第2章 第2节 第2课时 化学反应能量转化的重要应用——化学电池-【新课程学案】2025-2026学年高中化学必修第二册教师用书word（鲁科版 多选版）

本高中化学讲义聚焦化学反应能量转化的重要应用化学电池，系统梳理原电池的概念、工作原理、构成条件及正负极判断方法，进而过渡到简单原电池的设计思路与化学电池分类，构建从理论到应用的学习支架。 资料通过题点多维训练（如判断正误、设计原电池）强化概念理解，结合实例引导学生运用科学思维分析电极反应与电路构成，培养科学探究与实践能力。课中辅助教师高效授课，课后助力学生巩固知识、查漏补缺。

第二课时　化学反应能量转化的重要应用——化学电池 新知探究(一)——原电池及工作原理 1.原电池的概念 利用氧化还原反应将化学能直接转化成电能的装置。 2.原电池的工作原理 还原剂和氧化剂分别在两个不同的区域发生氧化反应和还原反应,并通过能导电的物质形成闭合回路产生电流。 (1)还原剂在负极上失去电子,是负极反应物。 (2)氧化剂在正极上得到电子,是正极反应物。 (3)电极材料通常是能够导电的固体。 (4)能够传导电荷的电解质作为离子导体,导线则作为电子导体,起到传导电子形成闭合回路的作用。 3.组装原电池的基本条件 电极反应物 得失电子能力不同的物质(氧化剂和还原剂) 两个电极 能导电的物质 电子导体 导线 形成闭 合回路 离子导体 传导电荷的电解质 4.氢氧燃料电池的构成要素 氢气和氧气分别在两个不同的区域发生氧化反应和还原反应,并通过能导电的物质形成闭合回路产生电流。 　　[微点拨]　①原电池中电极不一定参加化学反应,如氢氧燃料电池中的电极就不参加反应。②金属K、Na、Ca的活泼性强,不作原电池电极。 5.原电池正、负极的判断方法 [题点多维训练] 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)原电池是电能转化为化学能的装置。 (×) (2)原电池中正极一定是不活泼金属。 (×) (3)将铜片和锌片用导线连接插入酒精中,电流表指针发生偏转。 (×) (4)原电池工作时,电子从正极流出。 (×) (5)原电池正极上发生还原反应。 (√) (6)原电池在工作时,电子可以通过电解质溶液形成电流。 (×) 2.下列设备工作时,将化学能转化为电能的是 (　 ) A B C D 锂离子 电池 太阳能 集热器 燃气灶 硅太阳能 电池 解析:选A　锂离子电池是将化学能转化为电能的装置,A符合题意;太阳能集热器是将太阳能转化为热能的装置,B不符合题意;燃气灶是将化学能转化为热能的装置,C不符合题意;硅太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置,D不符合题意。 3.某原电池,两电极中一个为碳棒,一个为铁片,若电流表的指针发生偏转,且a极上有大量气泡生成,则以下叙述正确的是 (　 ) A.a为负极,是铁片,烧杯中的溶液为稀硫酸 B.a为负极,是铁片,烧杯中的溶液为硫酸铜溶液 C.a为正极,是碳棒,烧杯中的溶液为稀硫酸 D.b为正极,是碳棒,烧杯中的溶液为硫酸铜溶液 解析:选C　a极上有大量气泡生成,说明a是正极,应该是碳棒,负极b是铁片,烧杯中的溶液可以是稀硫酸,不能用硫酸铜溶液,否则正极上会析出金属铜,A、B、D错误,C正确。 4.(1)原电池的两个电极的电极材料必须都是金属吗? 答案:不是,如石墨电极可作原电池的电极,石墨是非金属。 (2)下列装置中能够构成原电池的是　　　　　　(填序号),其他不能构成原电池的装置试分别说明理由:　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　  　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案:③⑤　①中只有一个电极;②中两个电极的活泼性相同;④中为非电解质溶液,不能导电;⑥中电解质溶液(内电路)未形成闭合回路 新知探究(二)——设计简单的原电池和化学电池分类 (一)设计简单的原电池 1.