第2节化学能与电能

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人教版必修二第二章第二节第一课时：原电池的工作原理及构成条件

第三组实验
（可以）
（不可以）
形成条件三：必须形成闭合回路
第四组实验
u
（可以）
（不可以）
形成条件四：必须具备一个自发进行的氧化还原反应（中学指放热的氧化还原反应）
(3)构成原电池的条件 ①有两种活动性不同的金属（或能导电非金属）作电极。一般的，较活泼金属为负极；较不活泼金属（或非金属）为正极常只起导电作用。 ②电极材料均插入电解质溶液中。一般的，酸、碱、盐溶液的某种成分能和负极发生氧化还原反应 ③两极相连形成闭合电路。 ④能自发发生的氧化还原反应（指放热的氧化还原反应）。
二、化学能与电能的相互转化 1. 火力发电——化学能间接转化为电能
我国目前发电总量构成
①分析教材图2-8，火力发电的原理是什么？
化石燃料
燃烧
热能蒸汽
发电机
机械能
电能
化学能
②火力发电有什么利和弊？
技术成熟
利我国煤炭资源丰富,燃料廉价易得
投资较少，建厂快
化石燃料不可再生，面临枯竭
弊产生SO2、NO2等污染气体，导致酸雨等污染
【实验探究三】
A
在探究二装置的导线中间接入一个电流表，
观察电流表的指针是否偏转? [实验现象]：铜片上有气泡产生，锌片不断溶解，
无气泡，电流表的指针发生偏转。 [实验结论]：导线中有电子的定向移动，有电流通过。
通过这个装置，我们实现了把氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动，从而产生电流，化学能直接转化为电能。
例3. 由A、B、C、D四种金属按下表中装置进行实验。
装置
现象二价金属A不断溶解 C的质量增加 A上有气体产生
根据实验现象回答下列问题： (1)装置甲中负极的电极反应式是_______________。 (2) 装置乙中正极的电极反应式是 _____________ 。 (3) 装置丙中溶液的 pH 变化是 ________。(4)四种金属活动性由强到弱的顺序是____________________。

2.2.3 化学能与电能知识点归纳

必修二第二章第二节化学能与电能一次能源和二次能源点拨：电能是当今社会应用最广泛的二次能源。

化学能转化为电能1．化学能间接转化为电能——火力发电(1)过程：(2)关键：燃烧(氧化还原反应)是使化学能转换为电能的关键。

2．化学能直接转化为电能——原电池(1)实验探究(2)原电池①定义：将化学能转变为__电能__的装置。

点拨：原电池反应的本质是一个自发的放热的氧化还原反应。

原电池原理的应用问题探究：1．NaOH＋HCl===NaCl＋H2O，能利用这个反应设计成原电池吗？为什么？2．锌与稀硫酸反应制H2时向溶液中加少量CuSO4后，为什么反应速率加快？原电池原理的应用探究提示：1.不能。

因为该反应不是氧化还原反应。

2．锌置换出的铜附着在锌上，铜、锌、稀硫酸构成原电池。

知识归纳总结：1．加快氧化还原反应的速率：(1)原理：原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。

(2)实例：实验室用Zn和稀硫酸反应制取氢气时，可滴入几滴硫酸铜溶液，形成原电池，加快反应速率。

2．比较金属活泼性强弱：(1)原理：一般原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应，不活泼金属作正极，发生还原反应。

(2)实例：有两种金属A和B，用导线连接后插入稀硫酸中，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A>B。

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)选择合适的材料。

①电极材料：电极材料必须导电。

负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料。

②电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应。

(3)实例以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为例原电池的工作原理问题探究：1．在铜锌原电池中，电子是怎样移动的？电子能否通过电解质溶液？如果不能，电流是如何形成的？2．若将稀硫酸换作硫酸铜溶液，能否产生电流？电极反应有何不同？原电池的工作原理探究提示：1.由于金属锌比金属铜活泼，锌失去电子，电子通过导线2+流向铜片。

第二章第二节化学能与电能第1课时化学能与电能的相互转化

第1课时化学能与电能的相互转化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――→燃烧热能――→蒸汽机械能――→发电机电能。

