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[学习目标]1．了解化学能与电能的转化关系。2．初步了解原电池的工作原理及应用。3．了解研制新型电池的重要性。4．会书写简单的电极反应第二节化学能与电能1．一次能源和二次能源探究点(一)化学能转化为电能[自学新知]2．化学能间接转化为电能——火力发电过程能量转换_____能→___能→_____能→___能关键化石燃料的_____(________反应)化学机械电燃烧氧化还原热3．化学能直接转化为电能——原电池(1)实验探究实验装置实验现象结论铜片：__________锌片：电流表：有产生，装置中能转化为能有气泡产生溶解指针偏转电流化学电(2)概念：把能转变为能的装置。(3)工作原理负极电极材料：电极反应：Zn电子，发生反应电极反应式：Zn－2e－===Zn2＋正极电极材料：电极反应：电子，发生反应电极反应式：2H＋＋2e－===H2↑电池反应：(4)电子的流向：电子由极经导线流向极。(5)反应本质：原电池反应的本质是反应。化学电Zn失去氧化Cu得到还原负正氧化还原Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑[特别提醒]原电池工作时电子的流向与电流的方向相反，即电子由负极流向正极，而电流是由正极流向负极。1．下列装置中，哪些能构成原电池？其他不能构成原电池的原因是什么？[探究思考]提示：装置D能构成原电池；装置A不能构成原电池，原因是酒精为非电解质；装置B不能构成原电池，原因是没有形成闭合回路；装置C不能构成原电池，原因是两个电极的金属活泼性相同。2．原电池工作时，电子和离子分别怎样移动？提示：电子是从负极经过导线移向正极；在原电池电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。1．构成原电池的条件(1)具有活泼性不同的两个电极；(2)两电极插入电解质溶液中；(3)形成闭合回路；(4)能自发地发生氧化还原反应。[深化拓展]2．原电池的工作原理(1)反应类型：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。(2)电子的移动方向：从负极流出，经导线流向正极。(3)离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。3．原电池正、负极的判断4．电极反应式的书写(1)负极反应式的书写①活泼金属作负极时，电极本身被氧化：a．若生成的阳离子不与电解质溶液反应，其产物可直接写为金属阳离子，如：Zn－2e－===Zn2＋，Cu－2e－===Cu2＋。b．若生成的金属阳离子与电解质溶液反应，其电极反应式为两反应合并后的反应式。如MgAl(KOH)原电池，负极反应式为Al－3e－＋4OH－===AlO－2＋2H2O；铅蓄电池负极反应式：Pb－2e－＋SO2－4===PbSO4。②负极本身不反应时，常见书写方法为：氢氧(酸性)燃料电池，负极反应式为H2－2e－===2H＋。氢氧(碱性)燃料电池，负极反应式为H2－2e－＋2OH－===2H2O。(2)正极反应式的书写①首先根据化合价变化或氧化性强弱判断得电子的微粒；②其次确定该微粒得电子后变成哪种形式。如氢氧(酸性)燃料电池，正极反应式为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。氢氧(碱性)燃料电池，正极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－。铅蓄电池正极反应式：PbO2＋2e－＋4H＋＋SO2－4===PbSO4＋2H2O。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)原电池是一种电能转化为化学能的装置()(2)原电池中负极失去电子发生氧化反应()(3)原电池中正极是电子流出极()(4)用导线连接的铜片和锌片插入到稀H2SO4中，锌片上有大量气泡产生()×√××[对点演练]2．(1)下列装置属于原电池的是________。(2)在选出的原电池中，_______是负极，发生_____反应，_______是正极，该极的现象是__________________________；(3)此原电池反应的化学方程式为________________________。⑤Fe氧化Cu电极上产生气泡Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑解析：(1)依据构成原电池的条件判断，只有⑤符合。(2)在装置⑤中，较为活泼的金属铁作负极，发生氧化反应：Fe－2e－===Fe2＋；不活泼的金属铜作正极，正极上发生还原反应：2H＋＋2e－===H2↑，所以看到的现象是正极产生气泡。(3)由上述分析，可确定此原电池的电池总反应是Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑。1．加快氧化还原反应的速率(1)原理：在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中粒子运动相互间的干扰减小，使反应速率增大。(2)应用：实验室用Zn和稀H2SO4(或稀盐酸)反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀H2SO4形成原电池，加快了锌的腐蚀，使产生H2的速率加快。探究点(二)原电池原理的应用[深化拓展]2．比较金属的活动性强弱(1)原理：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。(2)应用：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(1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。(2)实例：以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例装置材料选择电极反应负极：Fe正极：Cu或C等(活泼性比Fe差的金属或导电的石墨棒均可)电解质溶液：CuSO4溶液负极：Fe－2e－===Fe2＋正极：Cu2＋＋2e－===Cu1．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：实验装置部分实验现象a极质量减小，b极质量增大b极有气体产生，c极无变化d极溶解，c极有气体产生电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是()A．