高中人教版化学必修二专题13 化学能转化为电能(学生版)

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 。

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 －
===Fe
2＋
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＞a
C．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞c
原电池及其电极判断方法1．原电池的工作原理
（1）反应类型：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。

（2）电子的移动方向：负极流出，经导线流向正极。

（3）离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。

2．原电池的判断方法
3．原电池正负极的判断方法
【典例3】 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( ) 实验后的记录：
①Zn 为正极，
Cu 为负极②H ＋向负极移动
③电子流动方向：从Zn 经外电路流向Cu
④Cu 极上有H 2产生
⑤若有1 mol 电子流过导线，则产生H 2为0.5 mol ⑥正极的电极反应式为Zn －2e －===Zn 2＋
A．①②③B．③④⑤
C．④⑤⑥D．②③④
1．下列有关能源的说法错误的是()
A．风能是人类通过风车等工具获取的能源，但属于一次能源
B．在即将到来的新能源时代，核能、太阳能、氢能将成为主要能源
C．月球土壤中含有丰富的质量数为3的氦，它可作为未来核能的重要原料
D．原电池把化学能直接转化为电能，所以由原电池提供的电能是一次能源
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
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和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为()
A．X>Y>Z B．X>Z>Y
C．Y>X>Z D．Y>Z>X
4．如图所示装置，电流表指针发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的()
A．A是Zn，B是Cu，C为稀硫酸
B．A是Cu，B是Zn，C为稀硫酸
C．A是Fe，B是Ag，C为稀AgNO3溶液
D．A是Ag，B是Fe，C为稀AgNO3溶液
5．小颖同学用如图所示装置研究原电池原理，下列说法错误的是()
A．若将图（1）装置的Zn、Cu直接接触，Cu片上能看到气泡产生
B．图（2）装置中SO2－4向Cu片移动
C．若将图（2）中的Zn片改为Mg片，Cu片上产生气泡的速率加快
D．图（2）与图（3）中正极生成物的质量比为1∶32时，Zn片减轻的质量相等
6．有甲、乙两位同学均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均用镁片和铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol·L－1的H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6 mol·L－1的NaOH溶液中，如图所示。

（1）写出甲中正极的电极反应式：_______________________________________。

（2）乙中负极为________，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，则负极材料的金属应比正极材料的金属活泼”，则甲会判断出________金属活动性更强，而乙会判断出________金属活动性更强(填写元素符号)。

（4）由此实验得出的下列结论中，正确的有________。

A．利用原电池反应判断金属活动性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性顺序表已过时，没有实用价值了
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。