6.1.2 化学反应与电能 讲义 2024-2025学年高一化学人教版（2019）必修第二册

化学反应与电能

 

一、原电池构成条件及工作原理

1．火力发电——化学能间接转化为电能

能量转化过程	化学能热能机械能电能
关键环节	燃烧(氧化还原反应)
火力发电缺点	①煤炭是不可再生能源，会造成能源危机；②煤炭燃烧会产生污染性气体；③经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低。

 

2．原电池——化学能直接转化为电能

(1)原电池概述：

概念		将化学能转化为电能的装置
本质		发生氧化还原反应
电极	负极	电子流出的一极，发生氧化反应
	正极	电子流入的一极，发生还原反应
工作原理		电极(锌片、铜片)和导线中的导电微粒是电子，从负极流出，经导线流向正极；电解质溶液中的导电微粒是阳离子H＋、阴离子SO，阳离子向正极 移动，阴离子向负极移动。
构成条件
电极名称的判断方法

【课堂小练1】

1．下列各组材料组成如图装置，能形成原电池且M做正极的是

	选项	M	N	P
	A	Zn	Cu	稀硫酸
	B	Ag	Zn	蔗糖溶液
	C	Ag	Fe	溶液
	D	Al	Mg	NaOH溶液

 

2．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_____，溶液中的Ag＋移向______(填“Cu”或“X”)电极。X电极上的电极反应式为________。

 

二、原电池工作原理的应用

1．加快氧化还原反应的进行

在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中粒子运动相互间的干扰减小，使反应加快。

2．比较金属的活动性

一般，若两种金属A、B与电解质溶液构成原电池，若金属A作负极，则金属活动性：A＞B。

3．设计原电池

(1)给定氧化还原反应设计原电池

一般给定氧化还原反应的还原剂作负极，氧化剂作电解质溶液，比负极活动性弱的金属或石墨等能导电的非金属作正极。

如：利用Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag的氧化还原反应可设计原电池。

该电池负极为Cu，电极反应式为Cu－2e－===Cu2＋，正极为石墨(C)，电极反应式为2Ag＋＋2e－ ===2Ag。

(2)简易电池的设计与制作

根据原电池原理，设计水果电池和制作简易电池，体会原电池的构成要素。

【课堂小练2】

3．某实验学校某化学兴趣小组设计了一个如图所示的水果电池，下列有关该电池的说法正确的是（     ）

A．锌片作正极，铜片作负极

B．电子流向：锌片→导线→LED灯→铜片→柠檬→锌片

C．铜片上发生还原反应，质量一定增加

D．水果种类会影响LED灯的亮度

 

4．现有如下两个反应：

A：H2SO4＋2KOH===K2SO4＋2H2O           B：Cu＋2FeCl3===CuCl2＋2FeCl2

(1)根据上述两反应的本质，________(填字母)反应能设计成原电池，其原因是______________。

(2)将上述反应中能设计成原电池的反应设计成原电池。

①写出电极反应式及反应类型：

负极：____________________________，_____________________________________________；

正极：____________________________，_____________________________________________。

②画出装置图并标明电极材料、电解质溶液和电子流向。

③若导线上通过2 mol电子，则负极质量减轻________g。

 

5．a、b、c、d四种金属片浸入稀硫酸中，用导线两两组成原电池。若a、b相连时，电流由a经导线流向b；c、d相连时，d极质量减少；a、c相连时，c极上产生大量气泡；a、d相连时，H＋移向d极，则四种金属的活动性顺序由强到弱的顺序为(　　)

A．b＞a＞d＞c   B．b＞d＞a＞c

C．b＞a＞c＞d   D．b＞d＞a＞c