专题2第3单元化学能与电能的转化

1、第3单元化学能与电能的转化/课标要求1/ 了解原电池工作原理和电解原理，体验化学能与电能的相互转化。 2了解原电池工作原理和电解原理的实际应用。 3会书写电极反应式和总反应式。 学习重点1/原电池原理及其应用。 2电解原理及其应用。/课时1化学能转化为电能/(2008年高考广东卷)用铜片、银片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂KNO3的U形管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是()/例1/在外电路中，电流由铜电极流向银电极 正极反应为：Age=Ag 实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作 将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同 AB C

2、D/【解析】该原电池中Cu作负极，Ag作正极，负极反应式为Cu2e=Cu2，正极反应式为Age=Ag，因此对；在外电路中，电子由Cu电极流向Ag电极，而电流方向与电子流向相反，所以错；没有盐桥，原电池不能继续工作，所以错；无论是否为原电池，反应实质相同，均为氧化还原反应，所以对。 【答案】C/1在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是() A正极附近的 浓度逐渐增大 B电子通过导线由铜片流向锌片 C正极有O2逸出 D铜片上有H2逸出，电解质溶液的pH逐渐变大/解析：选D。在原电池：ZnH2SO4(稀)Cu工作时，锌片失去的电子沿外导线流向铜片，溶液中的H向铜片运动，在铜

3、片上得到电子析出H2，溶液中 c(H)逐渐减小，则pH逐渐变大。锌片周围的溶液中Zn2浓度增大，吸引着 向锌片运动，即负极附近的 浓度增大。/1原电池正负极的判断 常用方法有： (1)由组成原电池的两极材料判断。一般是活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。 (2)根据电流方向或电子流动方向判断。电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。/(3)根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向的一极是正极，***离子移向的一极为负极。 (4)根据原电池两极发生的变化来判断。原电池的负极总是失电子发生氧化反应，其正极总是得电子发生还原反应。/

4、(5)X极增重或减轻。工作后，X极质量增加，说明溶液中的阳离子在X极(正极)放电，X极活动性弱；反之，X极质量减少，说明为X极金属溶解，X极为负极，活动性强。 (6)X极有气泡冒出。工作后，X极上有气泡冒出，是因为发生了析出H2的电极反应，说明X极为正极，活动性弱。/2较复杂的原电池电极反应式的书写 以PbO2Pb2H2SO4=2PbSO42H2O为例，归纳其书写步骤。(只写正极反应式，同学们可自行完成负极反应式) (1)列物质，标得失。根据总反应方程式中化合价的降低列出氧化剂和还原产物，并标出得到电子数，PbO22ePbSO4。/(4)书写电极反应式时应注意的问题 负极失去电子发生氧化反应，

5、溶液中阳离子或氧化性强的离子在正极上得电子发生还原反应。 两极转移的电子数相等。 注意电极反应产物是否与电解质溶液发生反应，若反应，一般要将电极反应和电极反应产物与电解质溶液发生的反应合并。/电极反应的实质是氧化还原反应，在书写时要考虑的是应该与氧化还原反应方程式类似，但在书写时应多考虑反应中得失电子的情况。/科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机酸转化为氢气，氢气进入以***酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为() AH22OH=2H2O2e BO24H4e=2H2O CH2=2H2e DO22H2O4e=4OH/例2/【解析】由题意知，H2在负极上反应，且以***酸为电解质，则

6、负极反应为：H22e=2H。书写电极反应式要注意电解质溶液的酸碱性，如果题目中H3PO4改为KOH，则负极反应为H22e2OH=2H2O。 【答案】C/【规律方法】电极反应式和化学方程式的书写： (1)由化学方程式书写电极反应式：找出发生氧化反应和还原反应的物质，确定正负极或***阳极产物；利用电荷守恒分别写出电极反应式；验证：若两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同，则书写正确。如写出一电极反应式，而另一电极反应式难写，可将化学方程式减去已写出的电极反应式。/(2)由原电池的装置书写电极反应式：据电极材料与电解质溶液或反应现象，先确定正负极，再写电极反应式。 (3)由电极反应式或原电池装置写

7、化学方程式：两极反应式相加即得化学方程式；由原电池的电极材料及电解液成分，确定氧化剂、还原剂及氧化产物、还原产物，初步写出化学方程式再配平。/2由A、B、C、D四种金属按下表中装置图进行实验。/现象二价金属A不断溶解C的质量增加A上有气泡产生根据实验现象回答下列问题： (1)装置甲中负极的电极反应式是_。 (2)装置乙中正极的电极反应式是_。 (3)装置丙中溶液的pH_(填“变大”、“变小”或“不变”)。 (4)四种金属活泼性由强到弱的顺序是_。/解析：甲、乙、丙均为原电池装置。依据原电池原理，甲中A不断溶解，则A为负极，B为正极，活泼性AB；乙中C极增重，即析出Cu，则B为负极，活泼性BC；

