2018_2019学年高中化学第一章物质结构元素周期律1.2.1化学能转化为电能学案新人教版必修2.doc

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1、1第 1 课时 化学能转化为电能一、能源与火力发电1一次能源和二次能源(1)一次能源：直接从自然界取得的能源。如太阳能、风能、地热能、水力、潮汐、原煤、石油、天然气、天然铀矿等。(2)二次能源：一次能源经过加工，转换得到的能源。如电能、蒸汽能、机械能等。2火力发电化学能间接转化为电能(1)火力发电的原理首先通过化石燃料燃烧，使化学能转变为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，然后带动发电机发电。(2)能量转换过程化学能 热能 机械能 电能 燃 烧 蒸 汽 发 电 机 (3)火力发电的弊端化石燃料属于不可再生资源，用化石燃料发电会造成资源的浪费。火力发电的过程中，能量经过多次转化，利用率低，

2、能量损失大。化石燃料燃烧会产生大量的有害物质(如 SO2、CO、NO 2、粉尘等)，污染环境。火力发电是通过氧化还原反应将化学能转化为电能的一种间接方式，在其过程中，燃烧是使化学能转化为电能的关键。例 1 下列叙述不正确的是( )A根据一次能源和二次能源的划分，氢气为二次能源B电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源C火力发电是将燃料中的化学能直接转化为电能的过程D在火力发电过程中，化学能转化为热能实际上是氧化还原反应发生的过程，伴随着能量的变化答案 C2解析 氢气不能从自然界中直接取得，是二次能源，A 正确；电能也是二次能源，且使用方便、污染最小，B 正确；以煤为燃料，

3、火力发电的能量转化过程：(煤)化学能 热 燃 烧 能 机械能 电能，故 C 错误，D 正确。 蒸 汽 发 电 机 二、原电池化学能直接转化为电能1实验探究实验步骤解释或说明锌与稀硫酸发生置换反应产生氢气，而铜则不能锌与稀硫酸反应，但氢气在铜片上产生，导线中有电流锌与稀硫酸反应产生氢气，但导线中无电流乙醇是非电解质，与锌、铜都不反应2.原电池的概念原电池是将化学能转化为电能的装置；原电池的反应本质是氧化还原反应。3原电池的构成条件理论上，自发的氧化还原反应均可构成原电池。具体条件是：(1)具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)。(2)溶液：两电极均插入电解质溶液中。(3)导

4、线：两电极用导线相连，形成闭合回路。4原电池的工作原理(1)分析下图并填空原电池总反应式：Zn2H =Zn2 H 2；(2)能量转化：化学能转变为电能。35原电池工作原理的应用(1)比较金属活动性原电池中，作负极的金属活动性一般比作正极的金属活动性强。(2)改变化学反应速率如：在 Zn 和稀硫酸反应时，滴加少量 CuSO4溶液，则 Zn 置换出的铜和锌构成原电池的正负极，从而加快 Zn 与稀硫酸反应的速率。(3)设计原电池如：把 Fe2Fe 3 =3Fe2 设计成原电池，可用 Fe 作负极，铜(或石墨)作正极，FeCl 3溶液作电解质溶液。例 2 如图所示装置能够组成原电池的是_。其他不能构成

5、原电池的说明理由：_。考点 能源与构成的原电池条件题点 原电池的形成条件与判断方法答案 EFGA 装置的两个电极的活泼性相同，电子不会流动形成电流；B 装置为非电解质溶液，不能发生氧化还原反应；C 装置电解质溶液在两个分开的装置中，不成形成闭合回路；D 装置无导线连接电极，不能形成闭合回路。它们均不能构成原电池思维启迪原电池的判定方法：一看反应原理(能否自发地进行氧化还原反应)；二看构成条件(两极一液成回路：两个活泼性不同的电极，插入电解质溶液中，装置形成闭合回路)。4例 3 如图所示电流表的指针发生偏转，同时 A 极的质量减小，B 极上有气泡产生，C 为电解质溶液，下列说法错误的是( )AB

