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1、第二节化学能与电能第二节化学能与电能第第1课时化学能转化为电能课时化学能转化为电能学习目标学习目标核心素养建构核心素养建构1.熟悉能源的分类和化学熟悉能源的分类和化学能与电能的转化关系。能与电能的转化关系。2知道原电池是利用氧知道原电池是利用氧化还原反应将化学能转化化还原反应将化学能转化为电能的装置，通过实验为电能的装置，通过实验会说明原电池的原理，以会说明原电池的原理，以及判断原电池的正、负及判断原电池的正、负极。极。3会正确书写电极反应会正确书写电极反应式，熟知原电池的应用。式，熟知原电池的应用。知知 识识 梳梳 理理一、一次能源和二次能源一、一次能源和二次能源二次能源中的二次能源中的_是
2、应用最广泛，使用最方便，污染最是应用最广泛，使用最方便，污染最小的能源。小的能源。分类分类定义定义实例实例一次能源一次能源_从自然界取得从自然界取得的能源的能源流水、风力、化石能流水、风力、化石能源、天然铀矿等源、天然铀矿等二次能源二次能源一次能源经一次能源经_、 _得到的能源得到的能源电力、蒸汽等电力、蒸汽等直接直接加工加工转换转换电能电能二、化学能转化为电能二、化学能转化为电能1燃煤发电的能量转化燃煤发电的能量转化(2) _(氧化还原反应氧化还原反应)是使化学能转换为电能的关键。是使化学能转换为电能的关键。热热 机械机械 燃烧燃烧2原电池原电池(1)实验实验实验装置实验装置实验现象实验现象
3、铜片：铜片：_锌片：锌片：_电流表：电流表： _结论结论有有_产生，装置中产生，装置中_转化为转化为_有气泡产生有气泡产生逐渐溶解逐渐溶解指针偏转指针偏转电流电流化学能化学能电能电能(2)原电池概念：将原电池概念：将_能转变为能转变为_能的装置。能的装置。(3)铜锌原电池工作原理：铜锌原电池工作原理：电池总反应：电池总反应： _。电极材料电极材料电子转移电子转移电极反应式电极反应式反应类型反应类型Zn_Cu_化学化学电电失电子失电子氧化反应氧化反应Zn2e=Zn2得电子得电子还原反应还原反应2H2e=H2Zn2H=Zn2H2(4)反应本质：原电池反应的本质是反应本质：原电池反应的本质是_。(5
4、)构成原电池的条件构成原电池的条件理论上，自发的理论上，自发的_均可设计成原电池。均可设计成原电池。两个两个_(或一个为金属，一个为能或一个为金属，一个为能_的非金属的非金属)电极。电极。具有具有_溶液。溶液。形成形成_。氧化还原反应氧化还原反应氧化还原反应氧化还原反应活泼性不同的金属活泼性不同的金属导电导电电解质电解质闭合回路闭合回路【自主思考自主思考】1原电池是如何构成闭合回路的？原电池是如何构成闭合回路的？(请从电子流向和离子移动请从电子流向和离子移动方向分析方向分析)提示提示在外电路，电子从负极流出经导线流向正极，在电在外电路，电子从负极流出经导线流向正极，在电解质溶液中，阳离子向正极
5、移动，阴离子向负极移动。解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。2原电池中作负极的一定是活泼金属，作正极的一定是不活原电池中作负极的一定是活泼金属，作正极的一定是不活泼金属吗？泼金属吗？提示提示不一定。在原电池中的两极可以都是活泼金属不一定。在原电池中的两极可以都是活泼金属(如如ZnFe稀硫酸，稀硫酸，Zn作负极作负极)，也可以都是不活泼金属，也可以都是不活泼金属(如如CuAgAgNO3，Cu作负极作负极)也可以是一种金属和一种能导也可以是一种金属和一种能导电的非金属电的非金属(如如CuCAgNO3，Cu作负极作负极)。效效 果果 自自 测测1判断正误，正确的打判断正误，正确的打“”，
6、错误的打，错误的打“”。(1)根据一次能源和二次能源的划分，氢气为二次能源根据一次能源和二次能源的划分，氢气为二次能源()(2)电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源的一种二次能源()(3)火力发电是化学能间接转化为电能的过程火力发电是化学能间接转化为电能的过程()(4)水力发电是将化学能转化为电能的过程水力发电是将化学能转化为电能的过程()(5)HClNaOH=NaClH2O是放热反应，可以设计成原是放热反应，可以设计成原电池电池()(6)将铜片和锌片用导线连接插入酒精中，电流表指针发生偏将铜片和锌片用导线连接插入酒精中
7、，电流表指针发生偏转转()(7)在铜在铜锌锌稀硫酸原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再稀硫酸原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌由铜通过电解质溶液到达锌()(8)原电池中阳离子向正极移动原电池中阳离子向正极移动()(9)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子原电池中的负极反应一定是电极材料失电子()答案答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)2下列装置中能够组成原电池的是下列装置中能够组成原电池的是_。解析解析构成原电池的条件缺一不可：构成原电池的条件缺一不可：缺少一个电极；中电极相同；中酒精为非电解质；缺少一个电极；中电极相同；中酒精为非电解质；中不
