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第四讲
化学反应与能量变化
1．能源的分类
分类
定义
实例
一次能源
从自然界取得的能源
流水、风力、化石能源、天然铀矿等
二次能源
一次能源经过
、
得到的能源
电力、蒸汽等
其中电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的二次能源。
2．火力发电——燃煤发电的能量转化过程
化学能
电能
转化过程的关键是燃烧，燃烧一定是氧化还原反应(本质是
)。
3．原电池
(1)概念：把
能转变为
能的装置。
(2)工作原理(以铜?锌?稀硫酸原电池为例)：
电极材料
电极名称
电子转移
电极反应式
反应类型
锌
负极
氧化反应
铜
正极
还原反应
总离子反应式
(3)电子的流向：电子由负极经导线流向
极。反应本质：原电池反应的本质是
。
探究　原电池反应的实验探究
装置
实验现象
实验结论
①
铜片上
铜与稀硫酸不反应
②
锌片上
锌与稀硫酸反应
③
铜片上
，锌片
，电流表指针偏转
该装置将
转化为
1　原电池的工作原理
2　原电池原理的应用
(1)加快氧化还原反应的速率
原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。
(2)比较金属活泼性强弱
一般原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应，不活泼金属作正极，发生还原反应。
：在判断原电池正负极时，不要只根据金属活动性的相对强弱还要考虑电解质溶液的特点。
①Mg—Al和稀盐酸构成的原电池中，Mg作负极，Al作正极；而若把稀盐酸换为NaOH溶液，Al作负极，Mg作正极。
②)Al—Cu和NaOH溶液构成的原电池中，Al作负极；而若把NaOH溶液换为浓硝酸，Cu作负极。
(3)设计原电池
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示例：Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4为例。
题组1　原电池的构成与工作原理
1．下列装置中，能构成原电池的是(　
　)
A．只有甲
B．只有乙
C．只有丙
D．除乙均可以
2．如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，记录如下：
①Zn为正极，Cu为负极。
②H＋向负极移动。
③电子流动方向，从Zn经外电路流向Cu。
④Cu极上有H2产生。
⑤若有1
mol电子流过导线，则产生H2为0.5
mol
⑥正极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。
描述合理的是(　
　)
A．①②③
B．③④⑤
C．④⑤⑥
D．②③④
【题后归纳】　原电池正、负极的判断
题组2　原电池原理的应用
3．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
实验装置
部分实验现象
a极质量减小，b极质量增大
b极有气体产生，c极无变化
d极溶解，c极有气体产生
电流从a极流向d极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　
　)
A．a>b>c>d
B．b>c>d>a
C．d>a>b>c
D．a>b>d>c
4．某原电池总反应离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，不能实现该反应的原电池是(　
　)
A．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液
B．正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液
C．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
D．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为CuSO4溶液
化学电源简介
1．干电池
最早使用的化学电池是
，它是一种
电池，放完电后不能再使用。
(1)锌锰电池
(2)碱性锌锰电池：将锌锰干电池中的电解质
换成湿的
，并在构造上作了改进。
2．充电电池
充电电池又称
电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。
(1)铅蓄电池：正极材料为
，负极材料为
，电解质为
。
(2)镍镉电池：正极材料为
，负极材料为
，电解质为
。
(3)碱金属中的
是最轻的金属，活泼性
，是制造电池的理想物质。
电池是新一代可充电的绿色电池。
3．燃料电池
(1)燃料电池是通过
与
分别在两个电极上发生
反应，将化学能直接转化为电能的装置。
(2)燃料电池与火力发电相比，其燃料的利用率高、能量转化率高。与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物
，而是由外设装备提供
和
等。
(3)以30%的KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反应如下：
负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O(氧化反应)；
正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－(还原反应)
总反应：2H2＋O2===2H2O
题组　常见化学电源的构成和基本原理分析
1．右图是生活中常用的锌锰干电池的示意图，下列有关说法中不正确的是(　
　)
A．电池内部含有电解质
B．锌是负极，碳棒是正极
C．电池用完后可埋入土壤
D．锌锰干电池是一次性电池
2．燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示，a、b均为惰性电极。下列叙述不正确的是(　
　)
A．a极是负极，该电极上发生氧化反应
B．b极反应是O2＋4OH－－4e－===2H2O
