【新编导学案】高中化学人教版必修2：2.2.1化学能与电能(1)化学能与电能的相互转化.doc

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第二章 第二节 化学能与电能（1）
化学能与电能的相互转化

【学习目标】
1.掌握原电池的工作原理、能写出电极反应和电池反应方程式。
2.了解常见化学电源的种类及工作原理。
【学习重点】原电池的工作原理。
【学习难点】原电池的工作原理。
【预备知识】
1.在化学反应中，物质中化学能的变化通常表现为的 变化，即 转化为 。
2.金属活动性顺序表
3.在氧化还原反应中：氧化剂 电子，发生 反应，还原剂 电子，氧化还原反应本质 。
【自主学习】
1.直接从自然界取得的能源称为 ，如 、 、 、 、 等。经过加工、转换得到的能源称为 如 、 等。
2.化学能与电能的相互转化
⑴间接转化
我国发电总量构成上，火力发电居首位。燃煤发电过程中的能量转化过程为 化学能 燃烧 ________能 蒸汽 ________能 发电机 ________能。
⑵直接转化------原电池
原电池是将__________能转化为_______能的装置。在原电池中氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行，使其间电子发生转移，在闭合回路下形成电流，可见原电池反应的本质是氧化还原反应。
一、原电池及其工作原理 [Cu-Zn原电池实验探究] 实验2－4

现      象
铜片插入稀硫酸
  铜片表面
锌片插入稀硫酸
  锌片表面
铜片和锌片连接在一起插入稀硫酸
铜片表面 锌片表面
铜片和锌片之间连一电流表
铜片表面 锌片表面 电流表指针
以Cu-Zn原电池为例，分析原电池的工作原理：
电极
电极材料
电极反应
反应类型
电子流向
电流方向
负极

正极

1.原电池是把 转变为 的装置。
2.组成原电池的条件：w.w.w.zxxk.c.o.m
①
②
③
④
[思考]⑴以下装置不能形成原电池的是 。

⑵在铜、锌和稀硫酸构成的原电池中，溶液的PH值如何变化？硫酸根离子的浓度呢？
3.原电池的电极判断
(1)负极总是_______电子，化合价______，发生______反应；
正极总是_______电子，化合价______，发生______反应。
(2)电子流出的一极是__________，电子流入的一极是__________；
(3)一般活泼的金属为________，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为________。
4.化学电池的反应本质：

离子
离子
反应
正极
负极
电子，沿导线传递，有 产生，
电解质溶液
反应
【概括·整合】

【疑点反馈】：（通过本课学习、作业后你还有哪些没有搞懂的知识，请记录下来）

【基础达标】
1．对于原电池的电极名称叙述有错误的是(　　)
A．发生氧化反应的为负极
B．正极为电子流入的一极
C．比较不活泼的金属为负极
D．电流的方向由正极到负极
2．下面是四个化学反应，你认为理论上不可用于设计原电池的化学反应是(　　)
A．Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag
B．Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O
C．Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4
D．C＋CO22CO
3．茫茫黑夜中，航标灯为航海员指明了方向。航标灯的电源必须长效、稳定。我国科技工作者研制出以铝合金、PtFe合金网为电极材料的海水电池。在这种电池中(　　)
①铝合金是正极　②铝合金是负极　③海水是电解液　④铝合金电极发生还原反应
A．②③ B．②④ C．①② D．①④
4．下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是(　　)

5.

如图所示，两电极一为碳棒，一为铁片，若电流表的指针发生偏转，且a极上有大量气
泡生成，则以下叙述正确的是(　　)
A．a为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸
B．b为负极，是铁片，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液
C．a为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸
D．b为正极，是碳棒，烧杯中的溶液为硫酸铜溶液
练方法技巧——原电池正、负极及电极反应的判断
6．镍镉(NiCd)可充电电池在现代生活中有广泛应用，它的充放电反应按下式进行：
Cd(OH)2＋2Ni(OH)2充电
放电

