弟八早化學(xué)反應(yīng)與能量

第一節(jié)化學(xué)反應(yīng)與能量變化

第1課時化學(xué)反應(yīng)與熱能

發(fā)展目標(biāo)體系構(gòu)建

1.通過實驗，了解化學(xué)反應(yīng)的能量變化和化學(xué)反應(yīng)

分為放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)，培養(yǎng)“科學(xué)探究與宏觀

辨識”的核心素養(yǎng)。

2.從微觀與宏觀角度理解化學(xué)反應(yīng)的能量變化，培

能量變化一化學(xué)鍵的斷裂與形成

養(yǎng)“微觀探析與模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)?！龅脑?物質(zhì)具有能量的高低

-化石能源

-1能源卜

3.了解人類對能源的利用和提高燃料燃燒效率、開—新能源

發(fā)新能源的意義，培養(yǎng)“科學(xué)態(tài)度與社會責(zé)任”的

核心素養(yǎng)。

課前自主學(xué)習(xí)必備知識。自主預(yù)習(xí)必備知識感知

「三基礎(chǔ)知識填充「1

一、化學(xué)反應(yīng)與熱能

1.實驗探究

(1)向Mg與稀鹽酸反應(yīng)的溶液中插入溫度計，溫度計顯示的溫度升高,說

明該反應(yīng)為放熱反應(yīng)。

⑵將20gBa(OH)2?8H2O晶體粉末與10gNH4C1晶體混合放入燒杯中，

將燒杯放在滴有幾滴水的木片上。用玻璃棒快速攪拌，聞到有刺激性氣味時用

玻璃片蓋上燒杯，用手觸摸杯壁下部感覺冰涼，燒杯與木片間有結(jié)冰現(xiàn)象，說

明該反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。

2.放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)

(1)放熱反應(yīng)：釋放熱量的化學(xué)反應(yīng),如活潑金屬與酸的反應(yīng)，燃燒反應(yīng)，

中和反應(yīng)等。

⑵吸熱反應(yīng)：吸收熱量的化學(xué)反應(yīng),如氫氧化領(lǐng)與氯化錢的反應(yīng)，鹽酸與

碳酸氫鈉的反應(yīng)，灼熱的炭與二氧化碳的反應(yīng)。

微B有的化學(xué)反應(yīng)需要加熱，該反應(yīng)是否為吸熱反應(yīng)？有的化學(xué)反應(yīng)

在常溫下能夠進(jìn)行，該反應(yīng)是否為放熱反應(yīng)？

提示：都不一定；原因是化學(xué)反應(yīng)放熱還是吸熱取決于反應(yīng)物和生成物具

有總能量的相對大小，與反應(yīng)是否需要加熱無關(guān)。

二、化學(xué)反應(yīng)存在能量變化的原因

1.從化學(xué)鍵的變化理解——主要原因

2.從物質(zhì)儲存化學(xué)能的角度理解

宏觀解釋放熱反應(yīng)示意圖吸熱反應(yīng)示意圖

化學(xué)反應(yīng)放出熱量

反應(yīng)t生成反應(yīng)物的總能量高生成物的總能量高

物的工二物的X/

化學(xué)反應(yīng)釋放能量A

總能產(chǎn)總能化學(xué)反應(yīng)吸收能量

V

里七里生成物的總能量低反應(yīng)物的總能量低

化學(xué)反應(yīng)吸收熱量

⑴放熱反應(yīng)可以看成是反應(yīng)物所具有的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能釋放出來o

⑵吸熱反應(yīng)可以看成是熱能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能被生成物所“儲存”。

三、人類對能源的利用

1.利用的三個階段

2.化石燃料利用過程中亟待解決的兩方面問題

⑴一是其短期內(nèi)不可再生,儲量有限；

(2)二是煤和石油產(chǎn)品燃燒排放的粉塵、SO2、NO?CO等是大氣污染物的

主要來源。

3.在燃料利用過程中，節(jié)能的主要環(huán)節(jié)

(1)燃料燃燒階段——可通過改進(jìn)鍋爐的爐型和燃料空氣比、清理積灰等方

法提高燃料的燃燒效率;

(2)能量利用階段—可通過使用節(jié)能燈，改進(jìn)電動機的材料和結(jié)構(gòu)，以及

發(fā)電廠、鋼鐵廠余熱與城市供熱聯(lián)產(chǎn)等措施促進(jìn)能源循環(huán)利用，有效提高能源

利用率。

4.新能源

⑴特點：資源豐富、可以再生、對環(huán)境無污染等。

⑵人們比較關(guān)注的新能源：太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能和氫能等?/p>

K預(yù)習(xí)效果驗收「

1.判斷正誤(正確的打“，錯誤的打“義”)

⑴所有化學(xué)反應(yīng)都伴隨著能量的變化。()

(2)斷裂化學(xué)鍵釋放出能量而形成化學(xué)鍵則吸收能量。()

(3)吸熱反應(yīng)均需要加熱才能發(fā)生。()

(4)化石燃料儲量有限，燃燒時又產(chǎn)生污染，故盡可能減少化石燃料的使用。

()

【答案］(1)V(2)X(3)X(4)V

2.下列反應(yīng)是吸熱反應(yīng)的是()

A.硫的燃燒B.水的分解

C.食物的氧化變質(zhì)D.中和反應(yīng)

［答案］B

3.如圖所示，某化學(xué)興趣小組把試管放入盛有25°C的飽和石灰水的燒杯

中，在試管中放入幾小塊鎂片，再向試管中滴入5mL稀鹽酸。試回答下列問題:

+稀鹽酸

「二I」鎂片

飽和石灰水

⑴實驗中觀察到的現(xiàn)象是

⑵產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是

(3)寫出有關(guān)反應(yīng)的離子方程式：o

(4)由實驗可推知，反應(yīng)生成的MgCl2和H2的總能量________(填”大

于”“小于”或“等于”)參加反應(yīng)的Mg和HC1的總能量。

［答案］⑴鎂片上有大量氣泡產(chǎn)生；鎂片逐漸溶解；燒杯中的飽和石灰水變

渾濁(2)Mg與HC1反應(yīng)生成H2,該反應(yīng)為放熱反應(yīng)，體系溫度升高，Ca(OH)2

的溶解度隨溫度的升高而減小，故飽和石灰水中的Ca(OH)2析出而使溶液變渾

+2+

濁(3)Mg+2H=Mg+H2t

(4)小于

重難問題解惑關(guān)鍵能力。核心突破核心要點落實

4重難點

化學(xué)反應(yīng)中能量變化的原因

［情境探究1

利用化學(xué)鍵的能量變化可粗略計算化學(xué)反應(yīng)過程中的能量變化。以反應(yīng)

H2(g)+CL(g)=2HCl(g)為例：

(&

小

出能量

431kJ431kJ

1.斷裂1molH—H鍵形成2molH和1molCl—Cl鍵形成2molCl,能量

有什么變化？數(shù)值為多少?

提示：吸收能量。數(shù)值為(436+243)kJ=679kJ。

2.2molH與2moic1形成2moiH—CL能量有什么變化？數(shù)值為多少？

提示：放出能量。數(shù)值為2X431kJ=862kJ。

3.Imollh與ImolCb生成2moiHC1氣體，能量有什么變化？數(shù)值為多

少？

提示：放出能量。數(shù)值為2X431kJ-(436kJ+243kJ)=183kJ。

4.1molH2(g)與1molCb(g)具有的總能量和2molHCl(g)具有的總能量誰

高？

提示：lmolH2(g)與1molCb(g)具有的總能量較高。

［核心突破

1.放熱反應(yīng)與吸熱反應(yīng)的比較

放熱反應(yīng)吸熱反應(yīng)

反應(yīng)物具有的總能量大于生成反應(yīng)物具有的總能量小于生成物

形成原因

物具有的總能量具有的總能量

與化學(xué)鍵生成物分子成鍵時釋放的總能生成物分子成鍵時釋放的總能量

強弱的關(guān)量大于反應(yīng)物分子斷鍵時吸收小于反應(yīng)物分子斷鍵時吸收的總

系的總能量能量

反應(yīng)［能量疆1能量一丁

反應(yīng)過程黑尸A黑譬能吸收［!

量\熱量，量熱量、/：

生成|V:反應(yīng)，/;

圖示物的---物的?_^一…

強能！§121盒能。反應(yīng)過程

①金屬與水或酸的反應(yīng)

@Ba(OH)*8HO與NH4cl反應(yīng)

②燃燒反應(yīng)22

示例②C與H2O(g)、CO2的反應(yīng)

③中和反應(yīng)

③大部分分解反應(yīng)

④大部分化合反應(yīng)

2.化學(xué)反應(yīng)遵循的兩條基本規(guī)律

⑴質(zhì)量守恒定律：參加化學(xué)反應(yīng)的各物質(zhì)的質(zhì)量總和等于反應(yīng)后生成的各

物質(zhì)的質(zhì)量總和。

(2)能量守恒定律：一種形式的能量可以轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量，但體系

包含的總能量不變。

［對點訓(xùn)練

1.下列說法正確的是()

A.Fe與S在加熱條件下才能發(fā)生反應(yīng)，所以該反應(yīng)屬于吸熱反應(yīng)

B.HN€>3、H2s。4分別與NaOH溶液反應(yīng)都放出熱量

C.分解反應(yīng)都是吸熱反應(yīng)，化合反應(yīng)都是放熱反應(yīng)

D.合成氨的反應(yīng)是放熱反應(yīng)，所以N2與其他物質(zhì)的反應(yīng)也是放熱反應(yīng)

B［Fe與S雖然需加熱才能發(fā)生反應(yīng)，但反應(yīng)開始后，停止加熱，反應(yīng)能

繼續(xù)進(jìn)行，加熱只是為了引發(fā)反應(yīng)，所以該反應(yīng)是放熱反應(yīng)，A錯誤；中和反應(yīng)

都是放熱反應(yīng)，B正確；分解反應(yīng)不一定是吸熱反應(yīng)，如H2O2的分解反應(yīng)就是

放熱反應(yīng)，化合反應(yīng)也不一定是放熱反應(yīng)，如CO2與C的反應(yīng)就是吸熱反應(yīng)，

C錯誤；與N2反應(yīng)的物質(zhì)不同，能量變化也不同，不能根據(jù)合成氨反應(yīng)的能量

變化來類推N2與其他物質(zhì)反應(yīng)的能量變化，如N2和Ch在放電條件下生成NO

就是吸熱反應(yīng)，D錯誤。］

2.已知斷裂1mol共價鍵所需要吸收的能量分別為H—H：436kJ,I—I：

151kJ,H—I：299kJ,下列對H2（g）+l2（g）=^=^HI（g）的反應(yīng)類型判斷錯

誤的是（）

A.放出能量的反應(yīng)B.吸收能量的反應(yīng)

C.氧化還原反應(yīng)D.可逆反應(yīng)

