1、第二节化学能与电能第二节化学能与电能课堂互动讲练课堂互动讲练探究整合应用探究整合应用知能优化训练知能优化训练第第二二节节课前自主学案课前自主学案学习目标学习目标1.了解化学能与电能的转化关系。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。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。了解研制新型电池的重要性。4.会书写简单的电极反应式和电池反应式。会书写简单的电极反应式和电池反应式。学习目标学习目标课前自主学案课前自主学案一、一次能源和二次能源一、一次能源和二次能源1一次能源一次能源直接从自然界中取得的能源，如流水、风力、直接从自然界中取得的能源，如流水、
2、风力、_、_、石油等。、石油等。2二次能源二次能源一次能源经加工、转换得到的能源，如电力、蒸一次能源经加工、转换得到的能源，如电力、蒸汽等。汽等。原煤原煤天然气天然气二、化学能转化为电能二、化学能转化为电能1燃煤发电的能量转化燃煤发电的能量转化(2)_(氧化还原反应氧化还原反应)是使化学能转换为是使化学能转换为电能的关键。电能的关键。2原电池原电池热热机械机械燃烧燃烧(1)原电池概念：将原电池概念：将_能转变为能转变为_能的能的装置。装置。(2)铜锌原电池工作原理铜锌原电池工作原理化学化学电电电电极极材材料料电子电子转移转移电极反应式电极反应式反应类型反应类型Zn失电失电子子Zn2e=Zn2_
3、反应反应Cu得电得电子子2H2e=H2_反应反应氧化氧化还原还原总电池反应：总电池反应：_。(3)反应本质：原电池反应的本质是反应本质：原电池反应的本质是_。(4)构成原电池的条件构成原电池的条件理论上，自发的理论上，自发的_反应均可设计成反应均可设计成原电池。原电池。Zn2H=Zn2H2氧化还原反应氧化还原反应氧化还原氧化还原电解质电解质思考感悟思考感悟原电池是如何构成闭合回路的？原电池是如何构成闭合回路的？(请从电子流向请从电子流向和离子移动方向分析和离子移动方向分析)【提示提示】在外电路，电子从负极流出经导线流在外电路，电子从负极流出经导线流向正极，在电解质溶液中，阳离子向正极移动，向正
4、极，在电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。阴离子向负极移动。三、发展中的化学电源三、发展中的化学电源1分类分类(1)_：放电之后不能充电。：放电之后不能充电。(2)二次电池二次电池(又称充电电池又称充电电池)：放电时所进行的：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。池恢复到放电前的状态。化学能化学能 电能电能(3)_：燃料和氧气分别在两个电极：燃料和氧气分别在两个电极上反应将化学能转化为电能。上反应将化学能转化为电能。一次性电池一次性电池燃料电池燃料电池2常见化学电源简介常见化学电源简介举例举例负极负极正
5、极正极电解质电解质一次一次性电性电池池干电池干电池_ _ NH4Cl二次二次电池电池铅蓄电池铅蓄电池_PbO2_镍镉电池镍镉电池_NiO(OH)_锂电池锂电池_燃料燃料电池电池氢氧燃料氢氧燃料电池电池_O2KOH锌筒锌筒石墨棒石墨棒PbH2SO4CdKOHLiH21关于原电池的叙述中正确的是关于原电池的叙述中正确的是()A构成原电池的必须是两种不同的金属构成原电池的必须是两种不同的金属B原电池是将化学能转变为电能的装置原电池是将化学能转变为电能的装置C原电池工作时总是负极溶解，正极上有物质原电池工作时总是负极溶解，正极上有物质生成生成D原电池的正极是还原剂，总是溶液中的阳离原电池的正极是还原剂
6、，总是溶液中的阳离子在此被还原子在此被还原答案：答案：B2(2019年株洲高一检测年株洲高一检测)原电池的电极反应不原电池的电极反应不仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有仅与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关。下列说法中不正确的是关。下列说法中不正确的是()A由由Al、Cu、稀硫酸组成原电池，其负极反、稀硫酸组成原电池，其负极反应式：应式：Al3e=Al3B由由Mg、Al、NaOH溶液组成原电池，其负溶液组成原电池，其负极反应式：极反应式：Al3e4OH=AlO2H2OC由由Fe、Cu、FeCl3溶液组成原电池，其负极溶液组成原电池，其负极反应式：反应式：Cu2e=Cu2D由由Al、C
