化学能转化为电能
化学能转变为电能的例子
化学能转变为电能的例子
化学能可以通过多种方式转化为电能。
以下是一些常见的例子：
1.电池：电池利用化学反应将化学能转化为电能。
例如，原电池中的化学物质在反应时释放出电子，这些电子流动产生电流，从而产生电能。
2.燃料电池：燃料电池利用氢气等燃料与氧气之间的化学反应将化学能转化为电能。
在燃料电池中，氢气在阳极释放电子，并在氧气的参与下在阴极产生水，同时产生电流。
3.化学发电机：一些特殊的化学反应可以直接产生电能，如氢氧化钾与铝之间的反应可以直接生成电能，这被应用于一些小型化学发电机的制造。
4.电化学反应：在电解池中，化学能可以通过电化学反应转化为电能。
例如，水电解可以将水中的化学能转化为电能，将水分解成氢气和氧气。
这些例子展示了化学能如何通过不同的化学反应或过程转化为电能。
这些技术在各种领域中得到应用，包括能源储存、电力生产和可再生能源等领域。
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化学能转化为电能——电池
第三节化学能转化为电能——电池【学习指导】一、原电池的工作原理1．概念：化学能转化为电能的装置2.工作原理：负极：失去电子（化合价升高），发生氧化反应正极：得到电子（化合价降低），发生还原反应3. 原电池的构成条件（1）自发进行的氧化还原反应；（2）活泼性不同的两极；（3）电解质溶液，并形成闭合回路。
4.电极反应：（1）负极反应：X→X n－+ne-（2）正极反应：溶液中的阳离子得电子的还原反应5.原电池的正、负极的判断方法：（1）由组成原电池的两极的电极材料判断。
一般是活泼的金属是负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属是正极。
注意：如Mg、Al与NaOH溶液形成原电池；Fe、Cu与浓硝酸形成原电池。
都是相对不活泼金属作负极。
（2）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。
（3）根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断。
在原电池的电解质溶液内，阳离子向正极移动，阴离向负极移动。
6.原电池电极反应式的书写方法（1）写出总化学反应方程式（即氧化还原反应方程式）。
（2）根据总反应方程式从电子得失（或元素化合价升降）的角度，将总反应分成氧化反应和还原反应。
（3）氧化反应在负极发生，还原反应在正极发生，注意介质可能参与反应，要生成对应的稳定产物。
（4）验证；两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同，则书写正确。
二、化学电源1. 碱性锌锰干电池负极（锌）：Zn+2OH-→ZnO+H2O+2e-正极(石墨)：MnO2+2H2O+2e-→Mn(OH)2+2OH-总反应式：Zn+MnO2+H2O = ZnO+Mn(OH)22.铅蓄电池(H2SO4作电解质)负极：Pb + SO42- PbSO4+2e-正极：PbO2+4H++SO42-+2e-PbSO4+2H2O总反应：Pb + PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O3.(1)氢氧燃料电池（多孔石墨作电极材料，KOH作电解质）负极：2H2+4OH-→4H2O+4e-正极：O2+2H2O+4e-→4OH-总反应：2H2+ O2＝2H2O(1)氢氧燃料电池（多孔石墨作电极材料，H2SO作电解质）负极：2H2→4H++4e-正极：O2+4H++4e-→2H2O总反应：2H2+ O2＝2H2O三、金属的腐蚀和防护1.不纯的金属（或合金）在电解质溶液中的腐蚀，关键形成了原电池，加速了金属腐蚀。
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。
化学能转化成电能好全解
？
电 能
?
1、原电池定义:把化学能直接转化 为电能的装置。
实验现象： 锌片上有气泡产生而铜片 上没有,锌片逐渐溶解.
实验现象：
1. Cu片上有气泡产生 并更剧烈 2.电流计指针发生偏转. 思考 : 锌片不断溶解. 3.
1.溶液中c(H+)如何变化? 2.写出锌片和铜片上变化的离子方程式,并指 出反应类型. Zn－2e-=Zn2+ （氧化反应）
实验现象：
1.Cu片上有气泡产生 更剧烈. 2.电流计指针发生偏转. 3.锌片不断溶解.
思考: 1.溶液中c(H+)如何变化?
2.写出锌片和铜片上变化的离子方程式,并指 出反应类型.
3、原电池工作原理：
失e-，沿导线传递，有电流产生
负极
阳离子
正极
电解质溶液 阳离子
Cu-Zn原电池的工作原理
电子沿导线传递，产生电流
实验
有电流产生
一.化学能转化为电能
1、原电池定义:把化学能直接 转化为电能的装置。
原电池的原理： 氧化还原反应
电极反应
负极：Zn－2e-=Zn2+ （氧化反应） 正极：2H++2e-=H2↑ （还原反应） (离子方程式） 总反应： Zn+2H+=Zn2++H2↑ Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑（化学方程式）
实验探究形成原电池的条件
（可以）
（可以）
（不可以）
形成条件一：活泼性不同的两个电极 负极：较活泼的金属 正极：较不活泼的金属、碳棒等
第一组实验
实验探究形成原电池的条件
（可以）
（不可以）
形成条件二：电极需插进电解质溶液中
化学能与电能的转化
化学能与电能的转化一、化学能转化为电能 1.原电池的工作原理原电池是将能转化为能的一种装置，电子流出的一极称为极，该极发生反应，电子流入的一极叫极，该极发生反应。
原电池中电子流动的方向为：从极经外电路流向极。
2．构成原电池的条件（1）具有活泼性不同的两个电极，较活泼金属作极，发生反应。
较不活泼金属或能导电的非金属单质（如石墨等）作极，发生反应。
（2）具有电解质溶液（一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应）（3）形成闭合回路（或在溶液中接触）（4）原电池反应是自发的氧化还原反应。
3、原电池正负极的判断方法4、原电池电极反应的书写方法――设计原电池原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应，书写电极反应的方法归纳如下：(1)写出总化学反应方程式（即氧化还原反应方程式）；(2)根据总反应方程式从电子得失（或元素化合价升降）的角度，将总反应分成氧化反应和还原反应； (3)氧化反应在负极发生，还原反应在正极发生，注意介质可能参与反应； (4)验证；两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同，则书写正确。
例：铁与硫酸铜溶液反应，设计成原电池的两极反应式：负极：正极：练：Ag2O + Zn + H2O = 2Ag + Zn(OH)2的两极反应式负极：正极：【课堂练习】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,电流的方向是从正极到负极 2. 下列关于实验现象的描述不正确的是（） A.铜锌组成的原电池中电子是从锌经过导线流向铜B.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡C.把铜片插入FeCl3溶液中,在铜片表面出现一层铁D.把锌片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3. 下列变化中属于原电池的是（） A.在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层 B.白铁(镀锌)表面有划损时,也能阻止铁被氧化C.红热的铁丝与水接触表面形成蓝黑色保护层D.铁与稀硫酸反应时,加入少量硫酸铜溶液时,可使反应加速 4. 实验室中欲制氢气,最好的方法是（） A.纯锌与稀硫酸反应 B.纯锌与浓硫酸反应C.纯锌与稀盐酸反应D.粗锌(含铅、铜杂质)与稀硫酸反应5. 铁制品上的铆钉应该选用下列哪些材料制成（） A.铝铆钉 B.铜铆钉 C.铅铆钉 D.锡铆钉6. 由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH怎样变化（） A．不变 B.先变小后变大 C.逐渐变大 D.逐渐变小 7. 对铜-锌-稀硫酸构成的原电池中,当导线中有1mol电子通过时,理论上的两极变化是①锌片溶解了32.5g②锌片增重了32.5g③铜片上析出1g H2④铜片上析出1molH2A. ①③B. ①④C. ②③D. ②④（）8. 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组成的原电池时，Y为电池的负极，则X、Y、Z三种金属的活动顺序为（）A.X > Y > Z B. X > Z > Y C. Y > X > Z D. Y > Z > X9. 将铜棒和铝棒用导线连接后插入浓硝酸溶液中，下列叙述正确的是（） A.该装置能形成原电池，其中铝是负极 B．该装置能形成原电池，其中铜是负极 C．该装置不能形成原电池 D.以上说法均不正确10. 碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛使用，锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应为：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)��Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列说法错误的是（） A．电池工作时，锌失去电子w.w.w.k.s.5.u.c.o.mB．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(l)+2e-��Mn2O3(s)+2OH-(aq) C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g11. 微型锂电池可作植入某些心脏病人体内的心脏起博器所用的电源，这种电池中的电解质是固体电解质LiI，其中的导电离子是I-.下列有关说法正确的是（） A．正极反应：2Li - 2e- = 2Li+ B．负极反应：I2 + 2e- = 2I- C．总反应是：2Li + I2 = 2LiI D．金属锂作正极12. 某原电池总反应离子方程式为2Fe3+ + Fe = 3Fe2+能实现该反应的原电池是（）A.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液B.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为Fe(NO3)2溶液 C.正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2(SO4)3 D.正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4 13. 锌锰干电池在放电时，电池总反应方程式可以表示为：Zn + 2MnO2 + 2NH4+ = Zn2+ + Mn2O3 + 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. 碳棒C. MnO2 和NH4+D. Zn2+ 和NH4+14. 将锌片和铜片插入某种电解质溶液,锌片和铜片用导线相连,形成原电池装置。
