高中化学 第2章 第2节 化学能与电能学案 新人教版必修2-新人教版高一必修2化学学案VIP免费

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由离子的移动传导电荷。(3)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。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。④根据溶液中的离子流向判断：阳离子移向正极,阴离子移向负极。温馨提示：在判断原电池正负极时，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。(1)Mg－Al和稀盐酸构成的原电池中，Mg作负极，Al作正极;而若把稀盐酸换为NaOH溶液，Al作负极，Mg作正极。(2)Al—Cu和NaOH溶液构成的原电池中，Al作负极；而若把NaOH溶液换为浓硝酸，Cu作负极。2.发展中的化学电源（1）干电池——一次电池：①特点：属于一次性电池，放电后不能再充电。②实例——锌锰电池：负极为锌，正极为石墨棒，电解质为氯化铵。（2）充电电池——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：（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化为电能的发电装置。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,中间不经过燃烧过程。②实例——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O2。(1)电解质溶液为中性或碱性，则H2O必须写入正极反应式中,且O2生成OH－，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－=4OH－。(2)电解质溶液为酸性，则H＋必须写入正极反应式中，且O2生成H2O，电极反应式为O2＋4H＋＋4e－=2H2O。3.原电池原理的应用(1)比较金属的活动性强弱：原电池中，一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H2，常用粗锌，它产生H2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，使产生H2的速率加快；如加入CuSO4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＋Cu2＋=Cu＋Fe2＋，则电解质不是确定的具体物质，只要是含有Cu2＋的可溶盐溶液即可，如CuCl2溶液、CuSO4溶液等。【归纳总结】原电池的判断方法【当堂检测】1.下列关于铜—锌—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，一为铁片。若电流表的指针发生偏转，且a极上有大量气泡产生，则以下叙述中正确的是()A．a...