第05讲 化学能转化为电能-【寒假自学课】2022年高一化学寒假精品课（苏教版必修第二册）

第05讲 化学能转化为电能 【学习目标】 通过本单元内容的学习，要求同学们努力达到： 1.能理解化学能与其他形式能量的转化； 2.掌握原电池的原理。 【课前引入】 我们已经知道，化学反应伴有吸热或放热现象，这是化学能与热能相互转化的表现。除热能以外，化学能还可以转化为光能、机械能、电能等其他形式的能量。各种各样的电池就是化学能与电能转化的最好体现。 观察下面的图片，你能说出他们的用处吗？ 在现代生活中，化学电源发挥着越来越重要的作用。大到人造卫星、飞机、新能源汽车，小到电脑、手机、电子手表,都离不开化学电源。尤其是电子产品的日趋丰富,化学电源与人类生活的关系越来越密切。那么，化学电源是如何对外提供电能的呢？ 【基础知识】 一、【化学能转化为电能】 【实验】完成下列实验，将观察到的实验现象和得到的实验结论填入下表。 1.把一块锌片和一块铜片分别插入盛有稀硫酸的烧杯里，观察实验现象。 2.把一块锌片和一块铜片同时插入盛有稀硫酸的烧杯里，观察实验现象。 3.用导线把步骤2中的锌片和铜片连起来，观察实验现象。 实验步骤 实验现象 实验结论 步骤1 步骤2 步骤3 步骤4 反应过程中的电流的形成过程： 1.在锌片(负极)上，锌失去电子形成锌离子（ ）进入溶液： 电子经锌电极流向导线。 2.从锌电极流出的电子经导线通过电流计流入铜电极。 3.在铜片(正极)上，流入铜电极的电子使溶液中的氢离子还原成氢气： 。 4.铜电极附近溶液中的氢离子减少，电解质溶液中的阳离子向铜电极附近发生定向迁移，使电极和溶液形成电流回路。 上述化学能转化为电能的反应可表示为： 二、【钢铁的电化学腐蚀原理及其应用】 钢铁在潮湿的空气中很容易被腐蚀，因为在潮湿的空气里，钢铁表面吸附了一层薄薄的水膜，水膜里含有少量H 、OH 和氧气等，从而形成一层电解质溶液，它与钢铁里的铁和少量碳形成了无数微小的原电池。在这些微小的原电池中，主要发生了下列反应： 负极（铁）： 正极（碳）： 铁失去电子被氧化， 与 结合成 , 进一步被氧气氧化为 。 在一定条件下发生脱水反应，生成红色的铁锈（主要成分为 ）。 不纯的金属与电解质溶液接触，发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子被氧化，这种腐蚀叫作电化学腐蚀。 钢铁电化学腐蚀的原理在生活中应用广泛。 举个例子：生活中常用的取暖产品——暖贴，就是以此原理制成的。暖贴的内部含有铁粉、活性炭、食盐、蛭石、木粉的混合物。铁粉、活性炭、食盐一旦与空气中的氧气和水蒸气接触就会形成原电池，木粉能够吸水并保持水分，蛭石能够保温。原电池的形成加快了铁被氧气氧化的速率，短时间内产生较多的热，供人们取暖。 【知识拓展】 【考点剖析】 考点一：燃烧发电的能量转化过程 例1．我国空间站天宫号所采用的光伏系统，光电效率达到30%。利用再生生保技术，能将空间站内的水蒸气收集、处理成可饮用水，并转化为再生氧，实现水的循环使用。空间站以水为介质将不同形式的能量相互转换，原理如图所示。装置X为电解水装置，装置Y为燃料电池电池。下列有关说法不正确的是 A．X工作时，将电能转变为化学能 B．太阳能电池工作时，将光能转变为电能 C．马达工作时，将电能转变为机械能 D．Y工作时，氢气通入该装置的正极 考点二：原电池原理 例2． 、 两根金属棒插入 溶液中构成如图所示装置，实验中电流表指针发生偏转，同时 棒变粗， 棒变细，则 、 、 溶液可能是下列中的 编号 溶液 A 稀硫酸 B 硝酸银溶液 C 硫酸铜溶液 D 稀硫酸 【课堂小练】 1．下列说法正确的是 A．任何反应中的能量变化都表现为热量变化 B．有能量变化的都是化学变化 C．二次电池又叫蓄电池，它放电后可以再充电使活性物质获得再生 D．燃料电池的活性物质大量储存在电池内部 2．“盐水动力”玩具车的电池以镁片、活性炭为电极，向极板上滴加食盐水后电池便可工作，电池反应为2Mg+O2+2H2O=2Mg(OH)2。下列关于该电池的说法错误的是 A．镁片作为正极 B．食盐水作为电解质溶液 C．电池工作时镁片逐渐被消耗 D．电池工作时实现了化学能向电能的转化 3．已知：电流效率等于电路中通过的电子数与消耗负极材料失去的电子总数之比。现有两个电池Ⅰ、Ⅱ，装置如图所示。(阴离子交换膜只允许阴离子可以“通过”)下列说法正确的是 A．Ⅰ和Ⅱ的电池反应不相同 B．能量转化形式不同 C．Ⅰ的电流效率低于Ⅱ的电流效率 D．5 min后，Ⅰ、Ⅱ中都只含1种溶质 4．锌一铜西红柿电池装置示意图如图所示，下列说法不正确的是 A．铜片为正极，发生还原反应 B．锌片上发生氧化反应：Zn