6.1.2化学能与电能 导学案 2025-2026学年高一下学期化学人教版必修第二册

化学能与电能——原电池（负氧） 化学反应与能量变化（二） ——化学能与电能 ——原电池 化学能与电能 精品学案 第1页/共13页 学科网（北京）股份有限公司 一、电能的主要来源： 火力发电原理 装置 我们日常使用电能主要来自火力发电 能量转化 二、复习和实验探究——原电池的工作原理： 复习 实验 把一锌片和一铜片插入稀H2SO4中 把左图中的Zn、Cu用一导线连接起来，中间接一电流计A。 装置 现象 Zn片上有气泡出现 Zn片逐渐溶解，Cu片上有气泡出现，电流计A指针发生偏转。 反应 Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑ Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑ 原因 Zn失电子生成Zn2+， H＋得电子生成H2。 Zn反应生成Zn2+而溶解，Cu片上有H2产生，有电流产生。 结论 该实验中，产生了电流，就构成了原电池。 3、 原电池： 1 定义 化学能转电能的装置 2 构成条件 3 装置 单液原电池 双液原电池 4 对比 电池效率低 电池效率高 5 原因 右图中，Zn与H2SO4没有直接接触，减少了化学能转化为热能的损失，电池效率高。 4、 Zn——Cu——H2SO4电池的工作原理： 1 负极 发生氧化反应 Zn——活泼金属 正极 发生还原反应 Cu——不活泼金属 2 电极反应 负极 Zn－2e－===Zn2＋ 正极 2H＋＋2e－===H2↑ 总 Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ 3 现象 负极 Zn逐渐溶解（质量减少） 正极 Cu附近产生气泡 外电路 电流表指针发生偏转 4 电解液中阴阳离子移动方向 阳离子 移向正极 （同性相吸） 阴离子 移向负极 5 导线中电子移动方向 Zn→电流表→Cu （负极流向正极）（电子不下水） 6 电流方向 外电路 Cu→电流表→Zn（正极流向负极） 内电路 Zn→电解质溶液（盐桥）→Cu 7 盐桥 （离子不上岸） 成分 0.1mol/LKCl饱和溶液 离子移动方向 Cl—移向ZnSO4溶液，K＋移向H2SO4溶液 离子移动数目 电路中每转移2mol电子，负极烧杯产生了1molZn2＋，从而使得左边烧杯带2mol正电荷，为了维持溶液电中性，盐桥中有2molCl—进入左边烧杯；同理，右边烧杯有2molH＋参与反应变成H2，使得右边烧杯多了1molSO42-，为了维持右边烧杯溶液电中性，此时有2molK＋进入右边烧杯。 作用 离子通道，形成闭合回路。避免电极与电解质溶液直接反应，减少电流的衰减。 8 能量转换 化学能转化为电能 9 双液原电池与单液原电池相比优点 Zn与H2SO4没有直接接触，减少了化学能转化为热能损失，电池稳定性、效率高。 10 原电池输出电能的能力，取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力。 5、 原电池正负极的判断：（负氧） 角度 负极 正极 装置 1 化合价升降 化合价升高的一极 化合价降低的一极 2 得失电子 失去电子的一极 得到电子的一极 3 氧化还原 发生氧化反应的一极 发生还原反应的一极 4 电子流出和流进 电子流出的一极 电子流进的一极 5 电流流出和流进 电流流出的一极 电流流出的一极 6 金属活泼性（99%） 活泼金属 不活泼金属、惰性电极 （石墨、Pt、Au） 7 现象 金属溶解（质量减少） 产生气泡或电极质量增重的一极 8 离子移动方向 阳离子移向正极，阴离子移向负极 6、 制作简易电池： 1、 水果的作用：做电解质，提供酸性环境。 2、 两个金属活泼性不同，一个活泼（位于H之前），一个不活泼；两种金属不能相同。 3、 电极材料要浸入电解质溶液中，形成闭合回路。 7、 探究原电池构成条件： 1 装置 能否产生 电流 是否有自发氧化还原反应 氧化还原方程式 结论 不能 无 无 要有自发的氧化还原反应 能 有 Cu+2Fe3＋==Cu2＋+2Fe2＋ 2 装置 能否产生电流 两个电极材料是否相同 结论 不能 相同 要有2个活泼性不同的导电材料做电极 能 不同 3 装置 能否产生电流 是否有电解质溶液 结论 能 有 电极必须要插在电解质溶液中 不能 无 4 装置 能否产生电流 是否有形成闭合回路 结论 不能 没有 电极和电解质溶液必须形成闭合回路 八、原电池应用： 1、 加快化学反应速率。 锌和稀硫酸反应制取H2时 加快速率操作 滴入少量CuSO4 溶液。 