化学能转化为电能(2015)
使电子不断从Zn极流向Cu极，使电流持续传导。
双液电池的工作原理
思考：
1.单液原电池与双液原电 池有何异同？ 2.双液原电池有何优点？
1.原理即本质相同； 只是氧化、还原反应分 在两个池中进行。
三、金属的腐蚀与防护
（一）金属腐蚀
1.概念： 金属或合金与周围接触到的气体或液体进
行化学反应而腐蚀损耗的过程。
2.金属腐蚀的本质
金属原子失去电子变成阳离子而被氧化的过程
3.金属腐蚀的分类： 化学腐蚀和电化学腐蚀
绝大多数金属的腐蚀属于电化学腐蚀
电化学腐蚀通常有析氢腐蚀和吸氧腐蚀
化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
原电池形成的实质：
氧化、还原反应分开在两极进行，还原剂
所失去的电子通过导线转移给氧化剂。
一、原电池：把化学能转化为电能的装置。 1、工作原理
锌片：Zn – 2e- = Zn2+ 氧化反应 e-
铜片：2H+ + 2e- = H2↑ 还原反应 总式：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑ 2、原电池组成条件 ①活泼性不同的两个电极:金属或金属与石墨 ②有电解质溶液或熔融电解质 ③且必须形成闭合回路
（2）外加电流的阴极保护法（电解池原理）
电动势越大，氧化还原反应的速度越快，活泼金属被腐蚀的速度就 越快；
2）与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液
中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀 快于在弱电解质溶液中的腐蚀。
一般说来可用下列原则判断：
把化学能转化为电能
三、金属的腐蚀及其防护
金属的腐蚀
金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反 应而腐蚀损耗的过程，即为金属的腐蚀。其本质是金属 原子失去电子被氧化的过程。
⑴化学腐蚀与电化腐蚀
化学腐蚀
条件 现象 本质 联系
电化腐蚀
不纯金属或合金 跟电解质溶液接触
有微弱电流产生 较活泼金属被氧化
金属跟非金属单质 直接接触
A Zn Cu
H2SO4
把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导 线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负 极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c 极上产生大量气泡，b、d相后，d极发生氧化反 应，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为 B ( ) A．a > b > c > d C．c > a > b .> d B．a > c > d > b D．b > d > c > a
总反应式
Fe+2H+=Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
（3）金属防护的几种重要方法 ①改变金属内部的组织结构，制成合金。 ②在金属表面覆盖保护层。 ③电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解 池的阴极而受到保护。
小结
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下： 电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学 腐蚀＞有防腐措施的腐蚀 防腐措施由好到坏的顺序如下： 外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有 一般防腐条件的腐蚀＞无防腐条件的腐蚀
负极H2：2H2 -4e- =4H+ 正极O2：O2+4H+ +4e- =2H2O
——————————。
化学能转化为电能
2、将锌片和铜片用导线连接置于同一稀H2SO4 将锌片和铜片用导线连接置于同一稀H 溶液中，下列各叙述正确的是（ 溶液中，下列各叙述正确的是（ BD ） 正极附近（ A、正极附近（SO42-）的浓度逐渐增大 负极附近（ B、负极附近（SO42-）的浓度逐渐增大 C、正极负极附近基本不变 锌片、铜片同时有气泡冒出时， D、锌片、铜片同时有气泡冒出时，说明锌片 不纯。 不纯。
阴离子
铜锌原电池 正极 2H++2e-=H2↑ 电解质溶液
阳离子
电 极 反 应
氧化反应） 负极：Zn－ 负极：Zn－2e-=Zn2+ （氧化反应） 正极： 正极：2H++2e-=H2↑（还原反应） 还原反应） 离子方程式） (离子方程式） 总反应： Zn+2H+=Zn2++H2↑ 总反应： 化学方程式） Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑（化学方程式）
思考问题 1、锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中,铜片 上为什么有气泡产生? 2、锌片的质量有无变化?溶液中 C H 如何变化? 3、写出锌片和铜片上变化的离子方程式 4、从能量变化的角度分析这是什么装置?