6、 极为原电池的正极BA、B、C 分别可以为 Zn、Cu 和稀盐酸CC 中阳离子向 A 极移动DA 极发生氧化反应考点 原电池工作原理及正负极的判断题点 原电池工作原理答案 C解析 原电池中，负极金属失去电子，发生氧化反应溶解，质量减小，故 A 极为负极，B极为正极，A、D 项正确；A、B、C 分别为 Zn、Cu 和稀盐酸时，可以构成原电池，且现象符合题意，B 项正确；电解质溶液中阳离子移向正极，C 项错误。例 4 某原电池的离子方程式是 ZnCu 2 =Zn2 Cu，该原电池正确的组成是 ( )选项 正极 负极 电解质溶液A Cu Zn HClB Zn Cu CuSO4C Cu Zn CuSO

7、4D Cu Zn ZnCl2考点 原电池原理的应用题点 设计原电池答案 C解析 将 ZnCu 2 =Zn2 Cu 拆开两个半反应：氧化反应(负极反应)：Zn2e =Zn2 。还原反应(正极反应)：Cu 2 2e =Cu。则电池的负极是 Zn，正极是比锌不活泼的金属或导电的非金属，电解质溶液中含 Cu2 。方法技巧设计原电池的方法(1)依据：已知一个氧化还原反应，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(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。(2)选择合适的材料电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还5原反应中，本身失去电子

8、的材料。电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应。原电池是把化学能转化为电能的装置。其工作原理是1判断正误(正确的打“” ，错误的打“”)(1)电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源( )(2)NaOHHCl= =NaClH 2O 是放热反应，可以设计成原电池( )(3)原电池中的阳离子由负极区向正极移动( )(4)在 Zn|稀硫酸|Cu 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到达锌( )(5)把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴 CuCl2溶液，气泡放出速率加快( )考点 原电池工作原理题点 原电池的综合应用答案 (1) (2) (3) (4) (5)2

9、(2017北京 101 中学期中)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 硅太阳能电池考点 能源与构成原电池的条件题点 能量的转化方式答案 A解析 A 项，锂离子电池是把化学能转化为电能，故正确；B 项，太阳能集热器是把太阳能转化为热能，故错误；C 项，燃烧是放热反应，是把化学能转化为热能，故错误；D 项，硅6太阳能电池是把太阳能转化为电能，故错误。3(2017湖南郴州适应性测试)如图为某兴趣小组制作的番茄电池，下列说法正确的是( )A电子由铜通过导线流向锌B该装置是将电能转化为化学能的装置C锌电极发生氧化反应D电流由锌通过导线流向铜考点 原

10、电池工原理和正负极的判断题点 原电池工作原理答案 C解析 A 项，铜作正极，锌作负极，因此电子由锌流向铜，故错误；B 项，该装置将化学能转化为电能，故错误；C 项，锌作负极失去电子，发生氧化反应，故正确；D 项，电子与电流的方向相反，因此电流由铜极流向锌极，故错误。4下列装置中四块相同的 Zn 片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是( )A BC D考点 原电池原理的应用题点 金属腐蚀快慢的比较答案 B解析 中的锌作负极，腐蚀速率最快；中的锌与外界不接触，腐蚀速率最慢；中的锌作正极，腐蚀速率比中的锌要慢；因此腐蚀速率由慢到快的顺序为，故 B 正确。5在铜锌原电池中(如下图)，以硫酸铜为电解

11、质溶液，锌为_极，电极上发生的是_(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为_。锌片上观察到的现象为_；铜为_极，电极上发生的是_(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式7_；铜片上观察到的现象为_，原电池总反应的离子方程式为_。考点 原电池工作原理和正负极的判断题点 常考多变的锌铜原电池答案 负 氧化 Zn2e =Zn2 锌片溶解 正 还原 Cu 2 2e =Cu 铜极变粗 ZnCu 2 =Zn2 Cu解析 CuSO 4为电解质溶液时，铜锌原电池的负极为锌，电极反应式为 Zn2e =Zn2 ，所以锌片不断溶解，正极为铜，电极反应式为 Cu2 2e =Cu，所以铜极不断变粗，原电池总反应式为

