第二章第二节化学能与电能

第二节化学能与电能

一次能源：直接从自然界取得的能源。

二次能源：一次能源经过加工、转换得到能源。（1）一次能源与二次能源例题：下列有关能源的叙述正确的是（）

A.水力、电力、风力属于一次能源

B.氢能源、电力属于二次能源

C.汽油、酒精属于一次能源

D.石油、煤属于二次能源B蒸汽电能水能风能石油天然气原煤一次能源：二次能源：

火电站工作原理示意图化学能

电能机械能

热能

燃烧

蒸汽发电机80%80%80%51.2%70%70%70%34.3%

化学能与电能的相互转化——原电池

1、概念：将化学能转变为电能的装置主要现象：（1）铜片上有气泡产生（2）锌片逐渐溶解

（3）电流计指针发生偏转1、Cu-Zn原电池中电子流动的方向及电流的方向？2、如何判断Cu-Zn原电池的正负极，及电极反应式如何书写？3、原电池反应的本质是什么？原电池的本质是自发进行的氧化还原反应主要现象：（1）铜片上有气泡产生（2）锌片逐渐溶解（3）电流计指针发生偏转电极电极材料反应类型电子流动方向负极还原性较强的金属(较活泼金属）氧化反应电子流出的一极正极还原性较弱的金属（较不活泼金属）还原反应电子流入的一极归纳整理：外电路：电子——由负极流出——流入正极内电路：阳离子——移向正极阴离子——移向负极1、分析下面原电池装置：①指出正负极及电极现象；②标出电子、电流、离子移动方向；③写出正负极电极反应式及总反应式。CH2SO4（不可以）（不可以）（可以）（不可以）原电池的构成条件：

1、有活泼性不同的两个电极2、两极要插入电解质溶液电极材料:①较活泼金属与较不活泼金属。如Cu—Zn原电池②金属与非金属导体。如Zn—C干电池。③金属与金属氧化物。

3、形成闭合回路（用导线连接或两电极彼此接触）实质：有自发进行的氧化还原反应发生。两极一液自发成回路1、下图4个装置中，不属于原电池的是（）

AC2、下列装置哪些可以形成原电池()AAAAAAFeCuFeZnZnCuCuAgFe陶瓷FeCu稀H2SO4CuSO4溶液稀H2SO4

稀H2SO4ABCDFeCuAAgNO3

溶液CuSO4溶液酒精EFGABCE3、判断下列装置是否能构成原电池，并写出相应的电极反应及总反应。ZnCuZnCuABCDEF√1、下列哪些装置能构成原电池？√G√水果思考:2、下图4个装置中，不属于原电池的是（）

AC思考：下列装置哪些可以形成原电池()AAAAAAFeCuFeZnZnCuCuAgFe陶瓷FeCu稀H2SO4CuSO4溶液稀H2SO4

稀H2SO4ABCDFeCuAAgNO3

溶液CuSO4溶液酒精EFGABCE4、写出以下原电池的电极反应方程式：

（包括正、负极以及总反应方程式）（1）Cu-Fe-HCl;

（2）C-Zn-CuSO4;

（3）Al-Mg-H2SO4;

（4）Ag-Cu-AgNO3。注：流经两极的电量相等，所以在书写电极反应式时应是得失电子相等，当写单个电极反应式时可以约为最简。氧化反应Zn-2e=Zn2+

铜锌原电池电解质溶液失e，沿导线传递，有电流产生还原反应2H++2e-=H2↑阴离子阳离子负极正极原电池的工作原理练习⒈判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式。①②③(×)(×)(√)2H++2e-＝H2↑负极：总反应：正极：Zn－2e-＝Zn2+Zn+2H+＝Zn2++H2↑⑤④(√)(√)负极：正极：总反应：正极：负极：总反应：Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑Zn+2H+＝Zn2++H2↑Fe－2e-＝Fe2+Cu2++2e-＝CuFe+Cu2+＝Fe2++Cu或Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4①根据电极材料判断练习：判断下列原电池的正负极.ZnCu稀硫酸ZnFeA稀硫酸CZnFeCA稀硫酸A稀硫酸A负极:

较活泼的金属正极:

较不活泼的金属或非金属导体-+-+-+-+判断原电池的正负极的一般方法③根据电子或电流流动方向判断（外电路）：电子从负极流出沿导线流入正极电流从正极流出沿导线流入负极ee④根据离子的定向移动方向（内电路）阳离子向正极移动阴离子向负极移动②根据电极反应判断失电子的反应→氧化反应→负极得电子的反应→还原反应→正极⑥根据现象判断电极不断溶解：负极有气泡冒出、有固体析出：正极⑤根据离子方程式判断Fe+2H+=Fe2++H2↑（负极）（在正极）原电池原理的应用①加快反应速率：（形成原电池反应，反应速率加快）

例如，实验室制H2时，由于锌太纯，反应一般较慢，可加入少量CuSO4以加快反应速率。②揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。

钢铁中含有碳，可与Fe组成原电池，发生原电池反应而使钢铁遭到腐蚀

[例]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与Y组成原电池时，Y是电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为()Ａ．Ｘ＞Ｙ＞ＺＢ．Ｘ＞Ｚ＞ＹＣ．Ｙ＞Ｘ＞ＺＤ．Ｙ＞Ｚ＞ＸC因为X置换出Z,所以金属性Ｘ＞Ｚ负极的金属较活泼,所以Ｙ＞Ｘ③判断金属活动性的强弱一般说来:活泼金属作负极,较不活泼的金属作正极

请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+设计成一个原电池。1、电解液：

。2、电极材料：正极

，负极

。3、电极反应式：负极:.正极:.1、电解液：硫酸铜、氯化铜、硝酸铜等可溶性铜盐溶液2、电极材料：负极：铁，正极：铜、石墨或比铁不活泼的其他金属

Fe－2e-=Fe2+Cu2++2e-=Cu

④制作化学电源[练习]把A,B两种不同的未知活泼性的金属用导线连接后同时插入稀硫酸中,结果发现A金属上有气体产生,则下列说法正确的是()A.A为正极,A较活泼

B.B为负极,B较活泼

C.A上发生的是氧化反应

D.A的质量减小B实践活动自制电池——水果电池。如下图：1）化学电池有三大类型：

、

、

.

一次性电池二次电池燃料电池

2）特点：①一次电池：不可充电，如干电池（又称为锌锰电池，是最早使用的化学电池）②二次电池：可循环利用，放电过程是将

能转化为

能；充电过程是将

能转化为

能。③燃料电池：可不断充入氧化剂、还原剂连续使用，最理想的燃料是

。（1）产物为水，无污染（2）与其它能源比，反应相同质量，放出能量多（3）来源广化学电

电化学H2

发展中的化学电源常见的化学电池1.干电池(一次性电池)电极：Zn为负极,碳棒为正极电解液：NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊

另有黑色的MnO2粉末，吸收正极产生的H2，防止产生极化现象。电极方程式：负极(Zn):Zn－2e-＝Zn2＋正极(C)：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O(1)锌锰干电池(2)碱性锌锰干电池随着用电器朝着小型化、多功能化发展的要求，对电池的发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。体积小、性能好的碱性锌－锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解质溶液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。2、铅蓄电池（二次电池）铅蓄电池:

电极：Pb为负极,PbO2为正极.

电解液:30%的H2SO4溶液电极反应式:

放电时：为原电池负极(Pb)：Pb＋SO42-－2e-＝PbSO4

正极(PbO2)PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e-＝PbSO4＋2H2O总电池反应:PbO2＋Pb＋2H2SO4＝2PbSO4↓＋2H2O充电时：为电解池阴极(Pb)：PbSO4＋2e-

＝Pb＋SO42-

阳极(PbO2)PbSO4＋2H2O－2e-＝PbO2＋4H＋＋SO42－总电解反应:

2PbSO4＋2H2O＝=PbO2＋Pb＋2H2SO4

通电3、锂电池锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。4、新型燃料电池

燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池。氢氧燃料电池工作原理氢氧燃料电池电极:Pt制作的惰性电极反应原理:a.电解质溶液:KOH溶液负极:正极: