同步导学案系列丛书高中化学必修2课时学案优化设计第二章第二节化学能与电能

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1、二节化学能与电能【学习目标】1.了解化学能与电能的转化关系。2.初步了解化学电池的工作原理及应用。3.了解研制新型电池的重要性。4.会书写简单的电极反应式。【学习过程】1.原电池(1)概念：将化学能转变为电能的装置。(2)构成条件：理论上，能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池。构成原电池需有两个活泼性不同的电极，将电极插入电解质溶液中，两电极间用导线连接使之构成闭合回路。电极的作用是导电，有些电池屮电极材料会参加反应；导线的作用是传导电子；电解质溶液的作用是通过自市离子的移动传导电荷。(3)工作原理：电极林料电子转移电极反应式反应类型锂失电子Zn2e-Z2+氧化反应铜得电子2

2、H++2e时还原反应总离子反应式Zn+2H+=Zn2++H2f①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：从负极流出，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。(4)电极判断：①根据电极材料的活动性判断：相对活泼的金属为负极，相对稳定的金属或导电的非金属为正极。②根据电极反应类型判断：发生氧化反应的是负极，可能是电极材料被氧化(溶解)也可能是溶液中的阴离子被氧化;发生还原反应的是正极，一般是溶液中的阳离子被还原。③根据电子流向判断：电子由负极沿导线流向正极。①根据溶液中的离子流向判断：阳离子移向正极，阴离子移向负玻。温馨提示：在判

3、断原电池正负极时，不要只根据金属活动性的相对强弱，还要考虑电解质溶液的特点。（l）Mg-Al和稀盐酸构成的原电池中，血作负极，A1作正极;而若把稀盐酸换为NaOII溶液，A1作负极，Mg作正极。⑵Al—Cu和NaOH溶液构成的原电池中，A1作负极；而若把NaOH溶液换为浓硝酸，Cu作负极。1.发展中的化学电源（1）干电池——一次电池：①特点：屈于一次性电池，放电后不能再充电。②实例一一锌镭电池：负极为锌，正极为石墨棒，电解质为氯化镀。（2）充电电池一一二次电池：利用化学反应的可逆性，可以组建成一个新电池，即当一个化学反应转化为电能之后，还可以用电能使化学体系修复,然后再利用化学反

4、应转化为电能。①特点：在放电时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：电池类型负极正极电解质铅蓄电池PbPbO.厶H2SO4繰镉电池CdNiO(OH)KOH锂离子电池Li（3）燃料电池：一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转牝为电能的发电装置。①特点：能量转化效率高，燃料和空气分别送进燃料电池，它直接将燃料的化学能转化为电能,中I'可不经过燃烧过程。②实例一一氢氧燃料电池：负极为氢气失电子，正极为氧气得电子，电解质是氢氧化钾或硫酸。温馨提示：燃料电池正极上的反应物质一般是02。⑴电解质溶液为屮性或碱性，则出0必须写入正极反应式中，且02生成0

5、11一,‘电极反应式为02+2H20+4e~=40H~o（2）电解质溶液为酸性，则『必须写入正极反应式屮，且0生成氏0,电极反应式为0,+4H++4e~=2H20o2.原电池原理的应用（1）比较金属的活动性强弱：原电池中，i般活动性强的金属为负极，活动性弱的金属或能导电的非金属为正极。如有两种金属A和B,用导线连接后插入到稀硫酸中，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。（2）加快氧化还原反应速率：如实验室用Zn和稀硫酸反应制比，常用粗锌，它产生比的速率快。原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸形成原电池，加快了锌的腐蚀，使产牛氏的速率加快；如加入CuSO.

6、’：溶液，Zn置换出Cu,附着在锌片上形成原电池也可以加快反应速率。（3）设计原电池：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。设计原电池时，如果给出的是具体的化学反应方程式，电解质溶液是确定的；如果给出的是离子方程式，如Fe+C『十二Cu+FeT则电解质不是确定的具体物质，只要是含有C『十的可溶盐溶液即可，如CuCb溶液、CuSOi溶液等。【归纳总结】原电池的判断方法秀空质］—反应是氧化还原反应，是放热反应看羸］_两个电极为导体而且活泼性存在明显的差异—

7、J~（燃料电池的屯极一般都为

8、惰性电极）鼻丄朋有电斛质溶液，而且一般耍求负极材料和屯解i'质溶液反应區爲两电极用导线相连或直接接触，捕人电解质溶旦逅—液中构成闭合回路【当堂检测】1.下列关于铜一锌一稀硫酸构成的原电池的有关叙述，错误的是（）A.锌为负极，锌发生氧化反应B.铜为正极，铜不易失去电子而受到保护C.负极发生还原反应，正极发生氧化反应D.外电路电子流入的一极为正极，电子流出的一极为负极2.如图所示，两电极一为石墨棒，一为佚片。若电流表的指针发生偏转，Ha极上有大量气泡产生，则以下叙述屮正确的是（）A.