6.1.2 化学反应与电能-【固本强基】2023-2024学年高一化学同步精品讲与练（人教版2019必修第二册）

第六章 化学反应与能量 第一节 化学反应与能量变化 第2课时 化学反应与电能 [学习目标]　 1.了解化学能与电能的转化关系。 2.初步了解原电池的工作原理及应用。 3.了解研制新型电池的重要性。 4.会书写简单的电极反应式。 [核心知识梳理]　 一、化学能间接转化为电能——火力发电 过程 化石燃料燃烧→加热水→蒸汽推动蒸汽轮机→带动发电机 能量转化过程 化学能→热能→机械能→电能 关键 化石燃料的燃烧(氧化还原反应) 二、化学能直接转化为电能——原电池 1．原电池的概念：把化学能转化为电能的装置。 2．原电池工作原理（以Zn--Cu--稀硫酸原电池为例） （1）原电池的工作原理思维模型 （2）电子的移动方向：从负极流出，经导线流向正极。 （3）离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 【注意】①电子只能在导线中定向移动，离子只能在电解质溶液或熔融电解质中定向移动。(简记为：电子不下水，离子不上岸) ②负极区失电子带正电，所以带负电的阴离子移向负极，电子流向正极后正极带负电，所以溶液中带正电的阳离子移向正极。(简记为：负负、正正) 3．原电池的构成条件——“两极一液一线一反应” （1）两极——两种活泼性不同的金属(或一种为能导电的非金属如碳棒)。 （2）一液——电解质溶液(或熔融的电解质)。 （3）一线——形成闭合回路。 （4）一反应——能自发进行的氧化还原反应。 4．原电池正、负极判断方法 （1）据电极材料——活泼的易失电子的为负极，不活泼的为正极。 （2）据电子的流向——电子流出的为负极，电子流入的为正极。 （3）据化学反应——失电子发生氧化反应的为负极，得电子发生还原反应的为正极。 （4）据电极现象——溶解的为负极，产生气体或固体析出的为正极。 5．电极反应式的书写思路 [特别提醒]若某电极反应式较难写时，可先写出较易的电极反应式，在保证电子转移数目相同的情况下，用总反应式减去较易的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。 三、常见的化学电源 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，在石墨棒周围填充糊状的MnO2和NH4Cl作电解质溶液。 （2） 原理：锌锰干电池属于一次性电池，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。 （2）常见充电电池：铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等。 3．燃料电池 (1)燃料电池是通过燃料与氧化剂在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置。 如氢氧燃料电池、CH4燃料电池、CH3OH燃料电池等。 (2)燃料电池与火力发电相比，能量转化率高。与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供。 [典例分析] [典例1]下列装置中，能形成原电池的是 A． B． C． D． [典例2]实验探究是提高学习效果的有力手段。某同学用如图所示装置研究原电池原理，下列说法错误的是 A．若将图1装置的Zn、Cu下端接触，Zn片逐渐溶解，Cu片上能看到气泡产生 B．图2中H＋向Zn片移动 C．若将图2中的Zn片改为Mg片，Cu片上产生气泡的速率加快 D．图2与图3中，Zn片减轻的质量相等时，正极产物的质量比为1∶32 [典例3]碱性电池具有容量大、放电时电流大等特点。碱性锌锰干电池以氢氧化钾为电解质，电池总反应式为Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnOOH。下列说法错误的是 A．电池工作时，锌失去电子 B．电池正极的电极反应式为MnO2+H2O+e-=MnOOH+OH- C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极 D．外电路中每通过0.2mol电子，理论上锌的质量减小6.5g [典例4]燃料电池是目前电池研究的热点之一、现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示，a、b均为惰性电极。下列叙述不正确的是 A．外电路中电子由a流向b B．b极反应式是 C．总反应式为 D．使用过程中电解质溶液的浓度逐渐减小 [典例5]高铁电池是一种新型可充电电池，与普通铅酸充电电池相比，该电池能较长时间保持稳定的放电电压。该电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH，该电池放电时，锌为 A．正极，并被还原 B．正极，并被氧化 C．负极，并被还原 D．负极，并被氧化 [同步练习] 一、单选题 1．下列装置中，能构成原电池的是    A．只有甲 B．