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一、 化学反应与能量变化
导学2　化学反应与电能
化学反应与能量
第六章
知 识 点 一
热
机械
燃烧
2. 原电池——将化学能直接转化为电能
(1)实验探究：
实验
装置
实验
现象 铜片：__________
锌片：____________ __________________ 铜片：_________
锌片：_________ 电流表：____________
没有变化
逐渐溶解，
有气泡产生
有气泡产生
逐渐溶解
指针发生偏转
实验
结论 锌与稀硫酸反应产生氢气，而铜与稀硫酸不反应 锌__________电子，电子经导线流向__________，H＋在铜片上__________电子，被还原生成H2 导线中有_______通过，反应过程中产生了________
失去
铜片
得到
电流
电能
(2)原电池：
①概念：将__________能转化为__________能的装置。
②本质：发生__________反应。
③电极：
负极：电子__________的一极，发生__________反应；
正极：电子__________的一极，发生__________反应。
化学
电
氧化还原
流出
氧化
流入
还原
(3)原电池的工作原理(以锌铜原电池为例)：
该原电池的总反应为___________________________。
Zn＋2H＋====Zn2＋＋H2↑
(4)原电池的构成条件：
[判断正误]
(1)在火力发电过程中，若燃料燃烧充分，则整个过程能量转化率较高。(　　)
(2)原电池中，正、负极必须是不同种金属材料。(　　)
(3)原电池工作时，通过正极与负极的电子数目相等。(　　)
(4)在锌铜原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过电解质溶液流回锌。(　　)
×
×
√
×
例1　某校化学小组同学设计了如图所示简
易原电池装置，请回答下列问题：
(1)若X为Zn，Y为硫酸铜溶液，则X为
__________(填电极名称)，判断依据：
______________________________________；
铜电极的名称是__________，溶液中的Cu2＋移向__________ (填“Cu”或“X”)电极。
负极
锌的活泼性比铜强(或Zn的还原性比Cu强)
正极
Cu
(2)若X为银，Y为硝酸银溶液，则X为_________(填电极名称)，
判断依据：______________________________________；铜电
极的名称是__________，溶液中的Ag＋移向__________(填“Cu”
或“X”)电极。X电极的电极反应式为___________________。
正极
铜的活泼性比银强(或Cu的还原性比Ag强)
负极
X
Ag＋＋e－====Ag
知 识 点 二
知识点二　原电池工作原理的应用
1. 加快氧化还原反应的进行
在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中粒子运动相互间的干扰减小，使反应加快。
2. 比较金属的活动性
一般，若两种金属X、Y与电解质溶液构成原电池，若金属X发生氧化反应，则金属活动性：__________。
X＞Y
3. 设计原电池装置
(1)给定氧化还原反应设计原电池：
一般给定氧化还原反应的还原剂作负极，氧化剂作电解质溶液，比负极活动性弱的金属或石墨等能导电的非金属作正极。
例如，利用Cu＋2AgNO3====Cu(NO3)2＋2Ag的氧化还原反应可设计原电池。
该电池负极为Cu，电极反应式为___________________，正极为石墨(C)，电极反应式为___________________。　
Cu－2e－====Cu2＋
Ag＋＋e－====Ag
(2)简易电池的设计与制作：
根据原电池原理，设计水果电池和制作简易电池，体会原电池的构成要素。
[判断正误]
(1)以稀硫酸作电解质溶液的原电池中，负极材料的活动性强于正极材料。(　　)
(2)理论上所有的放热反应都能设计成原电池。(　　)
(3)原电池的负极发生氧化反应，故负极本身质量一定减小。
(　　)
(4)原电池中正极材料必须与电解质溶液的某种离子反应。
(　　)
√
×
×
×
例2　(2024·知临中学高一检测)已知反应：
①H2SO4＋2NaOH====Na2SO4＋2H2O
②Cu＋2FeCl3====CuCl2＋2FeCl2
(1)根据上述两个反应的本质，__________(填序号)反应能设计
成原电池，其原因是______________________________。
②
②为氧化还原反应，有电子转移
(2)将上述反应中能设计成原电池的反应设计成原电池。