8、能形成闭合回路。中不能形成闭合回路。答案答案探究一、原电池的构成条件、工作原理及正负极的判断探究一、原电池的构成条件、工作原理及正负极的判断【合作交流合作交流】1原电池是由哪几部分组成？各起什么作用原电池是由哪几部分组成？各起什么作用？提示提示构成原电池需有两个活泼性不同的电极，将电极插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，有些电池中电极材料会参加反路。电极的作用是导电，有些电池中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应；导线的作用是传导电子；
9、电解质溶液的作用是通过自由离子的移动传导电荷。由离子的移动传导电荷。2在铜锌稀硫酸原电池中，电子是怎样移动的？电子能否通在铜锌稀硫酸原电池中，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？过电解质溶液？如果不能，电流是如何形成的？3(1)若将若将2中铜片换作石墨棒，能否产生电流？电极反应有中铜片换作石墨棒，能否产生电流？电极反应有无变化？无变化？(2)若将若将2中稀硫酸换作硫酸铜溶液，能否产生电流？电极中稀硫酸换作硫酸铜溶液，能否产生电流？电极反应有何不同？反应有何不同？(3)若将稀硫酸换为酒精，还能否产生电流？若将稀硫酸换为酒精，还能否产生电流？提示提示(1)改为石墨
10、棒后，仍然可以形成原电池，产生电流。改为石墨棒后，仍然可以形成原电池，产生电流。锌为负极，石墨棒为正极，电极反应及原电池反应均不变。锌为负极，石墨棒为正极，电极反应及原电池反应均不变。(2)将稀硫酸换作硫酸铜溶液，也可以形成原电池，产生电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：流。锌为负极，发生氧化反应：Zn2e=Zn2，铜为正，铜为正极，发生还原反应：极，发生还原反应：Cu22e=Cu，总反应为：，总反应为：ZnCu2=Zn2Cu。(3)酒精是非电解质，此时不能构成原电池，因此不能产生电酒精是非电解质，此时不能构成原电池，因此不能产生电流。流。【点拨提升点
11、拨提升】1原电池的工作原理原电池的工作原理(1)反应类型：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。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。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，阴离子向负极移离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。动。2原电池的判断方法原电池的判断方法3原电池正负极的判断方法原电池正负极的判断方法易错提醒易错提醒(1)构成原电池的两电极材料不一定都是金属，正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极材料可以为导电的非金属
12、，例如石墨。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。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。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。如虑电解质溶液性质。如MgAlHCl溶液构成的原电池中，溶液构成的原电池中，负极为负极为Mg；但是；但是MgAlNaOH溶液构成的原电池中，负极溶液构成的原电池中，负极为为Al
13、，正极为，正极为Mg。【典题例证典题例证1】在如图所示装置中，观察到电流表指针在如图所示装置中，观察到电流表指针发生偏转，发生偏转，M棒变粗，棒变粗，N棒变细，棒变细，P为电解质溶液。由为电解质溶液。由此判断下列此判断下列M、N、P所代表的物质可以成立的是所代表的物质可以成立的是()解析解析经分析可知该装置是原电池，其中经分析可知该装置是原电池，其中M棒作正极，有金属棒作正极，有金属单质析出，单质析出，N棒作负极，失电子溶解。棒作负极，失电子溶解。A项，锌、铜、稀硫酸项，锌、铜、稀硫酸构成原电池，则锌是负极，构成原电池，则锌是负极，M棒变细，棒变细，A项错误；项错误；B项，铁、项，铁、铜、稀盐
14、酸构成原电池，铜、稀盐酸构成原电池，M棒上无金属单质析出，棒上无金属单质析出，B项错误；项错误；C项，锌、银、硝酸银溶液构成原电池，则锌是负极，项，锌、银、硝酸银溶液构成原电池，则锌是负极，M棒上棒上有银析出，有银析出，C项正确；项正确；D项，铁离子得到电子转化为亚铁离项，铁离子得到电子转化为亚铁离子，不能析出金属，子，不能析出金属，D项错误。项错误。答案答案C【学以致用学以致用1】如图是如图是Zn和和Cu形成的原电池，某实验兴趣小形成的原电池，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理的是()实验后的记录：实验后的