+
失e,沿导线传递，有电流产生 e,沿导线传递， 沿导线传递 氧化反应 还原反应
负极
ZnZn-2e-=Zn2+
一个原电池的总反应的离子方程式是 Cu， Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu，该反应的原电 池的组成正确的是（ 池的组成正确的是（ ） C 正极 负极 A Zn Cu B Ag Cu C Cu Zn D Cu Zn
电解质 CuCl2 溶液
H2SO4 CuSO4 FeCl2
化学能与电能的转化
化学能与电能的转化1．原电池(1)定义：原电池——将化学能转化为电能的装置。
、(2)组成条件：①两个活泼性不同的电极。
通常用活泼金属作负极，用不活泼金属或可以导电的非金属作正极。
②电解质溶液：一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应或做氧气的载体。
③通过导线连接电极（或电极相互接触），形成闭合回路。
(3)实质：通过自发的氧化还原反应中的电子转移，在外电路上形成电流。
(4)电极反应的书写方法：①首先确定氧化还原反应的总化学方程式；②根据化学反应确定原电池的正、负极，发生氧化反应的一极为负极。
③由反应物和生成物结合电解质溶液写出负极的电极反应。
④用总反应方程式减去负极反应，根据得失电子数目相同的原理写出正极反应的电极反应。
(5)应用：①金属的腐蚀：金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。
一般分为化学腐蚀（金属与接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀）和电化学腐蚀（不纯的金属与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀）。
电化学腐蚀又分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。
例：钢铁腐蚀的电化学原理（1）析氢腐蚀（酸性较强环境中）负极：Fe → Fe2+ + 2e－正极：2H+ + 2e－→ H2↑电池反应为 Fe + 2H+ == Fe2+ + H2↑（2）吸氧腐蚀（中性或酸性很弱环境中）负极： Fe → Fe2+ + 2e－正极：2H2O + O2 + 4e—→ 4OH－电池反应为 2Fe+ O2 + 2H2O == Fe（OH）2②金属的防护措施改变金属的内部结构、在金属表面覆盖保护层、电化学保护法。
2．电解池(1)将电能转化为化学能的装置。
(2)组成条件：①外电源——提供电能②导线——形成闭合回路③电解质溶液——帮助实现能量转化(3)实质：通过外加电源使不能自发进行的氧化还原反应得以实现。
(4)电解池中离子的放电顺序：①阴离子氧化顺序为：S2->I－>Br－>Cl－>OH－>含氧根离子②阳离子的还原顺序为：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（与金属活动性顺序相反）注意：书写阳极反应时，首先要注意观察电极材料，当电极为C、Pt、Au等惰性电极时，根据阴离子放电顺序考虑溶液中的阴离子放电，若阳极本身为活泼金属材料，则首先考虑活泼金属失电子。
化学能转化为电能---电池 知识要点
化学能转化为电能---电池知识要点一、原电池的工作原理1、原电池：借助氧化还原反应，将化学能转化为电能的装置称为原电池。
2、构成原电池的条件（1）有活动性不等的两个电极（2）电极要与电解质溶液接触（3）要形成闭合回路(4) 自发的氧化还原反应构成原电池后，一般说来化学反应速率要加快。
实验室不用纯锌与稀硫酸反应制氢气而要用粗锌与稀硫酸反应制氢气，就是利用原电池的原理。
在原电池中，电极并不一定要与电解质溶液直接反应。
当电极不与电解质溶液直接反应时，正极上得电子的物质一般为溶解在水溶液中的氧气，正极上的电极反应式为：O2+2H2O+4e- = 4OH-。
3、原电池的工作原理（1）相对活泼的金属作负极，负极上一定发生氧化反应；相对不活泼的金属（或非金属）作正极，正极上一定发生还原反应。
（2）电子从负极流向正极，电流从正极流向负极。
（3）溶液中的阴离子移向负极，阳离子移向正极。
但是，有一些特例：将镁和铝插到NaOH溶液中，用导线连接后构成原电池，铝是负极，镁是正极。
负极：2Al+8OH- -6e- = 2AlO2- +4H2O 正极：6H2O+6e- = 3H2↑+6OH-总反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑还有，将铁和铜插到浓硝酸中，用导线连接构成原电池，由于铁在浓硝酸中钝化不能继续反应，而铜可与浓硝酸反应，所以，铜时负极，铁是正极。
负极：Cu-2e- = Cu2+正极：2NO3- +4H+ + 2e- = 2NO2↑+2H2O由此可见，并不一定是活泼性强的金属作负极。
金属作负极还是作正极，要看电解质溶液而定。
