高一化学化学能与电能3(1)

合集下载

化学能与电能知识点

化学能与电能知识点化学能与电能之间的转化是整个高中化学的重要知识。

下面是店铺为你整理的化学能与电能知识点，一起来看看吧。

化学能与电能知识点1.能源：一次能源，直接从自然界获取的能源，如风能、水能、煤、石油、天然气等;二次能源：一次能源经过加工或转化形成的能源，如电能等。

化学物质都具有化学能，化学反应中的自发氧化还原反应，一般都是放出能量的反应，放出的能量可以转化为热能、光能甚至电能等，但总的能量守恒。

2. 火力发电：煤燃烧，加热水蒸气，驱动发电机发电，化学能----热能------机械能----电能。

缺点是每个过程有能量损耗高，环境污染。

3. 原电池：将化学能直接转化为电能的装置。

(注：放热反应通过反应释放出能量，部分转化为电能，部分转化为热能损耗等，所以原电池不能达到能量的100%转化利用)4. 原电池的形成条件：(1)自发的氧化还原反应(放热反应)----关键和核心(2)两个电极(金属或石墨C)：通常为活泼性不同的两极，在燃料电池中等例外是相同的惰性金属(Pt Ag等)------功能：可能参与反应(主要是金属电极失去电子)，“强迫”负极失去的电子沿外电路导线传导到正极。

(3)电解质溶液(一般是酸碱盐的水溶液，也可以是盐的熔融状态)。

功能：导电介质(阴阳离子的移动导电)、提供反应物质。

(4)闭合回路：电解质溶液的内电路和导线的外电路闭合连接(“两极一液一连线”)。

5. 原电池的工作原理：几个基本物理知识：(1)电流方向：外电路由“+”到“—”，内电路由“—”到“+”;(2)电子在导体(金属或C)中传导，方向与电流方向相反;电子传导方向：外电路由“—”到“+”，(3)电解质溶液中依靠阴阳离子的移动导电，阳离子的移动方向和溶液中的电流方向一致，阴离子与溶液中的电流方向相反。

6. 原电池的正负极电极方程式书写电极方程式：表示电极上发生的物质和电子的变化的方程式书写基本过程：(1)根据已知条件，判断出正负极，(2)根据总的氧化还原反应或者电极，确定反应物以及对应的正确的产物(产物注意是否与电解质溶液中离子发生反应即不能共存)，确保电子的得失和化合价的升降相等。

《化学能与电能》

课题：化学能与电能一、教学目标（1.获得化学能与电能转化的化学实验的基础知识和基本技能，学习实验研究的方法，能设计并完2.1.经历对化学能与电能转化的化学实验探究的过程，进一步理解探究的意义，学习科学探究的基2.能对自己探究原电池概念及形成条件的学习过程进行计划、反思、评价和调控，提高自主学习1.发展学习化学的兴趣，乐于探究化学能转化成电能的奥秘，体验科学探究的艰辛和喜悦，感受2.赞赏化学科学对个人生活和社会发展的贡献，关注能源问题，逐步形成正确的能源观。

）二、教学内容及模块整体分析本节内容位于《普通高中课程标准实验教科书》化学必修2第二章第二节《化学能与电能》第一部分。

节课内容是学生学习了化学必修1《氧化还原反应》与必修2的《化学能与热能》等内容之后而学习的，学好本节内容能为以后学好化学选修1（化学与生活）中金属腐蚀与防护，以及选修化学的学生学好化学选修4（化学反应原理）中的电解原理等知识打下基础）三、学情分析本节内容是电化学中的重要知识。

当学生知道了化学反应中能量的相互转化过程之后，对化学能与电能之间的转化问题产生浓厚的兴趣。

教师从能量转化角度来引出这种实现化学能转化为电能的装置──原电池装置，再通过“科学探究”进一步挖掘原电池原理和组成条件，接着教师通过介绍根据此原电池原理制成的各种在现代工农业生产、科学实验、日常生活中被广泛应用的原电池。

