第6章 2 第一节 第2课时 化学反应与电能（Word教参）-【学霸笔记·同步精讲】2025-2026学年高中化学必修第二册（人教版）

本高中化学讲义聚焦“化学反应与电能”核心知识点，先通过火力发电分析化学能间接转化为电能的过程及局限，再过渡到原电池实现化学能直接转化，系统梳理原电池构成条件、正负极判断及微观粒子移动规律，最后延伸至加快反应速率、比较金属活动性和设计原电池的应用。 该资料以实验探究为核心，通过铜锌原电池对比实验、构成条件设问等设计，培养学生科学探究与实践能力，结合宏观现象与微观粒子移动分析原理，体现科学思维。课中辅助教师开展实验教学，课后通过例题和练习题帮助学生巩固知识，查漏补缺。

第2课时　化学反应与电能 【学习目标】　1.设计实验认识构成原电池的条件，能正确判断原电池的正、负极。 2．能从宏观和微观相结合的视角分析原电池的组成和工作原理。 知识点一　化学能转化为电能 1．火力发电——化学能间接转化为电能 (1)能量转化过程 化学能热能机械能电能 (2)化学能转化为电能的关键：燃烧(氧化还原反应)。 (3)能量转化特点：能量利用率低，污染严重。 2．原电池——化学能直接转化为电能 (1)实验探究 实验装置 实验现象 实验结论或解释 锌片：逐渐溶解，有气泡产生； 铜片：没有变化 锌与稀硫酸反应生成氢气，铜与稀硫酸不反应 锌片：逐渐溶解；铜片：有气泡产生；电流表：指针发生偏转 锌失去电子变为锌离子，电子由锌片通过导线流向铜片，产生电流；溶液中的氢离子从铜片获得电子生成氢气；反应过程中产生了电能 (2)原电池的工作原理(以铜-锌-稀硫酸原电池为例) ①能量转化：化学能转化为电能——这种装置称为原电池。 ②电子的移动方向：从负极流出，经导线流向正极。 ③离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 ④电流方向：从正极经导线流向负极(外电路)。 3．原电池的构成条件 　(1)图1装置中的铜起什么作用？铜能否用锌或石墨代替？ 　 (2)图2中将锌片换成铜，能形成原电池吗？ 答案：(1)铜为正极，能导电。不能用锌代替铜，若用锌代替铜，则两极活泼性相同，不能构成原电池；可以用石墨代替铜。 (2)不能，无自发进行的氧化还原反应。 (1)原电池工作中，电子流出的一极是负极，阳离子移向的一极是正极(　　) (2)在锌铜原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液流回锌(　　) (3)原电池的电极具有导电性，故电极材料必须是金属　(　　) (4)原电池工作时，正极与负极转移电子数相同(　　) 答案：(1)√ (2)×　电子不能通过电解质溶液 (3)×　电极材料也可以是导电的非金属，如石墨 (4)√ 　 原电池正、负极的判断方法 1．电能是国民生产、生活中的重要能源，目前火力发电仍然是我国电力生产量的重要组成部分。下列有关火力发电的描述正确的是(　　) A.火力发电的能量转化形式为化学能直接转化为电能 B.火力发电的主要燃料为煤，煤炭是可再生能源 C.火力发电不但排放出大量温室气体，还可能导致酸雨 D.火力发电过程中，热能转化为机械能是关键 解析：选C。火力发电过程中的能量转化形式是化学能→热能→机械能→电能，化学能间接转化为电能，A错误；煤炭是不可再生能源，B错误；在燃煤过程中，会产生大量CO2和SO2，可能导致温室效应及酸雨，C正确；火力发电过程中，燃烧是关键，D错误。 2．下列关于如下图所示原电池装置的叙述正确的是(　　) A.铜片是正极，电极上发生氧化反应 B.铜片质量逐渐减小 C.电流从锌片经导线流向铜片 D.铜离子移向铜片被还原 解析：选D。Zn比Cu活泼，形成原电池时，铜片是正极，该电极上发生还原反应，A错误；铜片上发生的电极反应为Cu2+＋2e－===Cu，故铜片质量逐渐增大，B错误；锌片是负极，铜片是正极，故电流从铜 片经导线流向锌片，C错误；电解质溶液中阳离子移向正极，故Cu2+移向铜片，并得到电子被还原为Cu，D正确。 3．(2025·福州高一月考)某探究小组设计的下列装置中，LED灯能亮起来的是(　　) 解析：选A。A项，铜和锌的金属活泼性有差异，Zn为负极，Cu为正极，构成原电池，将化学能转化为电能，LED灯能亮起来；B项，电极均为铜，且铜与稀硫酸不反应，不能形成自发的氧化还原反应，无法构成原电池；C项，电极材料都是锌，电极活泼性没有差异，不能构成原电池；D项，两个烧杯未连接，无法形成闭合回路，不能构成原电池。 知识点二　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，反应速率增大。 例如：实验室用Zn和稀硫酸反应制取H2时，常用粗锌。原因是粗锌中的杂质和锌、稀硫酸构成原电池，加快了锌的溶解，使产生H2的速率增大。 