1第第 1 1 课时课时 化学能转化为电能化学能转化为电能目标导航 1.熟悉能源的分类和化学能与电能的转化关系。2.知道原电池是利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置，通过实验会说明原电池的原理，以及判断原电池的正、负极。3.会正确书写电极反应式，熟知原电池的应用。一、一次能源和二次能源1能源按其来源可分为一次能源和二次能源。能源类别定义实例一次能源直接从自然界中取得的能源太阳能、风能、地热能、潮汐能、原煤、石油、天然气等二次能源由一次能源经过加工、转换得到的能源电能(水电、火电、核电)、蒸汽能、机械能等2.二次能源火力发电(1)火力发电原理：首先通过化石燃料燃烧，使化学能转变为热能，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。(2)能量转换过程：化学能热能机械能电能。其中能量转换的关键环节燃烧蒸汽发电机是燃烧。(3)火力发电弊端：煤属于不可再生资源，用一点少一点，用煤发电会造成资源的浪费。能量经过多次转化，利用率低，能量损失大。煤燃烧会产生有害物质(如 SO2、CO、NO2、粉尘等)，污染环境。议一议判断正误，正确的打“” ，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( )(2)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( )(3)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( )答案 (1) (2) (3) (4)二、化学能直接转化为电能1按要求完成下列实验，并填表实验步骤现象解释或说明2锌片逐渐溶解，表面有气泡；铜片表面无气泡锌与稀硫酸发生置换反应产生 H2，而铜则不能锌片逐渐溶解，铜片表面有气泡，电流表指针发生偏转锌与稀硫酸反应，但氢气在铜片上产生，导线中有电流两锌片逐渐溶解且表面都有气泡，电流表指针不偏转锌与稀硫酸反应，但导线中无电流无现象乙醇是非电解质，与Zn、Cu 都不反应2.原电池(1)概念：是将化学能转变为电能的装置；原电池的反应本质是氧化还原反应。(2)构成条件原电池反应必须是自发的氧化还原反应；具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)；两电极均插入电解质溶液中；电解质溶液、电极、导线形成闭合回路。(3)原电池的工作原理原电池总反应式：Zn2H=Zn2H2。(4)能量转化过程：原电池在工作时，负极失电子，电子通过导线流向正极，被氧化性物质得到，闭合回路中形成电流，化学能转变为电能。议一议1判断正误，正确的打“” ，错误的打“”(1)HClNaOH=NaClH2O 是放热反应，可以设计成原电池( )(2)将铜片和锌片用导线连接插入酒精中，电流表指针发生偏转( )(3)在铜锌稀硫酸原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌( )(4)原电池中阳离子向正极移动( )(5)原电池中的负极反应一定是电极材料失电子( )3答案 (1) (2) (3) (4) (5)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泼金属吗？答案 不一定。在原电池中的两极可以都是活泼金属(如 ZnFe稀硫酸，Zn 作负极)，也可以都是不活泼金属(如 CuAgAgNO3，Cu 作负极)也可以是一种金属和一种能导电的非金属(如 CuCAgNO3，Cu 作负极)。一、原电池的工作原理例 1 如图所示，电流表指针发生偏转，同时 A 极质量减少，B 极上有气泡产生，C 为电解质溶液，下列说法错误的是( )AB 极为原电池的正极BA、B、C 可能分别为 Zn、Cu、稀盐酸CC 中阳离子向 A 极移动DA 极发生氧化反应解析 原电池中，负极金属失去电子，溶解，质量减小，故 A 极是负极，B 极是正极，根据构成情况可判断 A、B、C 可能分别为 Zn、Cu、稀盐酸，A、B 正确；离子移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，C 错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，D 正确。答案 C归纳总结1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。(2)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，阴离子向负极移动。2原电池正、负极的判断4变式训练 1 如图是 Zn 和 Cu 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，在卡片上描述合理的是( )实验后的记录：Zn 为正极，Cu 为负极H向负极移动电子流动方向：从 Zn 经外电路流向 CuCu 极上有 H2产生若有 1 mol 电子流过导线，则产生 H2为 0.5 mol正极的电极反应式为 Zn2e=Zn2A BC D答案 B解析 在该原电池中，Zn 比 Cu 活泼，故 Zn 作负极，Cu 作正极，电子由 Zn 流出经导线流向Cu 片，负极反应为 Zn2e=Zn2，正极反应为 2H2e=H2，故转移 1 mol 电子时，产生 H2 0.5 mol，在溶液中 H向正极移动，SO向负极移动，故错误，正24确，选 B 项。