12、ZnCu 2 =Zn2 Cu。对点训练题组一 一次能源和二次能源1下列有关能源的说法错误的是( )A风能是人类通过风车等工具获取的能源，但属于一次能源B在即将到来的新能源时代，核能、太阳能、氢能将成为主要能源C月球土壤中含有丰富的质量数为 3 的氦，它可作为未来核能的重要原料D原电池把化学能直接转化为电能，所以由原电池提供的电能是一次能源考点 能源与构成原电池的条件题点 能源的分类答案 D解析 风能是直接从自然界中取得的能源，属于一次能源，A 正确；原电池提供的电能是由化学能转化而得到的，不是直接获得的，属于二次能源，D 错误；随着时代的发展，化石能源逐渐枯竭，所以新能源时代污染小的核能、太阳

13、能、氢能将成为主要能源，B、C 正确。2下面是有关各种形式能量的相互转化途径的叙述，其中错误的是( )A家庭液化气灶将化学能转变为热能B灯泡将电能全部转变为光能8C光合作用将光能转变为化学能D太阳能电池将光能转变为电能考点 能源与构成原电池的条件题点 能量的转化方式答案 B解析 灯泡除了将电能转变为光能之外，还转变为热能等其他形式的能。题组二 化学能转化为电能3如图所示各装置中，不能构成原电池的是(烧杯中所盛液体都是稀硫酸)( )考点 能源与构成原电池的条件题点 原电池的形成条件与判断答案 D解析 原电池的形成条件包括活动性不同的电极、电解质溶液、形成闭合回路、自发进行氧化还原反应。对图示各个

14、装置进行观察，发现只有 D 不能形成闭合回路，因此不能形成原电池。4下列关于原电池的叙述，正确的是( )A构成原电池的正极和负极材料必须是两种活泼性不同的金属B原电池是将化学能转变为电能的装置C在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原D原电池放电时，电流的方向是从负极到正极考点 原电池工作原理和正负极的判断题点 原电池构成和原理的理解答案 B解析 构成原电池的正极和负极可以是两种活泼性不同的金属，也可以是导电的非金属(如石墨棒)和金属，A 错误；原电池是将化学能转变为电能的装置，B 正确；在原电池中，负极上发生失去电子的氧化反应，正极上发生得到电子的还原反应，所以电子从负极沿导线流向正极

15、，C 错误；原电池放电时，电子从负极沿导线流向正极，则电流的方向是从正极到负极，D 错误。5(2017湖北部分重点中学期末联考)某实验兴趣小组按下图装置实验后，所记录内容合9理的是( )实验记录Cu 为正极，Zn 为负极；Zn 质量减少，Cu 质量增加；SO 向 Cu 极移动；24电子流向：由 Zn 经导线流入 Cu 片；Zn 电极发生还原反应；正极反应式：Cu 2 2e =Cu。A. BC D考点 原电池工作原理和正负极的判断题点 原电池工作原理答案 B解析 Zn 比 Cu 活泼，Zn 为负极，Cu 为正极，故正确；铜为正极，发生反应：Cu2 2e =Cu，铜极质量增大，故正确；原电池工作时

16、，阴离子向负极移动，故错误；电子由负极流向正极，即电子由 Zn 电极流向 Cu 电极，故正确；Zn 电极发生氧化反应，故错误；正极发生还原反应，电极反应方程式为 Cu2 2e =Cu，故正确。综上所述，B 正确。6人造地球卫星用到的一种高能电池银锌蓄电池，其电池的电极反应式：Zn2OH 2e =ZnOH 2O，Ag 2OH 2O2e =2Ag2OH 。据此判断氧化银是( )A负极，被氧化 B正极，被还原C负极，被还原 D正极，被氧化考点 原电池工作原理和正负极的判断题点 正、负极的判断答案 B解 析 电 池 的 电 极 反 应 式 ： Zn 2OH 2e =ZnO H2O， Ag2O H2O

17、2e =2Ag 2OH ，从中可以看出锌的化合价升高，所以锌为负极，被氧化，而氧化银中的银化合价降低，被还原，故氧化银为正极，被还原，故 B 符合题意。7(2017武汉高一检测)如图将锌片和铜片用导线连接后放入稀硫酸中，发生原电池反应，下列叙述错误的是( )10A溶液的 pH 增大B溶液中的 Zn2 浓度增大C溶液中的 SO 浓度增大24D溶液的密度增大考点 原电池的工作原理和正负极的判断题点 常考多变的锌铜原电池答案 C解析 A 项，氢离子浓度降低，溶液的 pH 增大，正确；B 项，锌不断溶解,溶液中的 Zn2浓度增大，正确；C 项，由于在反应过程中溶液中 SO 没有参加反应，所以溶液中 c