2．比较金属的活动性强弱 原电池中，一般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)设计思路 ①找：已知一个自发的氧化还原反应，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)，氧化剂为电解质溶液中的阳离子(或在正极上被还原)。比负极活泼性弱的金属或石墨等能导电的非金属为 正极。 ②画：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图，在图上标注电极材料、电解质溶液。 (2)实例：以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu为原理设计原电池。 材料选择 装置 电极反应式 负极：Fe 正极：Cu或C等(活泼性比Fe弱的金属或导电的石墨棒均可) 电解质溶液： CuSO4溶液 负极： Fe－2e－===Fe2+　 正极： Cu2+＋2e－===Cu　 (1)凡是自发的放热的化学反应都可以设计为原电池　(　　) (2)原电池中，正极材料必须与电解质溶液中的某种离子反应(　　) (3)原电池的正极上一定发生还原反应，故正极本身质量一定增大(　　) (4)向Zn和稀硫酸反应的溶液中，滴加几滴CuSO4溶液，产生气泡速率增大，是因为构成了原电池(　　) 答案：(1)×　原电池的构成条件之一是自发进行的氧化还原反应 (2)×　原电池中，正极材料一般不与电解质溶液反应 (3)×　原电池正极上发生还原反应，当产生气体时，电极本身质量不变 (4)√ 1．(2025·上海高一期末)正确的科学知识是能顺利进行实验的前提。下列化学反应可以设计成原电池的是(　　) A.CaO＋H2O===Ca(OH)2 B.NaOH＋HCl===NaCl＋H2O C.CaCO3CaO＋CO2↑ D.Fe＋CuCl2===FeCl2＋Cu 解析：选D。反应CaO＋H2O===Ca(OH)2中无元素化合价的变化，属于非氧化还原反应，不能设计成原电池，故A不符合题意；NaOH＋HCl===NaCl＋H2O为酸碱中和反应，无元素化合价的变化，属于非氧化还原反应，不能设计成原电池，故B不符合题意；CaCO3CaO＋CO2↑为吸热的分解反应，无元素化合价的变化，属于非氧化还原反应，不能设计成原电池，故C不符合题意；Fe＋CuCl2===FeCl2＋Cu为置换反应，属于氧化还原反应，且能自发进行，可设计成原电池，故D符合题意。 2．把A、B、C、D四块金属片浸入稀硫酸中，分别用导线两两相连可以组成原电池。A、B相连时A为负极；C、D相连时，电流由D→C；A、C相连时，C极上产生大量气泡；B、D相连时，D极上发生氧化反应。这四种金属的活动性顺序是(　　) A.A>B>C>D　　　　 B．A>C>D>B C.C>A>B>D D．A>B>D>C 解析：选B。A、B相连时A为负极，说明A比B活泼；C、D相连时，电流由D→C，D为正极，C为负极，说明C比D活泼；A、C相连时，C极上产生大量气泡，A为负极，C为正极，说明A比C活泼；B、D相连时，D极上发生氧化反应，D为负极，B为正极，说明D比B活泼；故这四种金属的活动性顺序是A>C>D>B。 3．选择适宜的材料和试剂，利用反应Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2+设计一个化学电池。 回答下列问题： (1)负极材料：_____________________________________________； 正极材料：_____________________________________________； 电解质溶液：____________________________________________。 (2)写出电极反应式。 正极：_____________________________________________； 负极：_____________________________________________。 (3)原电池中电子从________(填“正”或“负”，下同)极流出，电解质溶液中阴离子移向________极。 答案：(1)铜　银(或碳棒)　AgNO3溶液 (2)2Ag＋＋2e－===2Ag　Cu－2e－===Cu2+ (3)负　负 1．(2025·深圳高一联考)海水电池为探索深海提供了能源保障。一种锂-海水电池以金属锂为负极，石墨为正极。下列关于该电池的描述正确的是(　　) A．正极上发生氧化反应 B.电流由Li流向石墨 C.Li＋由正极向负极迁移 D.电池的总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑ 解析：选D。