资源简介

年 级
高一
学 科
化学
版 本
人教实验版
内容标题
化学能与电能
编稿老师
【本讲教育信息】
一. 教学内容：
化学能与电能
二. 重点、难点
1. 初步认识原电池概念、反应原理、构成及应用是本节的一个重点。
2. 认识化学能转化为电能对现代化的重大意义是本节的另一个重点。
3. 难点在于通过对原电池实验的探究，引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质。
三. 具体内容
介绍能源的分类
（一）化学能与电能的相互转化
1. 多种发电模式
2. 火电原理
3. 火电的能量转化方式
4. 火电的缺点
5. 化学能转化为电能的关键
6. 氧化还原反应的本质
7. 有关原电池原理的课本实验
8. 原电池产生电流的原理
9. 原电池的定义
10. 原电池两极的判断
11. 原电池电极反应的书写方法
12. 原电池设计应考虑的几个方面
13. 化学电池的反应本质
（二）发展中的化学电源
1. 干电池
2. 充电电池
3. 燃料电池
（三）原电池原理的应用
1. 加快氧化还原反应的速率
2. 比较金属活动的强弱
3. 原电池与金属的腐蚀
【典型例题】
[例1] 如图所示装置的叙述中正确的是（ ）
A. 铜是阳极，铜片上有气泡产生
B. 铜片质量减少
C. 电流从锌片经导线流向铜片
D. 氢离子在铜片表面被还原
答案：D
解析：该题考查原电池的组成与工作原理。
[例2] 有4种金属A、B、C、D，当它们两两组成原电池时，金属A都是正极；在这4种金属组成的混合物中，加入足量的盐酸，可使金属B和C溶解；过滤后，在滤液中加入过量NaOH溶液，得到C离子形成的沉淀。由此可知这4种金属的活动性由强到弱的正确顺序可能是下列中的（ ）
A. A、C、B、D B. C、B、D、A
C. B、C、D、A D. A、B、C、D
答案：BC
解析：根据原电池的原理加以应用，判断金属活动顺序。

[例3] 如图所示的装置，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬吊在盛水的烧杯中，使之平衡。小心的向烧杯中滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是（ ）
A. 铁圈和银圈左右摇摆不定
B. 保持平衡状况
C. 铁圈向下倾斜
D. 银圈向下倾斜
答案：D
解析：区别金属和盐的置换与原电池的不同。
[例4] 科学工作者为心脏病人设计的心脏起搏器的电池是以Pt和Zn为电极材料，依靠人体内液体中含有一定浓度的溶解氧、H+和Zn2+进行工作。（1）正极材料____，电极反应____；（2）负极材料___，电极反应______。
答案：Pt；O2+2H2O+4e－→4OH－；Zn；2Zn－4e－→2Zn2+
解析：考察原电池的电极反应的判断。

[例5] 氢镍电池是今年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池，氢镍电池的总反应式是：1/2H2+NiO（OH）Ni（OH）2。根据此反应式判断，下列叙述正确的是（ ）
A. 电池放电时，电池负极周围溶液的PH不断增大
B. 电池放电时，镍元素被氧化
C. 电池充电时，氢元素被还原
D. 电池放电时，H2是负极
答案：CD
解析：学会分析电池充电放电的过程分析。