通过紧密联系生活实际，以激发学生学习化学兴趣，更重要的是启发学生运用已学化学知识解决实际问题，从而培养学生的创新精神。

由于学生之前没有电化学的基础，理解原电池原理有一定的难度。

四、教学策略选择与设计首先，教师通过复习化学反应与能量变化的关系引导学生思考化学能是否能转化为电能来引入新课；再通过演示实验来验证学生通过思考后得出结论。

当学生发现化学反应有电流产生就会情不自禁地提出一系列问题，产生强烈的探索欲望，并提出各种各样的假设；教师通过一系列演示实验为学生提供“实证性”材料，学生根据实验现象，经过严密的逻辑推理，得出相关结论；当学生理解原电池的原理后，教师再通过教材设置的一个讨论题，让学生自己归纳“组成原电池的条件”。

第二节化学能与电能_1(完整版)3

燃料电池
它是一种高效、环境友好的发电装置，能量转化率较高，理论上可达到85%～90%。它的电极材料一般为惰性电极，如铂电极，碳电极等。
氢氧燃料电池
1.氢氧燃料电池中，向正、负极通入的气体各是什么？电解质溶液是什么？
负极：H2 正极：O2 电解液:KOH溶液或稀硫酸
2.燃料电池有何优点？高效、环保、利用率高。
4.甲烷燃料电池是以稀H2SO4为电解质溶液，其电极反应如下：
CH4+2H2O- 8e- ==== CO2 + 2H+ 2O2 + 8H+ + 8e- ==== 4H2O 据此作出判断，下列说法中错误的是( D ) A.CH4在负极发生氧化反应 B.供电时总反应为：CH4+ 2O2 ==== 2H2O + CO2 C.每消耗1 molCH4，转移电子的物质的量为8 mol D.燃料电池的能量转#43; D.Ag++e-====Ag
3.下列关于充电电池的叙述，不正确的是 ( ) B A.充电电池的化学反应原理是氧化还原反应 B.充电电池可以无限制地反复放电、充电 C.充电是使放电时的氧化还原反应逆向进行 D.较长时间不使用电器时，最好从电器中取出电池，并妥善存放
碳棒 MnO2 KOH 锌筒
阅读思考
4.试判断：负极、正极发生反应的物质分别是什么？电解
质溶液是什么？
负极：Pb 正极：PbO2 电解质：
H2SO4
H2SO4
PbO2 Pb(铅)
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。

化学能与电能知识点总结

化学能与电能知识点总结1．原电池（1）双液锌铜原电池（2）原电池工作原理图解在原电池内部，两电极浸入电解质溶液中，并通过阴、阳离子的定向移动形成内电路。

放电时，负极上的电子通过导线流向正极，再通过溶液中的离子形成的内电路构成闭合回路。

具体原理示意图如下：（2）对原电池装置的认识①从反应角度认识原电池原电池中有电流通过，因此其中一定存在电子的得失，其总反应一定是氧化还原反应。

当原电池工作时，负极失电子被氧化，发生氧化反应；正极得电子被还原，发生还原反应。

因此，只有氧化还原反应才能被设计成原电池，但是要注意，原电池中存在的氧化反应与还原反应是分开进行的。

②从能量角度认识原电池氧化还原反应有放热反应和吸热反应，一般放热反应才能将化学能转变为电能，产生电流。

③从组成角度认识原电池a．要有两个电极。

这两个电极的活泼性一般是不同的，一般情况下，负极是活泼性较强的金属，正极是活泼性较弱的金属或能导电的材料（包括非金属或某些氧化物，如石墨、氧化铅等），但只要求负极能与电解质溶液自发发生氧化还原反应，与正极能否发生反应无关。

b．两电极必须插入电解质溶液中。

非电解质由于不导电，不能参与形成原电池。

c．必须形成闭合回路。

闭合回路的形式是多种多样的，最常见的是通过导电将正、负极相连，也可以将两种金属材料相接触再插入电解质溶液中，日常生活中的合金则是两种材料相互熔合在一起形成正、负极。