4、电极反应式的书写（1）书写电极反应式的方法是--------叠加法。
即将两个电极反应叠加一定得到电池总反应。
在推写电极反应时，一般先写出电池总反应，然后再写出负极反应式或正极反应式，将总反应减去负极反应式或正极反应式就可得到正极反应式或负极反应式。
（2）在推写电极反应式还必须注意到介质（环境）的种类。
高中化学-化学能转化为电能
一二
二、化学能转化为电能
1.间接转化——火力发电
(1)过程:化学能 热能 机械能 (2)燃烧是使化学能转化为电能的关键。 2.直接转化——原电池 (1)概念:将化学能转变为电能的装置。 (2)构成条件:
电能。
-5-
一二
(3)工作原理:
-6-
一二
(4)反应本质:氧化还原反应。
-7-
探究一
-19-
探究一
探究二
(4)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。
-20-
探究一
探究二
②实例: 以 Zn+H2SO4
ZnSO4+H2↑为例
-21-
探究一
探究二
【例题 2】有 a、b、c、d 四个金属电极,有关的实验装置及部分实验 现象如下:
(3)D>A>B>C
-30-
-24-
1234 5
1.有关原电池的工作原理,下列说法中不正确的是( ) A.电池负极发生氧化反应 B.电池正极发生还原反应 C.电子流向是从负极流向正极(外电路) D.电流方向是从负极流向正极(外电路) 解析:在原电池工作时负极发生氧化反应,正极发生还原反应,在外电路电子 从负极流向正极,电流从正极流向负极,所以 D 错误。 答案:D
-10-
探究一
探究二
1.原电池的判断方法
●名师精讲●
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探究一
探究二
2.原电池正、负极判断的五个依据
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探究一
探究二
【例题 1】如图是 Zn 和 Cu 形成的原电池,某实验兴趣小组做完实验后, 在读书卡片上记录如下。在卡片上,描述合理的是( )
高中人教版化学必修二专题13 化学能转化为电能(教师版)
专题13 化学能转化为电能化学能转化为电能1．燃煤发电的能量转化（1）过程：化学能――→燃烧热能――→蒸汽机械能―――→发电机电能 （2）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（3）铜锌原电池工作原理：2（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。
①两个活泼性不同的金属(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。
【典例1】在如图所示的8个装置中，属于原电池的是 。
【答案】DFG【解析】图中A、B都只有一个电极，C中是两个活泼性相同的电极，E中酒精不是电解质溶液，H不能形成闭合回路，它们不属于原电池，属于原电池的只有D、F、G。
原电池原理的应用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 ＋CuSO 4===FeSO 4＋Cu 为例电极反应⎩⎪⎨⎪⎧负极反应：Fe －2e －===Fe2＋正极反应：Cu 2＋＋2e －===Cu 电极材料及电解质⎩⎪⎨⎪⎧(1)负极：Fe(2)正极：Cu 或C (比Fe 的活泼性差的金属或能导电的非金属)(3)电解质：CuSO 4溶液装置图【典例2】 有a 、b 、c 、d 四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：A．a＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞aC．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞c【答案】C【解析】装置一是原电池，a极质量减小，说明a极金属易失去电子形成离子，故a极金属比b极金属活泼；装置二没有形成原电池，可知b比c活泼，且c位于金属活动性顺序表中氢的后面；装置三和四均形成原电池，易知d比c活泼，d比a活泼。
化学能转化为电能复习
池的综合性能。
提高能量密度与降低成本
优化电池结构
01
通过改进电池的构造和设计，提高电池的能量密度和功率密度，
从而减小电池体积和重量。
寻找低成本材料
02
研究开发低成本、易获取的电极材料和电解质材料，降低电池
制造成本。
优化生产工艺
03
改进电池的生产工艺，提高生产效率和产品质量，进一步降低
生产成本。
可持续性与环保性
燃料电池中的燃料（如氢气、甲烷等）和氧化剂（如氧气）在电极上发生氧化还 原反应，产生电流。
常见类型
氢氧燃料电池、甲烷燃料电池等。
03 化学能转化为电能的效率 与影响因素
效率
01
02
03
理论效率