设计思路 2.设计依据 设计原电池要依据原电池的构成条件来进行: (1)一个自发进行的氧化还原反应; (2)两个导电的电极; (3)电解质溶液及导线构成闭合回路。 3.设计实例 (1)设计活动 设计思路及依据 实验现象 氧化还原反应如Zn+2H+===Zn2++H2↑ 铜片上有大量的无色气泡产生并逸出,锌片不断溶解,电流表指针发生偏转 确定负极 选择负极反应物:Zn 选择负极材料:锌片 确定正极 选择正极反应物:H+ 选择正极材料:铜片 构成 闭合回路 选择离子导体:稀硫酸 选择电子导体:导线 (2)装置 (二)化学电池的分类 1.分类 2.化学电源实例 (1)干电池——一次电池 ①特点:放电之后不能充电。 ②示例:锌锰电池。 (2)充电电池——二次电池 特点 放电时所进行的氧化还原反应,充电时可以逆向进行,使电池恢复到放电前的状态 示例 铅蓄电池、锂离子电池 　　[典例]　请利用反应2Fe3++Fe===3Fe2+设计一个能产生电流的装置并画出简单的装置示意图,标明电极材料及电极名称(可选用品:铜片、锌片、铁片、石墨棒、NaCl溶液、FeCl3溶液、FeCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、导线、滤纸、烧杯、电流表)。 (1)负极反应物可选择　　　　,负极反应式:　　　　　　　　　　　,负极材料为　　　　。  (2)正极反应物可选择　　　　　　　,正极反应式:  　　　　　　　　　　　　　　　　,正极材料为　　　　。  (3)离子导体可选择　　　　　,电子导体可选择　　　　　。  (4)画出实验装置示意图。 [答案]　(1)铁片　Fe-2e-===Fe2+　铁片　(2)FeCl3溶液[或Fe2(SO4)3溶液]　2Fe3++2e-===2Fe2+　石墨棒　(3)FeCl3溶液[或Fe2(SO4)3溶液]　导线 (4) |思维建模|设计原电池的三大步骤 　 　　步骤一:确定一个自发进行的氧化还原反应的还原剂和氧化剂,还原剂作为负极反应物,氧化剂作为正极反应物,把氧化还原反应分为两个半反应。 步骤二:选择两极材料,正极材料最好选择不与正极反应物和离子导体发生反应且导电的固体,如金属铜、石墨等。 步骤三:选择离子导体(电解质溶液)和电子导体(导线),并形成闭合回路。 如图: [题点多维训练] 题点(一)　设计原电池 1.下列可设计成原电池的化学反应是 (　 ) A.H2O+CaO===Ca(OH)2 B.Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===BaCl2+2NH3·H2O+8H2O C.3NaOH+FeCl3===3NaCl+Fe(OH)3↓ D.CH4+2O2CO2+2H2O 解析:选D　H2O+CaO===Ca(OH)2为化合反应,化合价没有发生改变,即没有电子的转移,不是氧化还原反应,选项A错误;Ba(OH)2·8H2O+2NH4Cl===BaCl2+2NH3·H2O+8H2O为复分解反应,化合价没有发生改变,不是氧化还原反应,选项B错误;3NaOH+FeCl3===3NaCl+Fe(OH)3↓为复分解反应,化合价没有发生改变,不是氧化还原反应,选项C错误;CH4+2O2CO2+2H2O反应中,C失去电子,O得到电子,发生了电子的转移,为氧化还原反应,且为自发进行的,可以构成原电池,选项D正确。 2.某原电池的总反应离子方程式为2Fe3++Fe===3Fe2+,不能实现该反应的原电池为 (　 ) A.正极为Cu,负极为Fe,电解质溶液为FeCl3溶液 B.正极为Fe,负极为Zn,电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液 C.正极为C,负极为Fe,电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液 D.