B［依題意，斷裂ImolH—H鍵和Imoll—I鍵吸收的能量為436kJ+151

kJ=587kJ,生成2moiH—I鍵放出的能量為299kJX2=598kJ,因為598kJ

>587kJ,所以該反應(yīng)是放出能量的反應(yīng)；根據(jù)反應(yīng)式可知該反應(yīng)是可逆反應(yīng)，

也是氧化還原反應(yīng)。］

3.已知化學(xué)反應(yīng)N2+3H25^={S2NH3的能量變化如圖所示：

催化劑

能

量1molN+3molH

增

加

EAE=akJ

AE=bkJ

amolN2(g)+jmolH2(g)

lmolNH3(g)|A￡=ckJ

1molNH3(1)

（1）1molN和3molH生成1molNH3（g）>（填“吸收”或“釋放”）

能量的過程。

13

（2）由5molN2（g）和5molHz（g）生成1molNH3（g）過程________（填“吸收”

或“釋放"）kJ能量。

［解析］如果反應(yīng)物具有的總能量大于生成物具有的總能量，整個反應(yīng)就放

出能量，反之就吸收能量。

（1）由圖像可知1molN和3molH具有的總能量比1molNH3（g）的能量高b

kJ,所以1molN和3molH生成1molNHXg）是釋放能量的過程。

(2)由圖像可知:molNz(g)和;molH2(g)總能量比1molN和3molH具有

的總能量低akJ,而lmolNH3(g)具有的總能量比ImolN和3molH具有的總

13

能量低方kJ,b>a9所以由5molNz(g)和另molH2(g)生成1molNH3?的過程釋

放出3—a)kJ能量。

［答案］⑴釋放⑵釋放(b~a)

情境問題探究學(xué)科素養(yǎng)。應(yīng)用養(yǎng)成學(xué)科素養(yǎng)形成

［情境素材

［素材一］2019年6月26日，《中國氫能源及燃料電池產(chǎn)業(yè)白皮書》在山東

省濰坊市正式發(fā)布。根據(jù)白皮書發(fā)布內(nèi)容，氫能將成為中國未來能源體系的重

要組成部分，預(yù)計到2050年氫能在中國能源體系中的比例約為10%?！皻淠苁?/p>

高效清潔能源載體，具有許多無可比擬的特點?！?/p>

［素材二］2019中國(山西)國際清潔能源博覽會于2019年6月28日上午在

太原開幕。本次展會以“清潔低碳、綠色發(fā)展”為主題，聚焦煤炭清潔利用、

新能源、儲能、節(jié)能環(huán)保等領(lǐng)域，展示新技術(shù)新產(chǎn)品新應(yīng)用，搭建中西部清潔

能源及設(shè)備供需平臺，促進(jìn)煤改電、煤改氣、煤改清潔采暖在中西部的實施，

加強霧霾的治理，有效改善呼吸環(huán)境。

［素材三］SF6氣體已有百年歷史，它是法國兩位化學(xué)家Moissan和Lebeau

于1900年合成的人造惰性氣體。六氟化硫具有良好的電氣絕緣性能及優(yōu)異的滅

弧性能，國際上稱為“氣體絕緣開關(guān)設(shè)備”。SF6分子結(jié)構(gòu)中只存在S—F鍵。

已知：1molS(s)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)硫原子吸收能量280kJ,斷裂ImoIF—F、S—F鍵

需吸收的能量分別為160kJ、330kJo

［問題探究1

1.根據(jù)素材一思考

(1)氫氣燃燒放出的熱量從何而來？與化學(xué)反應(yīng)的本質(zhì)有什么關(guān)系？

(2)氫能具有哪些優(yōu)點？

提示：(1)氫氣燃燒放出的熱量來自物質(zhì)的內(nèi)能，與化學(xué)反應(yīng)中化學(xué)鍵的斷

裂和形成有關(guān)。

(2)氫能的優(yōu)點：①清潔燃料，是零排放能源；②來源廣泛，可來自可再生

能源，也可來自工業(yè)流程中的副產(chǎn)品；③應(yīng)用廣泛；④熱值高、安全性好。

2.根據(jù)素材二思考

(1)提高燃料的燃燒效率應(yīng)該從哪些方面考慮？

(2)日常生產(chǎn)、生活中常常采用下列能源：

①煤；②石油；③天然氣；④太陽能；⑤水能；⑥氫能；⑦核能；⑧風(fēng)能;

⑨地?zé)崮艿龋瑢儆谇鍧嵞茉吹挠心男?/p>

提示：(1)使燃料與氧氣充分接觸，如將煤粉碎、液化和氣化；通入充足的

氧氣。

(2)④⑤⑥⑦⑧⑨。清潔能源即綠色能源，是指不排放污染物、能夠直接用

于生產(chǎn)生活的能源，它包括核能和可再生能源?？稍偕茉词侵冈牧峡梢栽?/p>

生的能源，如水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電、太陽能、水能、生物能(沼氣)、地?zé)崮?包

括地源和水源)、海洋能等能源。

3.根據(jù)素材三思考

(1)1molS(s)與3molFz(g)生成1molSF6(g)的能量變化及數(shù)量如何？

(2)1molS(s)與3molFz(g)的總能量和1molSF6(s)的總能量大小如何？

提示：⑴放出1220kJ的熱量。

(2)前者能量大。

.一素養(yǎng)養(yǎng)成

通過素材一、二、三的探究，了解能源問題和能量變化的原因，培養(yǎng)學(xué)生

“證據(jù)推理與社會責(zé)任”的核心素養(yǎng)。

基礎(chǔ)知識考查雙基達(dá)標(biāo)。隨堂檢測夫銬熊力培養(yǎng)——

1.下列對于化學(xué)反應(yīng)過程的理解錯誤的是()

