第六章 第一节 第2课时 化学反应与电能-【创新教程】2025-2026学年高中化学必修第二册五维课堂教师用书word（人教版）

本讲义聚焦“化学反应与电能”核心知识点，系统梳理化学能间接转化（燃烧）到直接转化（原电池）的原理，详解原电池构成条件、正负极判断及工作机制，延伸至化学电池类型（一次、二次、燃料电池）与原电池原理应用（加快反应速率、比较金属活动性、设计原电池），构建完整知识链条。 该资料以实验探究为核心，通过铜锌原电池实验等活动培养科学探究与实践能力，结合微观电子转移与宏观能量变化分析渗透科学思维，联系锌锰干电池等实例强化科学态度与社会责任。课中助力教师引导学生理解原理，课后通过典例、练习帮助学生巩固知识，查漏补缺。

第2课时　化学反应与电能 课程标准 核心素养 1.通过实验探究，认识化学能可以转化为电能，从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理 2．通过对原电池的学习，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 3．通过原电池的学习。能举出化学能转化为电能的实例，能辨识简单原电池的构成要素，并能分析简单原电池的工作原理 ①宏观辨识与 微观探析 能从宏观(能量变化)和微观(电子转移)相结合的视角分析原电池的组成和工作原理 ②科学探究与 创新意识 能根据教材中原电池原理的实验探究方案，完成实验操作，观察物质及其变化的现象，客观地进行记录，对实验现象作出解释 ③科学态度与 社会责任 通过对原电池的学习，体会提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料昨研制新型电池的重要性。主动关系与资源开发等有关的社会热点问题 一、化学能转化为电能 1．化学能间接转化为电能 (1)过程 化学能热能机械能电能 (2)关键——燃烧(氧化还原反应)。 2．化学能直接转化为电能——原电池 (1)定义：把　化学能转化为电能　的装置叫原电池。 (2)工作原理：(以铜－锌－稀硫酸原电池为例) 电极 材料 电极 名称 电子 转移 电极反应式 反应 类型 锌 负极 　失电子　 　Zn－2e－===Zn2＋　 　氧化反应　 铜 正极 　得电子　 　2H＋＋2e－===H2↑　 　还原反应　 电池反应的 离子方程式 　Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑　 二、化学电池——新能源和可再生能源的重要组成部分 1．一次电池——锌锰干电池 构造示意图 工 作 原 理 负极 　锌筒　 锌被氧化，逐渐消耗 电解质 氯化铵糊 正极 　石墨棒　 　二氧化锰　被还原 特点 放电后　不能　充电 便于携带，价格低 2.二次电池 3．发展中的燃料电池 　　　 原电池的构成条件及正、负极的判断 1．构成电池 (1)两极材料。两种活动性不同的金属或由金属和能导电的非金属材料组成。 (2)两极浸在电解质溶液中。 (3)形成闭合回路 2．正、负极的判断 [温馨提示]　在判断原电池正负极时，不要只根据金属活动性的相对强弱，还要考虑电解质溶液。 (1)Mg—Al和稀盐酸构成原电池中，Mg作负极，Al作正极；而若把稀盐酸换为NaOH溶液，Al作负极，Mg作正极。 (2)Al—Cu和NaOH溶液构成的原电池中，Al作负极；而若把NaOH溶液换为浓硝酸，Cu作负极。 [典例示范] [典例1] 如图所示，电流计指针发生偏转，同时A极质量减少，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是(　　) A．B极为原电池的正极 B．A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸 C．C中阳离子向A极移动 D．A极发生氧化反应 解析：C　[原电池中，负极金属失去电子，溶解，质量减小，故A极是负极，B极是正极，根据构成情况可判断A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸，A、B两项正确；离子移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，C项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，D项正确。] [规律总结]　对于原电池工作原理常考查的几个方面可用顺口溜帮助掌握。原电池分为两极；负极氧化正还原；电子由负流向正；离子阳正阴向负。 [学以致用] 1．关于原电池的叙述中正确的是(　　) A．构成原电池的两个电极必须是两种不同的金属 B．原电池是将化学能转变为电能的装置 C．原电池工作时总是负极溶解，正极上有物质生成 D．原电池的正极是还原剂发生反应，总是溶液中的阳离子在此被还原 解析：B　[构成原电池电极的也可以是非金属导体，A项错；燃料电池中负极不溶解，C项错；D选项应是氧化剂在原电池的正极上发生还原反应。] 　 　原电池原理的应用 1．加快氧化还原反应的速率 如实验室中用Zn和稀硫酸反应制H2，常用粗锌，它产生H2的速率快。因为粗锌中的杂质、锌、稀硫酸形成原电池，加快了锌的腐蚀，使产生H2的速率加快。 2．比较金属的活动性强弱 如把两种金属Zn和Cu用导线连接后，插入到稀硫酸中，能观察到Zn极溶解，Cu极上有气泡产生，根据观察到的现象可以判断出Zn极是负极，Cu极是正极。由原电池原理，可知金属的活动性：Zn>Cu，即原电池中，活动性强的金属为负极，活动性弱的金属为正极。 