第六章化學反應與能量第一節化學反應與能量變化第2課時化學反應與電能學習目標素養目標學法指導了解化學電源在實際生活中的應用及廢舊電池的處理和利用科學精神與社會責任1．通過對比火力發電，認識化學能直接轉變為電能的裝置——原電池的優勢2．通過實驗探究，從宏觀(能量變化)和微觀(電子轉移)相結合的視角學習原電池的組成和工作原理掌握構成原電池裝置的條件科學探究與創新意識課前·新知導學

原電池1．火力發電——燃煤發電的能量轉化過程(1)在電力中占較大比重的火力發電的能量轉化過程：(2)上述轉化過程的關鍵是________，燃燒一定是氧化還原反應(本質是______________)。熱能機械能燃燒電子的轉移2．原電池(1)概念：把_______能轉變為_____能的裝置。(2)工作原理(以銅－鋅－稀硫酸原電池為例)?；瘜W電電極材料電極名稱電子轉移電極反應式反應類型鋅負極_________________________________反應銅正極________________________________反應總反應________________________電子流出Zn－2e－═══Zn2+氧化電子流入2H＋＋2e－═══H2↑還原Zn＋2H＋═══Zn2+＋H2↑(3)電子的流向：電子由______極經導線流向______極。(4)反應本質：原電池反應的本質是自發進行的______________反應。負正氧化還原(1)火力發電有何缺點？(2)Cu—Zn—H2SO4溶液形成的原電池工作時，電子、離子及電流分別怎樣移動？微思考

(2024·貴州六盤水5月期中)下列裝置能構成原電池，且正極的電極反應式為Cu2+＋2e－═══Cu的是 (

)

ABCD【答案】B

【解析】鋅為負極，銅為正極，硝酸銀得電子，A不符合題意；鋅為負極，銅為正極，銅離子得電子，B符合題意；酒精為非電解質，不能組成原電池，C不符合題意；兩電極材料相同，不能組成原電池，D不符合題意?；瘜W電源1．鋅錳干電池——一次電池(1)構造示意圖。(2)特點：放電之后不能充電?！敬鸢浮夸\筒石墨棒NH4Cl糊2．充電電池——二次電池(1)特點：放電時所進行的氧化還原反應，在充電時可以________進行，使電池恢復到放電前的狀態。(2)實例：__________電池、________電池、________電池等。(3)應用：手機、筆記本計算機、照相機和攝像機等所用電池大多為________電池。逆向鉛酸蓄鎳氫鋰離子鋰離子3．燃料電池(1)概念：將燃料(如氫氣、甲烷、乙醇)和氧化劑(如氧氣)的化學能直接轉化為電能的電化學反應裝置。(2)特點：①清潔、安全、高效；②反應物不是儲存在電池內部，而是由外部提供；③供電量易于調節，能適應用電器負載的變化，且充電時間較短。原電池的電極材料都必須是金屬嗎？【答案】原電池的電極材料可以是兩種活潑性不同的金屬，也可以是一種金屬與一種可導電的惰性材料(如石墨)，在燃料電池中，電極本身均不發生反應，故兩極均可用惰性材料。微思考

(2024·天津第四十七中學期中)下列說法中不正確的是

(

)A．化學電池的反應原理是自發的氧化還原反應B．充電電池不能無限制地反復充電、放電C．鉛酸蓄電池和鋅錳酸性干電池都是可充電電池D．燃料電池是一種高效且對環境友好的新型電池【答案】C

【解析】化學電池的反應原理是自發的氧化還原反應，其中還原劑在負極上發生氧化反應，氧化劑在正極上發生還原反應，A正確；充電電池也是有一定壽命的，故不能無限制地反復充電、放電，B正確；鉛蓄電池是可充電電池，鋅錳干電池不是可充電電池，C錯誤；燃料電池的能量轉化率高，反應產物不污染環境，故其是一種高效且對環境友好的新型電池，D正確。課堂·重難探究1．原電池構成條件