A.化學(xué)變化過程中同時存在物質(zhì)和能量的變化

B.能量變化一定發(fā)生在化學(xué)變化中

C.化學(xué)反應(yīng)既遵循質(zhì)量守恒定律又遵循能量守恒定律

D.能量的釋放和吸收以發(fā)生變化的物質(zhì)為基礎(chǔ)

B［化學(xué)變化過程中一定伴隨著能量的變化，但有能量變化的不一定是化

學(xué)變化，如燈泡通電發(fā)光放熱，是物理變化，B項錯誤。］

2.下列反應(yīng)中能量變化趨勢與如圖一致的是()

能量

生成物

吸收/

熱量/

I反應(yīng)物_

°反應(yīng)過程

A.氫氧化鋼晶體與氯化鍍晶體混合

B.中和反應(yīng)

C.木炭在氧氣中發(fā)生不完全燃燒

D.生石灰和水的反應(yīng)

A［生成物的總能量大于反應(yīng)物的總能量，說明此反應(yīng)為吸熱反應(yīng)。

占'映

Ba(OH)2?H2O和NH4C1的反應(yīng)為吸熱反應(yīng)，A項正確；中和反應(yīng)、2c+O24三

2CO、CaO+H2O=Ca(OH)2均為放熱反應(yīng)，B、C、D項錯誤。］

3.新能源的特點是資源豐富，在使用時對環(huán)境無污染或污染很小，且可以

再生。下列能達(dá)到新能源標(biāo)準(zhǔn)的是()

①地?zé)崮堍诿孩谔烊粴猗芴柲堍萆镔|(zhì)能⑥石油⑦風(fēng)能

⑧氫能

A.②⑤⑦⑧B.①④⑤⑦⑧

C.④⑤⑦⑧D.②③⑥⑦⑧

B［煤、石油、天然氣是化石能源，不可再生，不屬于新能源；新能源有：

太陽能、地?zé)崮?、海洋能、風(fēng)能、氫能、生物質(zhì)能等，這些新能源對環(huán)境污染

小，屬于環(huán)境友好型能源，即符合條件的是①④⑤⑦⑧，故選B。］

4.氫氣燃燒生成水蒸氣的能量變化如圖所示。下列說法正確的是()

1molH2中的、

共價鍵斷裂抽能1

H----------------------------->2H形成1molH,O(g)

2吸收436kJ的能量中的共價鍵、

m”O(jiān)?中的'放出930kJ的能量

1C共價鍵斷裂c

22吸收249kJ的能量J

A.燃燒時化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為熱能

B.斷開1mol氫氧鍵吸收930kJ的能量

C.相同條件下，1mol氫原子的能量為Ei,1mol氫分子的能量為E2,則

2EI<E2

D.該反應(yīng)生成1mol水蒸氣時放出能量245kJ

D［燃燒時化學(xué)能可轉(zhuǎn)化為熱能、光能等，A項錯誤；由題圖可知，斷開2

mol氫氧鍵吸收930kJ的能量，B項錯誤；氫分子變成氫原子要吸收能量，所

以2EI>E2,C項錯誤;該反應(yīng)生成Imol水蒸氣時放出的能量為930kJ-436kJ

-249kJ=245kJ,D項正確。］

5.(素養(yǎng)題)如圖所示，在小試管里加入2g新制備的無水硫酸銅，把小試管

套在具支試管內(nèi)。在U形管內(nèi)加入少量紅墨水。打開T形管螺旋夾，使U形管

內(nèi)兩邊的液面處于同一水平面。再夾緊螺旋夾，把水滴入小試管內(nèi)，白色的無

水硫酸銅完全變成藍(lán)色的五水硫酸銅晶體，可觀察到U形管右側(cè)的液面立即下

降，左側(cè)的液面上升。

⑴①寫出上述反應(yīng)的化學(xué)方程式：_________________________________

______________________________________________________________________________________________________O

②該反應(yīng)是(填“吸熱”或“放熱”)反應(yīng)。

③反應(yīng)中的硫酸銅和水具有的總能量_______(填“大于”或“小于”)硫

酸銅晶體的總能量。

(2)如果U形管內(nèi)兩邊的液面處于同一水平面后，在小試管內(nèi)先加入

Ba(OH)2?8H2O晶體，再加入NH4cl固體，用玻璃棒不斷攪拌，則可觀察到U

形管中的現(xiàn)象為。

［解析］⑴滴入水后，CUSO4+5H2O=CUSO4?5H2O,由現(xiàn)象U形管右

側(cè)液面下降，左側(cè)液面上升，可知是具支試管內(nèi)氣體受熱膨脹，壓強增大所致,

所以此反應(yīng)是放熱反應(yīng)，CuSC>4和H2O的總能量大于CuSO4*5H2O的總能量。

(2)Ba(OH)2?8H2O+2NH4CI=BaC12+2NH3t+10H2O,反應(yīng)吸熱，導(dǎo)致具支

試管內(nèi)氣體壓強減小，U形管中右側(cè)液面上升，左側(cè)液面下降。

［答案］⑴①CuS€>4+5H2O==CuSO4?5H2O

②放熱③大于(2)U形管右側(cè)液面上升，左側(cè)液面下降

第2課時化學(xué)反應(yīng)與電能

發(fā)展目標(biāo)體系構(gòu)建

1.根據(jù)實驗，了解化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能，理解原[—火力發(fā)電

1化區(qū)能1

電池的構(gòu)成和原理，培養(yǎng)“科學(xué)探究與模型認(rèn)知”_/

—L原電池：A(-)卜(+)還原反應(yīng)

氧化反應(yīng)

