人教版必修二第二章化学反应与能量第二节 化学能与电能
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答案 ④⑥⑦ 跟踪练习1 下列装置能构成原电池的是( )
答案 B
知识点2：原电池的设计 例2 如图Ⅰ所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和 银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。小心地往烧 杯中央滴入CuSO4溶液。
(1)片刻后可观察到的现象是________。 A．铁圈和银圈左右摇摆不定 B．保持平衡状态不变 C．铁圈向下倾斜 D．银圈向下倾斜 (2)产生上述现象的原因是_______________________。 (3)欲使图Ⅱ中的铁棒逐渐溶解而铜不在铁棒上析出，可 以设计的实验是____________________________________。
名师解惑
一、原电池的构成条件及工作原理 1．原电池的构成条件： (1)具有活动性不同的两种电极材料(金属和金属或金属 和能导电的非金属)。 (2)电极材料与电解质溶液接触。 (3)组成闭合回路。 2．原电池的工作原理：较活泼金属发生氧化反应，电 子由较活泼金属通过导线流入不活泼金属，溶液中氧化性较 强的阳离子在不活泼金属上得到电子被还原。
解析 因为铁圈可以与CuSO4发生氧化还原反应：Fe＋ CuSO4＝FeSO4＋Cu，铁圈和银圈直接相连，电子可以顺利 传递，所以可以构成原电池，其电极反应式为：
负极：Fe－2e－＝Fe2＋ 正极：Cu2＋＋2e－＝Cu 铁溶解，铁圈减轻；生成的Cu沉积在银圈上，银圈增 重。 答案 (1)D (2)加CuSO4溶液后，构成Fe－Ag原电池，Fe溶解，铁圈 减轻，Cu2＋在银圈上得电子，沉积在银圈上，银圈增重 (3)找一种比铁不活泼的金属(如Cu)或非金属(如石墨)与 铁棒用导线相连接(或直接接触)，插入该溶液中构成原电池
跟踪练习2 某同学根据原电池原理设计了“苹果电 池”(如图)，下列有关说法中正确的是( )
A．将苹果换成番茄，小灯泡就不亮了 B．铁片是此“苹果电池”的正极 C．苹果里有电解质溶液 D．一段时间后取出Cu片，其质量减少 答案 C
三、原电池的设计 任何自发进行的氧化还原反应均能设计成原电池，一般 思路是先依据反应式确定电极材料，然后判断电解质溶液， 注意构成原电池的条件。 1．以自发进行的氧化还原反应为基础，如：Zn＋Cu2＋ ＝Zn2＋＋Cu。 2．把氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应两个半 反应，从而确定电极反应。氧化反应(负极)：Zn－2e－＝Zn2 ＋；还原反应(正极)：Cu2＋＋2e－＝Cu。 3．以两极反应为根据，确定电极材料及电解质溶液。 负极材料为Zn，正极材料的活动性比Zn弱，多采用石墨、 Cu等。电解质溶液要含有Cu2＋，可以为CuCl2溶液或CuSO4 溶液。 4．结合原电池的构成条件，画出装置图。
思维激活
格林太太有一口整齐的牙齿，但其中有两颗假牙：一颗 是黄金的——这是格林太太富有的象征；另一颗是不锈钢 的——这是一次车祸留下的痕迹。但自从车祸后，她经常头 疼，夜间失眠，心情烦躁……尽管吃了不少药物，但病症未 有丝毫的减轻，你想知道她真正的病因吗？
自学导引
化学能与电能的相互转化 1．间接转化：在我国发电总量构成上，火力发电居首 位。燃煤发电过程中的能量转化过程为化学能热能机械能电 能。 思考题1 在火力发电过程中使化学能转化为电能的关 键是什么？ 答案 燃烧(氧化还原反应)。 2．直接转化——原电池 (1)原电池是将化学能转变为电能的装置。在原电池中氧 化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行，使其间电子 发生转移，在闭合回路下形成电流。可见原电池反应的本质 是氧化还原反应。
