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

第一节化学反应与能量变化（2） 化学反应与电能 【学习目标】 1、知道原电池是利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置，通过实验会说明原电池的原理 2、会判断原电池的正极、负极，会正确书写电极反应式，熟知原电池的应用 【主干知识梳理】 一、火力发电——化学能间接转化为电能 1、我国目前电能主要来自火力发电，其次来自水力发电 2、火力发电的原理：火力发电(火电)是通过化石燃料(如：煤、石油、天然气)燃烧时发生的氧化还原反应，使化学能转变为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，然后带动发电机发电。火力发电过程中，化学能经过一系列能量转化过程，间接转化为电能。其中，燃烧(氧化还原反应)是使化学能转换为电能的关键 3、能量转换过程：化学能(氧化还原反应)热能机械能电能 4、火力发电的优缺点 (1)优点：①我国煤炭资源丰富； ②电能清洁、安全，又快捷方便 (2)缺点：①排出大量的温室气体CO2； ②有些废气可能导致酸雨，如：SO2； ③消耗大量的不可再生能源； ④能量转化率低； ⑤产生大量的废渣、废水 二、原电池——化学能直接转化为电能 1、实验探究 实验步骤 装置图 实验现象 原因解释 (1)将锌片和铜片插入盛有 稀硫酸的烧杯中，观察现象 Zn片：锌片溶解，表面产生无色气泡 Cu片：无变化 反应的离子方程式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑；Cu片表面无明显变化的原因：铜排在金属活动性顺序表氢的后面，不能从酸溶液中置换出氢气 (2)用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象 Zn片：锌片溶解 Cu片：铜片表面有气泡 锌与稀硫酸反应，但氢气在铜片上产生 (3)用导线连接锌片和铜片，并在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表指针是否偏转 Zn片：锌片溶解 Cu片：铜片表面有气泡 电流表A指针偏转 电流表指针偏转说明：导线中有电流；Cu片上有气泡说明：溶液中的氢离子在铜片表面获得电子发生还原反应产生氢气，从铜片上放出 2、原电池的概念：将化学能转化为电能的装置；原电池的反应本质是氧化还原反应 3、原电池的工作原理 当用导线连接铜片和锌片一同进入稀硫酸时，由于锌比铜活泼，容易失去电子，锌被氧化成Zn2+而进入溶液，电子则有锌片经导线流向铜片，溶液中的H+从铜片中获得电子被还原成氢原子，氢原子结合成氢分子从铜片上析出。由于导线上有电子通过，因此产生了电流，电流表的指针会发生偏转 电极名称 电极名称 电极反应类型 电极反应类型 电极反应式 电极反应式 原电池总反应式： 4、组成原电池的条件 (1)两个活泼性不同的电极，其中一个相对较活泼，另一个相对较不活泼，如：金属与金属、金属与非金属 (2)电解质溶液 (溶液或者熔融) (3)电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路 (4)有自发进行的氧化还原反应 【对点训练1】 1、下列装置中能够组成原电池的是________(填序号)，其他不能构成原电池的试分别说明理由______________ ________________________________ 2、下列装置能形成原电池的是(　　) A．①②③⑦ B．①②⑤⑥ C．①②③④ D．①②③⑥⑦ 5、原电池中电子流向、电流的流向及离子的迁移方向 (1)外电路中电子的流向：负极——经导线——正极 (2)外电路中电流的流向：正极——经导线——负极 (3)内电路中离子的迁移：阴离子移向负极，阳离子移向正极 ( 沿导线 )6、原电池中正负极的判断方法 (1)根据电极反应或总反应方程式来判断 作还原剂、失电子、化合价升高、发生氧化反应的电极是负极 作氧化剂、得电子、化合价降低、发生还原反应的电极是正极 (2)根据外电路中电子流向或电流方向来判断 电子流出或电流流入的一极负极；电子流入或电流流出的一极正极 (3)根据内电路(电解质溶液中)中离子的迁移方向来判断 阳离子向正极移动；阴离子向负极移动 (4)根据原电池的两电极材料来判断 两种金属(或金属与非金属)组成的电极，若它们都与(或都不与)电解质溶液单独能反应，则较活泼的金属作负极；若只有一种电极与电解质溶液能反应，则能反应的电极作负极 【对点训练2】 1、根据原电池原理，结合装置图，按要求解答问题： (1)若X为Zn，Y为硫酸铜溶液，则X为________(填电极名称)，判断依据________________；铜电极的名称是________，溶液中的Cu2＋移向________(填“Cu”或“X”)电极 (2)若X为银，Y为硝酸银溶液，则X为________(填电极名称)，判断依据________________；铜电极的名称是__