8、丙中A上有气体即H2产生，则A为正极，D为负极，活泼性DA，随着H的消耗，pH变大。 答案：(1)A2e=A2(2)Cu22e=Cu(3)变大(4)DABC/1将锌片和银片接触放入相同物质的量浓度的下列溶液中，反应一段时间后，溶液质量减轻的是 () A***化铝B硫酸铜 C硝酸银 D稀硫酸/解析：选C。当Zn、Ag和电解质溶液构成原电池时，Zn为负极，Zn2e=Zn2，溶液中的阳离子在正极上得电子。根据电子守恒原理，则： A项：1 mol Zn22 mol H溶液质量变化m 65 g 2 g 63 g B项：1 mol Zn21 mol Cu2 溶液质量变化m 65 g 64 g 1 g/C项：1

9、 mol Zn22 mol Ag 溶液质量变化m 65 g 216 g 151 g D项：1 mol Zn22 mol H 溶液质量变化m 65 g 2 g 63 g 只有C项中溶液质量减轻。/2下列各组金属均有导线相连，并***对应的液体中，其中不能组成原电池的是 () AZn|H2SO4(稀)|C BCu|AgNO3(aq)|Ag CZn|CCl4|Cu DFe|H2SO4(稀)|Fe 解析：选CD。A项，Zn作负极，C作正极，稀H2SO4作电解质溶液，电池反应为ZnH2SO4=ZnSO4H2；B项，Cu作负极，Ag作正极，电池反应为：Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag；C中CCl4为

10、非电解质；D中两电极相同。/一、原电池 1原电池原理(以锌铜原电池为例) 原电池是利用反应原理将能转化为 能的装置。/氧化还原/化学/电/2原电池形成的条件 (1)两个活泼性不同的电极：相对活泼的金属作负极，较不活泼的金属或非金属作； (2) 溶液； (3)形成回路。/正极/电解质/闭合/二、原电池的设计 1用的物质作为负极，向外电路提供电子；用的物质作为正极，从外电路得到电子。 2将两极浸在中，通过 形成内电路。 3放电时负极上的电子通过流向正极，再通过溶液中离子形成的内电路构成闭合回路。/还原性较强/氧化性较强/电解质溶液/正负离子的/定向运动/导线/正确地写出电极反应式，需做到以下“四要

11、”： (1)熟悉种类为首要 首先要熟知该电极反应属于哪类电池的哪个电极的反应。 (2)掌握规律有必要 掌握一些特殊的电极反应，理解其本质，并举一反三。/例如：负极反应总是还原剂失去电子，常见的有： 非金属(H2等)产物为H或H2O等。 金属(Zn、Fe等)产物为金属阳离子(Zn2、Fe2等)。 正极反应总是氧化剂得到电子，常见的有： 非金属(O2、Cl2等)产物为H2O、OH、Cl等。 了解电解质溶液的酸碱性或其他性质对反应产物及正、负极的影响。例如：由Mg、Al、NaOH溶液组成的原电池中，负极为Al，正极为Mg。原因是Al能与NaOH溶液反应，而Mg不能与NaOH溶液反应。/(3)牢记步骤

12、最重要 原电池反应的本质是氧化还原反应，因此正确书写氧化还原反应方程式并能标出电子转移的方向和数目是正确书写电极反应式的基础，通过电池反应中转移电子的数目可确定电极反应中得失的电子数目，通过电池反应中的氧化剂、还原剂和氧化产物、还原产物可确定电极反应中的反应物和产物。具体步骤如下：/首先根据题意写出电池反应。 标出电子转移的方向和数目，指出氧化剂、还原剂。 根据还原剂负极材料，氧化产物负极产物，氧化剂正极材料，还原产物正极产物来确定原电池的正、负极和反应产物。根据电池反应中转移电子的数目来确定电极反应中得失的电子数目。 注意环境介质对反应产物的影响。 写出正确的电极反应式。/(4)及时练习也需

13、要 温故而知新，加强练习，熟能生巧。/课时化学电源/1锌银电池 锌银电池负极是Zn，正极是Ag2O，电解质是KOH浓溶液，其电极反应如下： 负极：Zn2OH2e=ZnOH2O； 正极：Ag2O2eH2O=2Ag2OH； 总反应：ZnAg2O=ZnO2Ag。/2普通锌锰干电池和碱性锌锰电池的区别 (1)干电池是用锌制圆筒形外壳作负极。位于***的顶端盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充NH4Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO2和炭黑。其电极反应为：/负极：Zn2e=Zn2；/(2)碱性锌锰电池的负极是Zn，正极是MnO2，电解质是 KOH溶液，其中电极反应为： 负极：Zn2e2OH=Zn(OH)2