正极为Ag,负极为Fe,电解质溶液为Fe(NO3)3溶液 解析:选B　自发的氧化还原反应可以设计成原电池;根据2Fe3++Fe===3Fe2+可以判断,铁作为负极发生氧化反应生成亚铁离子,比Fe活泼性弱的Cu、Ag或C棒作为正极,电解质溶液中含有Fe3+在正极放电发生还原反应生成亚铁离子;锌作为负极,锌会发生氧化反应生成锌离子,故选B。 3.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。  答案:(1)B　A为非氧化还原反应,没有电子转移;B为氧化还原反应,有电子转移　 (2)①Cu-2e-===Cu2+　氧化反应 Fe3++e-===Fe2+　还原反应 ② ③64 　　　　　　　　　　　　　　　　 题点(二)　原电池原理的应用 4.X、Y、Z、M、N代表五种金属:①Y与M用导线连接放入稀硫酸中,M上冒气泡;②M、N为电极,与N的盐溶液组成原电池,电子从M极流出,经过外电路流入N极;③Z+2H2O(冷水) ===Z(OH)2+H2↑;④水溶液中,X+Y2+===X2++Y。这五种金属的活动性由强到弱的顺序为 (　 ) A.Z>X>Y>M>N B.Z>Y>X>M>N C.Z>X>Y>N>M D.X>Y>M>N>Z 解析:选A　①Y与M用导线连接放入稀硫酸中,M上冒气泡,说明M作为原电池的正极,活动性:M<Y;②M、N为电极,与N的盐溶液组成原电池,电子从M极流出,经过外电路流入N极,已知电子经外电路从负极流向正极,故M极为负极,活动性:M>N;③Z+2H2O(冷水) ===Z(OH)2+H2↑,说明Z的化学性质非常活泼;④水溶液中,X+Y2+===X2++Y,X可以置换出Y的盐溶液中的Y,活动性:X>Y。综上可知,五种金属的活动性由强到弱的顺序为Z>X>Y>M>N。 5.锌⁃空气电池(原理如图)适宜用作城市电动车的动力电源,放电时Zn转化为ZnO,则下列对该电池放电时的说法正确的是 (　 ) A.将电能转化为化学能 B.氧气在石墨电极上发生还原反应 C.电流由Zn电极经导线流向石墨电极 D.该电池放电时,OH—向石墨电极移动 解析:选B　由题图可知,该装置为能将化学能转化为电能的原电池,锌电极为电池的负极,石墨电极为电池的正极,在水分子作用下,氧气在正极上得到电子发生还原反应生成氢氧根离子,故A错误、B正确;电流由正极石墨电极经导线流向负极锌电极,故C错误;锌电极为电池的负极,石墨电极为电池的正极,则电池放电时,阴离子氢氧根离子向锌电极移动,故D错误。 6. [双选]碱性电池具有容量大、电流大的特点,应用广泛。锌⁃锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为Zn+2MnO2+H2O===Zn(OH)2+Mn2O3,下列说法错误的是 (　 ) A.电池工作时,锌失去电子 B.电池正极上发生氧化反应 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0.2 mol电子,锌的质量理论上减小6.5 g 解析:选BC　根据电池总反应式为Zn+2MnO2+H2O===Zn(OH)2+Mn2O3可知,反应中Zn被氧化,为原电池的负极,负极反应为Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2,MnO2为原电池的正极,发生还原反应,正极反应为2MnO2+H2O+2e-===Mn2O3+2OH-,据此分析解答。由负极反应式可知,Zn失去电子生成Zn(OH)2,故A正确;由分析可知,MnO2为原电池的正极,发生还原反应,故B错误;原电池中,电子由负极通过外电路流向正极,故C错误;由负极反应式Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2可知,每消耗1 mol Zn 转移2 mol电子,若转移0.2 mol电子则消耗0.1 mol Zn,质量为6.5 g,故D正确。 学科网（北京）股份有限公司 $