7、u、浓硝酸组成原电池，其负极反、浓硝酸组成原电池，其负极反应式：应式：Cu2e=Cu2解析：解析：选选C。本题考查原电池中的电极反应。本题考查原电池中的电极反应。A项，铝比铜活泼，且可与稀硫酸反应，所以铝项，铝比铜活泼，且可与稀硫酸反应，所以铝作负极，正确；作负极，正确；B项，项，Mg和和Al在在NaOH溶液中溶液中，只有，只有Al与其反应，故与其反应，故Al为负极，正确；为负极，正确；C项，项，Fe比比Cu活泼，故活泼，故Fe先于先于Cu与与Fe3反应而作负极反应而作负极，故错；，故错；D项，项，Al虽比虽比Cu活泼，但由于其遇浓活泼，但由于其遇浓硝酸钝化，故硝酸钝化，故Cu作负极，正确。作
8、负极，正确。3下列事实不能说明下列事实不能说明Al的金属活泼性比的金属活泼性比Cu强的强的是是()A常温下将铝投入常温下将铝投入CuSO4溶液中溶液中B常温下将铝和铜用导线连接一起放入到稀盐常温下将铝和铜用导线连接一起放入到稀盐酸溶液中酸溶液中C常温下将铝和铜不用导线连接一起放入到稀常温下将铝和铜不用导线连接一起放入到稀盐酸溶液中盐酸溶液中D常温下将铝和铜用导线连接一起放入到氢氧常温下将铝和铜用导线连接一起放入到氢氧化钠溶液中化钠溶液中解析：解析：选选D。在氢氧化钠溶液中能反应生成气体。在氢氧化钠溶液中能反应生成气体的金属，其活泼性不一定强，如的金属，其活泼性不一定强，如Mg和和Al。课堂互动
9、讲练课堂互动讲练原电池正、负极的判断方法原电池正、负极的判断方法特别提醒：特别提醒：在判断原电池正、负极时，不要只在判断原电池正、负极时，不要只根据金属活泼性的相对强弱，有时还和电解质根据金属活泼性的相对强弱，有时还和电解质溶液有关，如溶液有关，如MgAl和和NaOH溶液构成的原电溶液构成的原电池中，由于池中，由于Mg不与不与NaOH溶液反应，虽金属性溶液反应，虽金属性MgAl，但在该条件下却是，但在该条件下却是Al作负极。因此要作负极。因此要根据具体情况来判断正、负极。根据具体情况来判断正、负极。(2019年孝感高一检测年孝感高一检测)如图是如图是Zn和和Cu形形成的原电池，某实验兴趣小组做
10、完实验后，在成的原电池，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，描述合理的读书卡片上记录如下，在卡片上，描述合理的是是()No：28Date：2019.7.28实验后的记录：实验后的记录：Zn为正极，为正极，Cu为负极。为负极。H向负极移动。向负极移动。电子流动方向，从电子流动方向，从Zn经外电路流向经外电路流向Cu。Cu极上有极上有H2产生。产生。若有若有1 mol电子流过导线，则产生电子流过导线，则产生H2为为0.5 mol。正极的电极反应式为：正极的电极反应式为：Zn2e=Zn2。ABC D【答案答案】B变式训练变式训练1如图所示，两电极一为碳棒，一为如图所示，两电极一
11、为碳棒，一为铁片，若电流表的指针发生偏转，且铁片，若电流表的指针发生偏转，且a极上有大极上有大量气泡生成，则以下叙述正确的是量气泡生成，则以下叙述正确的是()Aa为负极，是铁片，烧杯中的溶液为稀硫酸为负极，是铁片，烧杯中的溶液为稀硫酸Bb为负极，是铁片，烧杯中为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液的溶液为硫酸铜溶液Ca为正极，是碳棒，烧杯中为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为稀硫酸的溶液为稀硫酸Db为正极，是碳棒，烧杯中为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液的溶液为硫酸铜溶液解析：解析：选选C。由题给信息。由题给信息“电流表指针发生偏转电流表指针发生偏转”，可确定该装置构成了原电池。又因，可确定