即：兩極一液一連環，負極氧化正極還原。[重難理解]重難點一原電池的工作原理2．原電池的工作原理3．多角度判斷原電池的正、負極4．判斷原電池正負極的注意事項一般是較活潑金屬作負極，較不活潑金屬作正極，但也要注意電解質溶液的性質及濃度。如：(1)鎂、鋁用導線連接插入稀硫酸中，鎂作負極，鋁作正極；若電解質是氫氧化鈉溶液，則鎂作正極，鋁作負極。(2)銅、鋁用導線連接插入稀硫酸中，鋁作負極，銅作正極；若插入濃硝酸中，鋁作正極，銅作負極。

下列各裝置能構成原電池的是 (

)[典例精練]【答案】B

【解析】A中兩電極相同，錯誤；C中蔗糖溶液是非電解質溶液，錯誤；D中兩燒杯中溶液是分開的，沒有形成閉合回路，錯誤。

(2023·上海徐匯中學期末)關于下圖所示的原電池，下列說法正確的是

(

)A．隨著反應進行，溶液的pH增大B．鋅片上發生的反應：2H＋＋2e－═══H2↑C．電子由銅片通過導線流向鋅片D．該裝置是將電能轉化為化學能【答案】A

【解析】隨著反應進行，氫離子被消耗，濃度減小，pH增大，A正確；鋅片作負極，發生的是失電子的氧化反應，電極反應為Zn－2e－═══Zn2+，B錯誤；電子從負極鋅片流出，經由導線，流向正極銅片，C錯誤；該裝置為原電池，將化學能轉化為電能，D錯誤。

(2023·廣東深圳羅湖高級中學期中)下列關于原電池的敘述中正確的是

(

)A．外電路中電子從負極流向正極B．活潑金屬作正極，不活潑金屬作負極C．把電能轉化為化學能的裝置D．正極發生氧化反應【答案】A

【解析】原電池外電路中電子從負極流向正極，A正確；一般情況下，活潑金屬作負極，不活潑金屬作正極，B錯誤；把電能轉化為化學能的裝置是電解池，不是原電池，C錯誤；原電池中正極發生還原反應，負極發生氧化反應，D錯誤。1．比較金屬活動性原電池中，作負極的金屬活動性一般比作正極的金屬活動性強。2．改變化學反應速率如在Zn和稀硫酸反應時，滴加少量CuSO4溶液，則Zn置換出的銅和鋅構成原電池的正負極，從而加快Zn與稀硫酸反應的速率。[重難理解]重難點二原電池原理的應用3．設計原電池如把Fe＋2Fe3+═══3Fe2+設計成原電池，可用Fe作負極，石墨作正極，FeCl3溶液作電解質溶液。

已知電極材料：鐵、銅、銀、石墨、鋅、鋁；電解質溶液：CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、稀硫酸。按要求回答下列問題：(1)電工操作規范規定：不能把銅導線和鋁導線連接在一起使用。原因是______________。(2)若電極材料選銅和石墨，電解質溶液選Fe2(SO4)3溶液，外加導線，________(填“能”或“不能”)構成原電池。若能，寫出電極反應，負極：___________________________，正極__________________(若不能，后兩空不填)。[典例精練](3)設計一種以鐵和稀硫酸反應為原理的原電池，要求在右框中畫出裝置圖(需標明電極材料及電池的正、負極)?！敬鸢浮?1)二者連接在一起時，接頭處在潮濕的空氣中構成原電池而加快鋁導線的腐蝕，在接頭處易斷開(2)能Cu－2e－═══Cu2+2Fe3+＋2e－═══2Fe2+(3)【解析】(2)因為Fe2(SO4)3能與Cu發生反應：Fe2(SO4)3＋Cu═══2FeSO4＋CuSO4，因此根據給出的條件可以設計成原電池，其負極為Cu，電極反應為Cu－2e－═══Cu2+；正極為石墨，電極反應為2Fe3+＋

2e－═══2Fe2+。(3)因為總反應為Fe＋H2SO4═══FeSO4＋H2↑，所以負極為Fe，正極可為Cu、Ag或石墨，電解質溶液為稀硫酸，即可畫出裝置圖?！疽幝煞椒ā吭姵氐脑O計方法(1)找：找一個能夠自發進行的氧化還原反應，只有自發進行的氧化還原反應才能被設計成原電池。(2)拆：將氧化還原反應拆分為氧化反應和還原反應兩個半反應，分別作為負極和正極的電極反應，還原劑－ne－═══氧化產物(負極電極反應)；氧化劑＋ne－═══還原產物(正極電極反應)。(3)定：根據氧化還原反應中的還原劑和氧化劑確定原電池的負極和電解質溶液，正極一般選擇比負極活潑性差的金屬或能導電的非金屬。(4)畫：連接電路，形成閉合回路，畫出原電池示意圖。

(2023·安徽蕪湖一中聯考)a、b、c、d四種金屬片浸入稀硫酸中，用導線兩兩組成原電池。若a、b相連時，電流由a經導線流向b；c、d相連時，d極質量減少；a、c相連時，c極上產生大量氣泡；a、d相連時，H＋移向d極。則四種金屬的活動性順序由強到弱的順序是

(

)A．b＞a＞d＞c B．b＞d＞a＞cC．b＞a＞c＞d D．b＞d＞a＞c【答案】A

【解析】若a、b相連，電流由a經導線流向b，a為正極，則活潑性b＞a；若c、d相連，d極質量減小，d為負極，則活潑性d＞c；a、c相連，c極上產生大量氣泡，c為正極，則活潑性a＞c；a、d相連，H＋移向d極，d為正極，則活潑性a＞d。所以金屬活動性順序由強到弱為b＞a＞d＞c，A正確。[課堂小結]小練·素養達成1．(2024·河北九校聯盟期中)能量變化是化學研究的重要內容之一。下列設備工作時將化學能轉化為電能的是 (

)【答案】A

【解析】鉛蓄電池工作時，通過發生氧化還原反應產生電能，是將化學能轉化為電能，A符合題意；氧炔焰焊接金屬時，利用乙炔在氧氣中燃燒產生的高溫將金屬熔化，則將化學能轉化為熱能，B不符合題意；硅太陽能電池是將太陽能(或光能)轉化為電能，C不符合題意；太陽能熱水器將太陽能轉化為熱能，D不符合題意．2．(2024·廣東佛山S6高質量發展聯盟期中)我省某地學校在學習原電池后，課外學習小組以Zn和Cu為電極材料，制作了如圖所示的水果電池(水果果汁呈酸性)，下列說法錯誤的是

(

)A．若將銅和鋅均換為鐵片，不能達到相同效果B．電池工作時，銅為正極，銅片上發生還原反應C．電子從鋅電極經水果內部流向銅電極D．相同條件下，選用水果不同，產生的電流強度可能不同【答案】C3．(2024·四川成都蓉城名校月考改編)下列關于常見的化學電源說法正確的是

(

)A．化學電源包括一次電池、二次電池和燃料電池等B．鋅錳干電池中石墨棒作負極，鋅筒作正極C．二次電池放電時是將電能轉化為化學能D．燃料電池具有高效、環境友好的特點，以H2為燃料時，H2在正極反應【答案】A4．(2023·北京十五中學期中)科學家近年來研制出一種新型細菌燃料電池，利用細菌將有機酸轉化成氫氣，氫氣進入以磷酸為電解質的燃料電池發電。下列說法正確的是

(

)A．正極反應為O2＋4e－＋2H2O═══4OH－B．電池工作一段時間，正極附近溶液pH增大C．該電池中導電的微粒僅有電子【答案】B

【解析】電解質溶液為酸性環境，故電極反應式為O2＋4e－＋4H＋═══2H2O，A錯誤；正極在消耗氫離子，酸性減弱，pH增大，B正確；除了電子之外，還有離子，C錯誤；原電池不需要點燃，故該電池總反應為2H2＋O2═══2H2O，D錯誤。5．(2024·廣東江門第一中學段考)有a、b、c、d四個金屬電極，有關的實驗裝置及部分實驗現象如下：實驗裝置

部分實驗現象a極質量減小，b極質量增大b極有氣體產生，c極無變化d極溶解，c極有氣體產生電流從a極流向d極

由此可判斷這四種金屬的活動性順序是 (

)A．a＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞aC．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞c【答案】C6．(2023·河北張家口尚義一中段考)鋅的化學性質與鋁相似，如鋅與KOH溶液的反應為Zn＋2KOH＋2H2O═══K2[Zn(OH)4]＋H2↑。圖1和圖2是鋅鎂原電池裝置。下列說法正確的是 (

)A．圖1和圖2中的鎂均為負極C．圖2中，負極反應式為Zn－2e－＋4OH－═══[Zn(OH)4]2－D．圖