1-PH.—|

的核心素養(yǎng)。泛陰二-三臣-三

電能

11一干電池

2.結(jié)合實例，了解常見的化學(xué)電池的基本原理與分

L化學(xué)電池一-蓄電池

類，培養(yǎng)“宏觀辨識與社會責(zé)任”的核心素養(yǎng)。-燃料電池

課前自主學(xué)習(xí)必備知識。自主預(yù)習(xí)必備知識感知

|~7基礎(chǔ)知識填充二~1

一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

1.火力發(fā)電

(1)火力發(fā)電原理：通過化石燃料燃燒時發(fā)生的氧化還原反應(yīng),使化學(xué)能轉(zhuǎn)

化為熱能，加熱水使之汽化為蒸汽以推動蒸汽輪機，帶動發(fā)電機發(fā)電。間接實

現(xiàn)了化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。

八、納h玨用小小的燃料燃燒站幽蒸汽輪機如轉(zhuǎn)納發(fā)電機由他甘+

(2)能量轉(zhuǎn)換過程：化學(xué)能----->熱能----->機械能---->電能。其中

能量轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是燃燒(氧化還原反應(yīng))。

2.化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能—原電池

(1)實驗探究

ZnCu

f現(xiàn)象：Zn片上有:氣泡產(chǎn)生，Cu片上無氣泡產(chǎn)生

[離子方程式：Zn+2H+=H2t+Zi>2+

'現(xiàn)象：Zn片溶解，Cu片上有大量氣泡產(chǎn)生，電流表

指針偏轉(zhuǎn)

電極反應(yīng)：Zn極：Zn—2e-^=Zn2+

Cu極：2H++25=?2t

總反應(yīng)：Zn+2H+=H2t+Z++

、結(jié)論：導(dǎo)線中有電流通過,化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

⑵原電池

①定義：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫原電池。

②原理：負(fù)極：發(fā)生氧化反應(yīng),電子流出。

正極：發(fā)生還原反應(yīng),電子流入。

毓在Zn—H2s。4一Cu形成的原電池中，H+、SO7如何移動？

提示：H+向正極移動，SO「向負(fù)極移動。

3.原電池的生活示例—水果電池

(1)水果電池中，水果的作用是提供電解質(zhì)溶液。

(2)水果電池中，選擇電極材料時應(yīng)注意兩電極不能相同，其中有一電極為

活潑金屬如Al、Fe等，另一電極可以是Cu片或石墨棒等。

二、常見的化學(xué)電源

1.鋅銹干電池

(1)結(jié)構(gòu)：鋅鎰干電池是以鋅筒作負(fù)極，石墨棒作正極，在石墨棒周圍填充

糊狀的MnCh和NH4cl作電解質(zhì)溶液。

(2)原理：鋅鎰干電池屬于一次性電池,放電之后丕能充電(內(nèi)部的氧化還原

反應(yīng)無法逆向進(jìn)行)。負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為Zn—2e-=Zn2+,正極發(fā)生的電極

：

反應(yīng)為2Mn€>2+2NH+2e-==Mn2O3+2NH3t+H2OO

2.充電電池

⑴充電電池屬于二次電池。有些充電電池在放電時所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng),

在充電時可以逆向進(jìn)行，生成物重新轉(zhuǎn)化為反應(yīng)物，使充電、放電可在一定時

間內(nèi)循環(huán)進(jìn)行。充電電池中能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系是化學(xué)能電能。

⑵常見充電電池：鉛酸蓄電池、鎮(zhèn)氫電池、鋰離子電池等。

3.發(fā)展中的燃料電池

一種將燃鬢(如氫氣、甲烷、乙醇)和氧化劑

一(如氧氣)的化燮能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化

學(xué)反應(yīng)裝置

I燃料;電網(wǎng)［凝、變至、高效等

能量轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到80%以上

~國一《反應(yīng)物不是儲存在電池內(nèi)部，而是

從外部提供

〔供電量易于調(diào)節(jié)

生活中電動車、手機的電池屬于一次電池還是二次電池？

提示：電動車、手機的電池都可以反復(fù)充電使用，都屬于二次電池。

r預(yù)習(xí).效果驗收;1

1.判斷正誤(正確的打“，錯誤的打“X”)

⑴火力發(fā)電是將化學(xué)能間接轉(zhuǎn)化為電能的過程。()

⑵HCl+NaOH=NaCl+H2()是放熱反應(yīng)，可以設(shè)計成原電池。()

⑶將銅片和鋅片用導(dǎo)線連接插入酒精中，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。()

(4)原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)。()

［答案］(1)V(2)X(3)X(4)V

2.下列裝置中，能構(gòu)成原電池的是()

-.-

-.B--.

-.K--.

.--三.

.--.

-三.

.---.

「.

酒

甲乙丙丁

A.只有甲B.只有乙

C.只有丙D.除乙均可以

［答案］C

3.在“Fe—H2s。4一Cu”構(gòu)成的原電池中，

負(fù)極材料是,電極反應(yīng)式為

正極材料是，電極反應(yīng)式為

______________________________________________________________________________________________5

該原電池的總離子方程式為o

-2+++

［答案］FeFe-2e=FeCu2H+2e-=H2tFe+2H=H2f

+Fe2+

重難問題解惑關(guān)鍵能力。核心突破核心要點落實

原電池的工作原理及電極反應(yīng)式書寫

［實驗探究

1.用導(dǎo)線將電流表分別與鋅片、銅片相連接，使鋅片與銅片接觸，觀察電

流表指針是否發(fā)生偏轉(zhuǎn)？用石墨棒取代銅片進(jìn)行上述實驗?zāi)兀?/p>

提示：電流表指針均不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

2.用導(dǎo)線將電流表分別與鋅片、銅片相連接，然后將鋅片、銅片插入稀硫

酸溶液中，預(yù)測你可能觀察到的現(xiàn)象是什么？用石墨棒取代銅片進(jìn)行上述實驗

呢？

提示：鋅片逐漸溶解，銅片表面有氣泡生成，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。用石

墨棒取代銅片進(jìn)行上述實驗，現(xiàn)象是鋅片逐漸溶解，石墨棒表面有氣泡生成，

電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

3.將第2題裝置中的稀硫酸用乙醇溶液替換，電流表指針還會發(fā)生偏轉(zhuǎn)嗎？

提示：乙醇是非電解質(zhì)，不導(dǎo)電，因此電流表指針不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。

