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
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____________________。
人教版化学必修二第二章化学反应与能量总结(全)
第二章化学反应与能量系列之知识清单第一节化学能与热能1.化学反应的重要特征：化学反应过程中总是伴随着能量变化，通常表现为热量变化。
2.化学反应中能量变化的主要原因：旧键的断裂和新键的形成。
3.化学反应吸收能量或放出能量的决定因素：反应物和生成物的总能量的相对大小。
4.会判断吸热反应、放热反应（1）放热反应：反应物的总能量大于生成物的总能量①所有燃烧反应；②中和反应；③大多数化合反应；④活泼金属跟水或酸反应；⑤铝热反应（2）吸热反应：反应物的总能量小于生成物的总能量①大多数分解反应；②氯化铵与氢氧化钡晶体的反应：Ba(OH)2·8H2O＋NH4Cl＝BaCl2＋2NH3↑＋10H2O③C＋CO2 2CO C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g) CO(s)＋H2O(g)CO2(g)＋H2(g)(3 ) 燃料的燃烧①燃烧的条件：达到着火点；与O2接触。
②燃料充分燃烧的条件：足够多的空气；燃料与空气又足够大的接触面积。
③提高煤炭燃烧效率的方法：煤的干馏、气化和液化。
（目的：减少污染物的排放；提高煤炭的利用率）5.两个角度认识吸、放热反应6.中和热：稀的强酸与强碱发生中和反应生成1molH2O时所释放的热量。
(57.3k J/mol)(1)为了保证0.50 mol·L-1的盐酸完全被中和，采用0.55 mol·L-1NaOH溶液，使碱稍稍过量。
（2）采用环形玻璃棒搅拌上下移动搅拌，金属环形棒也不行，散失热量。
（3）必须用强酸强碱，因为弱酸、弱碱在水溶液中部分电离比强酸强碱中和时的热效应值(57.3kJ/mol)要小一些。
（4）酸碱的浓度为稀溶液，如果是浓溶液导致中和热值高一些（5）用大小烧杯间的碎纸片和泡沫板来隔热保温，为了避免热量散失；7.一次能源：直接从自然界中获取得能源。
如：煤、石油、天然气、太阳能、风能、地热能、潮汐能、氢能、沼气等。
（2）二次能源：一次能源经过加工、转化得到的能源。
化学反应与能量(必修二 第二章 第二节 化学能与电能)
3.根据反应类型来判断
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。 例题：有A、B、C、D四种金属，当A、B组成原电池 时，电子流动方向A→B；当A、D组成原电池时，A发生 还原反应；B与C构成原电池时，电极反应式为C2++2e==C，B-2e-== B2＋，则A、B、C、D金属性由强到弱 的顺序为( C ) A ．A ＞B ＞C ＞D B ．A ＞B ＞D ＞C C ．D ＞A ＞B ＞C D ．D ＞ C ＞A ＞B
⑵如何才能产生电势差？
要设计一个装置，使氧化反应和还原反应分别在两个不 同区域进行，并使其间的电子转移，在一定条件下形成电流。
探究一：
将铜片和锌片分别插入稀硫酸溶液中， 观察现象并解释原因。
Zn
Cu
现象：
Zn片上有气泡且逐渐溶解； Cu片无明显现象。
化学方程式：
稀H2SO4
Zn + 2H+ == Zn2+ + H2↑
总反应： Zn+Cu2+=Cu+Zn2+
例外：
正极： 2H2O+2e-= 2OH-+ H2↑ 负极：
Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O
总反应： 2Al+2H2O+2OH-=2AlO2-+3H2↑
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 例题：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 )
4.根据现象判断
溶解一极是负极，增重或有气泡放出一极是正极。 例题：在装有水的容器中，用棉线悬挂一个在水中 保持水平的金属棒，该棒由铁和铜焊接而成，棉线系在 两种金属接缝处，如右图所示，再向水中加入少量CuSO4 溶液，经过一段时间后看到的现象是( B ) A．铁端将附着铜增重下沉 B．铜端将附着铜增重下沉 C．铁端粗细不变而上升 D．铜端粗细不变而下沉
化学必修二 第二章知识点总结
精品文档欢迎来主页下载---化学反应与能量第二章化学能与热能第一节、在任何的化学反应中总伴有能量的变化。
1能吸收原因：当物质发生化学反应时，断开反应物中的化学键要化学键的断裂和形成是化而形成生成物中的化学键要放出能量。
量，学反应中能量变化的主要原因。
决一个确定的化学反应在发生过程中是吸收能量还是放出能量，定于反应物的总能量与生成物的总能量的相对大小。
E＞E，为放热反应。
生成物总能量反应物总能量E＜E，为吸热反应。
生成物总能量反应物总能量、常见的放热反应和吸热反应2 ①所有的燃烧与缓慢氧化。
②酸碱中和反应。
常见的放热反应：③金属与酸反应制取氢气。
△④大多数化合反应（2CO特殊：C＋CO是吸热反应）。
2①多数分解反应，如KClO、、CaCO的分解等。
33△常见的吸热反应：2COC＋CO②2③铵盐和碱的反应，Ba(OH)·8HO＋NHCl＝BaCl＋2NH↑＋10HO思考]放热反应都不需要加热，吸热反应都要加热，这种说法对234222[吗？点拔：不对。
如C＋O＝CO的反应是放热反应，但需要加热，22只是反应开始后不再需要加热，反应放出的热量可以使反应继续下去。
NHCl与Ba(OH)·8HO的反应是吸热反应，但反应并不需要224加热。