原因 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，生成Cu，构成锌铜硫酸原电池，加快反应速率。 图像 2、 金属的腐蚀与防护 【例题1】电源正负极的判断： ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 负极 Fe Al Fe Mg A A A 正极 Cu Mg Cu Al B B B 结论 能和电解质溶液发生反应的是负极 两个电极都能和溶液反应时，活泼性强的是负极 金属溶解:负极 产生气泡：正极 电子流出端负极 电子流进端正极 阳离子移向正极 阴离子移向负极 【例题2】根据原电池工作原理，结合装置图，回答下列问题： （1）若X为Zn，Y为硫酸铜溶液，则X为 　 　 （填电极名称），判断依据：　 　 ，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），铜电极上的电极反应方程式为 　 　 。 （3）若X为Fe，Y为浓硝酸，则Cu为 　 　 （填电极名称），铜电极可能观察到的现象是 　 　 。 【答案】（1）负极；锌的活泼性比铜强；Cu；（2）正极；Cu﹣2e﹣＝Cu2+；（3）负极；铜电极逐渐溶解，溶液变蓝。 【解析】（1）Zn、Cu、硫酸铜溶液形成原电池，锌的活泼性比铜强，Zn作负极，Cu作正极，原电池工作时，阳离子向Cu（正极）移动， （2）若X为Ag、Y为AgNO3溶液，Cu易失电子而作负极，Ag作正极，正极上Ag+得电子生成Ag，铜电极上的电极反应方程式为Cu﹣2e﹣＝Cu2+， （3）若X为Fe，Y为浓硝酸，Fe遇浓硝酸钝化，Cu能与浓硝酸反应，Cu作负极，Cu作负极失电子生成铜离子，铜电极可能观察到的现象是铜电极逐渐溶解，溶液变蓝， 【例题3】根据原电池工作原理，设计原电池：将反应：Fe + 2Fe3+ =3Fe2+设计成原电池，画出装置图。 【答案】： 【例题4】（原电池应用）比较金属活泼性： 金属活泼性由强到弱的顺序为： 【答案】：b>c>d>a 【例题5】（原电池电极反应书写） 1 负极 正极 总 方法总结： 举一反三： 写出下列原电池的电极反应： 装置 电极反应 总反应 负极 正极 1 2 3 4 5 6 7 Pb + PbO2 + 2H2SO4 ═ 2PbSO4 + 2H2O 8 Zn + Ag2O ═ A2g+ ZnO 练习书写电极反应方程式 1 MnO4－→Mn2＋ 4 Al3＋→[Al(OH)4]－ 2 SO2 →SO42- 5 NH3→N2 3 Cr2O72- →Cr3＋ 6 Fe3＋→FeO42- 原电池基础题目 【练习1】(原电池·构成)以下装置能形成原电池的是（　　） A B C D 【答案】B 【解析】 A. 乙醇为非电解质不导电； B. 构成铁——C——硫酸电池； C. 差盐桥把左右烧杯连接起来； D. 两级应该为活泼性不同的金属，相同金属不知道哪边的金属失去电子。 【练习2】(原电池·基础)下列说法正确的是（　　） A．原电池是把电能转变成化学能的装置 B．原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应 C．原电池两极均发生氧化反应和还原反应 D．原电池内部的阳离子向正极移动 【答案】D 【解析】 A. 原电池是把化学能转变成电能装置； B. 电子流出的一极是负极，发生氧化反应； C. 原电池负极发生氧化反应和正极发生还原反应； D. 原电池阳离子移向正极，阴离子移向负极。 【练习3】(金属活动性判断·基础)有M、N、P、Q四块金属片，进行如下实验， ①M、N用导线相连后，同时插入稀H2SO4中，M极为负极 ②P、Q用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，电子由P→导线→Q ③M、P相连后，同时浸入稀H2SO4，P极产生大量气泡 ④N、Q相连后，同时浸入稀H2SO4中，Q极发生氧化反应， 则四种金属的活动性顺序为（　　） A． M＞N＞P＞Q B．P＞M＞N＞Q C．N＞Q＞P＞M D．M＞P＞Q＞N 【答案】D 【解析】原电池中，除特殊电池外，一般是负极活泼性大于正极。电子流出端、电流流进端、电极溶解、发生氧化反应的为负极；电子流进端、电流流出端、电极产生气泡的一端或电极增重的一端、发生还原反应的为正极。 ①M、N用导线相连后，同时插入稀H2SO4中，M极为负极，活泼性：M＞N ②P、Q用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，电子由P→导线→Q ，活泼性：P＞Q ③M、P相连后，同时浸入稀H2SO4，P极产生大量气泡 ，活泼性：M＞P ④N、Q相连后，同时浸入稀H2SO4中，Q极发生氧化反应，活泼性：Q＞N 【练习4】(北京四中·期末)锌铜原电池装置如图所示，下列说法正确的是（ ） A．