①写出电极反应式及反应类型：
负极：____________________，__________；
正极：_____________________，__________。
Cu－2e－====Cu2＋
氧化反应
2Fe3＋＋2e－====2Fe2＋
还原反应
②画出装置图并标明电极材料、电解质溶液和电子流向。
【答案】 ②
③若导线上通过2 mol电子，则负极质量减轻__________g。
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知 识 点 三
知识点三　化学电源
1. 一次电池
(1)特点：电池放电后__________充电(内部的氧化还原反应__________逆向进行)，如锌锰干电池。
不能
无法
(2)锌锰干电池的构造如图所示。
①锌筒为__________，电极反应是
______________________。
②石墨棒为__________，被还原的物质
是__________。
③NH4Cl糊的作用是_______________。
负极
Zn－2e－====Zn2＋
正极
二氧化锰
作电解质溶液
2. 二次电池(充电电池)
(1)特点：二次电池在放电时所进行的_______________，在充电时可以__________，使电池恢复到放电前的状态，从而实现放电与充电的循环。
(2)能量转化：化学能 电能。
(3)常见的充电电池：__________电池、__________电池、
__________电池等。
氧化还原反应
逆向进行
铅酸蓄
镍氢
锂离子
3. 燃料电池
(1)概念：
一种将燃料(如__________、__________、__________)和氧化剂(如________)的化学能直接转化为电能的电化学反应装置。
氢气
甲烷
乙醇
氧气
(2)特点：
①清洁、安全、高效等。
②能量转化率较高。
③反应物不是储存在电池内部，而是从外部提供，供电量易于调节。
(3)氢氧燃料电池：
氢氧燃料电池在不同介质中的总反应相同，但正、负极反应与电解质溶液有关，氢氧燃料电池正、负极反应如下：
电解质溶液 负极 正极
酸性(H＋) H2－2e－====2H＋ O2＋4H＋＋4e－====2H2O
碱性(OH－) ___________________________________ ________________________________________________
H2－2e－＋2OH－
====2H2O
O2＋2H2O＋4e－====
4OH－
[判断正误]
(1)燃料电池中，燃料在负极上发生氧化反应。(　　)
(2)氢氧燃料电池将热能直接转变为电能。(　　)
(3)原电池中正极材料本身一定发生还原反应。(　　)
(4)一次电池在电压较小的情况下可以进行充电。(　　)
√
×
×
×
例3　(2024·效实中学高一检测)燃料电池是一种高效、环境友好的发电装置，某氢氧燃料电池的构造示意图如图所示，下列说法中，正确的是(　　)
A. a电极是该电池的正极
B. O2在b电极上发生氧化反应
C. 电解质溶液中K＋向b电极移动
D. 该装置实现了电能向化学能的转化
C
随 堂 检 测
1. (2024·瑞安中学高一检测)用下列各组材
料组成如图所示的装置，电流表指针能发生
明显偏转的是(　　)
C
选项 A. B. C. D.
M 石墨 Zn Fe Al
N Ag Ag Cu Al
P 稀硫酸 蔗糖溶液 FeCl3溶液 NaOH溶液
2. (2024·湖州中学高一检测)某化学兴趣
小组设计了一个如图所示的水果电池，下
列有关该电池的说法，正确的是(　　)
A. 锌片作正极
B. 电子流向：锌片→导线→LED灯→铜片→柠檬→锌片
C. 铜片上发生还原反应，质量一定增加
D. 水果种类会影响LED灯的亮度
D
3. (2024·杭州二中高一检测)a、b、c、d四种金属片浸入稀硫
酸中，用导线连接两两组成原电池。若a、b相连时，电流由a
经导线流向b；c、d相连时，d极质量减少；a、c相连时，c极
上产生大量气泡；a、d相连时，H＋移向d极，则四种金属的活
动性顺序由强到弱的顺序为(　　)
A. b＞a＞d＞c B. b＞d＞a＞c
C. b＞a＞c＞d D. b＞d＞c＞a
A
负
正
(2)该电池总反应的离子方程式为_________________________ _______________________________。该反应中MnO2是__________(填“还原剂”或“氧化剂”)。
(3)若反应消耗16.25 g Zn，则电池中转移电子的物质的量为__________。
====2MnO(OH)＋2NH3＋Zn2＋
氧化剂
0.5 mol

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