第二节化学能与电能1、能源的分类：一次能源：直接从自然界取得的能源称为一次能源，如流水、风精品文档．欢迎来主页下载---精品文档力、煤、石油、天然气等、二次能源：一次能源经过加工、转化得到的能源称为二次能源，如电力、蒸汽等。
2、原电池（1）概念：把化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。
（2）原电池的工作原理：发生氧化还原反应（有电子的转移）。
（3）构成原电池的条件：①活泼性不同的两种金属做电极（或其中一种是非金属）；②电极材料均插入电解质溶液中；③两级构成闭合回路。
（4）电极名称及发生的反应：负极发生氧化反应，负极：较活泼的金属作负极，电极反应式：－＝金属阳离子较活泼金属－ne-2+=Zn】Zn-2e【负极现象：负极溶解，负极质量减少。
2017-2018学年度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、能源的分类二、化学能转化为电能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 ②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②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 2②消耗大量的不可再生的化石燃料资源③能量转化率低④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)原电池的工作原理电流表指针发生偏转并且指针偏向于实验现象产生的原因分析:由于Zn和Cu的活动性不同,Zn容易失去电子,被氧化为Zn进入到溶液中,所以Zn片会逐渐溶解,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②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)③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④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)⑤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.②一液(电解质溶液):包括酸、碱、盐溶液.③一回路(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:④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②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.②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.②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.②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.②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.化学电源的分类和2PbSOSO4放电充电2Ag+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.②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 -.③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-.④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.②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.。
高中化学第2章化学反应与能量第2节化学能与电能课件新人教版必修2
5．(2016·张家界高一检测)某原电池总反应离子方程式为 2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋， 不能实现该反应的原电池是( )
A．正极为 Cu，负极为 Fe，电解质溶液为 FeCl3 溶液 B．正极为 C，负极为 Fe，电解质溶液为 Fe(NO3)3 溶液 C．正极为 Ag，负极为 Fe，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
【答案】 C
2．如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，记录如下：
①Zn为正极，Cu为负极。
②H＋向负极移动。
③电子流动方向，从Zn经外电路流向Cu。
④Cu极上有H2产生。 ⑤若有1 mol电子流过导线，则产生H2为0.5 mol ⑥正极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。
描述合理的是( )
A．①②③
B．③④⑤
C．④⑤⑥
D．②③④
【解析】 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片，负极反应为Zn－2e－===Zn2＋，正极反应为2H＋＋2e－ ===H2↑，故每转移1 mol电子时，产生H2 0.5 mol，在溶液中H＋向正极移动， SO24－向负极移动，故①②⑥错误，③④⑤正确。