锂-海水电池以金属锂为负极，石墨为正极，电池的正极上发生还原反应，A错误；电池中电流由正极流向负极，故电流由石墨流向Li，B错误；电池中阳离子移向正极，故Li＋由负极向正极迁移，C错误；负极Li失电子生成Li＋，正极H2O得电子生成OH－和H2，故电池的总反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑，D正确。 2．为将反应2Al＋6H＋===2Al3+＋3H2↑的化学能转化为电能，下列装置能达到目的的是(铝条均已除去氧化膜)(　　) 解析：选B。A项，电池总反应为2Al＋2OH－＋6H2O===2[Al(OH)4]－＋3H2↑，不符合题意；B项，Al与H2SO4反应生成Al2(SO4)3和H2，符合题意；C项，Al与稀硝酸反应生成NO，不符合题意；D项，两电极全是Al，不能构成原电池，即不能将化学能转化为电能，不符合题意。 3．下图为发光二极管连接柠檬电池装置。下列说法正确的是(　　) A.铁环作为柠檬电池的正极 B.电子由铜线经导线流向发光二极管，再经导线流向铁环 C.负极的电极反应式为Fe－2e－===Fe2+ D.可将柠檬替换成盛装乙醇溶液的装置 解析：选C。铜线、铁环插入柠檬，制成柠檬电池，由于活动性：Fe＞Cu，因此铜线为柠檬电池的正极，铁环为柠檬电池的负极，故A项错误；电子由负极铁环经导线流向发光二极管，再由发光二极管流向正极铜线，故B项错误；负极上发生氧化反应，电极反应式为Fe－2e－===Fe2+，故C项正确；乙醇溶液为非电解质溶液，不能将柠檬替换成盛装乙醇溶液的装置，故D项错误。 4．(2025·武汉十一中高一月考)某科学探究小组为探究电化学原理，设计了如下图所示的装置进行探究实验。下列对实验中观察到的现象或相关结论的叙述不正确的是(　　) A.a和b不连接时，铁片上有红色的铜析出，该装置不能形成原电池 B.a和b用导线连接时，铜片为正极 C.无论a和b是否连接，反应的本质相同，铁片均会被氧化，溶液中均有Fe2+生成 D.a和b用导线连接时，溶液中的Cu2+应向铁电极移动且能更快地析出铜 解析：选D。a和b不连接时，没有形成闭合回路，不能形成原电池，铁直接把铜置换出来，故A正确；a和b用导线连接时，构成原电池，铁比铜活泼，铁片为负极，铜片为正极，故B正确；无论a和b是否连接，反应的本质均为Fe＋Cu2+===Fe2+＋Cu，铁片均会被氧化，溶液中均有Fe2+生成，故C正确；a和b用导线连接时，构成原电池，铁片为负极，铜片为正极，Cu2+向正极即铜电极移动，故D错误。 5．(2025·厦门高一检测)化学电源在生产、生活中有着广泛的应用，请回答下列问题： (1)某同学利用原电池反应检测金属的活动性顺序，设计了相同条件下如图1(6 mol·L-1的H2SO4溶液)、图2(6 mol·L-1的NaOH溶液)的两个实验。 ①图1中放电时H＋向________(填“镁片”或“铝片”)移动。 ②图2中铝片为________极，电极反应式为 __________________________________________________________________________________。 ③依据该实验得出的下列结论中，正确的有________(填字母)。 A.利用原电池反应判断金属活动性强弱时应注意选择合适的介质 B.镁的金属性不一定比铝的金属性强 C.初中所学的金属活动性顺序已过时，没有实用价值 D.电极不变，电解质溶液不同，电极反应也可能不同 (2)一定量的Zn与足量的稀硫酸反应制氢气，反应过程中生成气体的体积随时间的变化如图3中的曲线①。某同学欲通过改变某一条件将曲线①变成曲线②。下列措施能达到目的的是________(填字母)。 A.滴加少量的CuSO4溶液 B.滴加少量的浓硫酸 C.加入少量的ZnSO4固体 解析：(1)①图1中镁片为负极，铝片为正极，放电时氢离子向铝片移动。②图2中铝片为负极，镁片为正极，负极上电极反应式为Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－。③初中所学的金属活动性顺序仍是正确的，仍有实用价值，因为一些特殊的化学反应，如铝能与NaOH反应而镁不能，使得部分金属性相对弱的金属为负极，说明利用原电池反应判断金属活动性强弱时应注意选择合适的介质，A、D正确，B、C错误。(2)滴加少量的CuSO4溶液，Zn置换出单质铜，Zn、Cu与硫酸构成原电池，增大反应速率，但是生成氢气的量变少，A不能达到目的；加入少量的ZnSO4固体对反应没有明显影响，生成气体的速率不变，C不能达到目的。 答案：(1)①铝片　②负　Al－3e－＋4OH－===[Al(OH)4]－　 ③AD　(2)B 学科网（北京）股份有限公司 $