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Zn 2＋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 －===Zn 2＋，铜片上的反应为2H ＋＋2e －===H 2↑。

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？SO 42－浓度呢？答案由于H ＋在铜片上得电子生成H 2，溶液中H ＋浓度减小，pH 增大。

溶液中SO 42－浓度基本保持不变。

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。

[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。

第二节化学能与电能2

3. 氢氧燃料电池 2H2+4OH--4e;2H2O+4e=4OH-
【例】（全国高考题）镍氢电池是近全国高考题）年开发出来的可充电电池，年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。放电代会产生污染的铜镍电池。镍氢电池的总反应式是：的总反应式是：H2+2NiO(OH) 充电 == 电解质是KOH KOH。 2Ni(OH)2，电解质是KOH。根据此反应式判断，下列叙述中正确的是( 式判断，下列叙述中正确的是( CD) A.电池放电时电池放电时， A.电池放电时，电池负极周围溶液的 OH-不断增大 B.电池放电时电池放电时， B.电池放电时，镍元素被氧化 C.电池充电时电池充电时， C.电池充电时，氢元素被还原 D.电池放电时电池放电时， D.电池放电时，H2是负极
二、发展中的化学电源
1、干电池
负极：负极：Zn-2e-=Zn2+ 正极：正极：2NH4++2e-=2NH3+ H2
2、充电电池 (1)铅蓄电池铅蓄电池
方法与技巧
电极反应式书写方法：电极反应式书写方法： ①确定反应物和生成物；确定反应物和生成物； ②确定电子转移数；确定电子转移数； ③电荷守恒和质量守恒。电荷守恒和质量守恒。
镍镉充电电池
密封、体积小、寿命长。密封、体积小、寿命长。镉（Cd））负极，作负极，NiO（OH）作正极。以（）正极。 KOH作电解质。但镉有毒。作电解质。作电解质但镉有毒。
镍氢充电电池
锂离子充电电池
锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。电池。是笔记本电脑，移动电话，摄象机等低功耗电器的主流电源。
方法与技巧：方法与技巧：简单原电池的正负极的判断＊根据电流方向或电子流动方向判断：根据电流方向或电子流动方向判断：电流是由正极流向负极电子流动方向是由负极流向正极

第2章第2节化学能与电能

第二章第二节
化学能与电能
鄄城一中李齐斌
一个意外的现象
实验步骤：
1、将稀硫酸倒入100mL烧杯中（约半烧杯）。
2、将铜片插入稀硫酸中，观察现象。
3、将锌片插入稀硫酸中，观察现象。 4、将锌片和铜片在稀硫酸中接触，注意观察现象。
1、铜片上的气泡可能是什么？为什么？ 2、如何用实验验证锌板上的电子转移
∨
负极： Zn－2e-＝Zn2+
⑤
正极： 2H++2e-＝H2↑ 总反应： Zn+2H+＝Zn2++H2↑
∨
负极： Fe－2e-＝Fe2+
⑥
正极：Cu2++2e-＝Cu 总反应： Fe+Cu2+＝Fe2++Cu Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4
到铜板上？
验证锌板上的电子转移到铜板上。
实验用品：铜板、锌板、导线、稀硫酸、烧杯、电流表。
1、铜片上生成的气泡是氢气。 2、氢气是怎样生成的？ 3、锌板上电子为什么会转移到铜板上？
如何判定铜锌原电池的正、负极？
原电池的构成液、铜片、锌片、镁条、石墨棒、铁钉、导线、电流表、烧杯。
要求： 1.用对比的方法设计实验方案
2.完成实验
构成原电池的条件：
(1) 两种活动性不同的电极：负极：较活泼金属
正极：不活泼金属或非金属
⑵ 电解质溶液 ⑶闭合回路
练习
①
判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.
②
×
③
×
×
④
HCl
负极： Zn－2e-＝Zn2+ 正极： 2H++2e-＝H2↑ 总反应： Zn+2H+＝Zn2++H2↑