铜片作负极 B．锌电极的反应式：Zn－2e－＝Zn2＋ C．电流从锌片流向铜片 D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液 【答案】B 【解析】 A. 锌比铜活泼，锌作负极，铜片作正极，A错误； B. 锌电极作负极，发生氧化反应，电极反应式：Zn－2e－＝Zn2＋，B正确； C. 电流从正极铜片流出流向负极锌片，C错误； D. 盐桥中的K＋移向原电池正极区即CuSO4溶液，D错误； 【练习5】某小组为研究电化学原理，设计如图装置．下列叙述不正确的是（　　） A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出 B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2++2e﹣＝Cu C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色 D．a和b用导线连接时，向铜电极移动 【答案】．D 【解析】 A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出 B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2++2e﹣＝Cu C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色 D．a和b用导线连接时，向铁电极移动 【练习6】(长郡·期末)如图所示，开关闭合后，导线中有电流产生，且乙电极发生的反应为Fe-2e- =Fe2+的是（ ） 【答案】．A 【解析】 A．该装置中，能自发的发生氧化还原反应，铁的活泼性大于铜，所以铁作负极，铜作正极，符合题意。 B．该装置，两个电极材料相同，所以不符合原电池构成条件，故B错误； C．该装置中，铁的活泼性小于锌，所以铁作正极，与题意不符合，故C错误； D．该装置不能自发的进行氧化还原反应，蔗糖溶液不是电解质溶液，故D错误； 【练习7】(原电池的作用——可以加快化学反应速率)将等质量的两份锌粉a和b，分别加入两个盛过量的稀硫酸的烧杯中，并向加入a的烧杯中再加入少量CuO粉末．下列各图表示氢气体积V（H2）与反应时间t的关系，其中正确的是（　　） A B C D 【答案】 A 【解析】 a烧杯，由于CuO+H2SO4= CuSO4+H2O；锌再与硫酸铜反应：Zn+CuSO4= Cu+ZnSO4；构成Zn——Cu——H2SO4原电池，加快反应速率，所以产生速率H2，a烧杯会快一些；由于硫酸铜反应会消化部分Zn，产生的氢气少一些。 【练习8】(盐桥的工作原理)如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是（　　） A．氧化剂和还原剂必须直接接触才能发生反应 B．电极Ⅱ上发生还原反应，做原电池的正极 C．该原电池的总反应式为2Fe3++Cu═Cu2++2Fe2+ D．盐桥中装有含氯化钾的琼脂，K+移向负极区 【答案】C 【练习9】控制适合的条件，将反应2Fe3++2I﹣＝2Fe2++I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是（　　） A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3+被还原 C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极 【答案】C 【练习10】锌铜原电池装置如图所示，工作过程中甲池质量几乎不变。 （1）铜电极上发生 反应 。 （2）电池工作一段时间后，甲池的c（SO42﹣） 。 （3）电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量 。 （4） 通过交换膜，保持溶液中电荷平衡。 【答案】 （1）还原 （2）增大 （3）电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量 。 （4） 通过交换膜，保持溶液中电荷平衡。 $化学能与电能——原电池（负氧） 化学反应与能量变化（二） ——化学能与电能 ——原电池 化学能与电能 精品学案 第1页/共13页 学科网（北京）股份有限公司 一、电能的主要来源： 火力发电原理 装置 我们日常使用电能主要来自火力发电 能量转化 二、复习和实验探究——原电池的工作原理： 复习 实验 把一锌片和一铜片插入稀H2SO4中 把左图中的Zn、Cu用一导线连接起来，中间接一电流计A。 