第六章

化學(xué)反應(yīng)與能量第一節(jié)

化學(xué)反應(yīng)與能量變化課時(shí)2化學(xué)反應(yīng)與電能【考綱要求】通過實(shí)驗(yàn)探究，認(rèn)識(shí)化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能，從氧化還原反應(yīng)的角度初步認(rèn)識(shí)原電池的工作原理。通過對(duì)原電池的學(xué)習(xí)，體會(huì)提高燃料的燃燒效率、開發(fā)高能清潔燃料和研制新型電池的重要性。通過原電池的學(xué)習(xí)，能舉出化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的實(shí)例，能辨識(shí)簡(jiǎn)單原電池的構(gòu)成要素，并能分析簡(jiǎn)單原電池的工作原理。知識(shí)導(dǎo)航1.一次能源：直接從自然界取得的能源例如：流水、風(fēng)力、原油、原煤、太陽(yáng)能、天然氣、天然鈾礦等2.二次能源：一次能源經(jīng)過加工轉(zhuǎn)換得到的能源例如：電力、蒸汽等能源分類一.化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化（一）.火力發(fā)電的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系

化學(xué)能熱能機(jī)械能電能【火力發(fā)電原理及過程】火力發(fā)電的弊端？能否將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?？①使用的化石燃料屬于不可再生資源②能量經(jīng)過多次轉(zhuǎn)化，能量利用率低，造成消耗多成本高③煤燃燒產(chǎn)生有害物質(zhì)，如SO2、CO、NO2、粉塵等。2018年我國(guó)電力分產(chǎn)業(yè)用電量統(tǒng)計(jì)分析：火電、水電、核電、風(fēng)電發(fā)電量分別占比火電占比仍然為75%要想使氧化還原反應(yīng)釋放的能量直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，就要設(shè)計(jì)一種裝置，使

反應(yīng)和

反應(yīng)分別在兩個(gè)不同的區(qū)域進(jìn)行，并使其間的

轉(zhuǎn)移，在一定條件下形成

。為了使用方便，還需要把可產(chǎn)生的

以

的形式儲(chǔ)存起來(lái)。

就是這樣的一種裝置。這種裝置可以將

體系的能量?jī)?chǔ)存起來(lái)，類似于水庫(kù)的蓄存水能。氧化還原電子電流化學(xué)能化學(xué)電源氧化還原反應(yīng)理論基礎(chǔ)電能Zn逐漸溶解

Zn表面產(chǎn)生氣泡溶液變熱如何把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能？以鋅與硫酸反應(yīng)為例分析：稀硫酸Zn稀硫酸CuZnA能量轉(zhuǎn)換形式：化學(xué)能熱能思考：如何把化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能？能量轉(zhuǎn)換形式：化學(xué)能電能原電池離子反應(yīng)式：Zn+2H+=Zn2++H2↑觀察并思考哪邊反應(yīng)更快？現(xiàn)象：Zn逐漸溶解

Cu表面產(chǎn)生氣泡指針偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象：銅棒的作用？離子反應(yīng)式：Zn+2H+=Zn2++H2↑電子只能在導(dǎo)體內(nèi)運(yùn)動(dòng)！一、原電池1、定義：把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2、轉(zhuǎn)化原理：e-e-e-反應(yīng)本質(zhì)沒有改變：Zn+2H+=Zn2++H2↑改變的是：中間有電勢(shì)差氧化和還原反應(yīng)在兩個(gè)區(qū)域發(fā)生根據(jù)能量守定律，這個(gè)反應(yīng)放出的熱量就轉(zhuǎn)換成了電能。形成電流產(chǎn)生電能Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2↑電極名稱負(fù)極正極電極材料反應(yīng)類型離子流向電子流向【思考與交流】請(qǐng)根據(jù)銅鋅原電池（稀硫酸），完成表格：Zn片Cu片Zn－2e－===Zn2＋2H＋＋2e－===H2↑氧化反應(yīng)還原反應(yīng)SO42-流向負(fù)極H＋流向正極由Zn片沿導(dǎo)線流向Cu片總反應(yīng)：Zn+2H+=Zn2++H2↑電極反應(yīng)式3、原電池的電極負(fù)極：發(fā)生氧化反應(yīng)，電子流出（流向正極）的一極

正極：發(fā)生還原反應(yīng)，電子流入（來(lái)自負(fù)極）的一極

4、原電池的工作原理及導(dǎo)電粒子流向外電路內(nèi)電路外電路：電子流向：負(fù)極

沿導(dǎo)線正極電流方向：正極沿導(dǎo)線負(fù)極內(nèi)電路：陰離子負(fù)極陽(yáng)離子正極這樣整個(gè)電路構(gòu)成了閉合回路，帶電粒子的定向移動(dòng)產(chǎn)生電流?！纠}1】如圖所示，下列對(duì)于該原電池的敘述正確的是()A．銅是負(fù)極，銅片上有氣泡產(chǎn)生B．銅片質(zhì)量逐漸減小C．電流從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片D．氫離子在銅片表面被還原【答案】D【例題2】下列敘述正確的是（）①原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的一種裝置②原電池的正極發(fā)生氧化反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)③能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)可設(shè)計(jì)成原電池④碳棒不能用來(lái)作原電池的正極⑤反應(yīng)Cu＋2Ag＋=Cu2＋＋2Ag可以自發(fā)進(jìn)行A.①③⑤ B.①④⑤ C.②③④ D.②⑤【答案】A5、組成原電池的條件①自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)②兩個(gè)活潑性不同的電極(金屬或非金屬導(dǎo)體)

