网络课程内部讲义化学能与电能爱护环境，从我做起，提倡使用电子讲义\n化学能与电能一、知识目标1．让学生体验化学能与电能相互转化的探究过程；2．使学生进一步了解原电池的工作原理和构成原电池的条件；3．能够写出电极反应式和电池反应方程式。二、知识结构1．化学能转化为电能的不同方式（1）火力发电火力发电是通过化石燃料燃烧（发生氧化还原反应），经过一些的能量转化，使化学能最终转化燃烧蒸汽发电机为电能。转化的过程为：化学能⎯⎯→⎯热能⎯⎯→⎯机械能⎯⎯→⎯电能。（2）原电池一种将氧化反应和还原反应分开在不同区域进行的装置，可以将化学能直接转化为电能，还可以将氧化还原反应的能量储存起来。2．原电池原理原电池是将化学能转化为电能的装置。（1）原电池一般由三部分组成①活泼性不同的金属（或其中有一种非金属导体，如石墨）做电极，其中比较活泼的金属是原电池的负极，另一种金属（或非金属导体）做原电池的正极；②两个电极都与电解质溶液接触；③两个电极相互接触或用导线相连。（右图是一个由锌片、铜片和稀硫酸组成的原电池）（2）原电池的反应电极反应类型实例＋－正极（＋）还原反应铜片：2H＋2e＝H2↑－2＋负极（－）氧化反应锌片：Zn－2e＝Zn负极（如锌片）失去的电子通过导线流向正极（如铜片），在电解＋质溶液中，电解质电离产生的阳离子（如H）向正极移动，在正极上得到电子。从而在整个电路中形成了电流，实现化学能向电能的转换。（3）电池的总反应式＋－－2＋如将：上面实例中正极和负极上的电极反应式2H＋2e＝H2↑和Zn－2e＝Zn两式相加，得到＋2＋该原电池的总反应式：Zn＋2H＝Zn＋H2↑如果原电池中的负极材料本身能与电解质溶液直接反应（如锌片可以直接和稀硫酸反应），则构成原电池后反应的速度加快了。~第1页~\n人们应用原电池原理，制作了电池，如干电池、蓄电池、充电电池、高能电池等，以满足不同的需要。在现在生产中和科学技术的发展中，电池发挥着越来越来重要的作用，大至火箭、人造卫星等，小至收音机、电脑、手机、电子表等都离不开电池。3．常见的电池（1）干电池最早使用的是锌锰电池。锌锰电池的电极分别是锌（负极）和碳棒（正极），内部填充的是糊状的MnO2和NH4Cl。电池的两极发生的反应是：－2＋负极（锌外壳）：Zn－2e＝Zn＋－正极（碳棒）：2MnO2＋2NH4＋2e＝2MnO(OH)＋2NH3＋H2O（2）充电电池（又称二次电池）充电电池在放电时进行的氧化还原反应在充电时又逆向进行，生成物重新转化为反应物，使充电放电可在一定时期内循环进行。充电电池中能量的转化关系是：化学能电能例如，铅蓄电池中发生的化学反应是：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O（3）燃料电池（氢氧燃料电池）三、[典型例题剖析]例1．下列哪几个装置能形成原电池？归纳出组成原电池的条件：（1）有活泼性不同的两个金属电极（或金属与能导电的非金属）（2）电极插入电解质溶液（3）内外电路沟通~第2页~\n例2．下列说法错误的是（）A．燃煤发电是将化学能通过热能间接转化为电能B．化学能可通过氧化还原反应直接转变为电能C．化学电池是将化学能转化为电能的装置D．化学能转化为电能必须先将化学能转化热能再转化为机械能再转化为电能例3．由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH的变化情况是（）A．不变B．先变小后变大C．逐渐变大D．逐渐变小例4．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极发生氧化反应。这四种金属的活动顺序是（）A．A＞B＞C＞DB．A＞C＞D＞BC．C＞A＞B＞DD．B＞D＞C＞A例5．电子表所用的纽扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应是：－－－－Zn＋2OH－2e＝ZnO＋H2OAg2O＋H2O＋2e＝2Ag＋2OH，电池的总反应式为：Ag2O＋Zn＝2Ag＋ZnO，下列判断正确的是（）A．锌为正极，Ag2O为负极B．锌为负极，Ag2O为正极C．原电池工作时，负极附近溶液的pH值减小D．原电池工作时，负极附近溶液的pH值增大例6．锂电池是新一代高能电池，目前已研究成功多种锂电池。