思考题2 是不是所有的反应都能设计成原电池？ 答案 不是，只有发生电子转移的氧化还原反应才能设 计成原电池。 (2)在铜锌原电池中，锌易失去电子被氧化成Zn2＋进入溶 液，电子由锌片通过导线流向铜片，溶液中的H＋从铜片端 获得电子被还原成氢原子，再结合成氢分子从铜片上逸出。 锌片上的反应为Zn－2e－＝Zn2＋ ,铜片上的反应为2H＋＋2e－ ＝H2↑。 思考题3 在铜、锌和稀硫酸构成的原电池中，溶液的 pH如何变化？SO42－浓度呢？ 答案 由于H＋在铜片上得电子生成H2，溶液中H＋浓度 减小，pH增大。溶液中SO42－浓度基本保持不变。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 典例导析
知识点1：原电池的构成及工作原理 例1 在下图的8个装置中，属于原电池的是________。
解析 ①②中无两电极，③中两电极的活动性应不同， ⑤中无电解质溶液，⑧中不形成闭合回路，只有④⑥⑦满足 形成原电池的三个条件，形成了原电池，本题的易错点是⑥ ⑦，⑥被误认为无导线相连构不成闭合回路，⑦被误认为应 插入同一装置中而漏选。
[特别提醒] ①自发进行的氧化还原反应，理论上可组成原电池。 ②形成闭合回路的方式有多种，可以是导线连接两个电 极，也可以是两电极接触。如下图：
二、原电池正负极的判断方法 1．根据组成原电池两极的材料判断.一般是活动性较强 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．根据电流或电子的流动方向判断。电流是由正极流 向负极；电子由负极流向正极。 3．根据原电池两极发生的反应来判断。原电池的负极 总是失电子发生氧化反应,其正极总是得电子发生还原反应。 4．根据现象判断。一般溶解的一极为负极，增重或有 气泡放出的一极为正极。 [特别提醒] ①原电池的负极失去电子的总数等于正极得到电子的总 数，遵循电子守恒。 ②原电池正负极的判断不仅要看两极活动性的相对强 弱，还要看电解质溶液的种类。例如：Mg、Al为电极，若 以H2SO4溶液为电解质溶液，则Mg为负极；若以NaOH溶液 为电解质溶液，则Al为负极。
第二节 化学能与电能
第1课时 化学能与电能的相互转化
三维目标
知识与技能
1．初步认识原电池概念、反应原理、构成 及应用(重点) 2．通过对原电池实验的探究，从电子转移 的角度理解化学能向电能转化的本质(难点)
通过对化学能与电能的转化的实验探究过 过程与方法 程，培养观察能力、实验能力和分析推理
能力
情感、态度与 多角度体会化学科学与人类文明和社会发 价值观 展的密切关系
答案 B
知识点2：原电池的设计 例2 如图Ⅰ所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和 银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。小心地往烧 杯中央滴入CuSO4溶液。
(1)片刻后可观察到的现象是________。 A．铁圈和银圈左右摇摆不定 B．保持平衡状态不变 C．铁圈向下倾斜 D．银圈向下倾斜 (2)产生上述现象的原因是_______________________。 (3)欲使图Ⅱ中的铁棒逐渐溶解而铜不在铁棒上析出，可 以设计的实验是____________________________________。
名师解惑
一、原电池的构成条件及工作原理 1．原电池的构成条件： (1)具有活动性不同的两种电极材料(金属和金属或金属 和能导电的非金属)。 (2)电极材料与电解质溶液接触。 (3)组成闭合回路。 2．原电池的工作原理：较活泼金属发生氧化反应，电 子由较活泼金属通过导线流入不活泼金属，溶液中氧化性较 强的阳离子在不活泼金属上得到电子被还原。
解析 因为铁圈可以与CuSO4发生氧化还原反应：Fe＋ CuSO4＝FeSO4＋Cu，铁圈和银圈直接相连，电子可以顺利 传递，所以可以构成原电池，其电极反应式为：
负极：Fe－2e－＝Fe2＋ 正极：Cu2＋＋2e－＝Cu 铁溶解，铁圈减轻；生成的Cu沉积在银圈上，银圈增 重。 答案 (1)D (2)加CuSO4溶液后，构成Fe－Ag原电池，Fe溶解，铁圈 减轻，Cu2＋在银圈上得电子，沉积在银圈上，银圈增重 (3)找一种比铁不活泼的金属(如Cu)或非金属(如石墨)与 铁棒用导线相连接(或直接接触)，插入该溶液中构成原电池
跟踪练习2 某同学根据原电池原理设计了“苹果电 池”(如图)，下列有关说法中正确的是( )
A．将苹果换成番茄，小灯泡就不亮了 B．铁片是此“苹果电池”的正极 C．苹果里有电解质溶液 D．一段时间后取出Cu片，其质量减少 答案 C