14、； 正极：2MnO22e2H2O=2MnOOH2OH； 电池总反应式： Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。/碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。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(s)2MnO2(s)2H2O(l)=Zn(OH)2(s)2MnOOH(s)，下列说法错误的是()/例1/A电池工作时，锌失去电子 B电池正极的电极反应式：2MnO2(s)2H2O(l)2e=2MnOOH(s)2OH(aq) 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】由所给的电池总

15、反应式可知，电池工作时，每有1 mol Zn参加反应，失去2 mol电子，则会有2 mol电子从负极Zn开始通过外电路而流向正极，并在正极发生反应：2MnO2(s)2H2O(l)2e=2MnOOH(s)2OH(aq)，外电路每通过 0/2 mol 电子，Zn的质量就减轻6/5 g。 【答案】C/1燃料电池是众多化学电池中的一种，它的名称与它的特点有很大的关系，这是一种类似于物质的燃烧作为原电池反应的原型，但事实上与物质的燃烧还有很大区别，其中有可燃物参加氧化反应的电极被称为负极，有助燃物参加还原反应的电极被称为正极，但在电池中并没有真正的燃烧反应，而且可燃物和助燃物(即还原剂和氧化剂)无需像其

16、他电池那样储藏在电池内部。对新型电池，特别是燃料电池的分析是高考的一个热点。/2常见的燃料电池电极反应式书写 (1)氢氧燃料电池 该电池以氢气为燃料，氧气为氧化剂，可用酸性电解质(如稀H2SO4)，也可用碱性电解质(如KOH)。当用酸性电解质时，电极反应为： 负极：H22e=2H； 正极： O22e2H=H2O； 总反应：H2 O2=H2O。/当用碱性电解质时，电极反应为： 负极：2H24OH4e=4H2O； 正极：O22H2O4e=4OH； 总反应：2H2O2=2H2O。 (2)甲烷氧气燃料电池 该电池用金属铂片***KOH溶液中作电极，在两极上分别通甲烷和氧气。电极反应为： 负极：CH410

17、OH8e=CO 37H2O； 正极：2O24H2O8e=8OH； 总反应：CH42O22KOH=K2CO33H2O。/(2008年高考宁夏卷)一种燃料电池中发生的化学反应为：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是() ACH3OH(g)O2(g)=H2O(l)CO2(g)2H(aq)2e BO2(g)4H(aq)4e=2H2O(l) CCH3OH(g)H2O(l)=CO2(g)6H(aq)6e DO2(g)2H2O(l)4e=4OH/例2/【解析】该燃料电池的总反应为：2CH3OH(g)3O2(g)=4H2O(l)2CO2(g)，正极反应为：O2(g)4H(aq)4e

18、=2H2O(l)，根据电子守恒则负极反应为：CH3OH(g)H2O(l)=CO2(g)6H(aq)6e。 【答案】C/在书写可充电电池电极反应式时，要明确电池和电极，放电为原电池，充电为电解池。 1原电池的负极与电解池的阳极发生氧化反应，对应元素化合价升高。 2原电池的正极与电解池的***极发生还原反应，对应元素化合价降低。/原电池电极反应式的书写同样遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒定律及一般离子方程式的书写原则。特别提醒/(2008年高考海南卷)关于铅蓄电池的说***确的是 () A在放电时，正极发生的反应是： Pb(s) (aq)=PbSO4(s)2e B在放电时，该电池的负极材料是铅板 C在充

19、电时，电池中硫酸的浓度不断变小 D在充电时，阳极发生的反应是： PbSO4(s)2e=Pb(s)SO (aq)/例3/【解析】A项中电池放电时正极应发生还原反应，电极反应为：PbO24HSO 2e=PbSO42H2O；C项中电池充电时硫酸的浓度应不断增大；D项中电池充电时阳极应发生氧化反应。 【答案】B/一、化学电池 1定义：将转化成能的装置。 2分类/化学能/电/一次/二次/燃料/二、一次电池 1特点：一次电池不能充电，不能反复使用。 2常见的一次电池/三、燃料电池 1燃料电池的工作原理 (1)连续地将(如氢气、烃、***、甲醇、氨、煤气等液体或气体)和的化学能直接转换成电能。 (2)电极材料本身氧化还原反应。 (3)工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除。/燃料/氧化剂/不参与/2氢氧燃料电池 (1) 碱性电解质 电极反应为：

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