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化学·必修2（人教版）第二章化学反应与能量第二节化学能与电能第1课时原电池情景导入格林太太是一位美丽、乐观的中年妇女，当她开怀大笑的时候，人们总是可以发现她一口整齐洁白的牙齿中镶有两颗假牙：其中一颗是黄金的，另一颗是不锈钢的。但是令人百思不解的是自从镶上不锈钢假牙后，格林太太经常头痛、夜间失眠、心情烦躁……医生绞尽了脑汁，格林太太的病情仍未好转。后来一位年轻的化学家来看望格林太太，为格林太太揭开了病因。原来是两颗金属的假牙与唾液中的电解质形成了原电池，产生了微小的电流，使得格林太太头痛。那么，原电池是如何形成的？它需要什么条件？课标点击知识导学典例精析栏目链接课标点击1．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。3．掌握原电池的构成要素以及电池正负极的判断。4．会书写简单的电极反应式。课标点击知识导学典例精析栏目链接课标点击知识导学典例精析栏目链接要点化学能转化为电能知识导学1．一次能源和二次能源。(1)一次能源。直接从________取得的能源，包括风力、______、潮汐、______、原煤、______、天然气、天然铀矿等。(2)二次能源。________经过加工、转换得到的能源，如电力、蒸汽等。2．化学能与电能的相互转化。(1)燃煤发电的能量转换过程。________――→燃烧______――→蒸汽________――→发电机______。自然界流水地热石油一次能源化学能热能机械能电能课标点击知识导学典例精析栏目链接知识导学(2)原电池。①定义：把________直接转化为________的装置。②构成条件：具有________________的两个电极；具有____________；电极间构成____________。③反应本质：化学电池的反应本质是__________________________反应。(3)电极。负极：________电子，发生________反应的电极。正极：________电子，发生________反应的电极。(4)电极方程式。表示正、负极发生反应的方程式。化学能电能活泼性不同电解质溶液闭合回路自发进行的氧化还原失氧化得还原课标点击知识导学典例精析栏目链接【应用思考】知识导学从上述火力发电和原电池的工作原理，阐述原电池的优点。火力发电需要经过较多的能量转化过程，每次转化都会有能量的消耗，所以能量利用率不高，而原电池是把化学能直接转化为电能，所以能量利用率较高。解析课标点击知识导学典例精析栏目链接一、原电池的工作原理►综合拓展知识导学概念将化学能转变为电能的装置叫做原电池Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4实质化学能转变为电能构成前提能自发地发生氧化还原反应构成条件①两个电极；②电解质溶液；③构成闭合回路电极构成正极、负极Zn：负极Cu：正极电极反应负极：失去电子，发生氧化反应；正极：得到电子，发生还原反应负极：Zn失去电子，发生氧化反应；正极：Cu2＋得到电子，发生还原反应课标点击知识导学典例精析栏目链接知识导学电子及电流的流向外电路：电子由负极流向正极，与电流方向相反；内电路：阴离子移向负极，阳离子移向正极，电流由正极流向负极外电路：电子由Zn极经导线流向Cu极，电流由Cu极流向Zn极；内电路：SO42－、OH－移向Zn极(负极)，Cu2＋、Zn2＋移向Cu极(正极)电极反应式与反应总式的关系两个电极反应式相加，即得反应总式负极：Zn－2e－===Zn2＋；正极：Cu2＋＋2e－===Cu；总反应：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu工作原理示意图课标点击知识导学典例精析栏目链接知识导学特别提示：正极或负极本身都不一定发生反应。有的电池中只有负极本身反应而正极不反应；有的电池中正、负极本身都反应；有的电池中正、负极本身都不反应。课标点击知识导学典例精析栏目链接二、正、负极的判断方法知识导学1．根据电极材料判断。一般来讲，活动性较强的金属为负极，活动性较弱的金属或能导电的非金属为正极。2．根据电流方向或电子流动方向来判断。在外电路(导线)上，电流由正极流向负极，电子流动方向是由负极流向正极。3．根据反应类型判断。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。课标点击知识导学典例精析栏目链接知识导学4．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。特别提示：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，还要考虑电解质溶液。