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第六章 化学反应与能量
第一节 化学反应与能量变化
6.1.2 化学反应与电能
学习目标
1、能够简述简单原电池的构成要素，工作原理
2、能正确判断原电池的正、负极
3、了解各类电池在生产、生活实际中的应用，能够举例说明化学电源对提高生活质量的重要意义。
学习重点
学习难点
原电池的工作原理
原电池的工作原理
火力发电
核电站
水力发电
风力发电
太阳能发电
地热发电
我们的生活很难离开电，电是从哪来的？
我们日常使用的电能主要来自火力发电。
2015年我国发电总量构成图
一、火力发电
能不能直接转化？
电能
发电机
热能
机械能
（涡轮机）
燃烧
蒸汽
化学能
（燃料）
1.煤炭是不可再生资源，会造成能源危机
2.煤炭燃烧会产生污染性气体
3.经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低
煤炭发电存在的问题？
优点：煤炭我国资源丰富，廉价方便；快捷方便。
火力发电：化学能经过一系列能量转化过程，间接转化为电能。
火力发电的化学深层本质分析
燃烧
氧化还原反应
氧化剂与还原剂之间发生电子的转移
火力发电
将化学能经一系列能量转化为电能
旧键断裂和新键形成、体系能量变化
过程
关键
本质
本质
引起
思考：如何将化学能直接转化为电能？
二、原电池
实验6-3
实验步骤
(1) 将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。
(2) 用导线连接锌片和铜片，观察、比较导线连接前后的现象。
(3)如图所示，用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表，观察电流表的指针是否偏转。
【实验一】
铜锌未连接时：
现象：
反应
离子方程式
Zn＋2H＋ = Zn2＋＋H2↑
0
+1
0
+2
失 2e-
得 2×e-
结论：
锌片表面有气泡，铜片无明显变化
锌与稀硫酸反应生成氢气，
铜与稀硫酸不反应
【实验二】
铜锌用导线连接时，
现象：
结论：
铜表面出现大量气泡
锌失去电子，经导线流向铜片，
H+在铜片上得到电子还原成H2。
【实验三】
现象：
结论：
铜片（锌片）上有气泡，电流表指针发生偏转
导线中有电流产生，说明物质在发生化学反应的同时产生了电流，
即化学能转化为电能
思考：你能分析两极发生的电极反应吗？
负极：Zn － 2e- = Zn2+（氧化反应）
正极：2H+ + 2e- = H2 ↑（还原反应）
电池总反应：Zn + 2H+ =Zn2+ + H2↑
实验Ⅰ和实验Ⅲ中能量转化形式有什么不同的？
化学能 热能
化学能 电能
Zn逐渐溶解
Zn表面产生气泡
溶液变热
Zn逐渐溶解
Cu表面产生气泡
指针偏转
二、原电池
通过实验我们知道，化学能不仅可以转化为热能，还可以转化为电能
1、概念：像这种由化学能直接转化为电能的装置叫做原电池
2、本质：自发的氧化还原反应
二、原电池
Cu
Zn
-
-
-
Zn2+
H+
H+
Zn－2e－===Zn2+
2H++2e－===H2↑
氧化反应
还原反应
负极
正极
阳离子
阴离子
SO42?
?
发生溶解
产生气泡
原电池总反应：Zn+2H+===Zn2++H2↑
外电路
内电路
e－
I
电子不下水，离子不上岸
3、工作原理
C
如何构成原电池？
序号
① ② ③ ④
实验
装置

能否
构成原电池

构成原电池
的条件

能
2个电极：活动性不同的2种金属
或 金属+能导电的非金属
能
不能
能
序号
⑤ ⑥ ⑦
实验
装置
　　　　　　　
能否
构成原电池
构成原电池
的条件
能
电极必须插在电解质溶液中或熔融电解质中
能
不能
序号
⑧ ⑨ ⑩ ?
实验
装置