3．设计原电池 (1)依据 已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，氧化剂(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。 (2)实例 以Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑为例 [温馨提示]　设计原电池的方法 (1)电极材料的选择 在原电池中，选择还原性较强的物质作负极，原电池的电极必须能导电。一般情况下，两个电极的构成有如下情况：①活动性不同的两金属；②金属和非金属(常见的锌锰干电池)；③惰性电极(铂电极或石墨电极)。 (2)电解质溶液的选择 电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者考虑电解质溶液中溶解的其他物质与电极反应(如空气中的氧气)。 [典例示范] [典例2] 有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验 装置 部分 实验 现象 a极质量减小，b极质量增大 b极有气体产生，c极无变化 d极溶解，c极有气体产生 电流从a极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　　) A．a＞b＞c＞d　　　　　　　 B．b＞c＞d＞a C．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞c 解析：C　[装置一是原电池，a极质量减小，说明a极金属易失去电子形成离子，故a极金属比b极金属活泼；装置二没有形成原电池，可知b比c活泼，且c位于金属活动性顺序表中氢的后面；装置三和四均形成原电池，易知d比c活泼，d比a活泼。 因此四种金属的活动性顺序为d＞a＞b＞c，选C。] [学以致用] 2．100 mL 2 mol·L－1的盐酸与过量的锌反应，为加快速率，又不影响产生氢气的总量，可采用的方法是(　　) A．加入适量的6 mol·L－1的盐酸 B．加入数滴氯化铜溶液 C．加入适量的蒸馏水 D．加入适量的氯化钠溶液 解析：B　[A项能加快反应速率，但增加了氢气的总量；C、D两项不影响H2的量，但稀释了盐酸，降低了反应速率；B项发生反应Cu2＋＋Zn===Zn2＋＋Cu，形成Cu—Zn原电池，加快了反应速率。] 1．下列设备工作时，是将化学能转化为电能的是(　　) A B C D 铅蓄电 池充电 锂离子电 池放电 太阳能 集热器 燃气灶 解析：B　[A.铅蓄电池充电是电能转化为化学能，A项错误；B.锂离子电池放电是将化学能转化为电能，B项正确；C.太阳能集热器是太阳能转化为热能，C项错误；D.燃气灶是化学能转化为热能，D项错误。] 2．如图所示装置，能够组成原电池的是(　　) 解析：C　[A项，两电极材料相同，且不能发生氧化还原反应，不能组成原电池，错误；B项，两电极材料相同，不能组成原电池，错误；C项，装置为原电池，Zn为负极，Cu为正极，发生反应Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，正确；D项，乙醇溶液不是电解质溶液，不能组成原电池，错误。] 3．下列叙述正确的是(　　) A．手机上用的锂离子电池属于二次电池 B．锌锰干电池中，锌电极是正极 C．甲烷燃料电池中，通入甲烷的一极是负极，发生还原反应 D．废旧电池需回收集中处理的原因是为了利用电池外壳的金属材料 解析：A　[锌锰干电池中，锌电极是负极，B错误；甲烷燃料电池中，通入甲烷的一极为负极，发生氧化反应，C错误；废旧电池回收处理的主要原因是防止电池中的重金属阳离子对环境造成污染，D错误。] 4．如图为番茄电池，下列说法中正确的是(　　) A．一段时间后，锌片质量会变小 B．铜电极附近会出现蓝色 C．电子由铜通过导线流向锌 D．锌电极是该电池的正极 解析：A　[番茄电池中锌是负极，铜是正极，负极锌会失去电子溶解，质量减小，A对、D错；铜极是正极，不参与电极反应，电子由负极锌移向正极铜，C错；氢离子在铜片上得电子，从而铜片上有气泡产生(氢气)。] 5．铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。 (1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式： ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (2)若将(1)中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。 正极反应： ________________________________________________________________________； 负极反应： ________________________________________________________________________。 解析：负极发生氧化反应，反应式为Cu－2e－===Cu2＋，正极发生还原反应，反应式为2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。负极：Cu；正极：C或铂；电解质溶液：FeCl3溶液。 