12、该装置构成了原电池。又因“a极有极有大量气泡生成大量气泡生成”，可知：，可知：a为正极为正极(碳棒碳棒)，则，则b为为负极负极(铁片铁片)，即可确定烧杯中的溶液是稀硫酸。，即可确定烧杯中的溶液是稀硫酸。原电池原理的应用原电池原理的应用1比较金属的活动性强弱比较金属的活动性强弱(1)原理：一般原电池中活动性较强的金属作负原理：一般原电池中活动性较强的金属作负极，活动性较弱的金属作正极。极，活动性较弱的金属作正极。(2)应用：应用：A、B两种金属用导线连接后插入稀两种金属用导线连接后插入稀H2SO4中，若中，若A极溶解，极溶解，B极上冒气泡，则活动极上冒气泡，则活动性：性：AB。2加快化学反应的进
13、行加快化学反应的进行(1)原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，溶液中的粒子运动时相互间的别在两极进行，溶液中的粒子运动时相互间的干扰小，使化学反应加快。干扰小，使化学反应加快。(2)应用：实验室中用应用：实验室中用Zn和稀和稀H2SO4制取制取H2时，时，通常滴入几滴通常滴入几滴CuSO4溶液。原因是溶液。原因是Zn与置换出与置换出的的Cu构成原电池，加快了反应的进行。构成原电池，加快了反应的进行。3原电池的设计原电池的设计以以ZnH2SO4=ZnSO4H2为例说明为例说明(1)电极反应电极反应依据：负极反应为：还原剂依据：负极反应为：还原
14、剂ne=氧化产氧化产物物正极反应为：氧化剂正极反应为：氧化剂ne=还原产物还原产物实例：负极反应为：实例：负极反应为：Zn2e=Zn2正极反应为：正极反应为：2H2e=H2(2)电极材料及电解质电极材料及电解质负极：负极：Zn正极：正极：Cu或或C(比比Zn的活泼性差的金属或导电的活泼性差的金属或导电的非金属的非金属)电解质：稀电解质：稀H2SO4(3)装置图装置图特别提醒：特别提醒：在设计原电池时，若给出的是离子在设计原电池时，若给出的是离子反应方程式，如：反应方程式，如：FeCu2=CuFe2，此，此时电解质不确定为具体的物质，只要是可溶性时电解质不确定为具体的物质，只要是可溶性铜盐即可，
15、如铜盐即可，如CuCl2、CuSO4等。等。铁及铁的化合物应用广泛，如铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。等。(1)写出写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：式：_(2)若将若将(1)中的反应设计成原电池，请在方框内中的反应设计成原电池，请在方框内画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。电极反应式。正极反应正极反应_；负极反应负极反应_。【解析解析】首先分析首先分析Fe3与与Cu的反应中的氧化的反应中的氧化剂、还
16、原剂，然后依据原电池原理，再设计成剂、还原剂，然后依据原电池原理，再设计成原电池。依据反应：原电池。依据反应：2Fe3Cu=2Fe2Cu2，Cu失电子，应为原电池的负极，正极失电子，应为原电池的负极，正极材料选用比铜不活泼的碳棒或铂丝均可，电解材料选用比铜不活泼的碳棒或铂丝均可，电解质溶液选用质溶液选用FeCl3溶液。溶液。【答案答案】(1)2Fe3Cu=2Fe2Cu2(2)装置图装置图2Fe32e=2Fe2Cu2e=Cu2【误区警示误区警示】学生在画原电池装置图时易出学生在画原电池装置图时易出现以下几种错误：现以下几种错误：(1)未用虚线画出烧杯中所盛放电解质溶液。未用虚线画出烧杯中所盛放电
17、解质溶液。(2)未用导线将两电极连接起来。未用导线将两电极连接起来。(3)未指明：未指明：正、负极及其材料；正、负极及其材料；电解质溶电解质溶液。液。变式训练变式训练2(2019年黄石高一检测年黄石高一检测)如图所示装如图所示装置中，可观察到电流计指针偏转，置中，可观察到电流计指针偏转，M棒变粗，棒变粗，N棒变细。下表所列棒变细。下表所列M、N、P物质中，可以组合物质中，可以组合成该装置的是成该装置的是()选项号选项号MNPA锌锌铜铜稀硫酸稀硫酸B铜铜铁铁稀盐酸稀盐酸C银银锌锌硝酸银溶液硝酸银溶液D锌锌铁铁硝酸铁溶液硝酸铁溶液解析：解析：选选C。M棒变粗，棒变粗，N棒变细，说明棒变细，说明N棒