因此在判断是否形成闭合回路时，不能只看是否有导线。

如闭合回路可以有如下形式：d．能自发地发生氧化还原反应，若不能自发发生反应，则不能形成原电池。

而自发发生的氧化还原反应不一定是电极与电解质溶液反应，也可能是电极与电解质溶液中溶解的氧气反应，如将铁与碳棒插入硫酸铜溶液中与食盐水中的反应不一样。

④从转移角度认识原电池原电池工作时，能够发生电子、离子的定向移动，能够形成外电路与内电路。

在原电池中，外电路通过电子的定向移动形成电流，电子从负极流出，从正极流入，电流的方向与电子移动的方向相反；在原电池内部则由电解质溶液与电极构成内电路，内电路中的电流通过离子的定向移动来形成（阳离子移向正极，阴离子移向负极）。

高一化学化学能与电能知识点

高一化学化学能与电能知识点
高一化学学习任务是比较轻松的，主要学习必修一和必修二两本书，下面就是给大家带来的高一化学化学能与电能知识点，希望大家喜欢！
高一化学化学能与电能知识点
1、化学能转化为电能的方式：
缺点：环境污染、低效
2、原电池原理
(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：通过氧化还原反应(有电子的转移)把化学能转变为电能。

(3)构成原电池的条件：
①电极为导体且活泼性不同;
②两个电极接触(导线连接或直接接触);
③两个相互连接的电极插入电解质溶液构成闭合回路。

(4)电极名称及发生的反应：
负极：
较活泼的金属作负极，负极发生氧化反应
电极反应式：较活泼金属-ne-=金属阳离子
负极现象：负极溶解，负极质量减少
正极：
较不活泼的金属或石墨作正极，正极发生还原反应
电极反应式：溶液中阳离子+ne-=单质
正极的现象：一般有气体放出或正极质量增加
(5)原电池正负极的判断方法：
①依据原电池两极的材料：
较活泼的金属作负极(K、Ca、Na太活泼，不能作电极);
较不活泼金属或可导电非金属(石墨)、氧化物(MnO2)等作正极。

②根据电流方向或电子流向：(外电路)的电流由正极流向负极;电子则由负极经外电路流向原电池的正极。

高一化学化学能与电能

《化学能与电能》
电能属于几次能源？通过哪些途径可以得到电能？
我国的发电总量构成情况如何？我们现在使用的“电能”主要来源于哪种形式？未来将有何变化？
火力发电的原理是什么？
火力发电工作原理示意图
思考化石燃料
火电站从开始到结束能量的转化过程？
蒸汽发电机电能机械能
化学能燃烧热能
从我国的国情出发，分析火力发电的利与弊。
优点
投资少、建厂快、技术成熟、安全可靠
煤炭是非可再生资源
存在缺点
排出大量温室气体可能导致酸雨能量转化效率低
化学能
？
电能
你知道第一块电池的发明过程吗？
1780年，意大利解剖学家伽伐尼在做青蛙解剖时，两手分别拿着不同的金属器械，无意中同时碰在青蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，仿佛受到电流的刺激，而只用一种金属器械去触动青蛙，却并无此种反应。伽伐尼认为，出现这种现象是因为动物躯体内部产生的一种电，他称之为“生物电”。意大利物理学家伏特在多次实验后认为：伽伐尼的“生物电”之说并不正确，青蛙的肌肉之所以能产生电流，大概是肌肉中某种液体在起作用。为了论证自己的观点，伏特把两种不同的金属片浸在各种溶液中进行试验。结果发现，这两种金属片中，只要有一种与溶液发生了化学反应，金属片之间就能够产生电流。1799年，伏特把一块锌板和一块银板浸在盐水里，发现连接两块金属的导线中有电流通过。于是，他就把许多锌片与银片之间垫上浸透盐水的绒布或纸片，平叠起来。用手触摸两端时，会感到强烈的电流刺激。伏特用这种方法成功的制成了世界上第一个电池──“伏特电堆”。这个“伏特电堆”实际上就是串联的电池组。它成为早期电学实验，电报机的电力来源。
根据以上资料，你能否总结电流产生的条件？