答案：(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋ (2)装置图 正极反应：2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋ 负极反应：Cu－2e－===Cu2＋ 一、单项选择题 1．下列有关电池的说法正确的是(　　) A．铅蓄电池不属于二次电池 B．原电池工作时一定有氧化还原反应发生 C．废旧电池可埋入土壤，作为肥料 D．氢氧燃料电池，通入氢气的电极为电池的正极 解析：B　[铅蓄电池属于二次电池，A项错；原电池工作时一定有电子转移，一定有氧化还原反应发生，B项对；废旧电池中含重金属，埋入土壤，会污染环境，C项错；氢氧燃料电池中通入H2的电极为负极，通入O2的一极为正极，D项错。] 2．铜锌原电池产生电流时，阳离子(　　) A．移向Zn极，阴离子移向Cu极 B．移向Cu极，阴离子移向Zn极 C．和阴离子都移向Zn极 D．和阴离子都移向Cu极 解析：B　[铜锌原电池，锌做负极，铜做正极，阳离子移向正极，即阳离子移向铜电极，阴离子移向锌电极。故选B。] 3．电池是人类生产和生活中的重要能量来源。各式各样电池的发明是化学对人类的一项重大贡献。下列有关电池的叙述正确的是(　　) A．锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细 B．氢氧燃料电池是将热能直接转变为电能 C．氢氧燃料电池工作时氢气在负极被氧化 D．太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅 解析：C　[锌锰干电池中，碳棒作正极，电极本身不参加任何反应，故不会变细，A选项错误；燃料电池是将化学能直接转化为电能，B选项错误；氢氧燃料电池中的总反应为2H2＋O2===2H2O，H2在负极被氧化，C选项正确；太阳能电池的主要材料是半导体硅而不是SiO2，D选项错误。] 4．如图是铅蓄电池构造示意图。下列说法不正确的是(　　) A．铅蓄电池充电时电能转化为化学能 B．电池工作时，电子由Pb板通过导线流向PbO2板 C．电池工作时，Pb发生还原反应 D．电池工作时，H＋移向PbO2板 解析：C　[A项，铅蓄电池充电时把电能转化成化学能，正确；B项，电池工作时，电子从负极经外电路流向正极，即电子由Pb流向PbO2，正确；C项，电池中Pb作负极，发生氧化反应，错误；D项，电池工作时，阳离子向正极移动，正确。] 5．两种金属A、B与稀硫酸组成原电池时，A是正极。下列有关推断正确的是(　　) A．A的金属性强于B B．电子不断由A电极经外电路流向B电极 C．A电极上发生的电极反应是还原反应 D．A在金属活动性顺序中一定排在氢前面 解析：C　[由A、B两种金属和稀硫酸组成的原电池，A是正极，说明A的金属性比B弱，A项错误；外电路电子由负极流向正极，即由B电极经外电路流向A电极，B项错误；原电池正极发生还原反应，即A电极上发生还原反应，C项正确，A为正极，金属性较弱，可能排在氢的后面，D项错误。] 6．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下： 实验 装置 部分 实验 现象 a极质量减 小，b极质 量增大 b极有气体 产生，c极无 变化 d极溶解，c 极有气体 产生 电流从a 极流向d极 由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　　) A．a>b>c>d　　　　　 B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c 解析：C　[装置一是原电池，a极质量减小，说明a极金属易失去电子形成离子，故a极金属比b极金属活泼；装置二没有形成原电池，可知b比c活泼，且c位于金属活动性顺序中氢的后面；装置三和四均形成原电池，易知d比c活泼，d比a活泼。因此四种金属的活动性顺序为d>a>b>c。] 7．如图所示是某同学做完Zn－Cu原电池实验后所做的读书卡片记录，其中描述合理的组合是(　　) NO.28　Date：2022.3.10 实验后的记录： ①Zn为正极，Cu为负极 ②H＋向负极移动 ③电子流动方向Zn→Cu ④Cu极上有H2产生 ⑤若有1 mol电子流过导线，则产生H2为0.5 mol ⑥正极的电极反应式为：Zn－2e===Zn2＋ A．①②③ B．②③④ C．③④⑤ D．④⑤⑥ 解析：C　[在该原电池中，Zn比Cu活泼，故Zn作负极，铜作正极，电子由Zn片流出经导线流向Cu片。负极反应为Zn－2e－===Zn2＋，正极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故每转移1 mol电子时，产生0.5 mol H2。在溶液中，H＋向正极移动，SO向负极移动，故③④⑤正确，选C。] 二、不定项选择题 8．如图装置所示，铜片上发生的反应为(　　) A．Zn2＋＋2e－===Zn B．2H＋＋2e－===H2↑ C．Zn－2e－===Zn2＋ D．Cu2＋＋2e－===Cu 解析：B　[根据图示可知，该装置为原电池，由于还原性Zn＞Cu，所以Zn是负极，发生氧化反应，Cu是正极，H＋在正极上得到电子，发生还原反应，电极反应式是2H＋＋2e－===H2↑。] 9．如图所示，把锌片和铜片用导线相连后插入稀硫酸溶液中构成原电池。下列叙述正确的是(　　) A．电流从铜片经导线流向锌片 B．该装置将化学能转变为电能 C．一段时间后，铜片质量减轻 D．