18、是负极，相对棒是负极，相对M棒金属活泼性更强。棒金属活泼性更强。M棒变粗说明棒变粗说明M棒上有金属析出。棒上有金属析出。电极反应式和电池反应式的书写电极反应式和电池反应式的书写1电极反应式的书写电极反应式的书写(1)根据原电池的装置书写根据原电池的装置书写负极负极若负极材料本身被氧化，其电极反应式有两种若负极材料本身被氧化，其电极反应式有两种情况：情况：一种是负极金属失电子后生成的金属阳离子不一种是负极金属失电子后生成的金属阳离子不与电解质溶液的成分反应，此时的电极反应可与电解质溶液的成分反应，此时的电极反应可表示为表示为Mne=Mn。若负极材料本身不反应，若负极材料本身不反应，如燃料电池，在
19、书写如燃料电池，在书写负极反应式时，要将燃料失电子的反应及其产负极反应式时，要将燃料失电子的反应及其产物与电解质溶液中的反应叠加在一起书写，如物与电解质溶液中的反应叠加在一起书写，如H2O2(KOH溶液溶液)电池的负极反应为电池的负极反应为H22OH2e=2H2O。正极正极首先判断在正极发生反应的物质。当负极材料首先判断在正极发生反应的物质。当负极材料与电解质溶液能发生自发的化学反应时，在正与电解质溶液能发生自发的化学反应时，在正极上发生电极反应的物质是电解质溶液中的某极上发生电极反应的物质是电解质溶液中的某种微粒；种微粒；当负极材料与电解质溶液不能发生自发的化学当负极材料与电解质溶液不能发生
20、自发的化学反应时，在正极上发生反应的物质是溶解在电反应时，在正极上发生反应的物质是溶解在电解质溶液中的解质溶液中的O2。然后再根据具体情况写出正。然后再根据具体情况写出正极反应式，在书写时也要考虑正极反应产物是极反应式，在书写时也要考虑正极反应产物是否与电解质溶液反应的问题，若反应也要书写否与电解质溶液反应的问题，若反应也要书写叠加后的反应式。叠加后的反应式。(2)根据原电池反应书写电极反应式根据原电池反应书写电极反应式找出发生氧化反应和还原反应的物质，确定找出发生氧化反应和还原反应的物质，确定正、负极产物。正、负极产物。利用电荷守恒分别写出电极反应式。利用电荷守恒分别写出电极反应式。验证：两
21、电极反应式相加所得式子和原化学验证：两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同，则书写正确。方程式相同，则书写正确。2原电池反应式的书写原电池反应式的书写将两电极反应式相加即得原电池反应式，要使将两电极反应式相加即得原电池反应式，要使两电极反应式得失电子数相等。两电极反应式得失电子数相等。锂电池是一代新型高能电池，它以质量锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应式为功多种锂电池。某种锂电池的总反应式为LiMnO2=LiMnO2，下列说法正确的是，下列说法正确的是()ALi是正极，电极反应为
22、是正极，电极反应为Lie=LiBLi是负极，电极反应为是负极，电极反应为Lie=LiCMnO2是负极，电极反应为是负极，电极反应为MnO2e=MnODLi是负极，电极反应为是负极，电极反应为Li2e=Li2【思路点拨思路点拨】解答此题要注意以下两点：解答此题要注意以下两点：(1)根据化合价判断正、负极；根据化合价判断正、负极；(2)根据电极材料写电极反应方程式。根据电极材料写电极反应方程式。【答案答案】B【规律方法规律方法】电极方程式判断方法电极方程式判断方法(1)首先判断反应类型是否正确，即负极应该失首先判断反应类型是否正确，即负极应该失电子发生氧化反应，正极应该得电子发生还原电子发生氧化反