理论上，化学能转化为电 能的效率取决于反应过程 中释放的能量与反应物的 化学能之比。
实际效率
实际应用中，由于各种原 因，如反应动力学限制、 热损失等，实际效率通常 低于理论效率。
原电池
工作原理
原电池中的氧化还原反应通过电子传递的方式进行，负极释放电子，正极接收 电子，从而形成电流。
常见类型
锌锰干电池、铅蓄电池等。
电解池
工作原理
电解池中的电流通过电极在电解 质溶液中产生化学反应，从而将 电能转化为化学能。
常见应用
电解水制氢、电解熔融氯化钠制 取金属钠等。
燃料电池
工作原理
在电池中，化学反应发生在两个电极之间，一个电极发生氧化反应，另 一个电极发生还原反应。电子从还原电极流向氧化电极，从而产生电流。
在燃料电池中，燃料（如氢气、甲烷等）和氧化剂（如氧气）反应生成 水，同时释放出电子和离子，电子和离子分别在外部电路和离子交换膜 上流动，从而产生电流。
化学能转化为电能的必须具备的条件
化学能转化为电能的必须具备的条件化学能转化为电能的必须具备的条件如下：
电化学反应：化学反应必须是可逆的电化学反应，即反应物可以在电解池中被氧化或还原，以释放或吸收电子。
电解质：反应物必须是可溶于水或其他溶剂的电解质，以便在电解池中形成离子。
电解池：化学反应必须在电解池中进行，其中包括阳极和阴极，以便将电子从反应物中抽离或向反应物中注入。
导体：电子必须能够在电解质中自由移动，因此必须使用导体连接阳极和阴极。
电动势：电化学反应必须具有一定的电动势，即反应释放或吸收的电子必须具有一定的电势差，以便产生电能。
考点07化学能转化为电能--
考点07 化学能转化为电能【核心考点梳理】一、原电池的工作原理1．概念：是将化学能转变为电能的装置；原电池的反应本质是氧化还原反应。
2．原电池的工作原理原电池总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。
原电池在工作时，负极失电子，电子通过导线流向正极，被氧化性物质得到，闭合回路中形成电流，化学能转变为电能。
3．原电池的构成条件(1)原电池反应必须是自发的氧化还原反应。
(2)具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)。
(3)两电极均插入电解质溶液中。
(4)电解质溶液、电极、导线形成闭合回路。
注意：构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正极材料可以为导电的非金属，例如石墨。
两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。
两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能自发进行的氧化还原反应。
二、原电池电极反应式的书写(1)一般电极反应式的书写，以离子方程式形式表示。
①书写步骤A.列物质，标得失：按照负极氧化反应，正极还原反应，判断电极反应物、生成物，标出电子得失。
B.看环境，配守恒：电极产物在电解质溶液的环境中应能稳定存在，如酸性介质中，OH－不能存在，应生成水；碱性介质中，H＋不能存在，应生成水；电极反应式同样要遵循电荷守恒、原子守恒、得失电子守恒。
C.两式加，验总式：正负极反应式相加，与总反应离子方程式验证。
①常见介质①根据总反应式，找出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物。
①确定介质的酸碱性或者其它特性。
①按照负极反应：还原剂ne=氧化产物正极反应：氧化剂+ne=还原产物，书写电极反应式。
①书写技巧：若某电极反应式较难写出时，可先写出较易写的电极反应式，然后根据得失电子守恒，用总反应式减去较易写的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。
三、原电池正负极的判断方法在判断原电池正负极时，既要考虑金属活泼的强弱也要考虑电解质溶液的性质。
如Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中，负极为Mg；但是Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。
第14讲 化学能转化为电能
第14课时1.电池是人类生产和生活中的重要能量来源，各式各样电池的发展是化学对人类的一项重大贡献。
下列有关电池的叙述正确的是A.锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细B.氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能C.氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化D.太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅【解析】以新型电池为载体考查原电池原理的相关知识。