(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。 注意：在判断原电池正负极时，不要只根据金属活动性的相对强弱还要考虑 电解质溶液的特点。
3．原电池 (1)概念：把 化学能转变为 电能的装置。 (2)工作原理(以铜-锌-稀硫酸原电池为例)：
化学必修2第二章第二节化学能与电能
镍－镉碱性蓄电池 P38
新一代可充电的绿色 电池——锂离子电池 特点：高能电池，电 压高，质量轻，贮存 时间长等。 用途：电脑、手表、 心脏起搏器等。
氢氧燃料 电池
新型燃料电池
燃料电池不是把还原剂、 氧化剂物质全部贮藏在电 池内，而是在工作时，不 断从外界输入，同时将电 极反应产物不断排出电池
二、发展中的化学电 源
普通锌锰电池 碱性电池
镍 镉 电 池 小型高性能燃料电池 锂离子电池 镍氢电池
上图是锌－锰干电池
干电池
2、充电电池
铅蓄电池结构 充电电池又称二次电池，它在放 电时所进行的氧化还原反应，在 充电时又逆向进行，使生成物恢 复原状，如此充放电可循环进行， 至一定周期后终止。 汽车用蓄电池 （1）铅蓄电池
锂电池 干电池 叠层电池 纽扣电池 各类电池
减少污染
节约资源
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谢谢大家 祝同学们学习愉快！
202X
第二章化学反 应与能量
第二节 化学能与电能
授课教师：
一、化学能转化为电能
2001年我国发电量构成 图
火力发电厂能量转化：
化学能→热能→机械能→电能。
能否将化学能直接转化 为电能呢？
【实验2-4】
请将实验现象记录在课 本P38表中： Cu片有气泡产生 锌片溶解 电流表指针偏转 结论： 有电流产生
铜片
锌片
电流 表
现象
1、将化学能转变为 电能的装置叫原电池 原电池的电极 正极：发生氧化反应 负极：发生还原反应
2.Zn－Cu－H2SO4原电池的工作原理：
电极反应式：
Zn片： Zn －2e- = Zn2+ （氧化反应） Cu片：2H++2e- = H2 ↑ （还原反应）
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.。
人教版高一化学必修二第二章第二节化学能与电能(共31张PPT)
稀硫酸
H2
溶液
H+
H+
H+
HZ+nH2++SO42-HS+O42-
稀硫酸 溶液
铜、锌原电池示意图
4、锌片、铜片的质量有无变化？溶液中c（H+） 如何变化？ 5、锌片和铜片上发生了什么反应？ 写出反应的离子方程式。 6、电子流动的方向如何？电流方向如何？ 溶液中的阴阳离子的移动方向如何？
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9、要学生做的事，教职员躬亲共做； 要学生 学的知 识，教 职员躬 亲共学 ；要学 生守的 规则， 教职员 躬亲共 守。2021/7/212021/ 7/21Wednesday, July 21, 2021
难易，元素最高价氧化物对应的水化物碱 性强弱等方法，还可以通过电化学方法判 断金属活动性强弱顺序。
常见化学电源大全
名称 电极材料 电解质 电极反应
电池反应
酸式锌 锰干电 池
碱性锌 锰干电 池
铅蓄电 池
正极：石墨 负极：锌
正极：MnO2 负极：锌
正极：PbO2 负极：Pb
NH4Cl和 ZnCL2 KOH
30℅的 H2SO4溶 液
负极:Zn-2e-=Zn2+
正极：2NH4++2e-
=NH3+H2↑
负极:2Zn+2OH--2e=Zn(OH)2 正极：2MnO2+H2O+2e=Mn2O3+2OH-
负极:2Pb+SO42--2e=PbSO4 正极：PbO2+4H++SO42+2e-=PbSO4+2H2O
2NH4++Zn=Zn2+ +2NH3+H2↑
第二章 第二节 化学能与电能
负极： Zn－2e- ＝Zn2+
④ (∨)
正极： ++2e- ＝H2↑ 2H 总反应： Zn+2H+＝Zn2++H2↑
负极： Fe－2e - ＝Fe2+ 正极： 2++2e- ＝Cu Cu
⑤ (∨)
发生原 电池反 应
总反应： Fe+Cu2+＝Fe2++Cu Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4
巩 固 练 习
总反应: 2H2+ O2 ＝2H2O
练习：课本 P45 5 可以用哪些燃料代替氢气？
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
使用燃料电池的汽车
练习：
1、写出甲烷燃料电池（CH4-O2-KOH溶 液）的电极反应式 CH4 +10OH- -8e- = CO32-+7H2O 负极 2O2+8e-+4H2O = 8OH正极
总反应式 CH4 + 2O2 +2OH- =3H2O+ CO322、对于废弃的电池为什么不能随意丢弃？ 应如何处理废弃电池？
正极：
PbO2+4H++ SO42- +2e-= PbSO4↓+2H2O
总反应： PbO2＋ Pb＋H2SO4== 2PbSO4↓+2H2O PbO2＋ Pb＋H2SO4
放电
充电
2PbSO4+2H2O
(2)镍镉充电电池
密封、体积小、寿命长。镉（Cd） 作负极，NiO（OH）作正极。以 KOH作电解质。但镉有毒。
常见题型
以某种新型电池为载体，给出总 反应，让大家分析： （1）该电池正负极及电极反应； （2） 电子、电流或离子走向； （3）结合电子转移进行计算。
人教版高中化学必修二第二章知识点汇总
人教版高中化学必修二第二章知识点汇总第二章化学反应与能量第一节化学能与热能知识点一化学键与化学反应中能量变化的关系1.感知化学变化与能量变化的关系我们在生活中利用煤、液化石油气、煤气、天然气等燃料燃烧放出的热能烧水、做饭或取暖，实验室中加热高锰酸钾或氯酸钾制取氧气。