高一化学能和电能知识点

高一化学能和电能知识点能和电能是高一化学中的重要知识点，它们是我们理解和解释物质和化学反应的基础。

本文将深入探讨能和电能的概念、特性和应用。

一、能的概念和特性能是物体或系统做功能或进行变化的基本能力。

它存在于各种形式，包括热能、化学能、机械能等。

以下是一些常见的能的特性：1. 守恒性：能的总量在封闭系统中守恒，能量不能被创造或销毁，只能互相转化。

2. 转化性：能可以在不同形式之间互相转化。

例如，电能可以转化为热能、机械能可以转化为电能等。

3. 传递性：能可以通过传热、传动等方式从一个物体传递到另一个物体。

4. 定量性：能可以通过测量来进行定量描述，单位通常为焦耳(J)。

二、化学能的概念和应用化学能是物质内部的能量，它存在于物质的化学键中。

以下是一些重要的化学能相关概念和应用：1. 化学键和化学反应：化学键是原子之间形成的强相互吸引力，它储存了化学能。

化学反应发生时，化学键被打破和重新形成，储存在化学键中的能被释放或吸收。

2. 燃烧反应：燃烧是一种常见的化学反应，涉及到化学能的转化。

例如，燃烧木材时，化学能转化为热能和光能。

3. 内能：物质的内能是由其分子和原子之间相互作用引起的，是体系的总能量。

它包括了分子动能、位能等。

4. 三大能量转化：化学能可以转化为热能、机械能和电能。

例如，煤炭燃烧时释放的化学能可以转化为热能，用于供暖、发电等。

三、电能的概念和应用电能是由电荷运动带来的能量，是一种重要的能量形式。

以下是一些关于电能的概念和应用：1. 电荷和电场：电荷是带有电性的粒子，通过它们的运动可以产生电能。

电场是由电荷形成的力场，是电能传递的媒介。

2. 电路和电流：电路是由导体、电源和负载组成的闭合路径，电流是电荷在电路中的流动。

电流的大小与电荷的数量和流动速度有关。

3. 电压和电势差：电压是电势差的另一种称呼，用来描述电荷在电场中受到的推动力。

电势差越大，电荷流动的速度越快。

4. 电功和功率：电功是指单位时间内电流通过负载所做的功，功率是电功的变化率。

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(精品)

************************************************************************************* *************************************************************************************
(3)镉镍电池镉镍电池
它是一种体积少，它是一种体积少，具有残留性记忆的充电电池，可重复使用500次以上。 500次以上充电电池，可重复使用500次以上。
负极材料：Cd ，正极材料：涂有NiO2 ，电解负极材料：正极材料：涂有NiO KOH溶液反应式如下：溶液。质：KOH溶液。反应式如下：
⑤
Cu
HCl
A
试着说说原电池的构成有什么条件？试着说说原电池的构成有什么条件？
C
Cu
Cu
④
Cu
Zn
③
HCl
A
酒精
A
Zn
Cu
Zn
H2SO4
②
Zn
⑥
Zn
A
①
H2SO4
*************************************************************************************
)
C Cu Zn
D Fe Zn
H2SO4 CuSO4 HCl
5.把 5.把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用四块金属片浸入稀硫酸中，导线两两相连组成原电池。相连时，导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；相连时，电流由d 相连时，负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，极上产生大量气泡，相连时， c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为( ) B 的为( A． a > b > c > d C． c > a > b > d B． B． a > c > d > b D． D． b > d > c > a