装置 现象 Zn片上有气泡出现 Zn片逐渐溶解，Cu片上有气泡出现，电流计A指针发生偏转。 反应 Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑ Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑ 原因 Zn失电子生成Zn2+， H＋得电子生成H2。 Zn反应生成Zn2+而溶解，Cu片上有H2产生，有电流产生。 结论 该实验中，产生了电流，就构成了原电池。 3、 原电池： 1 定义 化学能转电能的装置 2 构成条件 3 装置 单液原电池 双液原电池 4 对比 电池效率低 电池效率高 5 原因 右图中，Zn与H2SO4没有直接接触，减少了化学能转化为热能的损失，电池效率高。 4、 Zn——Cu——H2SO4电池的工作原理： 1 负极 发生氧化反应 Zn——活泼金属 正极 发生还原反应 Cu——不活泼金属 2 电极反应 负极 Zn－2e－===Zn2＋ 正极 2H＋＋2e－===H2↑ 总 Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ 3 现象 负极 Zn逐渐溶解（质量减少） 正极 Cu附近产生气泡 外电路 电流表指针发生偏转 4 电解液中阴阳离子移动方向 阳离子 移向正极 （同性相吸） 阴离子 移向负极 5 导线中电子移动方向 Zn→电流表→Cu （负极流向正极）（电子不下水） 6 电流方向 外电路 Cu→电流表→Zn（正极流向负极） 内电路 Zn→电解质溶液（盐桥）→Cu 7 盐桥 （离子不上岸） 成分 0.1mol/LKCl饱和溶液 离子移动方向 Cl—移向ZnSO4溶液，K＋移向H2SO4溶液 离子移动数目 电路中每转移2mol电子，负极烧杯产生了1molZn2＋，从而使得左边烧杯带2mol正电荷，为了维持溶液电中性，盐桥中有2molCl—进入左边烧杯；同理，右边烧杯有2molH＋参与反应变成H2，使得右边烧杯多了1molSO42-，为了维持右边烧杯溶液电中性，此时有2molK＋进入右边烧杯。 作用 离子通道，形成闭合回路。避免电极与电解质溶液直接反应，减少电流的衰减。 8 能量转换 化学能转化为电能 9 双液原电池与单液原电池相比优点 Zn与H2SO4没有直接接触，减少了化学能转化为热能损失，电池稳定性、效率高。 10 原电池输出电能的能力，取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力。 5、 原电池正负极的判断：（负氧） 角度 负极 正极 装置 1 化合价升降 化合价升高的一极 化合价降低的一极 2 得失电子 失去电子的一极 得到电子的一极 3 氧化还原 发生氧化反应的一极 发生还原反应的一极 4 电子流出和流进 电子流出的一极 电子流进的一极 5 电流流出和流进 电流流出的一极 电流流出的一极 6 金属活泼性（99%） 活泼金属 不活泼金属、惰性电极 （石墨、Pt、Au） 7 现象 金属溶解（质量减少） 产生气泡或电极质量增重的一极 8 离子移动方向 阳离子移向正极，阴离子移向负极 6、 制作简易电池： 1、 水果的作用：做电解质，提供酸性环境。 2、 两个金属活泼性不同，一个活泼（位于H之前），一个不活泼；两种金属不能相同。 3、 电极材料要浸入电解质溶液中，形成闭合回路。 7、 探究原电池构成条件： 1 装置 能否产生 电流 是否有自发氧化还原反应 氧化还原方程式 结论 不能 无 无 要有自发的氧化还原反应 能 有 Cu+2Fe3＋==Cu2＋+2Fe2＋ 2 装置 能否产生电流 两个电极材料是否相同 结论 不能 相同 要有2个活泼性不同的导电材料做电极 能 不同 3 装置 能否产生电流 是否有电解质溶液 结论 能 有 电极必须要插在电解质溶液中 不能 无 4 装置 能否产生电流 是否有形成闭合回路 结论 不能 没有 电极和电解质溶液必须形成闭合回路 八、原电池应用： 1、 加快化学反应速率。 锌和稀硫酸反应制取H2时 加快速率操作 滴入少量CuSO4 溶液。 原因 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，生成Cu，构成锌铜硫酸原电池，加快反应速率。 