4.第2題中鋅片發(fā)生什么反應(yīng)？是什么極？寫出電極反應(yīng)方程式。

提示：氧化反應(yīng)，負(fù)極，Zn—2e-==Zn2+

5.根據(jù)第1、2、3題可知，構(gòu)成原電池的條件有哪些？

提示：(1)具有活動性不同的兩個電極(金屬與金屬或金屬與能導(dǎo)電的非金

屬)；

(2)兩電極均插入電解質(zhì)溶液中；

(3)電解質(zhì)溶液、電極、導(dǎo)線形成閉合回路。

(4)有一個能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。

［核心突破

1.原電池的工作原理

電子沿導(dǎo)線傳遞，

-有電流產(chǎn)生-

懿史-髓

陰離子陽離子

移向移向

J電解質(zhì)溶液I----

(1)兩反應(yīng)：正極---還原反應(yīng)；負(fù)極----氧化反應(yīng)。

(2)三方向:

①電流方向：正極一負(fù)極；

②電子流動方向(導(dǎo)線中)：負(fù)極一正極；

③陰、陽離子移動方向(電解質(zhì)溶液中)；

陽離子：負(fù)極一正極；

陰離子：正極一負(fù)極。

2.確定原電池正、負(fù)極應(yīng)注意的問題

(1)構(gòu)成原電池的兩電極材料不一定都是金屬，兩極材料可以為導(dǎo)電的非金

屬，例如石墨。兩極材料可能參與反應(yīng)，也可能不參與反應(yīng)。

(2)兩個活潑性不同的金屬電極用導(dǎo)線連接，共同插入電解質(zhì)溶液中不一定

構(gòu)成原電池，必須有一個能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。

(3)在判斷原電池正、負(fù)極時，既要考慮金屬的活潑性強弱也要考慮電解質(zhì)

溶液性質(zhì)。如Mg—Al—HC1溶液構(gòu)成的原電池中，負(fù)極為Mg；但是

Mg—Al—NaOH溶液構(gòu)成的原電池中，負(fù)極為A1,正極為Mg。對于Cu—Fe(或

Al)—濃硝酸構(gòu)成的原電池中，負(fù)極為Cu。

［典例導(dǎo)航

【典例】有人設(shè)計以鉗和鋅為電極材料，植入人體做某種心臟病患者的

心臟起搏器的能源，它依靠人體血液中有一定濃度的02和H2O進(jìn)行工作。請討

論解答：

(1)負(fù)極材料是,電極反應(yīng)為o

(2)正極材料是,電極反應(yīng)為。

［解析］以銷和鋅為電極材料，植入人體做某種心臟病患者的心臟起搏器的

能源，正極是銷，負(fù)極是鋅，電解質(zhì)溶液是人體血液，工作時，負(fù)極鋅被氧化，

-

血液中的。2得到電子被還原。正極的反應(yīng)為O2+4e+2H2O=4OH;負(fù)極的

反應(yīng)為2Zn—4e-=2Zn2+。

--

［答案］⑴鋅2Zn—4e-=2Zn2+(2)鉗O2+2H2O+4e=4OH

題后歸納」

電極反應(yīng)式書寫的一般步驟

類似氧化還原反應(yīng)方程式的書寫

列物質(zhì)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)j_參加反應(yīng)的微粒

標(biāo)得失一（正極發(fā)生還原反應(yīng)L和得失電子數(shù)

’在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中要生成穩(wěn)定的電

看環(huán)境

極產(chǎn)物，即H\OH\HO等是否參加

配守恒2

、反應(yīng)遵守電荷守恒、質(zhì)量守恒、電子守恒

兩式加

一兩電極反應(yīng)式相加，與總反應(yīng)式對照驗證

驗總式

［對點訓(xùn)練

1.某小組為研究原電池原理，設(shè)計如圖裝置。下列敘述正確的是（）

A.a和b不連接時，鐵片上會有H2產(chǎn)生

B.a和b用導(dǎo)線連接時，鐵片上發(fā)生的反應(yīng)為Cu2++21=Cu

C.a和b用導(dǎo)線連接時，電子由a流向b

D.無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，溶液從藍(lán)色逐漸變成淺綠色

D［A項，a和b不連接時，鐵和CM卡發(fā)生置換反應(yīng)而析出銅，沒有氫氣

生成，錯誤；B項，a和b用導(dǎo)線連接時構(gòu)成原電池，鐵是負(fù)極，鐵片上發(fā)生氧

化反應(yīng)：Fe-2e==Fe2+,錯誤；C項，F(xiàn)e比銅活潑，形成原電池時Fe為負(fù)極,

則電子由b流向a,錯誤；D項，無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，都生成

亞鐵離子，溶液由藍(lán)色變?yōu)闇\綠色，D正確。］

2.銀鋅電池是一種常見化學(xué)電源，其反應(yīng)原理：Zn+Ag2O+

H2O==Zn（OH）2+2Ago其工作示意圖如圖所示。下列說法不正確的是（）

Znltl與@11Aa0電極

□注-KOH溶液

A.Zn電極是負(fù)極，K+向Ag2O電極遷移

B.Ag2O電極發(fā)生還原反應(yīng)

