第四章 化学反应与电能-【新课程能力培养】2023-2024学年新教材高中化学选择性必修1学习手册（人教版）

学 第四章 化学反应与电能 学 习 目 标 1. 认识化学能与电能相互转化的实际意义及 其重要应用。 2. 了解原电池及常见化学电源的工作原理。 知 识 梳 理 知识点 1 原电池的工作原理 1. 原电池的工作原理 2. 原电池的构成条件 （ 1 ） 有可自发进行的氧化还原反应。 （ 2 ） 有两个活动性不同的导体作电极。 （ 3 ） 有合适的电解质溶液。 如果是通过盐桥 连接的双液原电池， 负极区一般为氧化 产物的溶液， 正极区一般为含氧化剂的 溶液。 第四章 化学反应与电能 第一节 原电池 装置 示意图 现象 有盐桥存在时 ， 电流表指针发生偏 转， 锌片逐渐溶解， 铜片上有红色铜 析出； 取出盐桥时， 电流表指针回到 零点 电极 Zn 电极 Cu 电极 电极名称 负极 正极 得失电子 失电子 得电子 电子流向 流出 流入 盐桥中 离子迁移 氯离子移向 ZnSO 4 溶液 钾离子移向 CuSO 4 溶液 反应类型 氧化反应 还原反应 电极反 应式 Zn－2e － Zn 2＋ Cu 2＋ ＋2e － Cu 总反应式 Zn＋Cu 2＋ Zn 2＋ ＋Cu ZnSO 4 溶液 Zn CuSO 4 溶液 Cu A e - - + 电流计 盐桥 温馨提示 （ 1 ） 盐桥： 盐桥中通常装有含琼胶的 KCl 饱和溶液 ， K + 和 Cl - 可以在其中自 由移动。 （ 2 ） 取出盐桥时， 由于 Zn 棒中的 Zn 原 子失去电子成为 Zn 2＋ 进入溶液中， 使 ZnSO 4 溶液中因 Zn 2＋ 增加而带正电 荷； 同时 Cu 2＋ 获得电子成为金属铜 沉积在铜片上， 使 CuSO 4 溶液中因 Cu 2＋ 减少 ， SO 2－ 4 相对增加而带负电 荷。 当溶液不能保持电中性时， 将 阻止放电作用的继续进行。 （ 3 ） 有盐桥存在时 ， 随着反应的进行 ， 盐桥中的 Cl － 向 ZnSO 4 溶液迁移， K ＋ 向 CuSO 4 溶液迁移， 分别中和过剩 的电荷， 使正负极区溶液均保持电 中性， 这样， 氧化还原反应得以持续 进行， 从而使原电池不断地产生电流。 89 学 高中化学选择性必修 1 （人教版） （ 4 ） 形成闭合回路 （两电极用导线相连或直 接接触， 并将其插入电解质溶液中）。 3. 原电池原理的应用 （ 1 ） 加快氧化还原反应速率 在稀硫酸中加入少量硫酸铜溶液， 锌与 硫酸铜发生置换反应， 在锌的表面生成的铜 与锌构成原电池， 产生氢气的速率加快。 （ 2 ） 比较金属的活动性强弱 例如： 有两种金属 a 和 b ， 用导线连接 后插入稀硫酸中， 观察到 a 极溶解， b 极上 有气泡产生。 根据电极反应现象判断出 a 是 负极， b 是正极， 由原电池原理可知， 金属 活动性 a>b 。 （ 3 ） 用于金属的防护 如要保护一个铁闸， 可用导线将其与一 锌块相连， 使锌作原电池的负极， 铁闸作 正极。 （ 4 ） 设计原电池 根据原电池工作原理设计原电池。 （ 5 ） 寻求和制造干电池和蓄电池等化学电源 知识点 2 化学电源 1. 一次电池 （ 1 ） 特点： 一次电池的电解质溶液制成胶 状， 不流动， 也叫做干电池。 一次电池 不能充电， 不能反复使用。 （ 2 ） 常见一次电池： 碱性锌锰电池。 ① 构造与原理 碱性锌锰电池的负极是锌， 正极是 MnO 2 ， 电解质是 KOH ， 其电极反应如下： 负极： Zn＋2OH － －2e － Zn （ OH ） 2 正极： MnO 2 ＋H 2 O＋e － MnOOH＋OH － （氢氧化氧锰） 总反应： Zn＋2MnO 2 ＋2H 2 O 2MnOOH＋ Zn （ OH ） 2 ② 特点： 碱性锌锰电池比普通锌锰电池性能 好， 它的比能量和可储存时间均有提高， 适用于大电流和连续放电。 2. 二次电池 （ 1 ） 特点： 二次电池又称充电电池或蓄电 池， 放电后可以再充电使活性物质获得 再生。 这类电池可以多次重复使用。 （ 2 ） 常见二次电池： 铅酸蓄电池。 ① 构造与原理 铅酸蓄电池负极是 Pb ， 正极是 PbO 2 ， 温馨提示 判断电池优劣的主要标准 （ 1 ） 比能量： 单位质量或单位体积能输出 电能的多少， 单位是 （ W · h ）· kg －1 或 （ W · h ）· L －1 。 （ 2 ） 比功率： 单位质量或单位体积所能 输出功率的大小， 单位是 W · kg －1 或 W · L －1 。 （ 3 ） 电池可储存时间的长短。 + - 金属外壳 MnO 2 锌粉和 KOH 的混合物 正极 PbO 2 电解质 H 2 SO 4 （ aq ） 负极 Pb 90 学 第四章 化学反应与电能 电解质溶液是硫酸溶液。 铅酸蓄电池放电