图像 2、 金属的腐蚀与防护 【例题1】电源正负极的判断： ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ 负极 正极 结论 能和电解质溶液发生反应的是负极 两个电极都能和溶液反应时，活泼性强的是负极 金属溶解:负极 产生气泡：正极 电子流出端负极 电子流进端正极 阳离子移向正极 阴离子移向负极 【例题2】根据原电池工作原理，结合装置图，回答下列问题： （1）若X为Zn，Y为硫酸铜溶液，则X为 　 　 （填电极名称），判断依据：　 　 ，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），铜电极上的电极反应方程式为 　 　 。 （3）若X为Fe，Y为浓硝酸，则Cu为 　 　 （填电极名称），铜电极可能观察到的现象是 　 　 。 【例题3】根据原电池工作原理，设计原电池：将反应：Fe + 2Fe3+ =3Fe2+设计成原电池，画出装置图。 【例题4】（原电池应用）比较金属活泼性： 金属活泼性由强到弱的顺序为： 【例题5】（原电池电极反应书写） 1 负极 正极 总 方法总结： 举一反三： 写出下列原电池的电极反应： 装置 电极反应 总反应 负极 正极 1 2 3 4 5 6 7 Pb + PbO2 + 2H2SO4 ═ 2PbSO4 + 2H2O 8 Zn + Ag2O ═ A2g+ ZnO 练习书写电极反应方程式 1 MnO4－→Mn2＋ 4 Al3＋→[Al(OH)4]－ 2 SO2 →SO42- 5 NH3→N2 3 Cr2O72- →Cr3＋ 6 Fe3＋→FeO42- 原电池基础题目 【练习1】(原电池·构成)以下装置能形成原电池的是（　　） A B C D 【练习2】(原电池·基础)下列说法正确的是（　　） A．原电池是把电能转变成化学能的装置 B．原电池中电子流出的一极是正极，发生氧化反应 C．原电池两极均发生氧化反应和还原反应 D．原电池内部的阳离子向正极移动 【练习3】(金属活动性判断·基础)有M、N、P、Q四块金属片，进行如下实验， ①M、N用导线相连后，同时插入稀H2SO4中，M极为负极 ②P、Q用导线相连后，同时浸入稀H2SO4中，电子由P→导线→Q ③M、P相连后，同时浸入稀H2SO4，P极产生大量气泡 ④N、Q相连后，同时浸入稀H2SO4中，Q极发生氧化反应， 则四种金属的活动性顺序为（　　） A． M＞N＞P＞Q B．P＞M＞N＞Q C．N＞Q＞P＞M D．M＞P＞Q＞N 【练习4】(北京四中·期末)锌铜原电池装置如图所示，下列说法正确的是（ ） A．铜片作负极 B．锌电极的反应式：Zn－2e－＝Zn2＋ C．电流从锌片流向铜片 D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液 【练习5】某小组为研究电化学原理，设计如图装置．下列叙述不正确的是（　　） A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出 B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2++2e﹣＝Cu C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色 D．a和b用导线连接时，向铜电极移动 【练习6】(长郡·期末)如图所示，开关闭合后，导线中有电流产生，且乙电极发生的反应为Fe-2e- =Fe2+的是（ ） 【练习7】(原电池的作用——可以加快化学反应速率)将等质量的两份锌粉a和b，分别加入两个盛过量的稀硫酸的烧杯中，并向加入a的烧杯中再加入少量CuO粉末．下列各图表示氢气体积V（H2）与反应时间t的关系，其中正确的是（　　） A B C D 【练习8】(盐桥的工作原理)如图是某同学设计的原电池装置，下列叙述中正确的是（　　） A．氧化剂和还原剂必须直接接触才能发生反应 B．电极Ⅱ上发生还原反应，做原电池的正极 C．该原电池的总反应式为2Fe3++Cu═Cu2++2Fe2+ D．盐桥中装有含氯化钾的琼脂，K+移向负极区 【练习9】控制适合的条件，将反应2Fe3++2I﹣＝2Fe2++I2设计成如图所示的原电池。下列判断不正确的是（　　） A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3+被还原 C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极 【练习10】锌铜原电池装置如图所示，工作过程中甲池质量几乎不变。 （1）铜电极上发生 反应 。 （2）电池工作一段时间后，甲池的c（SO42﹣） 。 （3）电池工作一段时间后，乙池溶液的总质量 。 （4） 通过交换膜，保持溶液中电荷平衡。 $