《化学能与电能》教学设计(教案)

《化学能与电能》教学设计(教案)第一章：化学能与电能的概述1.1 教学目标让学生了解化学能与电能的概念及其相互转化。

让学生理解化学电池的原理和应用。

让学生掌握电化学腐蚀的原理及其应用。

1.2 教学内容化学能与电能的概念及其相互转化。

化学电池的原理和应用。

电化学腐蚀的原理及其应用。

1.3 教学方法采用讲授法，讲解化学能与电能的概念及其相互转化。

通过实验演示，让学生理解化学电池的原理和应用。

通过案例分析，让学生掌握电化学腐蚀的原理及其应用。

第二章：化学电池的原理与应用2.1 教学目标让学生了解化学电池的组成和工作原理。

让学生掌握化学电池的分类和应用。

让学生了解化学电池的环境影响和可持续发展。

2.2 教学内容化学电池的组成和工作原理。

化学电池的分类和应用。

化学电池的环境影响和可持续发展。

2.3 教学方法采用讲授法，讲解化学电池的组成和工作原理。

通过实验演示，让学生了解化学电池的分类和应用。

通过小组讨论，让学生探讨化学电池的环境影响和可持续发展。

第三章：电化学腐蚀的原理与应用3.1 教学目标让学生了解电化学腐蚀的定义和类型。

让学生掌握电化学腐蚀的原理和影响因素。

让学生了解电化学腐蚀的防护方法及其应用。

3.2 教学内容电化学腐蚀的定义和类型。

电化学腐蚀的原理和影响因素。

电化学腐蚀的防护方法及其应用。

3.3 教学方法采用讲授法，讲解电化学腐蚀的定义和类型。

通过实验演示，让学生掌握电化学腐蚀的原理和影响因素。

通过案例分析，让学生了解电化学腐蚀的防护方法及其应用。

第四章：化学能与电能转化的实验操作4.1 教学目标让学生掌握化学能与电能转化的实验操作步骤。

让学生了解实验仪器的使用和注意事项。

让学生能够独立完成实验并正确处理实验数据。

4.2 教学内容化学能与电能转化的实验操作步骤。

实验仪器的使用和注意事项。

实验数据处理的方法和技巧。

4.3 教学方法通过实验演示，讲解化学能与电能转化的实验操作步骤。

通过操作练习，让学生熟悉实验仪器的使用和注意事项。

化学能与电能

【本周教学内容】化学能与电能。

【重点内容讲解】知识回顾1、在化学反应中，物质中化学能的变化通常表现为热量的变化，即化学能与热能的相互转化。

2、金属活动性顺序表：K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、（H）、Cu、Hg、Ag、Pt、Au3、在氧化还原反应中：氧化剂得电子，发生还原反应，还原剂失电子，发生氧化反应。

知识引入直接从自然界取得的能源称为一次能源，如流水、风力、原煤、石油、天然气、天然铀矿等。

经过加工、转换得到的能源称为二次能源，如电力、蒸汽等。

化石燃料主要包括原煤、石油、天然气等，属于非再生能源。

燃煤发电的能量转换过程：化学能→热能→机械能→电能。

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，又称电力。

例如，日常生活中使用的手提电脑、手机、相机、摄像机……这一切都依赖于电池的应用。

那么，电池是怎样把化学能转变为电能的呢？氧化还原反应的本质是氧化剂与还原剂之间发生电子转移的过程，电子转移引起化学键的重新组合，伴随着体系能量的变化。

要使氧化还原反应释放的能量不通过热能而直接转化为电能，就要设计一种装置，使氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行。