某锂电池的总反应式为：LiMnO+=LiMnO。下列说法正确的是（）22A．Li是正极，MnO是负极2−+B．放电时负极的反应：Lie−=Li−−C．放电时正极的反应：MnO−e=MnO22D．电解放电时，产生高锰酸根离子例7．构成原电池的叙述中正确的是（）A．构成原电池的正极和负极必须是两种不同金属B．原电池是把化学能转化为电能的装置C．在铅﹑银和盐酸构成的原电池工作时，铅板上有5.18g铅溶解，正极上就有1120ml（标况﹚气体析出D．原电池工作时，正极和负极上发生的都是氧化、还原反应例8．原电池必须进行集中处理，其首要原因是（）A．利用电池外壳的金属材料B．防止电池中汞﹑镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C．不能使电池渗泻的电解液腐蚀其他物品D．回收其中石墨电极~第3页~\n例9．铅蓄电池的两极分别为Pb和PbO，电解液硫酸，工作时反应为2Pb+PbO+2HSO=2PbSO+2HO。下列结论正确的是（）224422−A．Pb为正极，发生氧化反应B．SO只向正极移动4C．电解质溶液密度不断减小D．溶液的pH不断减少例10．（1）镁条﹑铜片﹑果汁构成的原电池，负极是________，正极是________；外电路中电子经导由__________流向_______，电流经导线由_______流向_______。（2）在镁条﹑铁片﹑果汁构成的原电池，负极是______，正极是______，在外电路中电子经导线由_________流向_______，电流经导线由________流向___________。镁条上发生___________（填“氧化”“还原”）反应，铁片上发生___________（填“氧化”“还原”）反应。例11．用铜﹑银﹑硝酸银溶液设计一个原电池。该原电池的正极是_____；负极是______；负极的电极反应式是____________________，正极的电极反应式是_______________________。例12．下图为氢氧燃料电池原理示意图，按此图的提示，下列叙述不正确的是（）．．．A．a电极是负极abB．b电极的电极反应为：−−4OH−=4e2HO+O↑22C．氢氧燃料电池是具有应用前景的绿色电源D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储存在电池内的新型发电装置3+2+例13．某原电池的总反应离子方程式为2Fe+Fe=3Fe，不能实现该反应的原电池是（）．．A．Cu为正极，Fe为负极，电解质溶液为氯化铁B．C﹙石墨﹚为正极，Fe为负极，电解质溶液为硝酸铁溶液C．Fe为正极，Zn为负极，电解质溶液为硫酸铁溶液D．Ag为正极，Fe为负极，电解质溶液为硫酸铜溶液~第4页~\n例14．燃料电池是目前正在探索的一种新型电池。它主要是利用燃料在燃烧过程中把化学能转化为电能直接转化为电能，目前已经使用的氢氧燃料电池的基本反应是：−−X极：2HO+O+4e=4OH22−−Y极：2H+4OH−4e=4HO22回答下列问题:﹙1﹚X是______极，发生______反应；﹙填“氧化”、“还原”﹚﹙2﹚Y是______极，发生______反应；﹙填“氧化”、“还原”﹚﹙3﹚总反应方程式为：_______________________________；﹙4﹚若反应后得到5.4g液态水，此时氢氧燃料电池转移的电子数为________________。例15．市场上出售的“热敷袋”其主要成分是铁屑、炭粉、木屑和少量氯化钠、水等。“热敷袋”启用之前用塑料袋使其与空气隔绝；启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。请回答下列问题：（1）“热敷袋”放出的热量是利用了铁放出的热量；（2）炭粉的主要作用是；（3）加入氯化钠的主要作用是；（4）试写出有关的电极反应式和化学方程式.【答案】（1）被氧化（2）与铁屑、NaCl溶液构成原电池，加快铁屑的氧化作用（3）NaCl溶于水，形成电解质溶液―2－（4）负极：2Fe－4e＝2Fe―－正极：2H2O＋O2＋4e＝4OH4Fe(OH)3＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3~第5页~