C．总反应方程式为2H2＋O2===2H2O
D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
1．能源的分类
分类
定义
实例
一次能源
直接从自然界取得的能源
流水、风力、化石能源、天然铀矿等
二次能源
一次能源经过加工、转换得到的能源
电力、蒸汽等
其中电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的二次能源。
2．火力发电——燃煤发电的能量转化过程
化学能热能机械能电能
转化过程的关键是燃烧，燃烧一定是氧化还原反应(本质是电子的转移)。
3．原电池
(1)概念：把化学能转变为电能的装置。
(2)工作原理(以铜?锌?稀硫酸原电池为例)：
电极材料
电极名称
电子转移
电极反应式
反应类型
锌
负极
电子流出
Zn－2e－===Zn2＋
氧化反应
铜
正极
电子流入
2H＋＋2e－===H2↑
还原反应
总离子反应式
Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
(3)电子的流向：电子由负极经导线流向正极。反应本质：原电池反应的本质是氧化还原反应。
探究　原电池反应的实验探究
装置
实验现象
实验结论
①
铜片上无气泡
铜与稀硫酸不反应
②
锌片上有气泡
锌与稀硫酸反应
③
铜片上有气泡，锌片溶解，电流表指针偏转
该装置将化学能转化为电能
1　原电池的工作原理
2　原电池原理的应用
(1)加快氧化还原反应的速率
原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。
(2)比较金属活泼性强弱
一般原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应，不活泼金属作正极，发生还原反应。
在判断原电池正负极时，不要只根据金属活动性的相对强弱还要考虑电解质溶液的特点。
①Mg—Al和稀盐酸构成的原电池中，Mg作负极，Al作正极；而若把稀盐酸换为NaOH溶液，Al作负极，Mg作正极。
②)Al—Cu和NaOH溶液构成的原电池中，Al作负极；而若把NaOH溶液换为浓硝酸，Cu作负极。
(3)设计原电池
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示例：Fe＋CuSO4===Cu＋FeSO4为例。
题组1　原电池的构成与工作原理
1．下列装置中，能构成原电池的是(　C　)
A．只有甲
B．只有乙
C．只有丙
D．除乙均可以
2．如图是Zn和Cu形成的原电池，某实验兴趣小组做完实验后，记录如下：
①Zn为正极，Cu为负极。
②H＋向负极移动。
③电子流动方向，从Zn经外电路流向Cu。
④Cu极上有H2产生。
⑤若有1
mol电子流过导线，则产生H2为0.5
mol
⑥正极的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋。
描述合理的是(　B　)
A．①②③
B．③④⑤
C．④⑤⑥
D．②③④
【题后归纳】　原电池正、负极的判断
题组2　原电池原理的应用
3．有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：
实验装置
部分实验现象
a极质量减小，b极质量增大
b极有气体产生，c极无变化
d极溶解，c极有气体产生
电流从a极流向d极
由此可判断这四种金属的活动性顺序是(　C　)
A．a>b>c>d
B．b>c>d>a
C．d>a>b>c
D．a>b>d>c
4．某原电池总反应离子方程式为2Fe3＋＋Fe===3Fe2＋，不能实现该反应的原电池是(　D　)
A．正极为Cu，负极为Fe，电解质溶液为FeCl3溶液
B．正极为C，负极为Fe，电解质溶液为Fe(NO3)3溶液
C．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为Fe2(SO4)3溶液
D．正极为Ag，负极为Fe，电解质溶液为CuSO4溶液
化学电源简介
1．干电池
最早使用的化学电池是锌锰电池，它是一种一次性电池，放完电后不能再使用。
(1)锌锰电池
(2)碱性锌锰电池：将锌锰干电池中的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上作了改进。
2．充电电池
充电电池又称二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。
(1)铅蓄电池：正极材料为PbO2，负极材料为Pb，电解质为稀硫酸。
(2)镍镉电池：正极材料为NiO(OH)，负极材料为Cd，电解质为KOH。
(3)碱金属中的Li是最轻的金属，活泼性极强，是制造电池的理想物质。锂离子电池是新一代可充电的绿色电池。
3．燃料电池
(1)燃料电池是通过燃料与氧化剂分别在两个电极上发生氧化还原反应，将化学能直接转化为电能的装置。
(2)燃料电池与火力发电相比，其燃料的利用率高、能量转化率高。与干电池或者蓄电池的主要差别在于反应物不是储存在电池内部，而是由外设装备提供燃料和氧化剂等。
(3)以30%的KOH溶液为电解质溶液的氢氧燃料电池的电极反应如下：
负极：2H2＋4OH－－4e－===4H2O(氧化反应)；
正极：O2＋2H2O＋4e－===4OH－(还原反应)
总反应：2H2＋O2===2H2O
题组　常见化学电源的构成和基本原理分析
1．右图是生活中常用的锌锰干电池的示意图，下列有关说法中不正确的是(　C　)
A．电池内部含有电解质
B．锌是负极，碳棒是正极
C．电池用完后可埋入土壤
D．锌锰干电池是一次性电池
2．燃料电池是目前电池研究的热点之一。现有某课外小组自制的氢氧燃料电池，如图所示，a、b均为惰性电极。下列叙述不正确的是(　B　)
A．a极是负极，该电极上发生氧化反应
B．b极反应是O2＋4OH－－4e－===2H2O
C．总反应方程式为2H2＋O2===2H2O
D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源

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