必修二化学2.2.1化学能转化为电能

必修二化学第二章第二节化学能与电能第1课时化学能转化为电能1.能举例说明化学能转化成电能的实例，并了解及应用。

2.理解原电池概念。

3.初步了解原电池工作原理及构成条件。

(重点)化学能转化为电能阅读教材P39到P42[实践活动]内容，完成下列问题。

1．能源的分类定义举例一次能源直接从自然界中取得的能源流水、原煤、天然气、风力、石油等二次能源一次能源经加工、转化得到的能源蒸汽、电力等2.化学能转化为电能的两种方式(1)火电(火力发电)：化学能――→燃烧热能――→蒸汽机械能――→发电机电能；缺点：污染环境、低效。

(2)原电池：将化学能直接转化为电能；优点：清洁、高效。

3．原电池(1)实验实验装置实验现象铜片：有气泡产生锌片：溶解变小电流表：指针偏转结论有电流产生，装置中化学能转化为电能(2)原电池概念：将化学能转变为电能的装置。

(3)铜锌原电池工作原理电极材料电子转移电极反应式反应类型Zn 失电子Zn－2e－===Zn2＋氧化反应Cu 得电子2H＋＋2e－===H2↑还原反应总电池反应：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑(4)反应本质：原电池反应的本质是氧化还原反应。

【判断】1．HCl＋NaOH===NaCl＋H2O是放热反应，可以设计成原电池。

(×)2．将铜片和锌片用导线连接插入酒精中，电流表指针发生偏转。

(×)3．在铜锌稀硫酸原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌。

(×)4．原电池中阳离子向正极移动。

(√)原电池的构成条件及正负极的判断方法1.构成原电池的“一个依据，三个必须”2．原电池正、负极的判断方法负极正极电极材料活动性较强的金属活动性较弱的金属或导电的非金属电子流动方向电子流出一极电子流入一极电流方向电流流入一极电流流出一极电解质溶液中离子的移动方向阴离子移向的一极阳离子移向的一极发生的反应氧化反应还原反应反应现象电极溶解电极增重或有气泡放出【活学活用】1．下列装置中，能构成原电池的是( )A．只有甲B．只有乙C．只有丙 D．除乙均可以【解析】甲装置不能构成闭合回路，乙装置两极材料相同，丁装置酒精不是电解质溶液，只有丙装置具备原电池的构成条件，故选C。

人教版必修2第二章第二节说课--原电池(共19张PPT)

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4、All that you do, do with your might; things done by halves are never done right. ----R.H. Stoddard, American poet做一切事都应尽力而为，半途而废永远不行6.17.20216.17.202110:5110:5110:51:1910:51:19
二、说教学目标
1、知识与技能：
认识原电池的概念；
掌握原电池的工作原理和形成条件
2、过程与方法：
学生通过对原电池的学习，体验科学探究的过程，理解科学探究的意义，初步养成科学探究的能力；通过小组探究实验，培养学生动手能力和团结协作意识
3、情感、态度与价值观：
学生通过探究化学能转化为电能的奥秘，提高学习化学的兴趣和热情，体验科学探究的艰辛与喜悦，感受化学世界的奇妙与和谐；
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17、儿童是中心，教育的措施便围绕他们而组织起来。下午4时48分54秒下午4时48分16:48:5421.7.21
• 2、Our destiny offers not only the cup of despair, but the chalice of opportunity. (Richard Nixon, American President )命运给予我们的不是失望之酒，而是机会之杯。二〇二一年六月十七日2021年6月17日星期四
• 问题二：氢离子变成氢分子有时从哪里来的呢？
• 问题三：根据电学知识中电子的流向，你能判断装置的正负极吗？
4、设问探究、合作交流，归纳形成条件
Zn Cu
Fe Cu
Zn Zn
Fe
Cu
√A
√B
C