把可产生的电能以化学能的形式储存起来，这就是原电池，这种装置可以将氧化还原反应的能量储存起来，类似于水库的蓄能。

一、原电池工作原理及组成条件1、原电池的定义将化学能转变为电能的装置叫做原电池。

2、原理以Zn—(H2SO4)—Cu原电池为例负极（一）：Zn - 2e = Zn2+（氧化反应）正极（+）：2H+ + 2e = H2↑(还原反应)负极（-）：相对活泼金属~失电子~氧化反应~电子流出正极（+）：相对不活泼金属~得电子~还原反应~电子流入原电池工作原理相当于将氧化还原反应中电子转移通过用电器，产生电能，因此原电池的作用为将化学能转化成电能。

3、组成条件：组成原电池必须具备三个条件：①提供两个活泼性不同的电极（不活泼电极可以为石墨）②两个电极必须直接和电解质溶液接触，电解质中阴离子向负极方向移，阳离子向正极方向移动，阴阳离子定向移动成内电路③必须有导线将两电极连接，形成闭合通路二、根据氧化还原反应设计原电池步骤：（1）写出正极、负极电极反应式；（化合价升高在负极反应；化合价降低在正极反应。

化学能与电能-2021年高考化学[化学基本理论】(解析版)

03 化学能与电能类型一、电化学原理1．(2021届郑州市高中毕业年级第一次质量)在油田注水系统中，钢管主要发生硫酸盐还原菌厌氧腐蚀，一种理论认为厌氧细菌可促使24SO -与2H 反应生成2S -，加速钢管的腐蚀，其反应原理如图所示。

下列说法正确的是A ．正极的电极反应式为：222H O 2e 2OH H --+=+↑B ．24SO -与2H 的反应可表示为：2--2-242厌氧细菌4H +SO -8eS +4H OC ．钢管发生厌氧腐蚀的产物主要含有23Fe OD ．为减缓钢管的腐蚀，可在钢管表面镀铜【答案】A 【解析】A ．根据原电池原理，水电离产生的氢离子得电子产生氢气，正极的电极反应式为：222H O 2e 2OH H --+=+↑，选项A 正确；B ． 24SO -与2H 的反应生成2S -，得电子，发生还原反应，电极反应可表示为：2--2--244H +SO +8eS +8OH 厌氧细菌，选项B 错误；C ．钢管腐蚀过程中，负极铁失电子生成Fe 2+，与正极周围的S 2-、OH -结合为FeS 、Fe(OH)2，选项C 错误；D ．若在钢管表面镀铜，构成原电池，铁为负极，加快钢管的腐蚀，选项D 错误；答案选A 。

2．(2021届泰安市高考第二次模拟)Ca—LiFePO 4可充电电池的工作原理示意图如图，其中锂离子交换膜只允许Li +通过，电池反应为：xCa+2Li 1-x FePO 4+2xLi +=xCa 2++2LiFePO 4。

下列说法正确的是A．LiPF6/LiAsF6电解质与Li2SO4溶液可互换B．充电时，当转移0.1mol电子时，左室中电解质的质量减轻1.3gC．充电时，阴极反应为：Li1-x FePO4+xLi++xe-=LiFePO4D．放电时，Li1-x FePO4/LiFePO4电极发生Li+脱嵌，充电时发生Li+嵌入【答案】B【解析】A．Ca是活泼金属，易与水发生剧烈反应，所以LiPF6/LiAsF6为非水电解质，而Li2SO4溶液中有水，不可互换，A项错误；B．充电时每转移0.1mol电子，左室中就有0.05mol Ca2+转化为Ca，同时有0.1mol Li+迁移到左室，所以左⨯⨯，B项正确；室中电解质的质量减轻0.05mol40g/mol-0.1mol7g/mol=1.3gC．充电时，钙电极为阴极，电极反应为Ca2++2e-=Ca，C项错误；D．充电时为电解池，电解池中阳离子流向阴极，Li1-x FePO4/LiFePO4为阳极，所以Li1-x FePO4/LiFePO4电极发生Li+脱嵌然后流向阴极，放电时为原电池，原电池中阳离子流向正极，所以放电时发生Li+嵌入，D项错误；答案选B。