abcdB．bcdaC．dabcD．abdc[对点演练]解析：选C装置一是原电池，a极质量减小，说明a极金属失电子形成离子，故a极金属比b极金属活泼；装置二没有形成原电池，可知b比c活泼，且c位于金属活动性顺序表中氢的后面；装置三形成原电池，易知d比c活泼；装置四中，电流从a极流向d极，则电子是从d极流向a极，知d比a活泼。因此四种金属的活动性顺序为dabc。答案：C2．铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：____________________________________________________。(2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。正极反应：____________________________________；负极反应：____________________________________。2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋Cu－2e－===Cu2＋装置图解析：负极发生氧化反应，反应式为Cu－2e－===Cu2＋，正极发生还原反应，反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。负极：Cu；正极：C或铂；电解质溶液：FeCl3溶液。1．干电池(1)锌锰电池(2)碱性锌锰电池将锌锰干电池中的电解质NH4Cl换成湿的，并在构造上作了改进。KOH探究点(三)发展中的化学电源[自学新知]2．充电电池充电电池又称电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以进行，使电池恢复到放电前的状态。(1)铅蓄电池二次逆向(2)镍镉电池正极材料为NiO(OH)，负极材料为，电解质为。(3)锂离子电池新一代可充电的绿色电池，低功耗电器的主流电源。3．燃料电池(1)原理利用原电池的工作原理将和反应所放出的能直接转化为能。(2)与其他电池的区别反应物由外设装备提供，如燃料和氧化剂等。CdKOH燃料氧化剂化学电1．相对于普通锌锰电池来讲，碱性锌锰电池有什么优点？提示：碱性锌锰电池是将普通锌锰电池中的NH4Cl换成湿的KOH，这样可延长电池的寿命和提高其性能。2．写出氢氧燃料电池反应的化学方程式，由此分析两极反应物分别是什么？提示：在2H2＋O2===2H2O反应中，化合价变化H2→H2O，氢由0→＋1，O2→H2O，氧由0→－2，H2发生氧化反应，O2发生还原反应，H2为负极反应物，O2为正极反应物。[探究思考]1．废旧电池中的镉、镍、汞、铅等重金属阳离子会对土壤和水造成污染，因此，要回收处理。2．二次电池可循环使用，但充、放电次数仍有限制，有一定的使用寿命。3．燃料电池的燃料可随时添加，电池可持续放电，这是其他电池无法比拟的。[深化拓展]4．氢氧燃料电池：酸性电池碱性电池负极2H2－4e－===4H＋2H2＋4OH－－4e－===4H2O正极O2＋4H＋＋4e－===2H2OO2＋4e－＋2H2O===4OH－电池总反应2H2＋O2===2H2O1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)手机上用的锂离子电池属于二次电池()(2)锌锰干电池中，锌电极是正极()(3)甲烷燃料电池中通入甲烷的一极为负极，发生还原反应()(4)废旧电池需回收集中处理的原因是为了利用电池外壳的金属材料()√×××[对点演练]2．人造卫星常用到的一种高能电池——银锌蓄电池，它在放电时的电极反应为Zn＋2OH－－2e－===ZnO＋H2OAg2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－，据此判断氧化银是()A．负极，被氧化B．正极，被还原C．负极，被还原D．正极，被氧化解析：由电极反应式可知，Ag2O得电子，发生还原反应，做原电池的正极。答案：B[核心语句归纳总结]1．构成原电池的条件(1)具有活泼性不同的两个电极；(2)两电极必须插入电解质溶液中；(3)形成闭合回路；(4)能自发地发生氧化还原反应。2．原电池工作原理口诀：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。3．原电池正、负极的判断方法：首先准确判断元素化合价的变化，然后根据原电池工作原理判断。化合价升高―→失去电子―→发生氧化反应―→负极；化合价降低―→得到电子―→发生还原反应―→正极。1．如下图所示装置，能够组成原电池的是()解析：A项，两电极材料相同，且不能发生氧化还原反应，不能组成原电池，错误；B项，两电极材料相同，不能组成原电池，错误；C项，装置为原电池，Zn为负极，Cu为正极，发生反应Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，正确；D项，乙醇溶液不是电解质溶液，不能组成原电池，错误。答案：C[分层训练·固本提能][课堂巩固落实]2．下列有关电池的说法正确的是()A．铅蓄电池不属于二次电池B．原电池工作时一定有氧化还原反应发生C．废旧电池可埋入土壤，作为肥料D．氢氧燃料电池，通入氢气的电极为电池的正极解析：铅蓄电池属于二次电池；原电池工作时一定有电子转移，一定有氧化还原反应发生；废旧电池中含重金属，埋入土壤，会污染环境；氢氧燃料电池中通入H2的电极为负极，通入O2的一极为正极。答案：B3．如图是铅蓄电池构造示意图，下列说法不正确的是()A．铅蓄电池，充电时电能转化为化学能B．电池工作时，电子由Pb板通过导线流向PbO2板C．电池工作时，Pb发生还原反应D．电池工作时，H＋移向PbO2板解析：A项，铅蓄电池充电时把电能转化成化学能，正确；B项，电池工作时，电子从负极经外电路流向正极，即电子由Pb流向PbO2，正确；C项，电池中Pb作负极，发生氧化反应，错误；D项，电池工作时，阳离子向正极移动，正确。答案：C4．如图装置所示，铜片上发生的反应为()A．Zn2＋＋2e－===ZnB．2H＋＋2e－===H2↑C．Zn－2e－===Zn2＋D．Cu2＋＋2e－===Cu解析：根据图示可知，该装置为原电池，由于还原性ZnCu，所以Zn是负极，发生氧化反应，Cu是正极，H＋在正极上得到电子，发生还原反应，电极反应式是2H＋＋2e－===H2↑。答案：B5．把A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验