选项A中Zn—Mn干电池作负极的是Zn，石墨作电池的正极，只起导电的作用，被腐蚀的是Zn；选项B中氢氧燃料电池是把化学能直接转化为电能，而不是把热能直接转化为电能；选项C太阳能电池的主要材料是高纯度的单晶硅，它的能量转化高。
2.据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车在奥运会期间为运动员提供服务。
某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。
下列有关电池的叙述不正确的是A.正极反应式为：O2+2H2O+4e-＝4OH-B.工作一段时间后，电解液中的KOH的物质的量不变C.该燃料电池的总反应方程式为：2H2+O2＝2H2OD.用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2(标准状况)时，有0.1 mol电子转移【解析】以新型电池为载体考查原电池的工作原理。
电池反应式为：2H2+O2＝2H2O，当电解质溶液为KOH时，正极反应为：O2+2H2O+4e-＝4OH-，负极反应为：2H2+4OH--4e-＝4H2O；生成和消耗的OH-相等，KOH的物质的量不变。
根据电子守恒：产生0.1mol Cl2转移0.2mol电子。
3.依据氧化还原反应：2Ag +(aq)+Cu (s)＝Cu 2+(aq)+2Ag (s)设计的原电池如下图所示。
请回答下列问题：(1)电极X 的材料是；电解质溶液Y 是。
(2)银电极为电池的极，发生的电极反应为；X 电极上发生的电极反应为。
Cu 或铜AgNO 3或硝酸银正Ag ++e -＝Ag Cu –2e -＝Cu 2+【解析】考查原电池的工作原理。
+Cu(s)＝Cu2+(aq)+2Ag(s)，根据电池反应2Ag+(aq)负极反应为：Cu--2e-＝Cu2+，正极反应为：2Ag++2e-＝2Ag，所以负极材料为Cu，正极溶液为含Ag+的电解质溶液,；如AgNO3电池工作时外电路中的电子从负极(Cu)流向正极(Ag)。
知识点总结2化学能与电能的转化
知识点总结二·化学能与电能的转化（一）知识点1·原电池一、定义：将化学能转化为电能的装置。
二、组成三、构成原电池的条件① 自发的氧化还原反应；② 两个电极（活性不同）；③ 电解质溶液；④ 构成闭合回路。
四、工作原理（一）以锌铜电池为例1.实验步骤：按右图组装好仪器，像两只烧杯中分别加入30 mL moL·L-1CuSO4溶液和30 mL moL·L-1ZnSO4溶液，将连接导线和电流计的锌片和铜片分别插入CuSO4溶液和ZnSO4溶液中，将盐桥插入两只烧杯内的电解质溶液中，观察实验现象。
取出盐桥，观察实验现象。
2.实验现象：① 左边烧杯中的锌片逐渐溶解，右边烧杯中的铜片上有红色金属析出，电流计的指针发生偏转；② 取出盐桥，电流计的指针不再偏转，铜片上不再有红色晶体析出，锌片也不再溶解。
负极反应：Zn - 2e- === Zn2+（氧化反应）正极反应：Cu2+ + 2e- === Cu （还原反应）电池反应：Zn + Cu2+ === Zn2+ + Cu3. 注意：盐桥中通常装有含KCl饱和溶液的琼脂，离子在盐桥中能自由移动。
盐桥的作用：① 连接电解质溶液，使原电池形成一个闭合的回路；② 平衡电解质溶液中的电荷。
（二）工作原理解析：原电池是如何将化学能转化为电能的负极：还原剂 - ne- === 氧化产物（发生氧化反应）正极：氧化剂 - ne- === 还原产物（发生还原反应）知识点2·复杂电池反应的电极反应式的书写规则1.确定电极，写出主要的反应物和产物负极：还原剂 - e- === 氧化产物（发生氧化反应）正极：氧化剂 - e- === 还原产物（发生还原反应）2.观察电极反应的产物能否与电解质溶液共存；若不能共存，须将参加反应的离子或电解质写入反应式中3.根据原子个数守恒添加介质① 若反应环境呈碱性或中性，反应物加H2O或OH-：若前面氢多氧少，加OH-；若前面氢少氧多，加H2O。
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化学能转化为电能
高一 薛海燕
电脑电池
可充电电池
蓄电池
碱性干电池
实验序号
① Zn
Cu
活动与探究
实验①把一块锌片和一块铜片分别插入盛有 稀硫酸的烧杯中，有什么现象？为什么？
实验②把一块锌片和铜片同时插入盛有稀 硫酸的烧杯中，有什么现象？为什么？ 实验③ 用导线将②中的锌片和铜片连接起 来，再浸在H2SO4溶液中，有什么现象？为 什么？ 实验④ 在③中的导线中间连接一个灵敏 电流计，有什么现象？为什么？
2.判断下图装置，哪些能形成原电池（ A ）
3．试设计一个原电池，使其 发生Cu+2Ag+=2Ag+Cu2+。 Cu 则该原电池的负极材料 是 Cu ，负极电极反应 为 Cu －2e-＝ Cu 2+ ， 正极材料为 Ag ，电极 反应为 Ag+ + e-＝ Ag ， 电解质溶液是 AgNO3溶液 。