高一化学人教版必修二第二章第2节《化学能与电能》知识点总结

第2节化学能与电能一、能源的分类1.化学能间接转化为电能(在能量的转化过程中存在能量的损失)—比如火力发电 ①转化过程火力发电是通过化石燃料的燃烧,使化学能转化为热能,加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机,然后带动发电机发电.燃煤发电是从煤中的化学能开始的一系列能量转化过程.化学能−−→−燃烧热能−−→−蒸汽机械能−−→−发电机电能 ①转化原理燃烧(氧化还原反应)是使化学能转化为电能的关键.因此燃烧一定发生氧化还原反应,氧化还原反应必定有电子的转移,电子的转移引起化学键的重新组合,同时伴随着体系能量的变化. 拓展点1:火力发电的优缺点优点:①我国煤炭资源丰富①投资少,技术成熟,安全性能高缺点:①排出大量的能导致温室效应的气体CO 2以及导致酸雨的含硫氧化物,比如SO 2①消耗大量的不可再生的化石燃料资源①能量转化率低①产生大量的废渣、废水.2.化学能直接转化为电能(在能量的转化过程中不存在能量的损失)—原电池(将氧化还原反应所释放的化学能直接转化为电能)(1)原电池的工作原理实验现象产生的原因分析2+会逐渐溶解,而由Zn失去的电子则由Zn片通过导线流向Cu片,因此Zn片上会带有大量的正电荷,Cu片上会带有大量的负电荷,而电解质溶液中含有阳离子(H+、Zn2+)以及阴离子(OH-、SO42-),由于正负电荷相互吸引,所以电解质溶液中的阳离子会移向Cu片去中和Cu片上带负电荷的电子,阴离子则移向Zn片去中和Zn片上的正电荷,但是由于溶液中的H+得电子能力比Zn2+强,所以H+就移向Cu片去获得Cu片上由Zn片失去的电子而被还原为H原子,H 原子再结合成H分子即H2从Cu片上逸出,因此Cu片上有无色气泡产生.通过电流表指针发生偏转并且指针偏向于Cu片这一边,可以得出该装置产生了电流(而电流的形成是因为电子发生了定向移动),并且电流移动的方向与电子移动的方向相反,所以电流是从Cu片流出,Zn片流进,即Cu片作为正极;Zn片作为负极.原电池工作原理的总结归纳:①原电池中电流的流向:正极→负极①原电池中电子的流向:负极→导线→正极(注意:在该过程中,电子是永远都不会进入到电解质溶液中,因为电子只在金属内部运动并且电解质溶液中的自由移动的阴阳离子也不能在导线中通过)①原电池中电解质溶液中阴、阳离子的移动方向:阳离子→正极阴离子→负极①原电池工作原理的本质:发生自发的氧化还原反应即将氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动,将化学能转化为电能的形式释放.(所谓自发就是指该氧化还原反应不需要借助外在的力量即本身就能够自己发生)①原电池中的负极发生氧化反应,通常是电极材料或还原性气体失去电子被氧化,电子从负极流出;原电池的正极发生还原反应,通常是溶液中的阳离子或O2等氧化剂得到电子被还原,电子流入正极.(2)原电池的构成条件(两极一液一回路,反应要自发)①两极:正极和负极是两种活泼性不同的电极材料,包括由两种活泼性不同的金属材料构成的电极或者是由一种金属与一种非金属导体(如石墨)构成的电极,一般活泼性较强的金属作为负极.①一液(电解质溶液):包括酸、碱、盐溶液.①一回路(构成闭合的电路):即两电极由导线相连或直接接触以及两电极必须插入到同一种电解质溶液中或者分别插入到一般与电极材料相同的阳离子的两种盐溶液中,两盐溶液之间用盐桥相连形成闭合回路.比如以下装置:①氧化还原反应要自发:指电解质溶液至少要与作为负极的金属电极材料发生自发的氧化反应.(3)电极反应式①定义:原电池中的正极和负极所发生的反应①电极反应式的书写方法:补充:复杂电极反应式的书写如CH4碱性燃料电池负极反应式的书写:CH4＋2O2＋2OH－===CO2－3＋3H2O……总反应式2O2＋4H2O＋8e－===8OH－……正极反应式CH4＋10OH－－8e－===7H2O＋CO2－3……负极反应式注意:①电极反应式的书写必须遵守离子方程式的书写要求,比如难溶物、弱电解质、气体等均应写成化学式形式.①注意电解质溶液对正、负极反应产物的影响.