5.3化学变化中的能量变化（第2课时） ---2023-2024学年高一化学教材同步解读（沪科版2020必修第二册）.zip

第五章 金属及其化合物 5.3化学变化中的能量变化 第2课时 化学能与电能的转化 课标导航 1.以铜锌原电池为例认识化学能可以转化为电能 2.认识原电池的组成和工作原理 3.知道化学电源的简单分类 知识点拨 知识点拨01 原电池 1、原电池的定义：把化学能转化为电能的装置叫原电池。 2、形成原电池的条件： 1 电极：有两种活性不同的金属（或一种是非金属导体）做电极，较活泼的金属为负极，较不活泼的金属（或非金属）为正极。电解质溶液：电极材料均插入电解质溶液中。 2 整个装置必须形成闭合电路。 3 自发进行的氧化还原反应 3、原电池的化学原理： （1）自发进行的氧化还原反应在两极进行 （2）电子从负极（较活泼的金属）流向正极（较不活泼的金属或非金属），负极发生氧化反应，正极发生还原反应。电子只在导线上定向流动，电解质溶液中有离子的定向移动，从而形成闭合回路 如：Cu─H2SO4─Zn原电池： 正极： 2H+ + 2e- = H2↑ 正极得电子，发生还原反应 负极： Zn - 2e- = Zn2+ 负极失电子，发生氧化反应 总反应式： Zn + 2H+ == Zn2+ + H2↑ 知识点拨02 原电池的正负极电极反应方程式 1. 钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀： 正极：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 负极：2Fe - 4e- = 2Fe2+ 总反应式：2Fe + O2 + 2H2O == 2Fe（OH)2 2. 氢氧燃料电池（中性介质）： 正极：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 负极：2H2 - 4e- = 4H+ 总反应式：2H2 + O2 = 2H2O 3. 氢氧燃料电池（酸性介质）： 正极：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O 负极：2H2 - 4e- = 4H+ 总反应式：2H2 + O2 = 2H2O 4. 氧燃料电池（碱性介质）： 正极：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 负极：2H2 - 4e- + 4OH- = 4H2O 总反应式：2H2 + O2 = 2H2O 5. 铅蓄电池（放电）： 正极 (PbO2) ： PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ = PbSO4 + 2H2O 负极 (Pb) ：Pb - 2e-+ (SO4)2-= PbSO4 总反应式：Pb + PbO2 + 4H+ + 2(SO4)2- = 2PbSO4 + 2H2O　 6. Al─NaOH─Mg原电池： 正极：6H2O + 6e- = 3H2↑ + 6OH- 负极：2Al - 6e- + 8OH- = 2AlO2- + 4H2O 总反应式：2Al + 2OH- + 2H2O = 2AlO2- + 3H2↑ 知识点拨03电解池 一、电解池 1、电解池：一种将电能转化为化学能的装置。 2、电解：电解是使电流通过电解质溶液（或熔融的电解质）而在阴、阳两极发生氧化还原反应过程。 3、电解池反应原理： 阴极：与电源负极相连，本身不反应，溶液中阳离子得电子发生还原反应。 阳极：与电源正极相连，发生氧化反应，若是惰性中极，则是溶液中阴离子失电子；若是非惰性电极，则电极本身失电子 电子的流向：负极—阴极—阳极—正极 电流的流向：正极—阳极—阴极—负极 4、电解反应中反应物的判断——放电顺序 ⑴阴极 A.阴极材料(金属或石墨)总是受到保护。 B.阳离子得电子顺序 — 金属活动顺序表的反表：K+ <Ca2+ < Na+ < Mg2+ < Al3+< Zn2+ < Fe2+ < Sn2+ < Pb2+ < (H+) < Cu2+ < Hg2+ < Ag+ （阳离子放电顺序与浓度有关，并不绝对） ⑵阳极 A.阳极材料是惰性电极(C、Pt、Au、Ti等)时：阴离子失电子：S2- ＞ I- ＞ Br- ＞ Cl- ＞ OH- ＞ NO3- 等含氧酸根离子 ＞F- B.阳极是活泼电极时：电极本身被氧化，溶液中的离子不放电。 二、原电池和电解池的比较： 装置 原电池 电解池 实例 原理 原电池的原理是氧化还原反应中的还原剂失去的电子经过导线传递给氧化剂，使氧化还原反应分别在两个电极上进行 使电流通过电解质溶液而在阴,阳两极上引起氧化还原反应的过程. 形成条件 ①电极：两种不同的导体相连； ②电解质溶液：能与电极反应。 ①电源； ②电极（惰性或非惰性）； ③电解质（水溶液或熔化态）。 反应类型 自发的氧化还原反应 非自发的氧化还原反应 电极名称 由电极本身性质决定： 正极：材料性质较不活泼的电极； 负极：材料性质较活泼的电极。 由外电源决定： 阳极：连电源的正极； 阴极：连电源的负极； 电极反应 负极：Zn-2e-=Z