浙江专版2020学年高中化学专题2化学反应与能量变化第三单元化学能与电能的转化第1课时教学

第1课时化学能转化为电能按要求完成下列实验，并填表：1．装置②中能量是如何转化的？具备这种特点的装置名称是什么？答案化学能转化为电能；该装置称为原电池。

2．原电池的工作原理①分析下图并填空：原电池总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。

②能量转化过程：原电池在工作时，负极失去电子，电子通过导线流向正极，溶液中氧化性物质得到电子，发生还原反应，这样氧化反应和还原反应不断发生，闭合回路中不断有电子流产生，也就形成了电流，即化学能转变为电能。

3．结合原电池工作原理及上述实验现象，分析原电池的构成条件是什么？答案理论上，自发的氧化还原反应均可构成原电池。

具体条件是①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)；②溶液：两电极均插入电解质溶液中；③导线：两极用导线相连，形成闭合回路。

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 中是两个活动性相同的电极，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 。

思维启迪 原电池的判定方法：一看反应原理(能否自发地进行氧化还原反应)；二看构成条件(两极一液成回路：两个活动性不同的电极，插入电解质溶液中，装置形成闭合回路)。

2.在如图所示的装置中，a 的金属活动性比氢要强，b 为碳棒，关于此装置的各种叙述不正确的是( )A ．碳棒上有气体放出，溶液中c (H ＋)减小 B ．a 是正极，b 是负极C ．导线中有电子流动，电子从a 极到b 极D ．a 极上发生了氧化反应 答案 B解析 显然，电极a 、b 与电解质溶液稀H 2SO 4组成原电池。

因活动性a ＞b(碳棒)，所以a 为原电池的负极，b 为正极。

电极反应式：a(负)极：a －n e －===a n ＋(氧化反应)；b(正)极：n H ＋＋n e －===n2H 2↑(还原反应)。

由于正极放电消耗H ＋，溶液中c (H ＋)减小。

在外电路中，电子由a 极流向b 极。

二、原电池原理的应用1．由A 、B 、C 、D 四种金属按下表中装置进行实验。

(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_____________________________________。

答案 (1)A －2e －===A 2＋(2)Cu 2＋＋2e －===Cu (3)增大 (4)D>A>B>C解析 据图Ⅰ知活动性：A>B ，A 作负极，电极反应式为A －2e －===A 2＋；据图Ⅱ知活动性：B>C ，正极反应式为Cu 2＋＋2e －===Cu ；据图Ⅲ知活动性：D>A ，正极反应式为2H ＋＋2e －===H 2↑，故c (H ＋)减小，pH 增大。

据Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ知活动性：D>A>B>C 。

2．钢铁在潮湿的空气中很快被腐蚀，如图所示。

回答下列问题：(1)钢铁表面形成的电解质溶液中溶有O2，通常溶液呈中性或弱碱性。

(2)钢铁表面会形成无数微小的原电池，负极是Fe，正极是C。

(3)负极反应式是2Fe－4e－===2Fe2＋，正极反应式是2H2O＋O2＋4e－===4OH－。

(4)总反应的化学方程式是2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2，4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，最终生成红色的铁锈(Fe2O3·x H2O)。

(5)金属跟电解质溶液接触，发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。

3．设计原电池如：把Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋设计成原电池，可用Fe作负极，铜(或石墨)作正极，FeCl3溶液作电解质溶液。

4．保护金属设备如：船体是钢铁材料，在海水中易被腐蚀，在船体外壳焊接上比铁活泼的金属(如Zn)，则构成以Zn、Fe为电极的原电池，Zn被消耗掉而Fe得到保护。

1.利用原电池原理可比较金属活动性作负极的金属活动性强，作正极的金属活动性弱。

2．形成原电池可改变化学反应速率如金属表面形成原电池会加速金属被腐蚀，即金属易发生电化学腐蚀。

3．在钢铁腐蚀过程中，下列五种变化可能发生的是( )①Fe2＋转化为Fe3＋②O2被还原③产生H2④Fe(OH)3失水形成Fe2O3·x H2O ⑤杂质碳被氧化A．只有①②B．只有②③④C．①②③④D．①②③④⑤答案 C解析本题考查钢铁的电化学腐蚀。

在腐蚀过程中，负极Fe－2e－===Fe2＋，正极O2或H＋得电子，Fe2＋与OH－结合生成Fe(OH)2，Fe(OH)2被氧化生成Fe(OH)3，Fe(OH)3失水形成铁锈。

4．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离子方程式：__________________________________ ______________________________________________。