如果负极反应生成的阳离子能与电解质溶液中的阴离子反应,则电解质溶液中的阴离子应写入电极反应式中,例如Fe与Cu在NaOH溶液中形成原电池,负极反应式为:Fe+2e-+2OH－=Fe(OH)2.三、原电池的应用(1)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极,活动性较弱的金属作正极.①应用:比如A、B两种金属用导线连接或直接接触后插入到稀H2SO4电解质溶液中,若A极溶解,B极有气泡产生,由此可判断A是负极,B是正极,活动性:A>B.(2)加快氧化还原反应的速率①原理:在原电池中,氧化反应与还原反应分别在两极进行,溶液中的粒子运动时相互间的干扰小,从而使化学反应速率加快.①应用:比如实验室中用Zn和稀H2SO4制取H2时,通常滴入几滴CuSO4溶液,能够加快产生H2的速率.原因在于Zn 与置换出的Cu构成了原电池,加快了反应的进行.(3)防止金属被腐蚀(比如要保护一个铁闸,可用导线将其与一Zn块相连,使Zn作原电池的负极,铁闸作正极)补充:金属腐蚀①定义:指金属或合金与周围接触到的气体或液体发生化学反应,使金属失去电子变为阳离子而消耗的过程.②金属腐蚀的分类:化学腐蚀和电化学腐蚀在金属腐蚀中,我们把直接发生氧化还原反应且不构成原电池的腐蚀称为化学腐蚀;而由不纯的金属与电解质溶液接触时形成的原电池反应而引起的腐蚀称为电化学腐蚀,电化学腐蚀又分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀:在潮湿的空气中,钢铁表面吸附一层薄薄的水膜,里面溶解了少量的O2、CO2等气体,含有少量的H＋和OH－从而形成电解质溶液.A.当电解质溶液呈中性、弱碱性或弱酸性时,它跟钢铁里的Fe和少量的C形成了无数个微小的原电池,Fe作负极,C 作正极,因此钢铁发生吸氧腐蚀.电极反应式为:负极(Fe):2Fe-4e-=2Fe2+ 正极(C):O2+2H2O+4e-=4OH－总反应式为:2Fe+O2+2H2O=Fe(OH)2B.当电解质溶液的酸性较强时,钢铁则发生析氢腐蚀.电极反应式为:负极(Fe):Fe-2e-=Fe2+ 正极(C):2H＋+2e-=H2↑总反应式为:Fe+2H+=Fe2+ +H2↑(4)制作各种化学电源(比如制作干电池、铅蓄电池、新型高能电池等)(5)设计制作原电池①设计电路原电池的设计要满足构成原电池的四个条件:(a)由两种活动性不同的金属或由一种金属与其他导电的材料(非金属或某些氧化物)作为电极材料;(b)两个电极必须浸在电解质溶液中;(c)两个电极之间要用导线连接形成闭合回路;(d)有自发进行的氧化还原反应.②电极材料的选择电池的电极必须导电.电池中的负极必须能够与电解质溶液反应,容易失去电子,因此负极一般是活泼的金属材料.正极和负极之间只有产生电势差,电子才能定向移动,所以正极和负极一般不用同一种材料.③电解质溶液的选择电解质是使负极材料放电的物质.因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应,或电解质溶液中溶解的其他物质与负极发生反应(如空气中的O2).但是如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥),则左、右两个容器中的电解质溶液一般选择与电极材料相同的阳离子的盐溶液.比如Cu-Zn-硫酸盐原电池中,负极金属Zn浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中.④设计示例拓展点2:原电池的正、负极的判断方法(1)根据组成原电池两电极的材料判断:一般是活泼性较强的金属作为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属作为正极.(2)根据电流方向或电子流动的方向判断:电流方向(在外电路)是由正极流向负极,电子的流动方向是由负极流向正极.(3)根据原电池中电解质溶液内阴、阳离子的定向移动方向判断:在原电池的电解质溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极.(4)根据原电池两电极发生的反应类型判断: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.