18、(SO24)不变，错误；D 项，原电池放电时，溶液由硫酸溶液逐渐变成硫酸锌溶液，所以溶液24的密度增大，正确。8.如图所示装置，电流表指针发生偏转，同时 A 极逐渐变粗，B 极逐渐变细，C 为电解质溶液，则 A、B、C 应是下列各组中的( )AA 是 Zn，B 是 Cu，C 为稀硫酸BA 是 Cu，B 是 Zn，C 为稀硫酸CA 是 Fe，B 是 Ag，C 为稀 AgNO3溶液DA 是 Ag，B 是 Fe，C 为稀 AgNO3溶液考点 原电池工作原理和正负极的判断题点 多角度判断正、负极答案 D解析 A 极逐渐变粗，说明 A 极为原电池的正极，溶液中的金属阳离子得到电子后在 A 极上析出；B

19、极逐渐变细，说明 B 极为原电池的负极，失去电子后变成离子进入溶液中。A和 B 两项中的反应为 ZnH 2SO4=ZnSO4H 2，则 A 项 A 极变细，B 项 A 极不变；C 和 D 两项中的反应为 Fe2AgNO 3=2AgFe(NO 3)2，其中 C 项 A 极变细，D 项 A 极变粗。题组三 原电池工作原理的应用9X、Y、Z、W 四种金属片浸在稀盐酸中，用导线连接，可以组成原电池，实验结果如图11所示：则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为( )AZYXW BZXYWCZYWX DYZXW考点 原电池工作原理的应用题点 比较金属活泼性的强弱答案 A10(2018南宁六中 5 月考试)下面

20、是四个化学反应，你认为理论上不可用于设计原电池的化学反应是( )A2Al2NaOH2H 2O=2NaAlO23H 2B2H 2O 2 2H2O= = = = =点 燃 CMg 3N26H 2O=3Mg(OH)22NH 3DCH 42O 2 CO22H 2O= = = = =点 燃 考点 原电池原理的应用题点 能否设计原电池的化学反应分析答案 C解析 只有属于氧化还原反应，才能用于设计原电池；A、B、D 属于氧化还原反应，均可以设计为原电池。C 不属于氧化还原反应，不能设计成原电池，故选 C。11(2018北京四中 4 月月考)为将反应 2Al6H =2Al3 3H 2的化学能转化为电能，下列装

21、置能达到目的的是(铝条均已除去了氧化膜)( )12考点 原电池原理的应用题点 原电池的设计答案 B解析 A 项为原电池，铝为负极，但总反应为 2Al2OH 2H 2O=2AlO 3H 2，不符合； 2C 项为原电池，但硝酸是氧化性酸，则总反应为 Al4H NO =Al3 NO2H 2O，不 3符合；D 项装置中有外接电源，不属于原电池，不符合。12小颖同学用如图所示装置研究原电池原理，下列说法错误的是( )A若将图 1 装置的 Zn、Cu 直接接触，Cu 片上能看到气泡产生B图 2 装置中 SO 向 Cu 片移动24C若将图 2 中的 Zn 片改为 Mg 片，Cu 片上产生气泡的速率加快D图

22、2 与图 3 中正极生成物的质量比为 132 时，Zn 片减轻的质量相等考点 原电池原理的应用题点 原电池工作原理的探究答案 B解析 Zn、Cu 直接接触就能构成闭合回路而形成原电池，Cu 片上可看到有气泡产生，A 项正确；SO 带负电荷，应该向负极 Zn 片移动，B 项错误；由于 Mg 的失电子能力强于24Zn，所以将 Zn 片改为 Mg 片后，电子转移速率加快，生成 H2的速率也加快，C 项正确；假设图 2 中正极产生 2 g H2，则转移 2 mol 电子，消耗负极 65 g Zn，而图 3 中正极析出 64 g Cu，也转移 2 mol 电子，消耗负极 65 g Zn，故 Zn 片减轻