工业上高温煅烧石灰石制取生石灰，这些实例足以说明物质在发生化学变化的同时还伴随着能量的变化。
2.化学键与化学反应中能量变化的关系物质发生化学变化的实质是旧化学键的断裂和新化学键的形成的过程，化学键是使原子或原子相互结合的作用力。
归纳总结：（1）各种物质都储存有化学能。
（1）在物质发生化学反应的过程中，破坏旧化学键，需要吸收一定的能量来克服原子（或离子）间的相互作用；形成新化学键时，又要释放一定的能量。
因此，在化学反应中，不仅有新物质的生出，而且还伴随着能量的变化。
（2）任何化学反应都要经历旧化学键断裂和新化学键形成的过程，因此，任何化学反应都伴随着能量的变化。
化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因。
（3）在一个完整的化学反应过程中，究竟是放出能量还是吸收能量，要看破坏旧化学键吸收能量总和与形成新化学键放出能量总和的大小。
若破坏旧化学键吸收能量总和大于形成新化学键放出能来那个综合，整个化学反应过程就吸收能量。
若破坏旧化学键吸收能量总和小于形成新化学键放出能量总和，整个化学反应过程就放出能量。
知识点二化学能与热能的相互转化1.质量守恒和能量守恒定律（1）质量守恒定律：自然界的物质可以发生转化，但是总质量保持不便。
（2）能量守恒定律：一种能量可以转化为另一种能量，但是总能量保持不变。
2.放热反应和吸热反应放出热能的化学反应叫做放热反应，吸收热能的化学反应叫做吸热反应。
归纳总结：每一个化学反应都伴随着能量的变化，有的释放能量，有的吸收能量。
从能量类型方面来看，有的反应是放热反应，有的反应是吸热反应。
酸碱中和反应是放热反应；燃烧反应是放热反应；活泼金属跟水或酸的反应是放热反应。
(完整版)高中化学必修二知识点总结
必修二知识点汇总第一章物质结构元素周期律 (2)一、原子结构 ................................................................................................................................................................二、元素周期表 ............................................................................................................................................................三、元素周期律 (2)四、化学键 .................................................................................................................................................................... 第二章化学反应与能量 ....................................................................................................................................................第一节化学能与热能 ..................................................................................................................................................第二节化学能与电能 ..................................................................................................................................................第三节化学反应的速率和限度 .................................................................................................................................. 第三章有机化合物 ............................................................................................................................................................一、烃 ............................................................................................................................................................................二、烃的衍生物 ............................................................................................................................................................