6.1.2 化学反应与电能-2023-2024学年高一化学同步精品讲义（人教版2019必修第二册）

第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与电能 [学习目标] 1.能辨识简单原电池的构成要素，并能分析原电池的工作原理。 2.认识原电池反应的本质是自发的氧化还原反应；并伴有能量的转化；能多角度、动态地分析原电池中物质的变化及能量的转换。 3.能利用典型的原电池装置，分析原电池原理，建立解答原电池问题的思维模型，并利用模型揭示其本质及规律。 4.能举例说明化学电源对提高生活质量的重要意义。 课前预习 知识点01 化学能转化为电能 1．化学能间接转化为电能 （1）火力发电原理：通过化石燃料燃烧，使化学能转化为 ，加热水使之汽化为 以推动蒸汽轮机，带动发电机发电。 （2）能量转换过程 ① 能 能 能 能 ②能量转换的关键环节是可燃物的 ，属于 反应。 （3）火力发电存在的弊端 ①使用的化石燃料属于 资源； ②化石燃料的燃烧会产生大量的有害气体（如 、 等）及 ，污染环境； ③能量经过多次转化，能量利用率 。 2．化学能直接转化为电能——原电池 （1）实验探究 实验装置 实验现象 实验结论 锌与稀硫酸 ，铜与稀硫酸 参与反应， 上产生氢气 该装置将 转化为 （2）原电池：将化学能转变为 的装置。 （3）工作原理（以铜-锌-稀硫酸原电池为例） 电极材料 电极名称 电子流向 电极反应式 反应类型 锌 反应 铜 反应 总反应 化学方程式： 离子方程式： 知识点02 化学电池 1．一次电池——锌锰干电池 工作原理 负极 筒 锌被氧化，逐渐消耗 正极 被还原 电解质 —— 特点 放电后 充电 便于携带，价格低 2．二次电池 3．燃料电池 知识点总结 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)。 化学能直接转化为电能——原电池 知识点二：原电池的工作原理及应用 1．原电池的概念及构成条件 (1)定义：将化学能转化为电能的装置。 (2)原电池的形成条件 ①能自发进行的氧化还原反应。 ②两个活泼性不同的电极(燃料电池的两个电极可以相同)。 ③形成闭合回路，需满足三个条件：a.存在电解质；b.两电极直接或间接接触；c.两电极插入电解质溶液或熔融电解质中。 2．工作原理(以锌铜原电池为例) (1)装置变迁 2．原电池的工作原理 (1)电极反应 负极：Zn－2e－===Zn2＋，氧化反应。正极：Cu2＋＋2e－===Cu，还原反应。 总反应：Zn＋Cu2＋===Cu＋Zn2＋。 (2)三方向： ①电流方向：正极→负极； ②电子流动方向(导线中)：负极→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。 (3)盐桥的组成和作用 ①盐桥中装有含KCl饱和溶液的琼胶。 ②盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。 ③盐桥中离子移向：阴离子移向负极，阳离子移向正极。 3．原电池的应用 (1)设计制作化学电源 (2)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或能导电的非金属)。 (3)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。 (4)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。 4．原电池的生活示例——水果电池 (1)水果电池中，水果的作用是提供电解质溶液。 (2)水果电池中，选择电极材料时应注意两电极不能相同，其中有一电极为活泼金属如Al、Fe等，另一电极可以是Cu片或石墨棒等。 (2)人们比较关注的新能源：太阳能、风能、地热能、海洋能和氢能等。 知识点三：常见的化学电源 1．分类 2．电池优劣的标准 一是看电池单位质量或体积输出的电能多少(比能量)或输出功率多少(比功率)，二是电池储存的时间长短。 3．一次电池——干电池 (1)碱性锌锰电池 碱性锌锰电