人教版高中化学必修2：化学能转化为电能

放电 充电
Zn(OH)2＋2Ag，
负极： Zn ；正极： Ag2O ；电解质溶液：KOH。
②铅蓄电池：
Pb＋PbO2＋2H2SO4
放电 充电
2PbSO4＋2H2O，
负极： Pb ；正极： PbO2 ；电解质溶液： 硫酸 。
③镍氢电池：
NiO(OH)＋MH
放电 充电
NiO＋M＋H2O
负极：贮氢合金；正极：泡沫氧化镍；电解质溶液：氢
[答案] A
(1)原电池工作中“三个方向”和“一个类型”：
(2)电极反应式的书写： 原电池的正、负极； 得失电子的微粒； 据氧化还原反应书写两电极反应
1．在例1中：(1)实验中观察到哪些现象？ (2)电子的流向如何？若收集到标准状况下气体2.24 L， 则转移电子的物质的量是多少？
提示：(1)锌作负极，失电子不断溶解，H＋在正极得电子产生H2。 (2)电子由负极(锌片)经导线流向正极(铜片)。 收集到H2为22.42.L24·mLol－1＝0.1 mol，转移电子为0.1 mol×2＝ 0.2 mol。
(2)比较金属的活动性强弱： ①分析：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实例：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A>B。 (3)金属材料的防护： ①分析：将被保护金属设计成原电池的正极。
②实例：轮船在海里航行时，为了保护轮船不被腐蚀， 可以在轮船上焊上一些活泼性比铁更强的金属，如Zn，这 样构成的原电池Zn为负极，而Fe为正极，从而防止了铁的 腐蚀。
Fe合金网为电极材料的海水电池。在这种电池中 ( )
①铝合金是正极 ②铝合金是负极 ③海水是电解质溶液
④铝合金电极发生还原反应
A．②③
B．②④
C．①②
D．①④
解析：因为活动性：Al>Fe，Al>Pt，则此电池中铝合金 是负极，①错误、②正确。海水是电解质溶液，③正确。 铝合金电极(负极)发生氧化反应，④错。答案为A。 答案：A
再如Pb＋PbO2＋H2SO4===2PbSO4＋2H2O， 负极为Pb，正极为PbO2，电解质为H2SO4。 (2)若给出的为离子反应方程式： 则负极为还原剂失电子，正极为氧化剂得电子，电解 质为含氧化性离子的酸或盐。如该例2中电解质为CuSO4， 也可为CuCl2。
[例3] (2011·福建高考)研究人员研制出一种锂水电池，可作
②两个活泼性不同的金属(或金属与非金属)；
电
③电极插入电解质溶液中； 池 ④构成闭合回路。
3．钢铁的电化学腐蚀 (1)电化学腐蚀：
金属跟 电解质溶液 接触―发―生→原电池 反应―结―果→ 比较活泼的金属 失去 电子而被氧化。
(2)钢铁的腐蚀： ①构成条件：
电极—铁与少量的碳形成两个电极； 电解质溶液—钢铁表面水膜中溶有少量
b．装置：
2．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。 正极反应式：__________，负极反应式：__________。
1．原理及优点 化学电源依据 原电池 反应原理，能量转化率是燃料燃 烧无法比拟的。 2．常见化学电源 (1)一次电池： Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)， 负极： Zn ；正极： 碳棒 ，电解质溶液：NH4Cl等。
(2)二次电池：
①银锌纽扣电池：
Zn＋Ag2O＋H2O
H＋和OH－
，

还溶解了氧气等气体。
②电极反应：
负极铁
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 ，
正极碳
O2＋4e－＋2H2O===4OH－ ；
总反应
2Fe－4e－===2Fe2＋ ；
后续反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，Fe(OH)3 易分解生成铁锈(Fe2O3·xH2O)。
[例1] 将锌片和铜片用导线连接置于稀硫酸溶液中，
下列各叙述错误的是
()
A．锌片作负极，锌发生还原反应
B．铜片作正极
C．正极反应为：2H＋＋2e－===H2↑ D．溶液中的H＋移向正极
[解析] 该装置为原电池，锌比铜活泼，锌作负极， 失电子发生氧化反应；铜作正极，H＋向正极移动，在正 极得电子，电极反应为：2H＋＋2e－===H2↑，A错，B、 C、D正确。
氧化钾溶液。
(3)燃料电池：
①氢氧燃料电池：
2H2＋O2===2H2O
负极： H2 失电子；正极： O2 得电子；电解质溶液：氢氧
化钾或稀硫酸。 ②甲醇—空气燃料电池： 2CH3OH＋O2＋4OH－===2CO23－＋6H2O
负极： CH3OH 失电子；正极： O2 得电子；电解质溶
液：KOH。
(1)加快化学反应速率： ①分析：构成原电池，加快了电子转移，加快了化学 反应速率。 ②实例：实验室用Zn和稀H2SO4(或稀HCl)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的溶液形成原电池，加快了锌的腐蚀，使产生H2 的速率加快。
答案：(1)锌片不断溶解，铜片上有气泡产生 (2)电子由锌片经导线流向铜片 0.2 mol
[例2] 一个原电池总反应为：Zn＋M2＋===Zn2＋＋M。
(1)该原电池电极材料及电解质可能是________。
正极
负极
电解质溶液
A
Zn
M
B
M
Zn
C
M
Zn
D
Fe
Zn
MCl2 H2SO4 MSO4 NaOH
流出 氧化反应
流入 还原反应
电极反应式 总反应式
Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
记忆口诀：原电池分两极(正、负)；负极氧化(反应)正 (极)还原(反应)；电子由负(极)流向正(极)；阳(离子)向正(极) 阴(离子)向负(极)。