(5)根据电极质量的变化判断:原电池工作后,X极质量增加,说明溶液中的阳离子在X极(正极)放电,X极活动性弱;反之,X极质量减少,说明X极金属溶解,X极为负极,活动性强.(6)根据电池中的现象判断:若某电极上有气泡冒出,则是因为析出了H2,说明该电极为正极,活动性弱.上述判断方法可简记为:特别提醒:①在判断原电池正、负极时,不能只根据金属活泼性的相对强弱判断,有时还要考虑电解质溶液,比如Mg、Al和NaOH溶液构成的原电池中,由于Mg不与NaOH溶液反应,虽然金属性Mg>Al,但是在该条件下却是Al作负极.因此要根据具体情况来判断正、负极.又比如说Fe、Cu在稀H2SO4溶液中,Fe作负极,Cu作正极;而Fe、Cu在浓HNO3溶液中,Fe作正极,Cu作负极.①原电池的负极材料可以参加反应,表现为电极溶解,但有的原电池(比如燃料电池)负极材料不参加反应;原电池的正极材料通常不参加反应.四、发展中的化学电源1.化学电源的分类2PbSOSO4放电充电锌银蓄电池的负极是锌,正极是Ag电极反应:O+H O+2e- =2Ag+2OH2Ag+Zn(OH)2Zn+Ag2O+H2O放电充电五、燃料电池燃料电池是一种能连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池.燃料电池的最大优点在于能量转化率高,可以持续使用,无噪音,不污染环境.燃料电池的电极本身不参与氧化还原反应,只是一个催化转化元件.它工作时,燃料和氧化剂连续地由外部供给,在电极上不断地进行反应,生成物不断地被排出,于是电池就连续不断地提供电能.(1)氢氧燃料电池2H+O=2H O1)燃料电池正极反应式的书写因为燃料电池正极反应物一般是O2,即正极都是氧化剂—O2得到电子的还原反应,故正极反应的基础都是O2+4e-=2O2-,O2-的存在形式与燃料电池的电解质的状态以及电解质溶液的酸碱性有着密切的联系.①电解质为酸性电解质溶液(如稀硫酸)在酸性环境中,O2-离子不能单独存在,可供O2-离子结合的微粒有H+离子和H2O,O2-离子优先结合H+离子生成H2O.这样在酸性电解质溶液中,正极反应式为O2＋4H++4e-=2H2O.①电解质为中性或碱性电解质溶液(如氯化钠溶液或氢氧化钠溶液)在中性或碱性环境中,O 2-离子也不能单独存在,O 2-离子只能结合H 2O 生成OH -离子,故在中性或碱性电解质溶液中,正极反应式为O 2＋2H 2O +4e -=4OH -.①电解质为熔融的碳酸盐(如Li 2CO 3和Na 2CO 3熔融盐混和物)在熔融的碳酸盐环境中,O 2-离子也不能单独存在,O 2-离子可结合CO 2生成CO 32-离子,则其正极反应式为O 2＋2CO 2 +4e -=2CO 32-.①电解质为固体电解质(如固体氧化锆—氧化钇)该固体电解质在高温下可允许O 2-在其间通过,故其正极反应为O 2+4e -=2O 2-.2)燃料电池负极反应式的书写燃料电池负极反应物种类比较繁多,可为氢气、水煤气、甲烷、丁烷、甲醇、乙醇等可燃性物质.不同的可燃物有不同的书写方式,要想先写出负极反应式相当困难.一般燃料电池的负极反应式都是采用间接方法书写,即按上述要求先正确写出燃料电池的总反应式和正极反应式,然后在电子守恒的基础上用总反应式减去正极反应式即得负极反应式.比如以H 2、C 3H 8为燃料的碱性电池为例说明如下: H 2-2e - =2H +或H 2-2e -+2OH -=2H 2O;C 3H 8−−→−--e 203CO 2−−→−-OH 63CO 32-(3个C 整体从-8价升高到+12价,失去20e -),则有:C 3H 8-20e -+aOH -=3CO 32-+bH 2O,由电荷守恒知a=26;由H 原子守恒知b=17,所以电极反应式为C 3H 8-20e -+26OH -=3CO 32-+17H 2O(3)燃料电池与一次电池、二次电池的主要区别①氧化剂与燃料在工作时不断地由外部供给.①生成物不断地被排出.(4)废弃电池的处理废弃电池中含有重金属和酸碱等有害物质,随意丢弃,对生态环境和人体健康有很大的危害.若把它当作一种资源,加以回收利用,既可以减少对环境的污染,又可以节约资源.因此,应当重视废弃电池的回收.。

化学能与电能的相互转化

稀硫酸
电子
电流
Zn
H2
负极
Cu 正极
原电池工作原理示意图
1．原电池：将化学能转化为电能的装置。 2．原电池的工作原理
构成最简单的原电池需要哪些要件？
e-
1、电极？ 2、溶液？
H2SO4
G
e-
e-
负极
正极
Zn
Cu
eeZZnn2+2+Zn2+H2eH-e2-HH22
开仔动Fra bibliotek实验探究中
细
脑筋
观察
想探究目的1: 形成原电池对电极有什么要求？发
到别人
现探究目的2: 形成原电池对溶液有什么要求? 别
人不
想不到
注：由于电极往往有杂质，而电流计又非常灵敏，所以，如果是非常微弱的电流，我们可视为没有电流产生！
能发现
的
的
有一位富翁要建造一艘豪华的游艇，他不
惜重金让造船师用昂贵、漂亮、对海水有很强的抗腐蚀性的镍铜合金将船底包起来。由于镍铜合金的机械性能不够大，游艇的许多零件还是得用特种钢来制造。然而就在这艘豪华游艇出海航行后的几天，船底已经是千疮百孔，过早的结束了生命，你知道这是为什么吗？应如何解决呢？
第二节化学能与电能
一、化学能与电能的相互转化
（一）火力发电
化学能→热能→机械能→电能
（二）化学能直接转化为电能的原理和装置
要使化学反应释放的能量不经过热能，直接转化为电能，所要解决的首要问题是什么？
那种类型的化学反应能产生电流？
氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学能转化为热能，再经过一系列能量转换环节才能转化为电能。为什么没有形成电流，怎样使它直接产生电流呢？

人教版高中化学必修二课件化学能与电能4月15日

水电 17% 火电 79%
其他 4%
水电其他火电
优势：投资较少，建厂Βιβλιοθήκη ，技术成熟，安全性能高，原料较充分。
火电站工作原理示 2001年我国发电总量构成图
火力81.2%
水电17.6%
其他1.2%
化学能
(煤）
燃烧
热能
蒸汽
机械能
发电机
电能
一、化学能转化为电能
–火力发电中能量是如何转化的呢？
• 化学能
动手动脑
2、一个电池反应的总方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu, 该反应的的原电池正确组合是（）
C
动手动脑
交流后讨论，你能为格林太太开个有效的处方么？
动手动脑
4、阅读课本P
，完成学案火力发电内容。 39
知识延伸
5、阅读学案知识拓展部分，解释原电池中电子为什么舍近求远，绕道而行？
核电站
河南省鹤壁高中岳心敬
《化学2》第二章第二节
化学能与电能
• 橙子真的可以为iphone充电么？
模型对比
原电池定义
化学能
电能
1、能量转化角度：化学能直接转化为电能
2、化学反应角度：使氧化还原反应分别在两个电极上进行。
控制变量法
改变电极材料
改变溶液
形成闭合回路
原电池形成条件
两电极的活泼性不同
发电机
燃烧
蒸汽
化学能
热能
机械能
电能
能不能直接转化？
•
缺点：对环境污染较重，所需原料为不可再生的化石燃料，能源利用率低。
原电池原理
问题1:如何确定电极名称？
问题2:电极上分别发生了哪种类型的反应？

2020高中化学人教版必修二教师用书：2-2-1 化学能与电能 Word版含答案

姓名，年级：时间：第二节化学能与电能第一课时化学能转化为电能一、一次能源和二次能源二次能源中的电能是应用最广泛，使用最方便，污染最小的能源。

二、化学能转化为电能1．燃煤发电的能量转化（1）过程：化学能错误!热能错误!机械能错误!电能(2）化石燃料的燃烧（氧化还原反应）是使化学能转换为电能的关键。

2．原电池(1）实验（2)原电池概念：将化学能转变为电能的装置（3)铜锌原电池工作原理电池总反应：Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。

（4)反应本质：原电池反应的本质是氧化还原反应.(5）构成原电池的条件理论上，自发的氧化还原反应均可设计成原电池。

①两个活动性不同的电极(或一个为金属，一个为能导电的非金属）电极。

②具有电解质溶液。

③形成闭合回路。

1．正误判断（1）HCl＋NaOH===NaCl＋H2O是放热反应，可以设计成原电池（）(2）在铜—锌—稀硫酸原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌（）（3)原电池中阳离子向正极移动 ( ）(4）原电池中的负极反应一定是电极材料失电子（)（5)把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴CuCl2溶液,气泡放出速率加快( )［答案] （1)×（2）×（3）√（4）×(5）√2．下列叙述不正确的是( )A．根据一次能源和二次能源的划分，氢气为二次能源B．电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源C．火力发电是将燃料中的化学能直接转化为电能的过程D．在火力发电过程中，化学能转化为热能实际上是氧化还原反应发生的过程，伴随着能量的变化[答案］A3．下列设备工作时,将化学能转化为电能的是( )［答案］C4．(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______________________。

第二节化学能与电能

的司机会定期请专业人员向铅蓄电池
内加入蒸馏水，以补充在使用过程中
损失的水分，延长其使用寿命。
【资料卡片】
资料显示，一节电池烂在地里，能使1平方米的土壤永久失去利用价值；一粒纽扣电池可使600吨水受到污染，相当于一个人一生的饮水量。电池里含有汞、铅、镉等多种重金属元素，会威胁到人类的健康。
3.燃料电池它是一种高效、环境友好的发电装
4.Zn片和Cu片用导线连接(中间电流表指针有何变化? 接电流表)插入稀H2SO4(偏向?) 说明了什么?
原电池
现铜片锌片电流表
象
表面有气泡产生逐渐溶解
电流表指针偏转
结论：导线中产生了电流。
原电池: 将化学能转化为电能的装置叫做原电池。负极：流出电子的一极；正极：流入电子的一极。
2负极(Pb)： Pb + SO4 -2e-＝PbSO4 2正极(PbO2)：PbO2 + 4H+ + SO4 + 2e- ＝PbSO4 +2H2O
H2SO4
PbO2
Pb(铅)
总电池反应:PbO2 + Pb +2H2SO4＝2PbSO4+ 2H2O
生活小常识
由于铅蓄电池在使用时产生热
量，水会因挥发而损失，因此有经验
1.干电池
负极：Zn - 2e- == Zn2+
石墨棒 MnO2 NH4Cl 锌筒
正极：2NH4+ + 2e- == 2NH3↑+H2↑
电池总反应式：
Zn + 2NH4+ == Zn2++2NH3↑+H2↑ 特点：a：一次性电池，不可逆。 b：用KOH代替NH4Cl能提高性能，延长寿命。

化学能与电能

讨论5、有人用铂作电极，KOH溶液作电解液，又从两电极分别通CH4和O2，
形成燃料电池，该电池中通入甲烷的
铂为负极极，发生的电极反应是 CH4+10OH--8e-＝CO32-+7H2O ，该电池工作时（放电）反应的总化学方程 2式是 CH4+2O2+2OH ＝CO3 +3H2O ，
电池工作时溶液的pH值将变变小
稀硫酸 B Cu Zn Cu Zn
C Cu
Zn
稀硫酸 D
稀硫酸
CuSO4溶液 E
纯酒精 F
3、在盛水烧杯中，铁圈和银圈紧连处吊一根绝缘细丝，使之平衡（见下图）。沿细丝小心向杯中滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是（ D ） A、铁圈上析出大量铜 B、保持平衡状态不变 C、铁圈向下倾斜 D、银圈向下倾斜
Cu Cu - 2e- = Cu2+ 。的负极是________ ，负极反应式是__________________
3、某原电池的总反应方程式为2Fe3++Fe＝3Fe2+，不能实现该反应的原电池是（C、D ） A、正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液 B、正极为石墨，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液 C、正极为Fe，负极为Zn，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液 D、正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为CuSO4溶液
两极相连接．取两个50 mL的小烧杯，在一个烧杯中注入约40 mL 的浓硝酸，在另一只烧杯中注入40 mL O.5 mol/L的硫酸溶液．试回答下列问题： (1)两电极同时插入稀硫酸中，电流方向由铜极流向铝极
- Al3+ ，铝 Al 片 -3e 上= 电极反应式