23、的质量相等，D 项正确。综合强化13(2017南宁高一检测)某同学为了探究原电池产生电流的过程，设计了如图实验。13(1)打开 K，观察到的现象为_。(2)关闭 K，观察到的现象是_。此电池的负极的电极反应式为_。(3)关闭 K，溶液中阳离子向_(填“Zn”或“C”)极移动，外电路中，电子流动方向是_。考点 原电池原理的应用题点 原电池的综合探究实验答案 (1)锌棒上附着有红色固体(2)碳棒上附着有红色固体 Zn2e =Zn2(3)C ZnC(或负极正极)解析 (1)打开 K，锌与硫酸铜接触，置换出铜，所以可以看到锌棒上附着有红色固体。(2)关闭 K，形成原电池，锌作负极，碳作正极，溶液中的铜

24、离子在碳棒上得到电子生成铜，看到碳棒上附着有红色固体；负极反应为 Zn2e =Zn2 。(3)关闭 K，溶液中的阳离子向正极移动，即向碳棒移动，电子从锌出来经过导线流向碳。14(2017咸宁高一检测)理论上讲，任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池。请利用反应“Cu2Ag =2AgCu 2 ”设计一个化学电池(正极材料用碳棒)，回答下列问题：(1)该电池的负极材料是_，发生_反应(填“氧化”或“还原”)，电解质溶液是_。(2)正极上出现的现象是_。(3)若导线上转移电子 1mol，则生成银_g。考点 原电池原理的应用题点 原电池的设计答案 (1)Cu 氧化 AgNO 3溶液(2)碳棒上出现银

25、白色物质(3)108解析 (1)根据电池的总反应，可知负极一般是失电子的物质，所以负极材料应该是铜，发生氧化反应，电解质溶液是一种可溶性的银盐溶液，所以是 AgNO3溶液。(2)正极上是溶液中的银离子得到电子变成银单质，所以正极上的现象是碳棒上出现银白色物质。(3)当导线上转移 1 mol 电子的时候，正极上会析出 1 mol 银单质，所以正极上生成的银的质量是108 g。1415某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，在常温下，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下。编号 电极材料 电解质溶液 电流表指针偏转方向1 Al、Mg 稀盐酸 偏向 Al2 Al、Cu 稀盐酸 偏向 Cu

26、3 Al、C(石墨) 稀盐酸 偏向石墨4 Al、Mg 氢氧化钠溶液 偏向 Mg5 Al、Zn 浓硝酸 偏向 Al试根据上表中的实验现象回答下列问题：(1)实验 1、2 中 Al 所作的电极(正极或负极)是否相同(填“是”或“否”)？_。(2)由实验 3 完成下列填空：铝为_极，电极反应式：_；石墨为_极，电极反应式：_；电池总反应式：_。(3)实验 4 中铝作负极还是正极？_，理由是_。写出铝电极的电极反应式：_。(4)解释实验 5 中电流表指针偏向铝的原因：_。(5)根据实验结果总结出影响铝在原电池中作正极或负极的因素：_。考点 原电池工作原理和正负极的判断题点 多角度判断正、负极答案 (1

27、)否 (2)负 2Al6e =2Al3 正6H 6e =3H2 2Al6HCl= =2AlCl33H 2(3)负极 在 NaOH 溶液中，活动性：AlMg Al3e 4OH =AlO 2H 2O 2(4)Al 在浓硝酸中发生钝化，Zn 在浓硝酸中发生反应，被氧化，即在浓硝酸中，活动性：ZnAl，Al 是原电池的正极(5)另一个电极材料的活动性；电解质溶液解析 在稀盐酸中的活动性：MgAlCu。由实验 1 和 2 可知，原电池中电流表指针是偏向正极。在实验 3 中电流表指针偏向石墨，由上述规律可知，Al 是负极，石墨是正极，化学反应是 Al 失去电子被氧化为 Al3 ，盐酸中的 H 得到电子被还原为 H2。在 NaOH 溶液中15活动性：AlMg，则 Al 是负极，Mg 是正极。Al 在浓硝酸中发生钝化，Zn 在浓硝酸中被氧化，即在浓硝酸中活动性：ZnAl，Zn 是负极，Al 是正极，所以在实验 5 中电流表指针偏向铝。