15、记录：A BC D答案答案B探究二、原电池原理的应用探究二、原电池原理的应用【合作交流合作交流】1NaOHHCl=NaClH2O，这个反应能设计成原电池这个反应能设计成原电池吗，为什么？吗，为什么？提示提示不能，因为它不是氧化还原反应。不能，因为它不是氧化还原反应。提示提示不能，虽然它是氧化还原反应，但不是释放能量的不能，虽然它是氧化还原反应，但不是释放能量的氧化还原反应。氧化还原反应。3锌与锌与H2SO4反应制反应制H2时向溶液中加少量时向溶液中加少量CuSO4后为什么反后为什么反应速率加快？应速率加快？提示提示锌置换出铜构成原电池。锌置换出铜构成原电池。【点拨提升点拨提升】1加快氧化还原反
16、应的速率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，使反应速率增行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。大。(2)实例：实验室用实例：实验室用Zn和稀硫酸反应制取氢气时，可滴入几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。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。应，不活泼
17、金属作正极，发生还原反应。(2)实例：有两种金属实例：有两种金属A和和B，用导线连接后插入稀硫酸中，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到观察到A极溶解，极溶解，B极上有气泡产生。由原电池原理可知，极上有气泡产生。由原电池原理可知，金属活动性：金属活动性：AB。3设计原电池设计原电池(1)依据：已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、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还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化或在负极上被氧化)，氧，氧化剂化剂(电解质溶液中的阳离子电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。在正极上被还原。(2)选择合适的材料。选择合适的材料
18、。电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活电极材料：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。的材料。电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应。电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应。【典题例证典题例证2】有有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：置及部分实验现象如下：实验实验装置装置部分实部分实验现象验现象a极质量减极质量减小，小，b极质量极质量增大增大b极有气极有气体产生，体产生，c极无变化极无变化d极溶极溶解，解，c极有极有气体产
19、生气体产生电流从电流从a极流向极流向d极极由此可判断这四种金属的活动性顺序是由此可判断这四种金属的活动性顺序是()Aabcd BbcdaCdabc Dabdc解析解析装置一是原电池，装置一是原电池，a极质量减小，说明极质量减小，说明a极金属易失去电极金属易失去电子形成离子，故子形成离子，故a极金属比极金属比b极金属活泼；装置二没有形成原极金属活泼；装置二没有形成原电池，可知电池，可知b比比c活泼，且活泼，且c位于金属活动性顺序表中氢的后位于金属活动性顺序表中氢的后面；装置三和四均形成原电池，易知面；装置三和四均形成原电池，易知d比比c活泼，活泼，d比比a活泼。因活泼。因此四种金属的活动性顺序为
20、此四种金属的活动性顺序为dabc，故选，故选C。答案答案C【学以致用学以致用2】锌空气电池锌空气电池(如图所示如图所示)适宜用作城市电动适宜用作城市电动车的动力电源，该电池放电时车的动力电源，该电池放电时Zn转化为转化为ZnO。则该电池工。则该电池工作时，下列说法正确的是作时，下列说法正确的是()AZn电极是该电池的正极电极是该电池的正极BZn电极的电极反应式为电极的电极反应式为ZnH2O2e=ZnO2HCOH向石墨电极移动向石墨电极移动D氧气在石墨电极上发生还原反应氧气在石墨电极上发生还原反应解析解析氧气得电子发生还原反应，石墨电极是正极，锌电极是氧气得电子发生还原反应，石墨电极是正极，锌电极是负极，负极，A项错误，项错误，D项正确；锌作负极，碱性条件下，负极的项正确；锌作负极，碱性条件下，负极的电极反应式为电极反应式为Zn2OH2e=ZnOH2O，B项错误；原项错误；原电池工作时，溶液中的阴离子向负极移动，即电池工作时，溶液中的阴离子向负极移动，即OH向向Zn极移极移动，动，C项错误。项错误。答案答案D