[例6] 燃料电池是燃料（如H2、CO、CH4等）跟氧气或空气起反应，将化学能转变为电能的装置，电解液为强碱溶液。下列关于甲烷燃料电池的说法正确的是（ ）
A. 负极反应为CH4+10OH－→CO32－+7H2O+8e－
B. 负极反应为O2+2H2O+4e－→4OH－
C. 随着放电进行，溶液中的阴离子向负极移动
D. 随着放电进行，溶液的PH不变
答案：AC
解析：对于其他类型的电池的原理进行分析。
[例7] 某高二化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，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
电流计指针偏转方向
1
Mg、Al
稀盐酸
偏向Al
2
Al、Cu
稀盐酸
偏向Cu
3
Al、C（石墨）
稀盐酸
偏向石墨
4
Mg、Al
氢氧化钠溶液
偏向Mg
5
Al、Zn
浓硝酸
偏向Al
（1）实验1、2中Al所作的电极是否相同____；
（2）对实验3完成下列填空：铝为___极，电极反应______；石墨为___极，电极反应_____；
（3）实验4中铝作负极还是正极____，铝电极的电极反应______。
答案：否；负；2Al—6e－=2Al3+；正；6H++6e－=3H2↑；负；Al—3e－+4OH－=AlO2－+2H2O
解析：对于多种原电池进行判断。
[例8] 100mL 2mol·L－1的盐酸跟过量的锌反应，为加快反应速率，又不影响产生氢气的总量，可采用的方法是（ ）
A. 加入适量的6mol·L－1的盐酸 B. 加入数滴氯化铜溶液
C. 加入适量的蒸馏水 D. 加入适量的氯化钠溶液
答案：B
解析：考虑量对于化学反应速率的影响。
【模拟试题】
1. 在体积相同、浓度同为4.0mol·L－1的盐酸中，一份加入纯锌，另一份加入含有杂质铜的金属锌，哪个反应产生的氢气速率快？简述其原因。
2. 埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下，被腐蚀的速率最慢的是（ ）
A. 在含铁元素较多的酸性土壤中
B. 在潮湿、疏松、透气的土壤中
C. 在干燥、质密、不透气的土壤中
D. 在含碳粒较多，潮湿透气的中性土壤中
3. 有A、B、C、D四块金属片，用导线两两相连插入稀硫酸中，可以组成各种原电池。若A和B相连时，A为负极；C与D相连时，C溶解，D上有氢气生成；A与C相连时，C为负极；B与D相连时，电子由D极经导线流向B极，则这四种金属的活泼性由强到弱的顺序为（ ）
A. ABCD B. ACDB C. CADB D. BDCA
4. 表明金属甲比金属乙活动性强的叙述正确的是（ ）
A. 在氧化还原反应中，甲失电子数比乙多
B. 同价态阳离子甲比乙氧化性强
C. 甲能与盐酸反应放出H2而乙不能
D. 将甲、乙与H2SO4溶液形成原电池，乙上冒气泡
5. 对化学电源的叙述正确的是（ ）
A. 化学电源比火力发电对化学能的利用率高
B. 化学电源所提供的电能居于人类社会现阶段总耗电量的首位
C. 化学电源均是安全、无污染的
D. 化学电源即为充电电池
6. 人造地球卫星使用一种高能电池—银锌电池，其电池的电极反应为：Zn+2OH－→ZnO+H2O+2e－；Ag2O+H2O+2e－→2Ag+2OH－，根据此判断氧化银是（ ）
A. 负极，被氧化 B. 正极，被还原
C. 负极，被还原 D. 正极，被氧化
7. 在化学电源中，能转化为电能的是（ ）
A. 动能 B. 热能 C. 光能 D. 化学能
8. 表明金属甲比金属乙活动性强的叙述正确的是（ ）
A. 在氧化还原反应中，甲失电子数比乙多
B. 甲、乙氢氧化物溶液碱性：甲＞乙
C. 甲能与盐酸反应放出H2，而乙不能
D. 将甲、乙组成原电池时，甲为正极
9. 锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池。某种锂电池的总反应式为：Li+MnO2=LiMnO2，下列说法正确的是（ ）
A. Li是正极，电极反应为Li—e－=Li+
B. Li是负极，电极反应为Li—e－=Li+
C. Li是负极，电极反应为MnO2+e－=MnO2－
D. Li是负极，电极反应为Li—2e－=Li2+
10. 我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为：4Al+3O2+6H2O=4，下列说法不正确的是（ ）
A. 正极反应式为：O2+2H2O+4e－=4OH－
B. 电池工作时，电流由铝电极沿导线流向铂电极
C. 以网状的铂为正极，可增大与氧气的接触面积
D. 该电池通常只需要换铝板就可继续使用
11. 以下现象与电化学腐蚀无关的是（ ）
A. 黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿
B. 生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈
C. 铁质器件附有铜制配件，在接触处易生铁锈
D. 银制奖牌久置后表面变暗
12. 将Al片和Cu片用导线相连，一组插入浓硝酸中，一组插入稀氢氧化钠溶液中，分别形成原电池，则在这两个原电池中，第一组正极、第二组负极分别为（ ）
A. Al和Cu B. Cu和Al
C. Al和Al D. Cu和Cu
【试题答案】
1. 含杂质铜的锌，因为形成原电池，所以反应速率快。
2. C 3. B 4. CD 5. A 6. B 7. D 8. BC 9. BC 10. B
11. D 12. C
【试题解析】
2. 形成原电池的几个条件中，消灭其一个条件就可减弱金属的腐蚀。
3. AB时，A为负极，说明A＞B；CD时，C溶解，说明活泼性C＞D；AC时，C为正极，说明A＞C；BD时，电子由D到B，说明D＞B。
4. A中失电子的多少不是比较的根据，是难易；B中阳离子氧化性强，其单质的还原性就弱；C中说明金属性为甲＞H＞乙；D正极上应冒气泡，而不活泼金属做正极。
5. 化学电源直接将化学能转化为电能，利用率高；但目前最广泛的发电还是火力；化学电池有污染；化学电源分为一次性和可充电两大类。
6. 得电子的为正极，正极发生还原反应。
8. A中失电子多少不是原因；判断金属性的强弱的依据有碱性的强弱、与酸的置换反应；原电池中做正极的是金属性比较弱的。
9. Li的化合价升高，失电子，发生氧化反应，而负极发生氧化反应。
10. 电子由负极流向正极，而电流和电子的流向相反。
11. ABC都是构成原电池，A中锌反应而铜不反应，而D中纯净物，变暗是因为被氧气氧化。
12. 第一组中浓硝酸使铝钝化，所以铜反应做负极，则铝为正极；第二组中铝和氢氧化钠反应做负极。

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