能否
构成原电池

构成原电池
的条件
不能
两极用导线连接形成闭合回路
能
能
不能
序号
? ?
实验
装置

能否
构成原电池

构成原电池
的条件
能
不能
1、自发进行的氧化还原反应
2、反应实质：一般 原电池的负极和电解质溶液发生氧化反应
Cu
二、原电池
4、原电池的构成条件
理论上，自发的 反应均可构成原电池。
具体条件是：
①具有 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 溶液中或熔融电解质中；
③导线：两极用导线相连，形成闭合回路。
活动性不同
电解质
氧化还原
两极一液一回路，负极氧化失电子
C
二、原电池
5、原电池的正、负极判断
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}判断依据
正极
负极
电极材料
电子流向
反应类型
电极现象
离子流向
一般为还原性较弱的金属或能导电的非金属（石墨、O2、Cl2）
一般为较活泼金属或燃料有机物（CH4）、H2
电子流入
电子流出
还原反应
氧化反应
电极增重或产生气体
电极减轻
阳离子流向正极
阴离子流向负极
二、原电池
6、原电池的应用
（1）比较金属活泼性 一般：负极>正极
（2）加快反应速率
（3）保护金属材料
例外： Al / NaOH / Mg 原电池 ： 是Al作负极
Cu / HNO3 （浓） / Fe 原电池 ： 是Cu作负极
（注意：选择合适电解质）
下列现象中，不是由于原电池反应造成的是（ ）
A．含杂质的锌与盐酸反应比纯锌与盐酸反应速率快
B．金属在潮湿的空气中易腐蚀
C．纯铁和盐酸反应，如滴入几滴硫酸铜溶液，则可加快反应速率
D．纯银器表面变黑
D
(2021·吉林白山检测)X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X和Y组成原电池时，Y为电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为( )
A．X>Y>Z
B．X>Z>Y
C．Y>X>Z
D．Y>Z>X
C
三、设计原电池
原理：理论上任何自发的氧化还原反应都可以设计成原电池
(1)定反应：确定一个能够自发进行的氧化还原反应。
(2)拆两半：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应，
分别作为负极和正极的电极反应
还原剂－ne－===氧化产物(负极电极反应)；
氧化剂＋ne－===还原产物(正极电极反应)。
(3)找材料：电极材料必须导电，负极材料一般选择较活泼的金属材料，
或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料；
电解质溶液一般能与负极反应。
(4)画装置：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。
设计思路
设计化学电源
设计原电池，以Fe+CuSO4==FeSO4+Cu进行设计，画出原电池示意图，标出正负极和电子移动方向，并写出该电池的正负极电极反应式。
利用生活中或实验室中常用的物品，根据所学知识，自己动手设计一个原电池。请填写下列空白。
(1)实验用品：电极[锌片、铜片]、水果、 (填写所缺的实验用品)、小灯泡。
(2)原电池设计及注意的问题
①制作水果电池时，铜片与锌片应隔开一定距离插入选定的材料中，不能互相接触。
②注意区分发光二极管的正负极，铜片连出来的导线与发光二极管的正极相连，锌片连出来的导线应该与发光二极管的负极相连。
设计水果电池
导线
(3)请回答下列问题
①连接好实验仪器，注意观察小灯泡是否发光： .
其原因是：在原电池中，由 能转化为 能。
②水果的作用是什么？
③小灯泡亮度是否相同： .电流大小受什么影响？
④如果将装置中的小灯泡改为电流计，则锌片应该接电流计的 极，铜片应该接电流计的 极，电极发生了 (填“氧化”或“还原”)反应。
还原
正
负
电
化学
是
否
1. 电化学分析模型
2. 咏 原电池
两极一液一线牵，氧化还原分两边。
原电池中浮只羊，正极还原来相凑。
电子不下水，离子不上岸。
原电池
电极
正极
负极
电子流出(失电子)的一极
电极材料：
较活泼金属
电极材料：
电子流入(得电子)的一极
较不活泼金属或碳棒
电极
反应
负极:
正极:
电解质溶液中的阳离子得电子，发生还原反应
电极本身失电子，发生氧化反应
电池反应：
两电极反应式相加
电子流动方向：
负极 导线 正极
溶液中离子移动方向：
阳离子移向正极,阴离子移向负极
定义:把化学能转变为电能的装置
原电池形成条件
自发的氧化还原反应,电极材料,电解质溶液,闭合回路
原电池的应用
设计原电池
判断金属活泼性
加快反应速率
防止金属被腐蚀
1.一个电池反应的离子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2+ +Cu， 该反应的原电池正确组合是（ ）
C
A
B
C
D
正极
Zn
Cu
Cu
Fe
负极
Cu
Zn
Zn
Zn
电解质溶液
CuCl2
H2SO4
CuSO4
HCl
2.如图所示的装置，M为活动性顺序位于氢之前的金属，N为石墨棒，关于此装置的下列叙述中，不正确的是（ ）
A.N上有气体放出
B.M为负极，N为正极
C.稀硫酸中 SO42- 移向M极
D.导线中有电流通过，电流方向是由M到N
D
A.①②⑤⑥ B.①④⑥⑦
C.②⑤⑥⑦ D.④⑥⑦
如果能形成原电池，请找出负极是哪一极？
3.哪些能形成原电池（ ）
√
√
√
D
4.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
C
5.“盐水动力”玩具车的电池以镁片、活性炭为电极，向极板上滴加食盐水后电池便可工作，电池反应为2Mg＋O2＋2H2O =2Mg(OH)2。下列关于该电池的说法错误的是 （ ）
A．镁片作为正极
B．食盐水作为电解质溶液
C．电池工作时镁片逐渐被消耗
D．电池工作时实现了化学能向电能的转化
A
a>b
（1)若a、b相连，a为负极。
（2)若c、d相连，d上有气泡溢出。
（3)若a、c相连，a的质量减少。
（4)若b、d相连，b为正极。
6.把a、b、c、d 4种金属浸入到稀硫酸中，用导线两两相连可以组成各种原电池，请根据下列信息，判断四种金属的活动性顺序。
c>d
a>c
d>b

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