(讲义)第6章 第1节 基础课时8 化学反应与电能-【提分教练】2023-2024学年新教材高中化学必修第二册(人教版2019)

基础课时8　化学反应与电能 1．根据实验，了解化学能可以转化为电能，理解原电池的构成和原理，培养“科学探究与模型认知”的核心素养。 2．结合实例，了解常见的化学电池的基本原理与分类，培养“宏观辨识与社会责任”的核心素养。 知识点一　化学能转化为电能 1．火力发电 (1)火力发电原理：通过化石燃料燃烧时发生的氧化还原反应，使化学能转化为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。间接实现了化学能转化为电能。 (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是燃烧(氧化还原反应)。 2．化学能直接转化为电能——原电池 (1)定义：把化学能转变为电能的装置。 (2)工作原理(以铜­锌­稀硫酸原电池为例)： 原电池原理示意图 电极材料 电极名称 电子流向 电极反应式 反应类型 锌 负极 流出 Zn－2e－===Zn2＋ 氧化反应 铜 正极 流入 2H＋＋2e－===H2↑ 还原反应 总反应 Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ 现象：锌片溶解，铜片上有气泡产生，电流表指针发生偏转。 　判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 (1)火力发电是将化学能间接转化为电能的过程。 (√) (2)HCl＋NaOH===NaCl＋H2O是放热反应，可以设计成原电池。 (×) (3)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。 (×) (4)原电池工作时，阳离子移向正极。 (√) 知识点二　常见化学电源 1．锌锰干电池 (1)结构：锌锰干电池是以锌筒作负极，石墨棒作正极，氯化铵糊作电解质溶液。 (2)原理：锌锰干电池属于一次电池，放电之后不能充电(内部的氧化还原反应无法逆向进行)。负极发生的电极反应为Zn－2e－===Zn2＋，正极发生的电极反应为2MnO2＋2NH＋2e－===Mn2O3＋2NH3↑＋H2O。 2．充电电池 (1)充电电池属于二次电池。有些充电电池在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电、放电可在一定时间内循环进行。充电电池中能量的转化关系是化学能电能。 (2)常见的充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。 3．燃料电池(了解) (1)燃料电池 一种将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)和氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的电化学反应装置。 (2)特点 　已知铅酸蓄电池的原理为Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O，该铅酸蓄电池的负极材料是________，发生反应的类型为________________，电极反应式为_____________________________。 [答案]　Pb　氧化反应　Pb－2e－＋SO===PbSO4 深化理解原电池的工作原理 　 上面是某实验小组设计的水果电池，你知道其中的工作原理吗？利用下列装置进行探究。 装置 实验现象 实验结论 ① 铜片上无明显现象 铜与稀硫酸不反应 ② 锌片上有气泡产生 锌与稀硫酸反应 ③ 铜片上有气泡产生，锌片溶解，电流表指针偏转 该装置将化学能转化为电能 (1)②③装置中，哪个发生的反应更快？ (2)③中Zn、Cu两极发生的反应类型分别是什么？分别是电池的什么极？ (3)③中SO移向哪一极？写出正极反应式。 (4)③中的电流和电子流向如何？ 提示：(1)③反应更快。 (2)Zn极发生氧化反应，Cu极发生还原反应。Zn极为负极，Cu极为正极。 (3)负极。2H＋＋2e－===H2↑。 (4)电流：正极→导线→负→溶液→正极，电子：负极→导线→正极。 1．形成原电池的条件 (1)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)； (2)两电极均插入电解质溶液中； (3)电解质溶液、电极、导线形成闭合回路。 (4)有一个能自发进行的氧化还原反应。 2．原电池的工作原理 (1)两反应：正极——还原反应；负极——氧化反应。 (2)三方向： ①电流方向：正极→导线→负极； ②电子流动方向(导线中)：负极→导线→正极； ③阴、阳离子移动方向(电解质溶液中)； 阳离子：负极→正极； 阴离子：正极→负极。 注意：(1)构成原电池的两电极材料不一定都是金属，两极材料可以为导电的非金属，例如石墨。两极材料可能参与反应，也可能不参与反应。 (2)两个活泼性不同的金属电极用导线连接，共同插入电解质溶液中不一定构成原电池，必须有一个能自发进行的氧化还原反应。 1．某小组为研究原电池原理，设计如图装置。下列叙述正确的是(　　) A．a和b不连接时，铁片上会有H2产生 B．a和b用导线连接时，铁片上发生的反应为Cu2＋＋2e－===Cu C．a和b用导线连接时，电子由a流向b D．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