三、基本营养物质 ........................................................................................................................................................ 第四章化学与可持续发展 ................................................................................................................................................第一节开发利用金属矿物和海水资源 ......................................................................................................................第二节化学与资源综合利用、环境保护高中化学必修2知识点归纳总结第一章物质结构元素周期律一、原子结构质子（Z个）原子核注意：中子（N个）质量数(A)＝质子数(Z)＋中子数(N)1.）原子序数=核电荷数=质子数=原子的核外电子数核外电子（Z个）★熟背前20号元素，熟悉1～20号元素原子核外电子的排布：H He Li Be B C N O F Ne Na Mg Al Si P S Cl Ar K Ca2.原子核外电子的排布规律：①电子总是尽先排布在能量最低的电子层里；②各电子层最多容纳的电子数是2n2；③最外层电子数不超过8个（K层为最外层不超过2个），次外层不超过18个，倒数第三层电子数不超过32个。
化学人教版必修2素材：教材梳理 第二章2.化学能与电能 Word版含解析
疱丁巧解牛知识·巧学一、化学能与电能的相互转化1.一次能源和二次能源一次能源是指直接从自然界取得的能源。
包括:水能、风能、太阳能、石油、煤、天然气等。
二次能源是指由一次能源经过加工转化的能源。
如电能、蒸汽等。
要点提示 石油、煤、天然气又被称为化石燃料。
化石燃料是现代主要能源，其中在我国仍以煤为主导燃料，而在欧美多以石油和天然气为主要燃料。
2.我国的能源构成与火电站工作原理火电站工作原理：煤的燃烧将化学能转化为热能；煤燃烧产生的热能将水加热变成气态——水蒸气；水蒸气驱动涡轮发电机进行发电，发电过程中的能量转化如下:化学能−−→−燃烧热能−−→−蒸汽机械能−−→−发电机电能要点提示 在我国发电总量中，火力发电占首位，其次是水力发电，而其他形式的发电非常少。
3.燃烧的实质燃烧是一种发光、发热的剧烈氧化还原反应。
要点提示 燃烧是典型的氧化还原反应，其本质是还原剂(燃料)被氧化失去电子给氧化剂(O 2)，氧化剂得到电子被还原，电子的转移引发新物质生成，同时伴随能量的变化。
4.原电池装置一套完整的原电池装置包括：两个不同的电极、电解质溶液并用导线连接电极，放入电解质溶液中形成闭合电路。
实验探究：铜锌原电池（1）将锌片和铜片用导线连接起来(导线中间接入一个电流表)，平行插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。
硝酸。
②实验中所用电极表面积要大，并且要清洁。
如果Zn 片和Cu 片上有杂质，会形成许许多多的微电池，现象就会不明显。
③实验前最好用酸将Zn 片和Cu 片洗几遍，然后再用水冲洗干净。
④锌片应该用纯锌，若用粗锌会观察到Zn 片上也会放出气泡。
（2）原电池中的电子流向与正负极的判断当把用导线连接的锌片和铜片一同浸入稀硫酸中时，由于锌比铜活泼，容易失去电子，锌被氧化成Zn 2+而进入溶液，电子由锌片通过导线流向铜片。
由于电子的流向与电流的流向恰好相反，所以电流由铜片（正极）流出，经过导线流向锌片（负极）。
5.原电池原电池:将化学能转化成电能的装置。
[化学 新人教版]必修2 第2章 第2节化学能与电能 第2课时
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锂离子电池
锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。 特点：高能电池，电压高，质量轻，贮存时间长等。 用途：现已成为笔记本电脑、移动电话、摄像机、手表、心脏起搏器等低功耗 电器的主流。
笔记本电脑专用电池
废旧电池的回收利用
电池中含有大量的重金属如 锌、铅、镉、汞、锰等。据 专家测试，一节纽扣电池能 污染60万升水；一节一号电 池烂在地里，能使一平方米 的土地失去利用价值。若将 废旧电池混入生活垃圾一起 填埋，渗出的重金属物质就 会渗透土壤、污染地下水， 进而进入鱼类、农作物等， 破坏人类的生存环境，间接 威胁到人类的健康，有的还 能致癌。所以我们不要乱扔 电池，要及时回收。
3＋ 4Al － 12e ＝ 4Al 负极反应式： 正极反应式： 3O2＋6H2O十12e＝12OH－
特点：海洋电池本身不含电解质溶液和正极活性物质， 不放入海洋时，铝极就不会在空气中被氧化，可以长期储存。
可充电电池…铅蓄电池（二次电池）
－= Pb+SO 2－ 2 － － 负极： PbSO ＋ 2e 负极：Pb+SO 4 4 － 2e =PbSO 4 4 －=－ 2－+4H+ 2 － + 正极： PbSO + 2H O － 2e PbO +SO 正极：PbO2+SO 4 2 4 2 +4H +2e =PbSO 4+42H2O
③在不同的电解质溶液中，同一电极上发生反应的电极方程式不同。在 碱性环境中，不能存在大量 H ；在酸性溶液中，不能存在大量 OH ，这是 书写电极反应式时应注意的。
＋ －
各种各样的其他电池
空气电池
单晶硅太阳能电池
一、化学电池的分类 普通锌锰干电池 干电池 碱性锌锰电池 （一次电池） 锌银纽扣电池