(1)MgAl和稀盐酸构成原电池中，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。(2)AlCu和NaOH溶液构成的原电池中，Al作负极；而若把NaOH溶液换为浓HNO3，则Cu作负极。课标点击知识导学典例精析栏目链接三、原电池原理的应用知识导学1．比较金属活泼性。作负极的金属活泼性强，作正极的金属活泼性弱。2．改变化学反应速率。如：在Zn和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn置换出的Cu能和Zn构成原电池的正负极，从而加快Zn与稀硫酸反应的速率。3．保护金属设备。如：船体是钢铁材料，在海水中易被腐蚀。在船体外壳焊接上比铁活泼的金属(如Zn)，则构成以Zn、Fe为电极的原电池，Zn被消耗掉而Fe得到保护。课标点击知识导学典例精析栏目链接知识导学4．原电池的设计。以Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu为例说明。电极反应（1）依据：负极反应为还原剂－ne－===氧化产物正极反应为氧化剂＋ne－===还原产物（2）实例：负极反应为Zn－2e－===Zn2＋正极反应为Cu2＋＋2e－===Cu电极材料及电解质（1）负极：Zn（2）正极：Cu或C（比Zn的活泼性差的金属或导电的非金属）（3）电解质：CuSO4溶液装置图课标点击知识导学典例精析栏目链接知识导学特别提示：在设计原电池时，若给出的是离子反应方程式，如：Fe＋Cu2＋===Cu＋Fe2＋，此时电解质不确定为具体的物质，只要是可溶性铜盐即可，如CuCl2、CuSO4等。同时画出原电池装置图时，必须符合原电池组成的三大要素。课标点击知识导学典例精析栏目链接►尝试应用知识导学1．以下装置不能形成原电池的是________。④⑥课标点击知识导学典例精析栏目链接知识导学2．根据Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑的反应原理设计一个原电池，当Zn为负极时，正极可以选用的金属材料是()A．镁B．石墨C．铝D．铅3．有关原电池的下列说法中正确的是()A．在外电路中电子由正极流向负极B．在原电池中，只有金属能作负极C．原电池工作时，阳离子向正极方向移动D．原电池工作时，阳离子向负极方向移动DC课标点击知识导学典例精析栏目链接课标点击知识导学典例精析栏目链接一、原电池的构成典例精析例1某活动小组设计原电池装置，你认为设计合理的是()课标点击知识导学典例精析栏目链接典例精析由原电池的构成条件可知，A项中的两个电极相同，不能形成原电池；C项中没有形成闭合回路，不能形成原电池；D项中酒精为非电解质，也不能形成原电池；B项中Fe能与CuSO4溶液反应，可以形成原电池。解析B答案名师点睛：构成原电池的基本条件。(1)有两个金属活动性不同的电极(金属与金属或金属与导电的非金属)。(2)有电解质溶液。(3)构成闭合回路。(4)能自发进行的氧化还原反应发生。课标点击知识导学典例精析栏目链接►变式应用典例精析1．理论上不能设计成原电池的化学反应是()A．CH4＋2O2===CO2＋2H2OB．HNO3＋NaOH===NaNO3＋H2OC．2H2＋O2===2H2OD．2FeCl3＋Fe===3FeCl2B课标点击知识导学典例精析栏目链接二、原电池的工作原理典例精析例2下图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，在读书卡片上记录如下，其中正确的是()①Zn为正极，Cu为负极②H＋向负极移动③电子是由Zn经外电路流向Cu④Cu极上有H2产生⑤若有1mol电子流过导线，则产生的H2为0.5mol⑥正极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋A．①②③B．③④⑤C．④⑤⑥D．②③④课标点击知识导学典例精析栏目链接典例精析在该原电池中，Zn比Cu活泼，故Zn作负极，Cu作正极，电子由Zn流出经导线流向Cu；负极反应为Zn－2e－===Zn2＋，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故每转移1mol电子时，产生0.5molH2；在溶液中H＋向正极移动，SO42－向负极移动。故①②⑥错误，③④⑤正确，选B项。解析B答案课标点击知识导学典例精析栏目链接典例精析名师点睛：原电池的工作原理可用顺口溜帮助掌握：原电池分为两极，负极氧化正还原，电子由负流向正，离子阳正阴向负。课标点击知识导学典例精析栏目链接►变式应用典例精析2．下列装置中，导线中的电子由左边一极流向右边一极的是()C课标点击知识导学典例精析栏目链接