化学能与电能的知识

化学能与电能的知识1. 什么是化学能？化学能是物质在化学反应中所具有的能量，用来描述物质内部的结构、化学键的强度以及物质的化学变化。

2. 什么是电能？电能是电荷在电场中所具有的能量，用来描述电荷之间的相互作用。

3. 化学能和电能有什么区别？化学能是物质内部的能量，与物质的结构和化学键的强度有关，而电能则是电荷之间的相互作用所产生的能量。

4. 化学能和电能可以相互转化吗？可以。

化学反应中释放的化学能可以转化为电能，而电能也可以通过电化学反应转化为化学能。

5. 什么是化学电池？化学电池是利用化学反应释放的化学能将其转化为电能的装置。

6. 什么是电化学电池？电化学电池是利用电解质溶液中的离子在电场作用下进行氧化还原反应，从而将电能转化为化学能或者将化学能转化为电能的装置。

7. 化学电池和电化学电池有什么区别？化学电池是利用化学反应释放的化学能将其转化为电能的装置，而电化学电池是利用电解质溶液中的离子在电场作用下进行氧化还原反应，从而将电能转化为化学能或者将化学能转化为电能的装置。

8. 什么是电解质？电解质是在溶液中能够导电的物质，它可以在电场的作用下分解成带电离子。

9. 什么是电解？电解是指在电场作用下，电解质溶液中的离子发生氧化还原反应，从而形成新的物质。

10. 什么是电极？电极是电化学电池中用来与电解质溶液接触的导电体，可以分为阳极和阴极两种。

11. 什么是阳极？阳极是电化学电池中氧化反应发生的地方，是电子的流出处，通常为负极。

12. 什么是阴极？阴极是电化学电池中还原反应发生的地方，是电子的流入处，通常为正极。

13. 什么是电动势？电动势是电化学电池中将化学能转化为电能的能力大小，通常用电势差（E）来表示。

14. 什么是标准电极电势？标准电极电势是指在标准状态下，某个电极与标准氢电极之间的电势差，通常用E°来表示。

15. 什么是标准氢电极？标准氢电极是一个参比电极，被认为是标准电极电势的基准，其电极电势被定义为0V。

化学能与电能(资料)

火力发电的原理分析（间接发电）
间接转化
化学能
燃烧
热能
蒸汽机
机械能
发电机
电能
燃烧（氧化还原反应）是使化学能转换为电能的关键经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低；环境污染严重。
怎样才能提高能源的利用率，减小污染呢？
化学能
能否直接转化为
电能？
1、电流是怎样形成的？电子的定向移动形成的 2、氧化还原反应的实质？电子的转移 3.怎样才能使氧化还原反应中的电子定向移动？
Zn
Zn
Cu
Zn
A
○ ○ ○
Cu
○ ○ ○
○ ○ ○
稀H2SO4
稀H2SO4
Zn片有气泡产生，无法看到有电子转移
Zn片有气泡产生，铜片无变化，无法看到有电子转移
稀H2SO4
Zn片溶解，铜片上有气泡，有电流形成，说明电子定向移动
★二、化学能转化为电能的方式之二－原电池（直接转化） 1.原电池的概念将化学能直接转化为电能的装置
实验探究
⑦
电流表指针区别结论 ⑦组偏转
⑧
⑧组不偏转容器不同
两极相连必须形成闭合电路
小结：原电池组成条件 “两极一液一连线”
① 两种活泼性不同的电极
负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等
（正极一般不参与电极反应，只起导电作用）。
② 电解质溶液（做原电池的内电路，并参与反应） ③ 形成闭合回路 ④ 能自发地发生氧化还原反应
6. 原电池反应的本质是: 氧化还原反应
7. 原电池形成的条件：
实验探究
1
电流表指针
原电池
偏转
①
偏转
②

化学能与电能(3)

C
H2SO4
（可以）
（不可以）
（不可以）
（不可以）
练习
⒈ 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。
① ② ( ×)
（×)
负极： Zn－2e-＝Zn2+
③ (√)
正极： 2H++2e-＝H2↑
总反应： Zn+2H+＝Zn2++H2↑
负极： ④ (√) 正极：
练习3：X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中， X的表面有Z析出， X与 Y组成原电池时， Y为电池的负极。 X、 Y、Z三种金属的活动性顺序是： Y ＞ X ＞ Z 。
D
图中没有构成原电池，缺少什么条件？
Zn
稀硫酸
（硫酸中的粒子无规则碰撞）
H+
H+
SO42-
H+
SO42-
H+
1、电解液：。
2、电极材料：
1、电解液：硫酸铜、氯化铜、硝 3、电极反应式： - = Fe 2+ 酸铜等可溶性铜盐溶液 Fe － 2e 负极: 2、电极材料： 2+ +2e - = Cu Cu 正极: 负极：铁，正极：铜、石墨或比铁不活泼的其他金属正极，负极。
化学能
电能？
1、什么化学反应与电子的移动有关？
氧化还原反应
2、氧化还原反应的本质是什么？
电子的转移
3、电子是如何转移的？
还原剂把电子转移给氧化剂
一、原电池
1、原电池：把化学能转化为电能的装置。
2、工作原理：氧化还原反应
这装置是将氧化反应和还原反应在两个不同的区域进行，电子在这两个区域内定向移动

化学能与电能

化学能与电能[教学目标]1.知识技能（1）理解原电池原理，会解释一些实验现象；能正确判断原电池的两极和电极反应类型，会书写电极反应式。

（2）掌握构成原电池的条件。

（3）进一步锻炼观察能力、实验能力、实验设计能力、语言表达能力。

2.过程与方法(1)通过小组实验培养学生观察能力与分析思维能力，以及合作精神。

(2)通过反应物之间电子的转移的探究，理解原电池的形成是氧化还原反应的本质的拓展和运用。

(3)引导学生以问题为中心的学习方法。

学会发现问题、解决问题的方法。

加深理解实践→认识→再实践→再认识的辩证唯物主义的思维方法。

3.情感态度与价值观（1）电池在日常生活中比比皆是，通过学生亲自动手探索，让学生在新奇之际，倍感亲切，体验科学探究的乐趣，激发学生的热情。

（2）培养学生的探究精神和团队协作精神。

(3)感受化学给社会带来的进步和文明。

[教学重点]初步认识原电池概念、原理、组成及应用。

[教学难点]通过对原电池实验的探究，引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质。

[教学课时]第一课时学习化学能直接转化为电能的装置——化学电池的工作原理及其组成条件。

（本教学设计内容）第二课时介绍发展中的化学电源，进一步讨论化学能向电能的转化[教学方法]实验探究法——通过实验，动画演示学生分析、讨论、归纳、小结。

[教具准备]1.铁丝、铜丝、锌片、铜片、石墨棒、稀硫酸、CuSO4溶液、乙醇、电流计、烧杯、导线2.多媒体课件[设计理念]基于自主学习理论的指导，结合新课程标准，高中化学教学理应促进学生自主学习，使全体学生积极参与教学过程，乐于探究实验，勤于思考。

本教学设计利用教材、图片、动画模拟、课外资料等教育资源，调动学生已有的生活经验，以及电学、化学反应中能量变化和氧化还原反应等知识。

一方面，通过课堂内的实验探究，使学生认识和体会化学能与电能相互转化的研究过程，理解氧化还原反应中的电子转移是化学电池的反应基础。

另一方面，利用课堂外水果电池的制作和上网搜索发展中的化学电源等实践活动为学生提供应用知识的空间和拓展课堂知识的机会，从而培养学生的科学探究能力，逐步形成科学态度和科学精神。