2.2.2 化学反应能量转化的重要应用——化学电池-【帮课堂】2021-2022学年高一化学同步精品讲义（鲁科版2019必修第二册）

第2节 化学反应与能量转化 第2课时 化学反应能量转化的重要应用——化学电池 1.掌握原电池的构成及工作原理，能从微观角度理解化学能与电能之间是如何转化的，培养“宏观辨识与微观探析”的学科素养。 2.能根据原电池工作原理，设计简单的原电池，培养严谨求实的科学探究与创新意识。 3.了解常见的化学电池，体会开发高能新型电池的重要性，增强科学态度与社会责任。 （一）原电池及工作原理 1．原电池：利用 反应把化学能直接转化成电能的装置。 2．初识氢氧燃料电池 实验装置 实验现象 实验结论 一段时间后U形管左侧收集到的气体体积明显多于右侧，则右侧收集到的O2，左侧收集到的是H2 在电流的作用下，水分解为氢气和氧气，化学方程式：2H2O2H2↑＋O2↑能量转化形式为电能转化为化学能 电流表指针偏转，左右两侧的气体的体积逐渐减小 氧气和氢气分别在两个不同的区域发生还原反应和氧化反应，电子通过导线形成电流 3.原电池的工作原理(以氢氧燃料电池为例) 还原剂和氧化剂分别在两个不同的区域发生氧化反应和还原反应，并通过能 的物质形成闭合回路产生电流。 4．形成原电池的条件： 形成闭合回路 （二）设计简单的原电池 1．探究活动 设计电路及依据 实验现象 氧化还原反应： 铜片上有大量的无色气泡产生并逸出，锌片不断溶解，电流表指针发生偏转 确定负极 选择负极反应物：Zn 选择负极材料：Zn 确定正极 选择正极反应物：H＋ 选择正极材料：Cu 形成闭合回路 选择离子导体：H2SO4 选择电子导体，：导线 2.工作原理分析 (1)分析装置图并填空 (2)原电池总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑。 (3)粒子流向 ①电子流向(外电路)：负极―→导线―→正极。电流方向与电子流向 。 ②离子流向(内电路)：离子导体中阴离子向 移动，阳离子向正极移动。 3．发展中的化学电源 (1)干电池—— ①特点：放电之后 充电。 ②实例：锌锰电池。 (2)充电电池——二次电池 ①特点：放电时所进行的氧化还原反应，充电时可以 进行，使电池恢复到放电前的状态。 ②实例：铅蓄电池，锂离子电池。 (3)燃料电池 ①特点：燃料的利用率高、能量转化率高，能长时间提供电能。 ②实例：以30%的KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反应如下： 负极：2H2－4e－＋4OH－===4H2O。 正极：O2＋4e－＋2H2O===4OH－。 总反应方程式： 。 题型一：原电池原理 【例1】氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上，其反应原理示意图如图。下列有关氢氧燃料电池的说法正确的是（ ） A．该电池工作时电能转化为化学能 B．该电池中电极a是正极 C．外电路中电子由电极b通过导线流向电极a D．该电池的总反应：2H2＋O2= 2H2O 【变1-1】下列有关原电池的说法正确的是（ ） A．正极发生氧化反应，负极发生还原反应 B．电子在溶液中从负极流向正极 C．溶液中依靠阴阳离子的定向移动传递电荷 D．电流从负极经导线流向正极 【变1-2】关于原电池的下列说法中，正确的是（ ） A．在正极上发生还原反应 B．化学性质较活泼的金属为正极 C．在外电路，电子流出正极 D．是由电能转化为化学能的装置 题型二：原电池正负极的判断 【例2】如图所示，电流计G发生偏转，同时A极逐渐变细，B极逐渐变粗，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的（ ） A．A是Zn、B是Cu、C为稀硫酸 B．A是Cu、B是Al、C为CuSO4溶液 C．A是Zn、B是石墨、C为AgNO3溶液 D．A是石墨、B是Fe、C为FeCl3溶液 【变2-1】下图为铜锌原电池示意图，下列说法中不正确的是（ ） A．锌为阴极，铜为阳极 B．电子由锌片通过导线流向铜片 C．锌片质量逐渐减少，溶液的质量逐渐增加 D．该装置能把化学能转化为电能 【变2-2】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 题组A 基础过关练 1．下列关于实验现象的描述不正确的是（ ） A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡 B．把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