1、原电池：化学能转化成电能的装置
2.原电池的工作原理
还原剂失去的电子从 锌极流出
经外电路
流入铜极. 正极
负极
Zn 还原剂(Zn)失去电子， 发生氧化反应 Cu
氧化剂(H+)在铜极上得 到电子，发生还原反应 H+ Zn2
+
Zn-2e-=Zn2+
2H+ +2e-=H2
SO42-
电流方向 稀H2SO4
重点回顾
1 定义： 2 原电池构成条件
原电池
①有活泼性不同的两个电极 ③构成闭合回路 3 工作原理： 4 正负极判断：
②两电极都接触电解质溶液
④自发的氧化还原反应(设计原理）
负极：发生氧化反应；电子流出；较活泼金属 正极：发生还原反应；电子流入；较不活泼金属、非金属 5电极反应式书写
1.关于原电池的叙述中正确的是（ B ） A.构成原电池两极的必须是两种不同金属 B.阳离子移向的一极为正极，外电路电子流出的一极为负极 C.原电池工作中总是负极溶解，正极上有物质析出 D.原电池的正极是还原剂，总是溶液中的阳离子在此被还原
3
稀 H2SO4
Zn Cu H2SO4 （稀）
②
③
Zn Cu H2SO4 （稀）
④
Zn
Cu
H2SO4 （稀）
实验现象
① Zn
Cu
实验结论
Zn+2H+=Zn2++H2↑ 铜片与稀硫酸不反应 Zn+2H+=Zn2++H2↑铜 片与稀硫酸不反应
稀 H2SO4 ②
Zn Cu H2SO4 （稀）
锌片表面有气泡产生 铜片表面没有气泡产生
总反应式：2Fe+2H2O+O2= 2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3
2.析氢腐蚀 （酸性较强的条件下的腐蚀）
负极： Fe - 2e—=Fe2+ 正极： 2H++ 2e— =H2↑
总反应
Zn+2H+＝Zn2++H2↑
(4)原电池中电流的方向：
电子的运动方向： 负极—导线—正极
电流的方向： 正极—导线—负极— 电解质溶液—正极
意大利物理学家 亚历山德罗.伏打 (Alessandro Volta)
伏打电池
探究：形成原电池的条件
（可以）
（可以）
（可以）
形成条件一： 活泼性不同的两个电极 （不可以） 负极：较活泼的金属 正极：较不活泼的金属、石墨等
2．（阅读资料卡完成本题）钢铁腐蚀就是因
为发生原电池反应，由于钢铁中含有碳，潮湿
的钢铁在空气中发生电化学腐蚀（因发生原电
池反应而被腐蚀）。已知有氧气和水参加某极
电极反应，生成使酚酞变红的离子，写出钢铁
腐蚀电极反应式及总反应式，以及最终转化为
Fe(OH)3的化学方程式。
铁的腐蚀
（酸性较弱或中性条件下的腐蚀） 1.吸氧腐蚀 负极： 2Fe - 4e— =2Fe2+ 正极： O2+2H2O+4e— =4OH—
4.将镁片和铝片用导线相连，分别同时插入稀H2SO4和NaOH溶 液中，写出两池中的电极反应式和电池反应式。 ①Mg—Al—稀H2SO4原电池： 负极（Mg）：Mg→Mg2++ 2e- （氧化反应） 正极（Al）：2H++2e- → H2↑（还原反应） 电池反应：Mg+2H+=Mg2++H2↑ ②Al—Mg—NaOH原电池： 负极（Al）：2Al-+8OH- → 2AlO2-+4H2O+6e（氧化反应） 正极（Mg）：6H2O+6e- → 3H2↑+6OH-（还原反应） 电池反应：2Al+2OH-+6H2O=2Al[(OH)4]-+3H2↑
一．原电池
1、定义： 把化学能转化成电能的装置
将氧化、还原反应分别在两极进行 2、工作原理： 负极： 发生氧化反应 、电子流出的一极 正极：发生还原反应 、电子流入的一极
3、电极反应式： ①要注明正负极和电极材料
②要满足所有守衡 负极(Zn) 正极(Cu)
Zn－2e-＝ Zn2+ 2H+ + 2e-＝H2↑
Ag
AgNO3 溶液
作业
• 查找资料，自制水果电池 • 一课一练
3.某原电池总反应式为：Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+，能实现该 反应的原电池是( B ) A B C D 电极材料 电解质溶液 Cu、Zn FeCl3 Cu、Ag Fe2(SO4)3 Cu、C Fe(NO3)2 Fe、Zn CuSO4
实验探究形成：电极需插进电解质溶液中
实验探究形成原电池的条件
（不可以） 形成条件三：必须形成闭合回路
(4) 原电池的构成条件:
①有活泼性不同的两个电极 ②两电极都接触电解质溶液
③构成闭合回路 ④自发的氧化还原反应(设计原理） (5)原电池反应的应用： 制备各种电池 判断金属活动性 可以加快氧化还原反应速度 防止电化学腐蚀
锌片表面有气泡产生 铜片表面没有气泡产生
③
Zn Cu
H2SO4 （稀）
铜片表面有气泡产生 锌片逐渐溶解减少
Zn失电子变成Zn2+ 进入溶液， Cu与稀H2SO4不反应，但H+ 在此得电子产生H2
④
Zn
Cu
H2SO4 （稀）
电流表指针 明显偏转
导线中有电流通过
4
Zn
Cu
结论
H2SO4（稀）
该装置可以将 化学能转化成 电能。