-

C.Zn電極的電極反應(yīng)式：Zn-2e+2OH=Zn(OH)2

D.放電前后電解質(zhì)溶液的pH保持不變

D［根據(jù)電池總反應(yīng)式：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag可知，Zn電

極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn-2e+2OH-==Zn(OH)2,K+向

正極遷移，A、C項正確；Ag2O電極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，B項正確；由于

放電過程中不斷消耗水，故放電后電解質(zhì)溶液的pH增大，D項錯誤。］

3.汽車的啟動電源常用鉛蓄電池。其結(jié)構(gòu)如圖所示，放電時的電池反應(yīng)如

下：

PbO2+Pb+2H2so4=2PbS€>4+2H2O

根據(jù)此反應(yīng)判斷下列敘述中正確的是()

A.PbCh是電池的負(fù)極

B.Pb是負(fù)極，反應(yīng)式為Pb—2e-+SO7=PbSO4

C.Pb€>2得電子，被氧化

D.電池放電時，溶液酸性增強

B［根據(jù)電池反應(yīng)知放電過程中鉛失去電子，因此它是原電池的負(fù)極，其

-

電極反應(yīng)式為Pb+SOf-2e=PbSO4,故B項正確；PbCh在放電過程中得

到電子被還原，所以它是原電池的正極，因此A、C兩項錯誤；由于原電池放電

的過程中消耗硫酸，所以溶液的酸性減弱，故D項錯誤。］

羋難力；2

原電池原理的應(yīng)用

［問題探究1

1.鋅與H2s。4反應(yīng)制H2時向溶液中加少量CuSC>4后為什么反應(yīng)速率加快？

提示：鋅置換出銅構(gòu)成原電池。

2.“A一稀硫酸一B”形成的原電池中，B為正極，則金屬A、B的活潑性

誰較強？

提示：A較強。

3.根據(jù)反應(yīng)：Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4,設(shè)計簡單原電池裝置圖(注明電

極材料和電解質(zhì)溶液）

提示:

E—CuSO,溶液

［核心突破

原電池原理三個應(yīng)用

1.加快反應(yīng)速率：如實驗室制H2用粗鋅與酸反應(yīng)。

2.比較金屬的活潑性：原電池中一般負(fù)極金屬比正極金屬活潑。

3.設(shè)計原電池

（1）依據(jù)：已知一個氧化還原反應(yīng)，首先分析找出氧化劑、還原劑，一般還

原劑為負(fù)極材料（或在負(fù)極上被氧化），氧化劑（電解質(zhì)溶液中的陽離子）在正極上

被還原。

⑵選擇合適的材料

①電極材料：電極材料必須導(dǎo)電。負(fù)極材料一般選擇較活潑的金屬材料，

或者在該氧化還原反應(yīng)中，本身失去電子的材料。

②電解質(zhì)溶液：電解質(zhì)溶液一般能與負(fù)極反應(yīng)。

［對點訓(xùn)練

4.過量鐵與少量稀硫酸反應(yīng)，為了加快反應(yīng)速率，但是又不影響生成氫氣

的總量，可以采取的措施是（）

A.加入適量NaCl溶液

B.加入適量的水

C.加入幾滴硫酸銅溶液

D.再加入少量同濃度的稀硫酸

C［若加入NaCl溶液或水，會將稀硫酸稀釋，c（H+）減小，反應(yīng)速率減慢;

若加入幾滴CuSO4溶液，則發(fā)生反應(yīng)Fe+Cu2+=Cu+Fe2+,析出的Cu與Fe、

稀硫酸形成原電池，反應(yīng)速率加快且不影響生成H2的總量；若再加入少量同濃

度的稀硫酸，因Fe過量，則生成H2的總量增大，且反應(yīng)速率不會改變。］

5.有a、b、c、d四個金屬電極，有關(guān)的實驗裝置及部分實驗現(xiàn)象如下:

A

實驗裝廿

置越j(luò)

1'稀硫酸1稀而酸

CuS04溶液

裝置二

裝置一裝置三裝置四

部分實a極質(zhì)量減小，bb極有氣泡產(chǎn)d極溶解，c極電流從a極流

驗現(xiàn)象極質(zhì)量增大生，c極無變化有氣泡產(chǎn)生向d極

由此可判斷這四種金屬的活動性順序是()

A.a>b>c>dB.b>c>d>a

C.d>a>b>cD.a>b>d>c

C［裝置一是原電池，a極質(zhì)量減小，說明a極金屬易失電子形成離子，故

a極金屬比b極金屬活潑；裝置二沒有形成原電池，由b極有氣泡產(chǎn)生可知金屬

活動性順序中b極金屬位于氫的前面，c極金屬位于氫的后面。裝置三和四均形

成原電池，根據(jù)電極質(zhì)量變化及電流方向易知d極金屬比c極金屬活潑，d極金

屬比a極金屬活潑。因此四種金屬的活動性順序為d>a>b>c,C正確。］

6.鐵及鐵的化合物應(yīng)用廣泛，如FeCb可用作催化劑、印刷電路銅板腐蝕

劑和外傷止血劑等。

(1)寫出FeCb溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式：

(2)若將(1)中的反應(yīng)設(shè)計成原電池，請在方框內(nèi)畫出原電池的裝置圖，標(biāo)出

正、負(fù)極，并寫出電極反應(yīng)式。

正極反應(yīng)式：o

負(fù)極反應(yīng)式：o

［解析］依據(jù)反應(yīng):2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+。氧化反應(yīng)為Cu—2e-=Cu2