锌片发生还原反应 解析：AB　[题给装置为原电池，把化学能转化为电能，锌作负极失去电子发生氧化反应，铜作正极，H＋在Cu电极上得电子生成氢气，Cu质量不变，电流从正极Cu沿导线流向负极Zn。] 10．下列各组材料中，不能组成原电池的是(　　) A B C D 两极 材料 Zn片， 石墨 Cu片， Ag片 Zn片， Cu片 Ag片， Cu片 插入 溶液 H2SO4 AgNO3溶液 蔗糖 溶液 稀盐酸 解析：CD　[A.锌是活泼金属，石墨能导电，锌和硫酸能自发的发生氧化还原反应，所以能形成原电池，故A不符合；B.两金属的活泼性不同，且铜片能自发的与硝酸银发生氧化还原反应，所以能形成原电池，故B不符合；C.两金属的活泼性不同，但蔗糖是非电解质不能导电，负极不能和电解质溶液发生氧化还原反应，所以不能形成原电池，故C符合；D.两金属的活泼性不同，但Cu与Ag都不与盐酸发生氧化还原反应，不能形成原电池，故D符合。] 三、非选择题 11．分别按如图A、B、C所示装置进行实验，图中三个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸。请回答下列问题： (1)以下叙述中，不正确的是　________　。 A．B中铁片是负极，C中铁片是正极 B．三个烧杯中铁片表面均无气泡产生 C．产生气泡的速率A中比B中慢 D．B溶液中SO向铁片电极移动 (2)装置B变化过程中能量转化的形式主要是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)装置B中正极反应式为 ________________________________________________________________________， 负极反应式为 ________________________________________________________________________。 (4)有同学想把Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应设计成原电池，你认为是否可行？　________　(填“是”或“否”)。理由是 ________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：(1)活动性：Zn>Fe>Sn，活泼性强的金属易失电子作负极，故A项正确；A烧杯中铁直接反应，表面有气泡，C中铁作正极，烧杯中铁表面有气泡，故B项错误；B中形成原电池，比A中反应速率快，产生气泡的速率A中比B中慢，故C项正确；原电池中阴离子移向负极，B中Fe是负极，B溶液中SO向铁片电极移动，故D项正确。故选B。(2)装置B形成原电池，变化过程中能量转化的形式主要是：化学能转化为电能。 (3)Sn作正极，正极上氢离子得电子生成氢气，装置B中正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，活泼金属铁作负极，负极反应式为Fe－2e－===Fe2＋。(4)常温下自发进行的氧化还原反应，且为放热反应可设计成原电池，而Ba(OH)2·8H2O晶体与NH4Cl晶体的反应为吸热反应，且为非氧化还原反应，则不能设计成原电池。 答案：(1)B (2)化学能转化为电能 (3)2H＋＋2e－===H2↑　Fe－2e－===Fe2＋ (4)否　不是氧化还原反应，且该反应为吸热反应 12．某同学设计出如图装置成功的证明了Cu和Ag的金属活动性顺序。请你根据原电池原理和实验装置，完成下列实验报告。 实验目的：探究Cu和Ag的金属活动性顺序 (1)电极材料：正极：　__________________　；负极：　________　； 硝酸银溶液的作用是 ________________________________________________________________________。 (2)写出电极反应式： 正极： ________________________________________________________________________； 负极： ________________________________________________________________________。 (3)实验现象： ________________________________________________________________________。 (4)实验结论： ________________________________________________________________________。 解析：(1)原电池中较活泼的金属是负极，失去电子，发生氧化反应。电子经导线传递到正极，所以溶液中的阳离子向正极移动，在正极得到电子，发生还原反应。铜比银活泼，所以铜是负极，银是正极，硝酸银溶液是电解质溶液，参与氧化还原反应和导电作用。 (2)负极是铜失去电子，电极反应式是Cu－2e－===Cu2＋；正极是溶液中的银离子得到电子，则电极反应式是2Ag＋＋2e－===2Ag。 (3)根据以上分析可知，实验现象是负极不断溶解，正极上有银白色固体析出，溶液由无色变为蓝色。 (4)根据实验现象和原理可得出的结论是金属活动性Cu>Ag。 答案：(1)银片　铜片　参与氧化还原反应和导电 (2)2Ag＋＋2e－===2Ag　Cu－2e－===Cu2＋ (3)负极不断溶解，正极上有银白色固体析出，溶液由无色变为蓝色 (4)金属活动性Cu>Ag 学科网（北京）股份有限公司 $