Cd＋2NiO(OH)＋2H2O
由此可知，该电池放电时的负极材料是(　　)
A．Cd(OH)2 　 B．Ni(OH)2 　　 C．Cd D．NiO(OH)
7．据报道，美国正在研究用锌电池取代目前广泛使用的铅蓄电池，锌电池具有容量大、
污染少等优点，其电池反应为2Zn＋O2===2ZnO，其原料为锌粉、电解液和空气。则下
列叙述正确的是(　　)
A．锌为正极，空气进入负极
B．负极反应为Zn－2e－===Zn2＋
C．正极发生氧化反应
D．电解液是酸溶液
题号
1
2
3
4
5
6
7
答案

【拓展提升】
8．有甲、乙两位学生均想利用原电池反应检测金属的活动性顺序，两人均使用镁片与铝
片作电极，但甲同学将电极放入6 mol·L－1 H2SO4溶液中，乙同学将电极放入6 mol·L－1
的NaOH溶液中，如下图所示。

(1)写出甲池中正极的电极反应式：
正极：____________________________________________________________。
(2)写出乙池中负极的电极反应式和总反应的离子方程式：
负极：________________________________________________________________。
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，则构成负极材料的金
属应比构成正极材料的金属活泼”，则甲会判断出________活动性更强，而乙会判断出
________活动性更强(填写元素符号)。
(4)由此实验，可得到如下哪些正确结论？(　　)
A．利用原电池反应判断金属活动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顺序表已过时，已没有实用价值
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
(5)上述实验也反过来证明了“直接利用金属活动顺序表判断原电池中的正负极”这种
做法________(可靠或不可靠)。如不可靠，请你提出另一个判断原电池正负极的可行实
验方案_________________________________________________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________
(如可靠，此空可不填)。

【参考答案】
1．C　[原电池中相对活泼的金属为负极，不活泼的为正极，C项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，A项正确；原电池工作时，外电路中电子由负极流出，由正极流入，电流方向与电子流动方向相反，B、D项正确。]
2．D　[D是吸热的氧化还原反应，反应过程中吸收能量，不能设计为原电池。]
3．A　[分析航标灯的电源结构，活泼金属铝合金作负极，相对不活泼金属PtFe合金作正极，电解液是海水；铝合金作负极发生的是氧化反应，故①④错误，②③正确。]
4．A　[由题给装置图知，A、B、C形成原电池，由于金属活动顺序表中Cu、Ag排在H的后面，而Zn排在H的前面，故A中有气体产生。]
5．C　[Fe、C形成的原电池中，负极铁失去电子，变成＋2价的亚铁离子，由于a极上有大量气泡生成，所以正极(C)电极反应：2H＋＋2e－===H2↑，a为正极，是碳棒；b为负极，是铁片；电解质溶液为硫酸。]
6．C　[根据镍镉可充电电池放电的反应原理Cd＋2NiO(OH)＋2H2O===Cd(OH)2＋2Ni(OH)2，Cd被氧化生成Cd(OH)2，NiO(OH)被还原生成Ni(OH)2，即Cd发生氧化反应，是失去电子的物质，NiO(OH)发生还原反应，是得到电子的物质，所以，Cd为负极，NiO(OH)为正极，即电池的负极材料是Cd，C项正确。]
7．B　[根据电池反应2Zn＋O2===2ZnO判断，锌为负极，负极反应为Zn－2e－===Zn2＋，所以A不正确，B正确；正极发生还原反应，所以C不正确；电解液若为强酸，将与锌发生化学反应，而不是O2与锌反应，所以D不正确。]
8．(1)2H＋＋2e－===H2↑
(2)2Al＋8OH－－6e－===2AlO＋4H2O
2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO＋3H2↑
(3)Mg　Al　(4)AD
(5)不可靠　将两种金属作电极连上电流计后插入电解质溶液，构成原电池。利用电流计测定电流的方向，从而判断电子流动方向，再确定原电池正负极
解析　甲同学依据的化学反应原理是Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑，乙同学依据的化学反应原理是2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑。但是由于Al与碱的反应是一特例，不可作为判断金属性强弱的依据。所以判断一个原电池的正负极应依据实验事实。

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