+,還原反應(yīng)為2Fe3++2e-=2Fe2+,則設(shè)計思路明確：

2Fe3++Cu^=2Fe2++Cu2+

\<——負(fù)極

1-----電解質(zhì)溶液

原電池組成為Cu是負(fù)極，正極材料選用比銅不活潑的銷或?qū)щ姷姆墙饘偃?/p>

石墨棒，電解質(zhì)溶液選用FeCb溶液。

［答案］(l)2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+

⑵裝置圖

2Fe3++2e-=2Fe2+

Cu-2e-=Cu2+

情境問題探究學(xué)科素養(yǎng)。應(yīng)用養(yǎng)成學(xué)科素養(yǎng)形成

［情境素材〕

［素材一］某同學(xué)用如圖所示裝置進(jìn)行水果電池的實驗，測得數(shù)據(jù)如表所

示：

實驗編號電極材料水果品種電極間距/cm電壓/mV

1鋅銅菠蘿3900

2鋅銅蘋果3650

3鋅銅柑橘3850

4鋅鋁菠蘿3650

5鋅鋁蘋果3450

［素材二］鋰一空氣電池的工作原理如圖所示，總反應(yīng)式為4Li+O2+

2H2O=4LiOHo

回收LiOH

［問題探究］

1.根據(jù)素材一，回答下列問題：

(1)實驗1、4的負(fù)極分別是什么？寫出各自電極反應(yīng)式。

(2)由實驗得出2、5中電流方向相反，其原因是什么？

(3)分析數(shù)據(jù)可知，影響水果電池電壓的因素有什么？

2+-3+

提示：(l)Zn、ALZn_2e=ZnAl—3e=Alo

(2)實驗2中Zn為負(fù)極，實驗5中鋁為負(fù)極。

(3)水果品種，電極材料。

2.根據(jù)素材二，回答下列問題：

(1)A、B分別為原電池的什么極？發(fā)生什么反應(yīng)？寫出電極反應(yīng)式。

(2)電解液a可以是水溶液嗎？為什么？

(3)電解液中的Li+向什么極遷移？

(4)電解液b的pH如何變化？

提示：(1)A極為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，4Li-4e-=4Li+o

B極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，O2+4L+2H2O=4OH-

⑵不可以，因為Li與H2O反應(yīng)。

(3)Li+向B極遷移。

(4)pH增大。

［素養(yǎng)養(yǎng)成

通過素材一，讓學(xué)生知道水果電池的原理，通過素材二，讓學(xué)生認(rèn)識新型

電池的工作原理，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生“科學(xué)探究與模型認(rèn)知”的核心素養(yǎng)。

基礎(chǔ)知識考查雙基達(dá)標(biāo)。隨堂檢測夫線熊力培養(yǎng)――

1.某原電池的總反應(yīng)離子方程式為Zn+Cu2+=Zn2++Cu,則該原電池的

正確組成可以是下列的()

Zn11Cu

ZnS04

B

Zn￡lCu

C11SO4

D

C［該原電池的負(fù)極必為鋅，正極是比鋅穩(wěn)定的金屬或?qū)щ姷姆墙饘伲?/p>

解質(zhì)溶液中含有Cu2+,故選C。］

2.下列關(guān)于原電池的敘述中正確的是（）

A.正極和負(fù)極必須是兩種不同的金屬

B.電子流入的一極為正極

C.原電池工作時，正極和負(fù)極上發(fā)生的都是氧化還原反應(yīng)

D.鋅、銅和鹽酸構(gòu)成的原電池工作時，鋅片上有6.5g鋅溶解，正極上就

有0.1g氫氣生成

B［原電池中電子從負(fù)極流出，從正極流入。它的正、負(fù)極可以是兩種活

潑性不同的金屬，也可以是金屬與非金屬；原電池工作時負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，

正極上發(fā)生還原反應(yīng)；當(dāng)鋅片上有6.5g鋅溶解時，正極上析出0.2g氫氣。］

3.將純鋅片和純銅片按圖示插入同濃度的稀硫酸中一段時間，以下敘述正

確的是（）

包匚強鋅nn銅

甲乙

A.兩燒杯中銅片表面均無氣泡產(chǎn)生

B.甲中銅片是正極，乙中銅片是負(fù)極

C.兩燒杯中溶液的酸性均減小

D.產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙慢

C［A項，甲是原電池，正極銅片上發(fā)生還原反應(yīng)2H++2e-=H23乙

+2+

裝置中在鋅片上發(fā)生反應(yīng)Zn+2H=Zn+H2t,銅片上無氣體產(chǎn)生，故A

錯誤；B項，甲裝置是原電池，銅片作正極，乙裝置不是原電池，故B錯誤；C

項，兩燒杯中的氫離子發(fā)生反應(yīng)，濃度減小，故C正確；D項，原電池加快反

應(yīng)速率，產(chǎn)生氣泡的速率甲比乙快，故D錯誤。］

4.把A、B、C、D四塊金屬泡在稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連可以組成各種

原電池。若A、B相連時，A為負(fù)極；C、D相連時，D上有氣泡逸出；A、C

相連時，A極減輕；B、D相連時，B為正極。則四種金屬的活潑性順序由大到

小排列為（）

A.A>C>D>BB.A>C>B>D

C.B>D>C>AD.A>B>C>D

A［A、B相連時，A為負(fù)極，則說明A與B相比較，A更加活潑；C、D

相連時，D上有氣泡