1由铝、铁、铜、银和硝酸银溶液，可以组成原电池的总,数为(,)。,D,A3 种C5 种,B
10、4 种D6 种,解析：可以形成铜铝、铜铁、银铜、银铝、银铁、铁铝六种原电池。,2(2011 年广东汕头检测)如下图，下列装置能产生有效电,流的是(,)。,C,解析：A 中 Fe 不与 KOH 反应；B 中酒精是非电解质；D中虽然能形成原电池，但不能形成有效电流。,3(2011 年广东潮州检测)有 A、B、C、D 四块金属片，进行如下实验：A、B 用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，A 极为负极；C、D 用导线相连后，同时浸入稀硫酸中，电流由D导线C；B、C 相连后，同时浸入稀硫酸中，C 极产生大量气泡；B、D 相连后，同时浸入稀硫酸中，D 极产生大量,)。,A,气泡。据此，判断四种金属的活动性顺序
11、是(AABCDBACDBCCABDDBDCA,解析：A、B 形成原电池，A为负极，活动性：AB；C、D 形成原电池，电流由D导线C，活动性：CD；B、C形成原电池，C 极产生大量气泡，活动性：BC，综上可知活动性：ABCD。,原电池电极的判断、电极反应及书写,例2某化学兴趣小组为了探究铝电极在电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下表：,试根据表中的实验现象完成下列问题：,(1)实验 1、2 中 Al 所作的电极(指正极或负极)_(填,“相同”或“不相同”)。(2)对实验 3 完成下列填空：,铝为_极，电极反应为_。石墨为_极，电极反应为_。电极总反应为_。,(3)实验 4
12、中铝作负极还是正极？_，理由是_。写出铝电极的电极反应为_。(4)根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素为_。,解析：实验1 中Mg 比 Al 活泼，在稀盐酸中较活泼的金属作负极，因此Al 作原电流的正极，电流计指针偏向 Al；实验2中Al 比 Cu 活泼，Al、Cu 与稀盐酸组成的原电池中Al 作负极，电流计指针偏向 Cu；实验3 中，Al 易失去电子，发生氧化反应，为负极，石墨为正极，电流计指针偏向石墨。,答案：(1)不相同(2)负2Al6e=2Al3正6H6e=3H22Al6H=2Al33H2(3)负极 铝能与NaOH溶液反应，而镁与NaOH溶液不反应Al3e4OH=AlO
13、2H2O(4)另一个电极材料的活泼性和电解质溶液的氧化性,的是(,4(2011 年广东梅州检测，双选)下列关于原电池的叙述中，,)。,BC,A原电池是将化学能转化为电能的装置B用导线连接的两种不同金属同时插入液体中，就能形成原电池C所有原电池的反应物都是装在电池中D在原电池中，电子流出的一极是负极，发生氧化反应解析：如将锌和铜用导线连接后插入乙醇溶液中，不能形成原电池，形成原电池应以能自发进行的氧化还原反应为前提，B 错；燃料电池的反应物是从外界源源不断的通入，C 错。,5如图 224 所示的铜锌原电池中，理论上应观察到,的现象是：,图 224,铜片：_；锌片：_。此时原电池的电极反应式是：负极：_。但在实际实验中，锌片上也有气泡产生(装置连接正常)，其原因可能是_。,
