6.3.1 化学能与电能的转化 -【考点精准练】2021-2022学年高一化学同步精品讲义（苏教2019必修第二册）

6.3.1 化学能转化为电能 核心素养 1、 设计实验认识构成原电池的条件。 2、 理解原电池的概念及工作原理,能正确判断原电池的正负极。 3、 认识化学能转化为电能的原理及其在生产、生活中的应用。 考点1 原电池 一、生活中电源 1、家用干电池 2、纽扣电池 3、可充电锂电池、汽车电瓶 二、原电池的工作原理 1、实验探究 实验装置 实验现象 实验结论 锌片:逐渐溶解,有气泡产生 铜片:没有变化 锌与稀硫酸反应生成氢气,铜与稀硫酸不反应 锌片:逐渐溶解,有气泡产生 铜片:没有变化 锌与稀硫酸反应生成氢气,铜与稀硫酸不反应 锌片:逐渐溶解 铜片:有气泡产生 锌失去电子,变为锌离子进入溶液,氢离子在铜片上得到电子生成氢气 锌片:逐渐溶解 铜片:有气泡产生 电流计:指针发生偏转 锌失去电子,变为锌离子,电子经过导线流向铜片,产生电流,氢离子在铜片上得到电子生成氢气,反应过程中产生了电能 2、原电池的概念 原电池是把化学能转化为电能的装置; 3、原电池的反应本质: 氧化还原反应。 4、原电池的工作原理 原电池工作时,负极上发生失去电子的氧化反应,电子通过导线流向正极,溶液中的氧化性物质在正极得到电子,发生还原反应,氧化反应和还原反应不断发生,负极上的还原性物质不断失去电子,失去的电子不断地通过导线流向正极被氧化性物质得到,闭合回路中不断地有电子和离子的定向移动,就形成了电流,即化学能转化为电能。 总反应:氧化剂+还原剂=还原产物+氧化产物; 负极反应:还原剂-ne- =氧化产物(氧化反应); 正极反应:氧化剂+ne- =还原产物(还原反应)。 5、原电池的构成条件 理论上,自发进行的氧化还原反应均可构成原电池。具体条件是: ①有一个自发的氧化还原反应; ②有两个活动性不同的电极(金属与金属或金属与能导电的非金属),一般其中较活泼的金属作负极,发生氧化反应,较不活泼的金属(或能导电的非金属)作正极,发生还原反应; ③有电解质溶液(或熔融电解质); ④两极用导线相连,形成闭合回路。 6、原电池中正负极的判断方法 (1)根据电极反应或总反应方程式来判断 作还原剂、失电子、化合价升高、发生氧化反应的电极是负极 作氧化剂、得电子、化合价降低、发生还原反应的电极是正极 (2)根据外电路中电子流向或电流方向来判断 电子流出或电流流入的一极负极;电子流入或电流流出的一极正极 (3)根据内电路(电解质溶液中)中离子的迁移方向来判断 阳离子向正极移动;阴离子向负极移动 (4)根据原电池的两电极材料来判断 两种金属(或金属与非金属)组成的电极,若它们都与(或都不与)电解质溶液单独能反应,则较活泼的金属作负极;若只有一种电极与电解质溶液能反应,则能反应的电极作负极 7、原电池电极反应式的书写方法 1、遵循三个守恒 (1)得失电子守恒:元素的化合价每升高一价,则元素的原子就会失去一个电子 元素的化合价每降低一价,则元素的原子就会得到一个电子 (2)电荷守恒:电极反应左、右两边的正电荷和负电荷数相等 (3)原子守恒(质量守恒):电极反应两边同种原子的原子个数相等 2、书写方法 直观法:针对比较简单的原电池可以采取直观法,先确定原电池的正、负极,列出正、负极上反应的物质,并标出相同数目电子的得失 注意:负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存,则电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式中。 考点2 原电池工作原理的应用 1、加快氧化还原反应的速率:原电池中,氧化反应和还原反应分别在两极进行,使溶液中离子运动时相互的干扰减小,使反应速率增大。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 2、比较金属活动性的强弱 (1)方法:一般情况下,负极的金属活动性比正极的金属活动性强。 (2)常见规律:电极质量较少,作负极较活泼,有气体生成、电极质量不断增加或不变作正极,较不活泼 3、设计原电池 (1)依据: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 (2)选择合适的材料 ①电极材料:电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料,或者在该氧化还原反应中,本身失去电子的材料 ②电解质溶液:电解质溶液一般能与负极反应 4、 制造化学电源 各种干电池、蓄电池、燃料电池等 题型剖析 考点1 化学能转化为电能 考向 原电池的工作原理与电极式的书写 1、“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。下列关于该电池的说法中,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