(3)构成条件： 原 ①能进行自发的氧化还原反应；
B．原电池是将化学能转变为电能的装置
C．在原电池中，电子流出的一极是负极，发生氧化反应
D．原电池放电时，电子的方向是从负极到正极
解析：构成原电池的两个电极也可以是一种金属和一种 能导电的非金属，如石墨，A项错误；B项正确；在原电 池中，电子流出的一极发生氧化反应，是负极，C项正 确；原电池放电时，电子从负极到正极，D项正确。 答案：A
4．原电池正、负极判断的五个依据
负极
依据
正极
⋮
⋮
⋮
较活泼金属
电极材料―→较不活泼金属
发生氧化反应
反应类型―→发生还原反应
流出电子
电子流向―→流入电子
阴离子移向
离子移向―→阳离子移向
不断溶解或 质量不断减小
质量不断增加 电极现象―→或有气泡产生
1．下列关于原电池的叙述，错误的是
()
A．构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属
1．原电池工作原理口诀： 原电池分两极(正、负)；负极氧化正(极)还原；电子由 负(极)流向正(极)；阳(离子)向正(极)阴(离子)向负(极)。 2．钢铁电化学腐蚀的正负极反应： 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－； 负极：Fe－2e－===Fe2＋。 3．氢氧燃料电池(KOH作电解质)的电极反应： 负极：2H2－4e－＋4OH－===4H2O； 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。
[答案] C
(1)常见燃料电池有甲烷、乙烷、甲醇、乙醇、N2H4、 H2等燃料电池，通常这些燃料在负极失电子，O2在正极得 电子。
(2)电极反应式： 负极：还原剂－ne－===氧化产物(氧化反应) 正极：氧化剂＋ne－===还原产物(还原反应)
茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源
必须长效、稳定。我国科技工作者研制出以铝合金、Pt－
(4)制作化学电源——设计原电池： ①分析：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。即：
负极：还原剂－ne－===氧化产物； 正极：氧化剂＋ne－===还原产物。 ②实例：利用氧化还原反应Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu 设计成如图所示的原电池。 a．该原电池的电极反应为： 负极(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋(氧化反应)； 正极(Cu)：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应)。
(2)M可以是下列金属中________。
A．Mg
B．Fe
C．Cu
D．Ag
利用给出的氧化还原反应设计原电池的两种情况： (1)若给出的氧化还原方程式： 则负极为还原剂失电子，正极为氧化剂得电子，电解 质为氧化剂(或反应物中的溶剂)。 如Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu， 负极为：Fe－2e－===Fe2＋， 正极为Cu2＋＋2e－===Cu，电解质为CuSO4，
解析：根据氧化还原反应2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋设计 原电池，负极发生氧化反应，Cu失电子，正极选择比Cu活 动性弱的金属或碳棒，电解质溶液为FeCl3溶液。 答案：(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ (2)装置图：
2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ Cu－2e－===Cu2＋
为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，
以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说
法不．正确的是 A．水既是氧化剂又是溶剂
()
B．放电时正极上有氢气生成 C．放电时OH－向正极移动
D．总反应为：2Li ＋2H2O===2LiO池的负极，电极反应 式为：Li－e－===Li＋，LiOH溶液中的阳离子有Li＋和H＋， 由于氧化性H＋>Li＋，所以正极反应是：2H＋＋2e－===H2↑， 由于H＋来自于水的电离，所以H＋放电的同时溶液时产生了 OH－，即该反应的总反应为：2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑， 水既是氧化剂又是溶剂。在原电池的放电过程中，阳离子 向正极移动，阴离子向负极移动，所以OH－向负极移动，C 选项错误。
1.实验探究
[实验1、2现象] 实验1、2中现象相同，均为锌片周 围 有气泡产生 ，铜片周围 无明显现象 。
[实验结论] 锌与稀硫酸 发生化学反应 ，铜与稀硫 酸 不反应 。
原因：锌在金属活动性顺序中位于氢前面，能置换酸 中氢；铜片在金属活动性顺序中位于氢后面，不能 置换 酸中氢。
[实验3、4现象] 锌片周围 无气泡产生 ，铜片周 围 有气泡产生 ；实验4中电流计指针 发生偏转 。
[实验结论] 锌、铜用导线连接后插入稀硫酸溶液 中，导线中有 电流 产生。
2．原电池 (1)概念：将 化学 能转变为 电 能的装置。 (2)工作原理：(以锌—铜—稀硫酸原电池为例)
装置
现象 得失电子 正负极判断
Zn电极
锌片 逐渐溶解 失电子 负极
Cu电极
铜片上 产生气泡 得电子 正极
电子流向 反应类型