二、原电池原理的应用例 2 有 a、b、c、d 四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：实验装置部分实a 极质量减小，b 极有气体产生， d 极溶解，c 极电流从 a 极流向5验现象b 极质量增大c 极无变化有气体产生d 极由此可判断这四种金属的活动性顺序是( )Aabcd BbcdaCdabc Dabdc解析 装置一是原电池，a 极质量减小，说明 a 极金属易失去电子形成离子，故 a 极金属比b 极金属活泼；装置二没有形成原电池，可知 b 比 c 活泼，且 c 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 d 比 c 活泼，d 比 a 活泼。因此四种金属的活动性顺序为 dabc，故选 C。答案 C归纳总结 原电池原理的应用(1)比较金属活动性作负极的金属活动性强，作正极的金属活动性弱。(2)改变化学反应速率如：在 Zn 和稀硫酸反应时，滴加少量 CuSO4溶液，则 Zn 置换出的铜和锌能构成原电池的正、负极，从而加快 Zn 与稀硫酸反应的速率。(3)设计原电池如：把 Fe2Fe3=3Fe2设计成原电池，可用 Fe 作负极，铜(或石墨)作正极，FeCl3溶液作电解质溶液。(4)保护金属设备如：船体是钢铁材料，在海水中易被腐蚀，在船体外壳焊接上比铁活泼的金属(如 Zn)，则构成以 Zn、Fe 为电极的原电池，Zn 被消耗掉而 Fe 得到保护。变式训练 2 100 mL 2 molL1的盐酸与过量的锌反应，为加快速率，又不影响产生氢气的总量，可采用的方法是( )A加入适量的 6 molL1的盐酸B加入数滴氯化铜溶液C加入适量的蒸馏水D加入适量的氯化钠溶液答案 B解析 能加快反应速率，但增加了产生氢气的总量，A 错误；不影响 H2的量，但稀释了盐酸，降低了反应速率，C、D 错误；发生反应 Cu2Zn=Zn2Cu，形成 CuZn 原电池，加快了反应速率，B 正确。61下列叙述正确的是( )原电池是把化学能转化成电能的一种装置原电池的正极发生氧化反应，负极发生还原反应不能自发进行的氧化还原反应，通过原电池的装置均可实现碳棒不能用来作原电池的正极反应 Cu2Ag=2AgCu2，能以原电池的形式来实现A B C D答案 A解析 原电池是把化学能转化为电能的一种装置，正确；在发生反应时，原电池的正极要得到电子而发生还原反应，负极要失去电子而发生氧化反应，错误；铜与稀硫酸不能发生反应，若用铜作负极，碳棒作正极，稀硫酸作电解质溶液，组成原电池，此反应仍然不能发生，错误；因为碳棒可以用来作原电池的正极，错误；可以用铜作负极，碳棒作正极，AgNO3溶液作电解质溶液，组成原电池，此时即可发生反应Cu2Ag=2AgCu2，正确。A 正确。2将纯锌片和纯铜片按下图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是( )A两个装置都构成了原电池B甲装置构成了原电池，乙装置没有构成原电池C两烧杯中的锌片上都有大量气泡产生D产生气泡的速率甲比乙慢答案 B解析 甲中构成了铜锌原电池，锌作负极，失电子；铜作正极，氢离子在铜极上得电子，生成氢气；总反应式为 ZnH2SO4=ZnSO4H2。乙装置没有构成原电池，因为没有形成闭合电路。构成原电池后生成氢气的速率加快。3X、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 和 Y 组成原电池时，Y 为电池的负极。X、Y、Z 三种金属的活动性顺序为( )AXYZ BXZYCYXZ DYZX答案 C解析 根据原电池原理，负极的金属比正极活泼，可知 YX，根据金属活动性顺序和置换反应原理，可知 XZ，故有 YXZ。74已知金属锈蚀的原理是在潮湿空气中金属表面形成水膜，金属与杂质和水膜中溶解的电解质组成原电池，从而使金属锈蚀加快，下列制品的镀层损坏后，金属腐蚀速率最快的是( )A镀铝塑扣 B食品罐头盒(镀锡铁盒)C白铁水桶(镀锌) D镀银铜质奖章答案 B解析 在构成原电池反应中，被腐蚀的是较活泼的作负极的金属，根据金属活动顺序表， Zn、Al 比 Fe 较活泼，Fe 比 Sn(锡)、Cu 比 Ag 较活泼，而 Fe 比 Cu 活泼，故镀锡铁盒镀层破坏后腐蚀最快。5现有如下两个反应：(A)NaOHHCl=NaClH2O(B)Cu2Ag=2AgCu2(1)根据两反应本质，判断能否设计成原电池_。(2)如果不能，说明其原因_。(3)如果可以，则写出正、负极材料、其电极反应式、反应类型(“氧化反应”或“还原反应”)：负极：_，_，_。正极：_，_，_。答案 (1)(A)不能，(B)可以 (2)(A)不是氧化还原反应，没有电子转移 (3)Cu Cu2e=Cu2 氧化反应 碳棒、Ag、铂、金(任选一) 2Ag2e=2Ag 还原反应解析 (1)只有自发的氧化还原反应才能设计成原电池，(B)是氧化还原反应且能自发进行。(3)根据电池反应式 Cu2Ag=2AgCu2可知，Cu 失电子作负极，负极材料是 Cu，正极材料应是比铜不活泼的金属或能导电的非金属；Ag得电子，所以此电解质溶液只能为AgNO3溶液。基础过关题组 1 能源判断1下列有关能源的说法错误的是( )A风能是人类通过风车等工具获取的能源，但属于一次能源B在即将到来的新能源时代，核能、太阳能、氢能将成为主要能源C月球土壤中含有丰富的质量数为 3 的氦，它可作为未来核能的重要原料8D原电池把化学能直接转化为电能，所以由原电池提供的电能是一次能源答案 D解析 风能是直接从自然界中取得的能源，属于一次能源，原电池提供的电能是由化学能转化而得到的，不是直接获得的，属于二次能源，A 正确，D 错误；随着时代的发展，化石能源逐渐枯竭，所以新能源时代污染小的核能、太阳能、氢能将成为主要能源，B、C 正确。题组 2 原电池及正负极的判断2下列装置可以构成原电池的是( )答案 C3按下图装置进行实验，若x轴表示流入正