2.2化学能与电能

第二节化学能与电能第1课时化学能转化为电能一、能源的分类1．一次能源：直接从自然界取得的能源。

2．二次能源：一次能源经过加工、转换得到的能源。

二、化学能转化为电能1．化学能通过燃烧转化为电能——火电(1)能量转化过程：化学能――→燃烧热能――→蒸汽机械能――→发电机电能(2)能量转化的关键步骤：燃烧(氧化还原反应)是化学能转化为电能的关键。

2．原电池(1)实验探究实验装置实验现象铜片：有气泡逸出锌片：溶解电流表：指针发生偏转结论有电流产生，装置中化学能转化为电能(2)(3)工作原理：锌失去电子，作负极，发生的反应为氧化反应，电子通过导线流向铜片，溶液中的H＋在Cu片上得电子生成H2，铜片作正极，发生的反应为还原反应。

(4)反应本质：原电池反应的本质是氧化还原反应。

(5)原电池的构成条件①具有活动性不同的两个电极；②能自发进行的氧化还原反应；③电极间形成闭合回路；④电解质溶液。

(6)原电池的正、负极判断负极正极电极材料活泼性较强的金属活泼性较弱的金属或能导电的非金属电子流动方向电子流出极电子流入极电解质溶液中离子定向移动方向阴离子移向的极阳离子移向的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知识点一一次能源与二次能源1．能源可分为一次能源和二次能源，自然界以现成形式提供的能源称为一次能源，需依靠其他能源的能量间接制取的能源称为二次能源。

据此判断下列叙述正确的是() A．天然气是二次能源B．石油是二次能源C．电能是一次能源D．水力是一次能源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标准，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．在火力发电时，化学能转化为热能的过程实际上是氧化还原反应发生的过程，伴随着能量的变化知识点二原电池的构成3．下列装置能构成原电池的是()4．某原电池工作时总的反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该原电池的组成可能是() A．Zn为正极，Cu为负极，CuCl2溶液作电解质溶液B．Cu为正极，Zn为负极，稀H2SO4作电解质溶液C ．Cu 为正极，Zn 为负极，CuSO 4溶液作电解质溶液D ．Fe 为正极，Zn 为负极，ZnSO 4溶液作电解质溶液 知识点三 原电池的工作原理5．下面是四个化学反应，你认为理论上不可用于设计原电池的化学反应是( ) A ．2Al ＋2NaOH ＋2H 2O===2NaAlO 2＋3H 2↑ B ．2H 2＋O 2=====点燃2H 2OC ．Mg 3N 2＋6H 2O===3Mg(OH)2＋2NH 3↑D ．CH 4＋2O 2―→CO 2＋2H 2O6．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是 ( )①两烧杯中铜片表面均无气泡产生 ②甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 ③两烧杯中溶液的c (H ＋)均减小 ④产生气泡的速率甲比乙慢⑤甲中SO 2－4向Zn 片移动，H ＋向Cu 片移动 ⑥乙中电流从Cu 片流向Zn 片 ⑦甲乙两烧杯中Cu 片的质量均不变 A ．①②③B ．③⑤⑦C ．④⑤⑥D ．②③④⑤⑦知识点四 原电池原理的应用7．一学生欲通过实验判断X 、Y 、Z 、W 四块金属的活泼性，做了如下实验并得结论： 当X 、Y 组成原电池时，Y 为负极；当Z 、W 组成原电池时，W 为正极；W 能从含Y 离子的盐溶液中置换出单质Y ，据此可知它们的活泼性顺序是( ) A ．Z ＞W ＞X ＞Y B ．X ＞Y ＞Z ＞W C ．X ＞Y ＞W ＞ZD ．Z ＞W ＞Y ＞X8．某金属能和盐酸反应生成氢气，该金属与锌组成原电池时，锌作为负极，则该金属可 能为( ) A ．铝B ．铜C ．锡D ．硅练基础落实1．对于原电池的电极名称叙述有错误的是( ) A ．发生氧化反应的为负极B．正极为电子流入的一极C．比较不活泼的金属为负极D．电流的方向由正极到负极2．下面是四个化学反应，你认为理论上不可用于设计原电池的化学反应是() A．Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2AgB．Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2OC．Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4D．C＋CO2=====高温2CO3．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-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海水是电解液④铝合金电极发生还原反应A．②③B．②④C．①②D．①④4．下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是()5.如图所示，两电极一为碳棒，一为铁片，若电流表的指针发生偏转，且a极上有大量气泡生成，则以下叙述正确的是()A．a为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸B．b为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液C．a为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸D．b为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液练方法技巧——原电池正、负极及电极反应的判断6．镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：Cd(OH)2＋2Ni(OH)2Cd＋2NiO(OH)＋2H2O由此可知，该电池放电时的负极材料是()A．Cd(OH)2B．Ni(OH)2C．Cd D．NiO(OH)充电放电7．据报道，美国正在研究用锌电池取代目前广泛使用的铅蓄电池，锌电池具有容量大、污染少等优点，其电池反应为2Zn＋O2===2ZnO，其原料为锌粉、电解液和空气。

则下列叙述正确的是()A．锌为正极，空气进入负极B．负极反应为Zn－2e－===Zn2＋C．正极发生氧化反应D．电解液是酸溶液题号 1 2 3 4 5 6 7 答案8．有甲、乙两位学生均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均使用镁片与铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol·L－1 H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6 mol·L－1的NaOH溶液中，如下图所示。

(1)写出甲池中正极的电极反应式：正极：____________________________________________________________。

(2)写出乙池中负极的电极反应式和总反应的离子方程式：负极：________________________________________________________________。

总反应的离子方程式：______________________________________________。

(3)如果甲与乙同学均认为“构成原电池的电极材料如果都是金属，则构成负极材料的金属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出________活动性更强，而乙会判断出________活动性更强(填写元素符号)。

(4)由此实验，可得到如下哪些正确结论？()A．利用原电池反应判断金属活动顺序时应注意选择合适的介质B．镁的金属性不一定比铝的金属性强C．该实验说明金属活动顺序表已过时，已没有实用价值D．该实验说明化学研究对象复杂、反应受条件影响较大，因此应具体问题具体分析(5)上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动顺序表判断原电池中的正负极”这种做法________(可靠或不可靠)。

如不可靠，请你提出另一个判断原电池正负极的可行实验方案_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________(如可靠，此空可不填)。

第2课时发展中的化学电源一、原电池工作原理的应用1．加快氧化还原反应速率如实验室用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形成原电池，加快了反应，使产生H2的速率加快。

2．比较金属的活动性强弱原电池中，一般活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。

例如有两种金属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．设计原电池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。

例如，利用Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag的氧化还原反应可设计成如图所示的原电池，该原电池的电极反应式为：负极(Cu)：Cu－2e－===Cu2＋(氧化反应)正极(C)：2Ag＋＋2e－===2Ag (还原反应)4．化学电源人们利用原电池原理，将化学能直接转化为电能，制作了多种电池。

如干电池、蓄电池、充电电池、高能燃料电池等，以满足不同的需要。

在现代生活、生产和科学技术的发展中，电池发挥着重要的作用，大至宇宙火箭、人造卫星、飞机、轮船，小至电脑、电话、电子手表、心脏起搏器等，都离不开各种各样的电池。

二、发展中的化学电源1．干电池普通锌锰干电池电池组成：锌作负极；位于中央的顶盖带有铜帽的石墨棒作正极；电解质是NH4Cl糊。

负极反应为Zn－2e－===Zn2＋。

2．充电电池充电电池是一种二次电池。

充电放电可循环进行，至一定周期后终止。

最早也是使用最广泛的是铅蓄电池，负极是Pb，正极是PbO2，电解质是稀硫酸。

封闭式体积小的充电电池——镍镉电池，负极是Cd，正极是NiO(OH)，电解质是KOH。

另外还有锂离子电池等。

3．燃料电池燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置。

如氢氧燃料电池，在负极上发生氧化反应的是H2，在正极上发生还原反应的是O2，产物是H2O。

燃料电池与干电池的主要区别在于反应物不是储存在电池内部，而是用外加的设备提供燃料和氧化剂等，使反应连续进行。

电池反应：2H2＋O2===2H2O(1)电解质溶液为稀硫酸：负极：2H2－4e－===4H＋，正极：O2＋4e－＋4H＋===2H2O。

(2)电解质溶液为KOH溶液：负极：2H2－4e－＋4OH－===4H2O正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH。

知识点一化学电源电极的判断及电极反应方程式的书写1．如下图，锌锰干电池在放电时总反应方程式可表示为Zn＋2MnO2＋2NH＋4===Zn2＋＋Mn2O3(s)＋2NH3↑＋H2O。

在此电池放电时，正极(碳棒)上发生反应的物质是()A．Zn B．碳C．MnO2和NH＋4D．Zn2＋和NH32．人造地球卫星用到一种高能电池——银锌蓄电池，其电池电极反应为Zn＋2OH－－2e －===ZnO＋H2O，Ag2O＋H2O＋2e－===2Ag＋2OH－。