23、应，正极应该得电子发生还原反应；反应；(2)确认电极得失电子后的产物是否与电解质溶确认电极得失电子后的产物是否与电解质溶液发生反应，若能反应，则应写与电解质溶液液发生反应，若能反应，则应写与电解质溶液反应后的方程式。反应后的方程式。变式训练变式训练3(2019年北京东城区高一检测年北京东城区高一检测)燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示，课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示，a、b均为惰性电极。下列叙述不正确的是均为惰性电极。下列叙述不正确的是()Aa极是负极，该电极上发生氧化反应极是负极，该电极上发生氧化反应Bb
24、极反应是极反应是O24OH4e=2H2OC总反应方程式为总反应方程式为2H2O2=2H2OD氢氧燃料电池是一种氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源具有应用前景的绿色电源解析：解析：选选B。a极通极通H2为负极，电极反应为为负极，电极反应为2H24OH4e=4H2O发生氧化反应；发生氧化反应；b极通极通O2为正极，电极反应为为正极，电极反应为O22H2O4e=4OH，B项不正确；正负极电极反应式相项不正确；正负极电极反应式相加得总反应式为加得总反应式为2H2O2=2H2O；氢氧燃料电；氢氧燃料电池的能量高，且产物为水，对环境无污染，故池的能量高，且产物为水，对环境无污染，故是具有应用前景的绿
25、色电源。是具有应用前景的绿色电源。探究整合应用探究整合应用实验目的：利用所学知识，设计电池装置。实验目的：利用所学知识，设计电池装置。实验用品：电极、镁条、铜片、铁片等。实验用品：电极、镁条、铜片、铁片等。电解质：果汁电解质：果汁(橙汁、苹果汁、柠檬汁等橙汁、苹果汁、柠檬汁等)。其他：导线、金属夹、发光二极管、其他：导线、金属夹、发光二极管、500 mL烧烧杯。杯。实验方案：实验方案：CuMg原电池、电解质溶液为橙原电池、电解质溶液为橙汁；汁；CuFe原电池，电解质溶液为苹果汁；原电池，电解质溶液为苹果汁；FeMg原电池，电解质溶液为柠檬汁。原电池，电解质溶液为柠檬汁。实验操作：用导线分别将三
26、种方案中的金属片实验操作：用导线分别将三种方案中的金属片连接到金属夹上，分别将金属片两两插入到盛连接到金属夹上，分别将金属片两两插入到盛有果汁的三个有果汁的三个500 mL的烧杯中，的烧杯中，用发光二极管两端分别接触三种用发光二极管两端分别接触三种方案中金属活动性不同的金属夹。方案中金属活动性不同的金属夹。观察现象，连接方式如图所示。观察现象，连接方式如图所示。实验现象：三种方案中发光二极管均发光。实验现象：三种方案中发光二极管均发光。实验结论：原电池把化学能转变为电能。实验结论：原电池把化学能转变为电能。回答问题：回答问题：(1)连接装置时活泼金属接二极管的连接装置时活泼金属接二极管的_极极
27、上，较不活泼金属接二极管的上，较不活泼金属接二极管的_极上。极上。(2)在方案、中铜作电极情况在方案、中铜作电极情况_。(3)在方案、中镁作电极情况在方案、中镁作电极情况_。(4)在方案、中铁作电极情况在方案、中铁作电极情况_。(5)在方案中负极反应为在方案中负极反应为_，正，正极反应为极反应为_，总反应方程式为，总反应方程式为_。【解析解析】在原电池中较活泼金属作负极在原电池中较活泼金属作负极(连接连接二极管的负极二极管的负极)，较不活泼金属作正极，较不活泼金属作正极(连接二极连接二极管的正极管的正极)。因金属活泼性：。因金属活泼性：MgFeCu，故，故方案、中方案、中Cu均作正极，、中均作正极，、中Mg均作负均作负极，方案中铁作负极，方案中铁作正极。极，方案中铁作负极，方案中铁作正极。在方案中负极反应为在方案中负极反应为Mg2e=Mg2，正，正极反应为极反应为2H2e=H2，总电池方程式为，总电池方程式为Mg2H=Mg2H2。【答案答案】(1)负正负正(2)Cu均作正极均作正极(3)镁均作负极镁均作负极(4)方案中铁作负极，方案中铁作正极方案中铁作负极，方案中铁作正极(5)Mg2e=Mg22H2e=H2Mg2H=Mg2H2知能优化训练知能优化训练本部分内容讲解结束本部分内容讲解结束点此进入课件目录点此进入课件目录按按ESC键退出全屏播放键退出全屏播放谢谢使用谢谢使用