三、原电池的设计 任何自发进行的氧化还原反应均能设计成原电池，一般 思路是先依据反应式确定电极材料，然后判断电解质溶液， 注意构成原电池的条件。 1．以自发进行的氧化还原反应为基础，如：Zn＋Cu2＋ ＝Zn2＋＋Cu。 2．把氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应两个半 反应，从而确定电极反应。氧化反应(负极)：Zn－2e－＝Zn2 ＋；还原反应(正极)：Cu2＋＋2e－＝Cu。 3．以两极反应为根据，确定电极材料及电解质溶液。 负极材料为Zn，正极材料的活动性比Zn弱，多采用石墨、 Cu等。电解质溶液要含有Cu2＋，可以为CuCl2溶液或CuSO4 溶液。 4．结合原电池的构成条件，画出装置图。
思维激活
格林太太有一口整齐的牙齿，但其中有两颗假牙：一颗 是黄金的——这是格林太太富有的象征；另一颗是不锈钢 的——这是一次车祸留下的痕迹。但自从车祸后，她经常头 疼，夜间失眠，心情烦躁……尽管吃了不少药物，但病症未 有丝毫的减轻，你想知道她真正的病因吗？
自学导引
化学能与电能的相互转化 1．间接转化：在我国发电总量构成上，火力发电居首 位。燃煤发电过程中的能量转化过程为化学能热能机械能电 能。 思考题1 在火力发电过程中使化学能转化为电能的关 键是什么？ 答案 燃烧(氧化还原反应)。 2．直接转化——原电池 (1)原电池是将化学能转变为电能的装置。在原电池中氧 化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行，使其间电子 发生转移，在闭合回路下形成电流。可见原电池反应的本质 是氧化还原反应。
思考题2 是不是所有的反应都能设计成原电池？ 答案 不是，只有发生电子转移的氧化还原反应才能设 计成原电池。 (2)在铜锌原电池中，锌易失去电子被氧化成Zn2＋进入溶 液，电子由锌片通过导线流向铜片，溶液中的H＋从铜片端 获得电子被还原成氢原子，再结合成氢分子从铜片上逸出。 锌片上的反应为Zn－2e－＝Zn2＋ ,铜片上的反应为2H＋＋2e－ ＝H2↑。 思考题3 在铜、锌和稀硫酸构成的原电池中，溶液的 pH如何变化？SO42－浓度呢？ 答案 由于H＋在铜片上得电子生成H2，溶液中H＋浓度 减小，pH增大。溶液中SO42－浓度基本保持不变。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 典例导析
知识点1：原电池的构成及工作原理 例1 在下图的8个装置中，属于原电池的是________。
解析 ①②中无两电极，③中两电极的活动性应不同， ⑤中无电解质溶液，⑧中不形成闭合回路，只有④⑥⑦满足 形成原电池的三个条件，形成了原电池，本题的易错点是⑥ ⑦，⑥被误认为无导线相连构不成闭合回路，⑦被误认为应 插入同一装置中而漏选。
[特别提醒] ①自发进行的氧化还原反应，理论上可组成原电池。 ②形成闭合回路的方式有多种，可以是导线连接两个电 极，也可以是两电极接触。如下图：
二、原电池正负极的判断方法 1．根据组成原电池两极的材料判断.一般是活动性较强 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．根据电流或电子的流动方向判断。电流是由正极流 向负极；电子由负极流向正极。 3．根据原电池两极发生的反应来判断。原电池的负极 总是失电子发生氧化反应,其正极总是得电子发生还原反应。 4．根据现象判断。一般溶解的一极为负极，增重或有 气泡放出的一极为正极。 [特别提醒] ①原电池的负极失去电子的总数等于正极得到电子的总 数，遵循电子守恒。 ②原电池正负极的判断不仅要看两极活动性的相对强 弱，还要看电解质溶液的种类。例如：Mg、Al为电极，若 以H2SO4溶液为电解质溶液，则Mg为负极；若以NaOH溶液 为电解质溶液，则Al为负极。
第二节 化学能与电能
第1课时 化学能与电能的相互转化
三维目标
知识与技能
1．初步认识原电池概念、反应原理、构成 及应用(重点) 2．通过对原电池实验的探究，从电子转移 的角度理解化学能向电能转化的本质(难点)
通过对化学能与电能的转化的实验探究过 过程与方法 程，培养观察能力、实验能力和分析推理
能力
情感、态度与 多角度体会化学科学与人类文明和社会发 价值观 展的密切关系