③閉合回路④電解質(zhì)溶液（熔融電解質(zhì)）

稀H2SO4ZnCu【例題3】下列裝置中能組成原電池的是()【答案】D、EABCDE

酒精稀H2SO4稀H2SO4【例題4】下列裝置中能組成原電池的是()【答案】③⑤【例題5】某小組為研究原電池原理，設(shè)計(jì)如圖裝置，下列敘述正確的是（）A．a(chǎn)和b不連接時(shí)，鐵片上會(huì)有H2產(chǎn)生B．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時(shí)，鐵片上發(fā)生的反應(yīng)為：

Cu2++2e-=CuC．a(chǎn)和b用導(dǎo)線連接時(shí)，電子由a流向bD．無(wú)論a和b是否連接，鐵片均會(huì)溶解，溶液從藍(lán)色逐漸變成淺綠色【答案】D【例題6】如圖為某興趣小組制作的番茄電池，下列說(shuō)法正確的是（）A.電子由銅通過導(dǎo)線流向鋅B.該裝置是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置C.鋅電極發(fā)生氧化反應(yīng)D.電流由鋅通過導(dǎo)線流向銅【答案】C不活潑金屬或非金屬導(dǎo)體

活潑金屬

電子流入

電子流出

還原反應(yīng)

氧化反應(yīng)

電極增重或產(chǎn)生氣體

電極減輕

溶液中離子流向陽(yáng)離子流向正極陰離子流向負(fù)極6、如何判斷原電池的正負(fù)極？【例題7】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．原電池工作時(shí)，正極表面一定有氣泡產(chǎn)生C．在內(nèi)電路中，電子由負(fù)極經(jīng)電解質(zhì)溶液流向正極D．鋅、銅和鹽酸構(gòu)成的原電池工作時(shí)，鋅片上有6.5g鋅溶解，正極就有0.2g氫氣生成【答案】D】【例題8】如圖所示，電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時(shí)A極質(zhì)量減少，B極上有氣泡產(chǎn)生，C為電解質(zhì)溶液，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()

A.B極為原電池的正極

B.A、B、C可能分別為Zn、Cu、稀鹽酸

C.C中陽(yáng)離子向A極移動(dòng)

D.A極發(fā)生氧化反應(yīng)【答案】C7、原電池應(yīng)用①比較金屬活潑性

④保護(hù)金屬材料③設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源②加快反應(yīng)速率：一般作負(fù)極的金屬比作正極的金屬活潑。（犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法）使被保護(hù)的金屬制品作原電池正極而得到保護(hù)。如：船體鑲鋅塊原電池中，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極進(jìn)行，使溶液中離子運(yùn)動(dòng)時(shí)相互的干擾減小，使反應(yīng)速率增大?！纠}9】用鐵片與稀硫酸反應(yīng)制取氫氣時(shí)，下列措施不能使氫氣生成速率加快的是（）A．滴加少量CuSO4溶液 B．不用稀硫酸，改用98%的濃硫酸C．對(duì)該反應(yīng)體系加熱 D．不用鐵片，改用鐵粉【答案】B【例題10】X、Y、Z、M、N代表五種金屬，有以下反應(yīng)：①Y與M用導(dǎo)線連接放入稀硫酸中，M上冒氣泡；②M、N為電極，與N的鹽溶液組成原電池，電子從M極流出，經(jīng)過外電路，流入N極；③Z+2H2O(冷水)=Z(OH)2+H2↑；④水溶液中，X+Y2+=X2++Y。則這五種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)椋ǎ〢．Z＞X＞Y＞M＞N B．Z＞Y＞X＞M＞NC．Z＞X＞Y＞N＞M D．X＞Y＞M＞N＞Z【答案】A【思考與交流】分析下列裝置，找出正負(fù)極并寫出總反應(yīng)及電極反應(yīng)。Fe+Cu2+=Fe2++Cu負(fù)極正極Cu2++2e-=CuFe-2e-=Fe2+電極反應(yīng)：總反應(yīng)：正極：負(fù)極：8、原電池電極反應(yīng)式的書寫【歸納】電極反應(yīng)式的書寫步驟A.列物質(zhì)，標(biāo)得失：按照負(fù)極氧化反應(yīng)，正極還原反應(yīng)，判斷電極反應(yīng)物、生成物，標(biāo)出電子得失。B.看環(huán)境，配守恒：電極產(chǎn)物在電解質(zhì)溶液的環(huán)境中應(yīng)能穩(wěn)定存在，如酸性介質(zhì)中，OH－不能存在，應(yīng)生成水；堿性介質(zhì)中，H＋不能存在，應(yīng)生成水；電極反應(yīng)式同樣要遵循電荷守恒、原子守恒、得失電子守恒。C.兩式加，驗(yàn)總式：正負(fù)極反應(yīng)式相加，與總反應(yīng)離子方程式驗(yàn)證?！纠}11】原電池的電極反應(yīng)不僅與電極材料的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)。下列說(shuō)法中不正確的是(

)A．由Al、Cu、稀硫酸組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式：Al－3e－=Al3＋B．由Mg、Al、NaOH溶液組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式：

Al－3e－＋4OH－=[Al(OH)4]-C．由Fe、Cu、FeCl3溶液組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式：Cu－2e－=Cu2＋D．由Al、Cu、濃硝酸組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式：Cu－2e－=Cu2＋【答案】C9、原電池的設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)思路：1、要有能自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)；2、把氧化還原反應(yīng)分為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)，由此確定電極反應(yīng)；3、確定電極材料及其電解液；4、畫出原電池裝置示意圖。

【例題12】請(qǐng)結(jié)合組成原電池的條件，將氧化還原反應(yīng)：Zn+Cu2+=Cu+Zn2+設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池。1、電極材料：正極：

，負(fù)極：

。2、電解液：