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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 ②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②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 2②消耗大量的不可再生的化石燃料资源③能量转化率低④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)原电池的工作原理电流表指针发生偏转并且指针偏向于会逐渐溶解,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片流迚,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②原电池中电子的流向:负极→导线→正极(注意:在该过程中,电子是永进都不会迚入到电解质溶液中,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)③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④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)⑤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.②一液(电解质溶液):包括酸、碱、盐溶液.③一回路(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:④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②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.②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.②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迚行,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.②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,加快了反应的迚行.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O 2、CO 2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 -=2Fe 2+ 正极(C):O 2+2H 2O+4e -=4OH －总反应式为:2Fe+O 2+2H 2O=Fe(OH)2 B.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 -=Fe 2+ 正极(C):2H ＋+2e -=H 2↑总反应式为:Fe+2H +=Fe 2+ +H 2↑ (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)有自发迚行的氧化还原反应. 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O 2).但是如果两个半反应分别在两个容器中迚行(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Zn 2+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.②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.化学电源的分类和其他常见的一次电池②铅蓄电池的工作原理 a.放电时的电极反应Zn+Ag 2O+H 2O 放电充电2Ag+Zn(OH)2五、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,在电极上不断地迚行反应,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.②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,O2-离子也不能单独存在,O2-离子只能结合H2O生成OH-离子,故在中性或碱性电解质溶液中,正极反应式为O2＋2H2O +4e-=4OH-.③电解质为熔融的碳酸盐(如Li2CO3和Na2CO3熔融盐混和物)在熔融的碳酸盐环境中,O2-离子也不能单独存在,O2-离子可结合CO2生成CO32-离子,则其正极反应式为O2＋2CO2 +4e-=2CO32-.④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O2-在其间通过,故其正极反应为O2+4e-=2O2-.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H2、C3H8为燃料的碱性电池为例说明如下:H2-2e- =2H+或H2-2e-+2OH-=2H2O;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.②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.。