2.2.2化学反应中能量转化的重要应用-化学电源 讲义 2023-2024学年高一下学期化学鲁科版（2019）必修第二册

第2课时　化学反应能量转化的重要应用——化学电池 学习目标 1．能从宏观和微观相结合的角度认识化学电池的构成条件、原理、本质。 2．通过了解新型电池的用途，体会提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性，增强社会责任感。 【知识回顾】 1.化学反应的实质是旧化学键断裂和新化学键形成。化学键断裂和形成伴随着能量的变化。旧化学键的断裂需要吸收能量，新化学键的形成会释放能量。 2.吸收热量的化学反应叫做吸热反应。 3.释放热量的化学反应叫做放热反应。 4.从化学键的角度分析（微观角度分析） 放热反应：断裂化学键吸收的能量＜形成化学键释放的能量 吸热反应：断裂化学键吸收的能量＞形成化学键释放的能量 5.从物质内部能量的角度分析（宏观角度分析） 放热反应：反应物的总能量＞生成物的总能量 吸热反应：反应物的总能量＜生成物的总能量 6.人们常常利用化学反应将化学能转化为热能、电能等其他形式的能量，用于生产、生活和科研。 【导入】伏特是意大利帕维亚大学的研究电学的物理学家。 有一天，伏特看了一位名叫加伐尼的解剖学家的一篇论文，说动物肌肉里贮存着电，可以用金属接触肌肉把电引出来。看了这篇论文，伏特非常兴奋，便决定亲自来做这个实验。他用许多只活青蛙反复实验，终于发现，实际情况并不像加伐尼所说的那样，而是两种不同的金属接触产生的电流，才使蛙腿的肌肉充电而收缩。 为了证明自己的发现是正确的，伏特决定更深入地了解电的来源。 为了纪念他的贡献，人们把电压的计量单位叫做伏特，简称伏，符号V。比如我们手电筒里的电池的电压是1.5伏特，我们家里的电灯的电压是220伏特。 （各种各样的电池） 现在，化学电池已成为人类生产和生活的重要能量来源之一，各式各样的化学电池的发明也是化学科学对人类的一个重大贡献。化学电池是根据原电池原理制成的。原电池是一种利用氧化还原反应将化学能直接转化成电能的装置。那么，原电池是由哪些部分组成的?原电池中各部分的作用是什么? 带着问题我们观看视频 一、原电池的构造 【视频播放】 初识燃料电池 在图b所示装置中，氧化反应与还原反应分别在两个不同的区域进行。其中，氢气分子中的氢原子在左侧石墨电极上失去电子，氢气作为电池的负极反应物；氧气分子中的氧原子在右侧石墨电极上得到电子，氧气作为电池的正极反应物。稀硫酸中存在的自由移动的离子起到传导电荷的作用，导线起到传导电子的作用。由于在两个石墨电极上有得失电子能力不同的物质-氢气和氧气，当形成闭合回路时候，便能产生电流，使得化学能转化成电能。 【总结】 1、工作原理：还原剂和氧化剂分别在两个不同区域发生氧化反应和还原反应，并通过能导电物质形成闭合回路产生电流。其中，还原剂在负极上失去电子，是负极反应物；氧化剂在正极上得到电子，是正极反应物；电极材料通常是能够导电的固体。此外，还要有能够传导电荷的电解质作为离子导体；而导线则作为电子导体，起到传导电子形成闭合回路的作用。 2、原电池构成要素 【即时练习】 1．下列各装置能构成原电池的是(　　) 2．如图所示装置中，观察到电流表指针偏转(指针顺着电流方向偏转)，M变粗，N变细，由此判断下表中所列M、N、P三种物质，其中可以成立的是(　　) M N P A 锌 铜 稀硫酸 B 铜 铁 稀盐酸 C 银 锌 硝酸银溶液 D 锌 铁 硝酸铁溶液 1、答案　C 解析　A项，只有一个电极，所以该装置不能构成原电池，错误；B项，该装置没有构成闭合回路，所以不能构成原电池，错误；C项，该装置符合原电池的构成条件，能构成原电池，正确；D项，酒精不是电解质溶液，所以不能构成原电池，错误。 2、答案　C 解析　该原电池中M变粗，N变细，说明发生原电池反应时N溶解，N做负极，溶液中有金属析出附着在M上，M做正极。A、B两项中，电解质溶液分别为稀硫酸和稀盐酸，原电池工作时，不会有金属析出，不符合题意；C项，正极反应为Ag＋＋e－===Ag，符合题意；而D项，锌比铁活泼，故M做负极，变细，不符合题意。 【巩固提升】 1．判断正误 (1)原电池是把电能转化为化学能的装置(　　) (2)原电池中电流从负极流出，从正极流入(　　) (3)原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应(　　) (4)原电池中阳离子向正极移动(　　) (5)在锌-稀硫酸-铜原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液到达锌(　　) 2．下列装置能构成原电池的是(　　) 3．如图为某课外小组自制的氢氧燃料电池，a、b均为石墨。下列叙述不正确的是(　　) A．a电极是负极，该电极上发生氧化反应 B．总反应式为2H2＋O2===2H2O C．b极反应是O2＋4H＋＋4e－===2H2O D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 【答案