(2)若将(1)中的反应设计成原电池，可用______作负极，______作正极，__________作电解质溶液。

写出电极反应式：负极反应：_______________________________________；正极反应：__________________________________________________。

答案(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(2)铜石墨FeCl3溶液Cu－2e－===Cu2＋2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋解析该氧化还原反应可拆分为如下两个半反应：氧化反应(负极反应)：Cu－2e－===Cu2＋。

还原反应(正极反应)：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。

故Cu作负极，活动性比Cu差的材料作正极，如Ag、C等，FeCl3溶液作电解质溶液。

原电池是把化学能转化为电能的装置。

其工作原理是1．下列装置不能构成原电池的是( )答案 C解析C选项中两种金属都不能和稀H2SO4发生自发的氧化还原反应，故C选项中装置不能构成原电池。

2．下列叙述正确的是( )①原电池是把化学能转化成电能的一种装置②原电池的正极发生氧化反应，负极发生还原反应③不能自发进行的氧化还原反应，通过原电池的装置均可实现④碳棒不能用来作原电池的正极⑤反应Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋，能以原电池的形式来实现A．①⑤B．①④⑤C．②③④D．②⑤答案 A解析①原电池是把化学能转化为电能的一种装置，①正确；②在发生反应时，原电池的正极要得到电子而发生还原反应，负极要失去电子而发生氧化反应，②错误；③铜与稀硫酸不能发生反应，若用铜作负极，碳棒作正极，稀硫酸作电解质溶液，组成原电池，此反应仍然不能发生，③错误；④碳棒可以用来作原电池的正极，④错误；⑤可以用铜作负极，碳棒作正极，AgNO3溶液作电解质溶液，组成原电池，此时即可发生反应Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋，⑤正确。

故A正确。

3．将纯锌片和纯铜片按下图所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( )A．两个装置都构成了原电池B．甲装置构成了原电池，乙装置没有构成原电池C．两烧杯中的锌片上都有大量气泡产生D．产生气泡的速率甲比乙慢答案 B解析甲中构成了铜锌原电池，锌作负极，失电子；铜作正极，氢离子在铜极上得电子，生成氢气；总反应式为Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑。

乙装置没有构成原电池，因为没有形成闭合电路。

构成原电池后生成氢气的速率加快。

4．①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。

①②相连时，外电路电流从②流向①；①③相连时，③为正极；②④相连时，②上有气泡逸出；③④相连时，③的质量减少。

据此判断这四种金属活动性由强到弱的顺序是( )A．①③②④B．①③④②C．③④②①D．③①②④答案 B解析①②相连时，外电路电流从②流向①，说明①为负极；①③相连时，①为负极；②④相连时，②上有气泡产生，说明④为负极；③④相连时，③的质量减少，说明③为负极。

综上所述可知，这四种金属活动性由大到小的顺序为①③④②，选项B正确。

5．在铜锌原电池中(如下图)，以硫酸铜为电解质溶液，锌为________极，电极上发生的是________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为_________________________。

锌片上观察到的现象为______________________________________；铜为________极，电极上发生的是________(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式是________________________________________________________________________；铜片上观察到的现象是________________________________________________，原电池总反应的离子方程式为___________________________________。

答案负氧化Zn－2e－===Zn2＋锌片溶解正还原Cu2＋＋2e－===Cu 铜极变粗Zn ＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu解析CuSO4为电解质溶液时，铜锌原电池的负极为锌，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，所以锌片不断溶解，正极为铜，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，所以铜极不断变粗，电池总反应式为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。

[基础过关]题组一原电池的形成与判断1．下列有关原电池的叙述中正确的是( )A．把电能转变为化学能的装置B．活泼金属作正极，不活泼金属或非金属作负极C．外电路中电子从负极流向正极D．正极发生氧化反应答案 C2．一个原电池的总反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该原电池的合理组成是( )答案 C解析由总反应式知，Zn被氧化作原电池的负极，符合条件的有B、C两项，电解质溶液中Cu2＋＋2e－===Cu，B选项中是2H＋＋2e－===H2↑，故应选C。

3．(2017·湖州期中)如图是某同学学习原电池后整理的学习笔记，错误的是( ) A．①电子流动方向B．②电流方向C．③电极反应D．④溶液中离子移动方向答案 B解析该装置是锌、铜和稀硫酸组成的原电池，锌作负极，铜作正极，负极上锌失电子发生氧化反应，正极上氢离子得电子发生还原反应，电子从负极沿导线流向正极，电流的方向与电子方向相反，在内电路中，阴离子移向负极，阳离子移向正极。