人教版必修2 第2章第2节 化学能与电能（第1课时） 学案.doc

2.2.1 化学能转化为电能知识点1火电1.一次能源和二次能源: 直接从自然界取得的能源,称为一次能源,如流水、风力、原煤、石油、天然气、天然铀矿等。一次能源经过加工、转换得到的能源称为二次能源,如电力、蒸汽等。其中电能是应用最广泛、使用最方便、污染最小的二次能源。2.火电(1)火电(火力发电)是化学能向电能转化的一种间接方式,它是通过化石燃料的燃烧使化学能转化为热能,加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机,然后带动发电机发电。燃烧(氧化还原反应)是使化学能转化为电能的关键。(2)火电的生产过程的特点是转换环节多、能量转化利用率低、浪费资源、污染环境等。知识点2 原电池的概念将氧化还原反应释放的能量直接转变为电能的装置叫原电池。知识点3 铜、锌原电池的研究原电池原理示意图:以铜锌原电池为例:锌片上发生的电极反应式:zn-2e-zn2+,发生氧化反应;铜片上发生的电极反应式:2h+2e-h2,发生还原反应。该装置中,电子由锌片出发,通过导线到铜片,电流由铜片出发,经过导线到锌片。该装置中的能量变化:化学能转化为电能。由两种活泼性不同的金属组成的原电池中,活泼的金属作原电池的负极,发生氧化反应,相对不活泼金属作原电池正极,发生还原反应。知识点4 原电池的两极的判断根据组成原电池的两极材料判断一般是活动性较强的金属为负极,活动性较弱的金属或能导电的非金属为正极。根据电流方向或电子流动方向判断电流是由正极流向负极;电子流动方向是由负极流向正极。根据原电池中电解质溶液内离子的定向移动方向判断在原电池的电解质溶液内,阳离子移向正极,阴离子移向负极。根据原电池两极发生的变化来判断原电池的负极总是失电子发生氧化反应,正极总是得电子发生还原反应。根据现象判断溶解的一极为负极,增重或有气泡放出的一极为正极。知识点5 原电池构成的条件 有能够自发进行的氧化还原反应;氧化还原反应是构成原电池的基础,只有一极发生氧化反应释放电子,同时另一极发生还原反应接受电子,才能推动电子在外电路定向流动形成电流。没有氧化还原反应,就不可能有原电池;换句话说,任何氧化还原反应,理论上都可以设计成原电池。 有电解质溶液参与;电解质的作用主要有两个:一是导电,二是参与电极反应。电解质由于电离而产生大量自由离子,在原电池内部起导电作用,没有它,原电池的电极反应很难顺利进行。电解质在原电池中可以参与原电池反应(如铜锌原电池中的稀硫酸),也可以不参与原电池反应(如氢氧燃料电池中的氢氧化钠)。在有些原电池中,用的不是电解质溶液而是融化状态的电解质。 有适当的电极材料,组成闭合回路。通常是用金属材料或石墨作电极(能与水剧烈反应的金属不能作电极,如钠等)。电极的主要作用是提供电子转移的场所,使电极反应得以顺利进行。金属可以参与电极反应(如铜锌原电池中的锌),也可以不参与电极反应(如氢氧燃料电池中的铂电极)。中学常见的原电池大多是由活泼性不同的两种金属作电极,其中较活泼的金属作负极,它既作电极,又同时作还原剂。考点1原电池的工作原理【例1】依据2ag+cucu2+2ag设计的原电池如上图所示。请回答下列问题:(1)电极x的材料是;电解质溶液y是。(2)银电极为电池的极,发生的电极反应为;x电极上发生的电极反应为。(3)外电路中的电子是从电极流向电极。答案：(1)铜;agno3(2)正;2ag+2e-2ag;cu-2e-cu2+(3)铜;银点拨：根据总反应2ag+cucu2+2ag可知,cu置换出ag,cu比ag活泼,故cu为负极,负极反应为cu-2e-cu2+,外电路中电子从负极cu流入正极,y溶液中的ag+得到电子生成ag,发生还原反应,则y为agno3溶液。考点二原电池的设计【例2】铁及铁的化合物应用广泛,如fecl3可用作催化剂、印刷电路腐蚀剂和外伤止血剂等。(1)写出fecl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式。(2)若将(1)中的反应设计成原电池,请画出原电池的装置图,标出正负极,并写出电极反应式。负极反应,正极反应。答案：(1)2fe3+cu2fe2+cu2+(2)见上图。cu-2e-cu2+;2fe3+2e-2fe2+点拨：本题的解题思路为:写出fe3+与cu反应的离子方程式两极反应确定电极材料及电解质溶液画出原电池的装置图fecl3溶液腐蚀印刷电路铜板的反应即是fe3+与cu之间的氧化还原反应,故离子反应方程式为2fe3+cu2fe2+cu2+。据此反应可知,氧化反应为cu-2e-cu2+,cu失电子作还原剂,cu为负极;还原反应为2fe3+2e-2fe2+,fe3+在正极上得到电子被还原,故必须选择活泼性比铜弱的金属或惰性电极(如石墨)作正极。因为电解质溶液中的阳离子得到电子,故电解质溶液必须是含fe3+的溶液,如fecl3溶液。考点三原电池原理的应用【例3】(2011,临沂高一调研)有a、b、c、d四种金属按下表中装置进行实验。装置现象二价金属a不断溶解c的质量增加a上有气体产生根据实验现象回答下列问题:(1)装置甲中负极的电极反应式是。(2)装置乙中正极的电极反应式是。(3)四种金属活泼性由强到弱的顺序是。答案：(1)a-2e-a2+(2)cu2+2e-cu(3)dabc点拨：据图知a作负极,电极