2.2.3 化学能与电能 知识点归纳

必修二第二章第二节化学能与电能

一次能源和二次能源

点拨：电能是当今社会应用最广泛的二次能源。

化学能转化为电能

1．化学能间接转化为电能——火力发电

(1)过程：

(2)关键：燃烧(氧化还原反应)是使化学能转换为电能的关键。2．化学能直接转化为电能——原电池

(1)实验探究

(2)原电池

①定义：将化学能转变为__电能__的装置。

点拨：原电池反应的本质是一个自发的放热的氧化还原反应。

原电池原理的应用

问题探究：

1．NaOH＋HCl===NaCl＋H

2

O，能利用这个反应设计成原电池吗？为什么？

2．锌与稀硫酸反应制H

2时向溶液中加少量CuSO

4

后，为什么反应速率

加快？

原电池原理的应用

探究提示：1.不能。因为该反应不是氧化还原反应。

2．锌置换出的铜附着在锌上，铜、锌、稀硫酸构成原电池。

知识归纳总结：

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

原电池的工作原理

问题探究：

1．在铜锌原电池中，电子是怎样移动的？电子能否通过电解质溶液？如果不能，电流是如何形成的？

2．若将稀硫酸换作硫酸铜溶液，能否产生电流？电极反应有何不同？原电池的工作原理

探究提示：1.由于金属锌比金属铜活泼，锌失去电子，电子通过导线

2+流向铜片。电子不能通过电解质溶液，在稀硫酸中H＋移向铜片，SO

4移向锌片，阴阳离子定向移动形成电流。

2．将稀硫酸换作硫酸铜溶液，也可以形成原电池，产生电流。锌为负极，发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2＋，铜为正

极，发生还原反应：Cu2＋＋2e－===Cu，总反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。

知识归纳总结：

1．原电池的构成条件——“两极一液一线一反应”

(1)两极——两种活泼性不同的金属(或一种为能导电的非金属)。

(2)一液——电解质溶液。

(3)一线——形成闭合回路。

(4)一反应——能自发进行的氧化还原反应。

2．原电池工作原理：

(1)装置示意图：

(2)工作原理(以铜、锌、稀硫酸原电池为例)

3.原电池正负极的判断方法：

点拨：(1)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。

(2)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。

(3)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。

化学电源

干电池

1．构造示意图

2．工作原理和正负极：

__锌__为负极，发生氧化反应，__石墨棒__为正极，发生还原反应。3．特点：

一次电池，放电后__不能__充电。

(2)便于携带，价格低。

(3)若将电解质NH

Cl换成湿的KOH，并在构造上改进，可以制成__碱

4

性__锰电池。

点拨：现代生活中，应用更多的是碱性锌锰电池。

充电电池

1．特点：又称__二次__电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。

2．实例

点拨：实际应用中，充电电池的充放电次数仍有限制。

燃料电池

1．构造示意图

2．特点：燃料气体和__氧气__分别在两个电极上反应将化学能转化为电能。

3．实

点拨：燃料电池中通入氧气的电极为正极，通入可燃物的电极为负极。

常见化学电源的特点

问题探究：

1．你知道铅蓄电池中的正、负极材料和电解质溶液是什么吗？

2．燃料电池电极有什么特点？

常见化学电源的特点

探究提示：1.负极：Pb；正极：PbO

，电解质溶液：稀硫酸。

2

2．两个电极一般都是惰性电极，本身不包含活泼性物质，只是一个催化转换元件。

知识归纳总结：

化学电源电极反应式的书写

问题探究：1.以30%的KOH溶液作电解质溶液的氢氧燃料电池的正极反应式是什么？KOH溶液的浓度如何变化？

2．以稀硫酸为电解质溶液的氢氧燃料电池的正极反应式是什么？H

2SO

4

的物质的量变化吗？

化学电源电极反应式的书写