第二节 化学能与电能
1.了解化学能与电能的转化关系。 2.初步了解化学电池的工作原理及应用。 3．了解研制新型电池的重要性。 4.会书写简单的电极反应式。
化学能转化为电能
1．一次能源和二次能源 一次能源 二次能源 定义 直接从自然界取得的能源 一次能源经过加工、转换得到的能源 举例 流水、风力、原煤、天然气、石油等 电力、蒸汽等 2.化学能转化为电能 (1)燃煤发电：化学能――→热能――→机械能――→电能。 (2)原电池
①概念：将化学能转变为电能的装置，其本质是氧化还原反应。 ②原电池的工作原理(以铜-锌原电池为例)
燃烧
蒸汽
发电机
原电池总反应式：Zn＋2H===Zn2＋H2↑。 ③构成条件
a．有两种活泼性不同的电极； b．电极插入电解质溶液； c．电极间形成闭合回路；
d．能自发进行的氧化还原反应。
1．下列有关原电池的说法中正确的是( ) A．在外电路中电子由正极流向负极 B．在原电池中负极发生还原反应
C．原电池工作时，阳离子向正极方向移动 D．原电池中正极一定是不活泼金属
解析：选C。在原电池中，电子从负极通过导线流向正极；原电池中负极发生氧化反应；随着反应的进行，阳离子在正极被还原，所以电解质溶液中的阳离子向正极移动；原电池中一般正极金属比负极金属活泼性差，但不一定是不活泼金属。
＋
＋
2．下列叙述不正确的是( )
A．根据一次能源和二次能源的划分，氢气为二次能源
B．电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源 C．火力发电是将燃料中的化学能直接转化为电能的过程
D．在火力发电过程中，化学能转化为热能实际上是氧化还原反应发生的过程，伴随着能量的变化
解析：选C。氢气不能从自然界直接取得，是二次能源，A正确；电能也是二次能源，且使用方便、污染最小，B正确；以煤为燃料，火力发电的能量转化过程：(煤)化学能→热能→机械能→电能，C错误，D正确。
3．(2019·郴州高一测试)如图为某兴趣小组制作的番茄电池，下列说法正确的是( )
A．电子由铜电极通过导线流向锌电极 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．电流由锌电极通过导线流向铜电极
解析：选C。A项，铜做正极，锌做负极，因此电子由锌电极通过导线流向铜电极，故错误；B项，该装置将化学能转化为电能，故错误；C项，锌做负极失去电子，发生氧化反应，故正确；D项，电子与电流的方向相反，因此电流由铜电极通过导线流向锌电极，故错误。
原电池正、负极的判断方法
如图所示，电流计指针发生偏转，同时A极质量减少，B极上有气泡产生，C
为电解质溶液，下列说法错误的是 ( )
A．B极为原电池的正极
B．A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸 C．C中阳离子向A极移动 D．A极发生氧化反应
[解析] 原电池中，负极金属失去电子，质量减小，故A极是负极，B极是正极，根据构成情况可判断A、B、C可能分别为Zn、Cu、稀盐酸，A、B两项正确；离子移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动，C项错误；负极发生氧化反应，正极发生还原反应，D项正确。
[答案] C
(1)上述例题中，电子的移动方向是怎样的？
(2)上述例题中，如果该原电池反应是Fe＋2HCl===FeCl2＋H2↑，请写出A、B两极的电极反应式。
答案：(1)电子由负极(A极)经导线流向正极(B极)。
－＋＋－
(2)A极的电极反应式是Fe－2e===Fe2，B极的电极反应式是2H＋2e===H2↑。
1．下面是四个化学反应，你认为理论上不可用于设计原电池的化学反应是( ) A．2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑ B．2H2＋O2=====2H2O
C．Zn＋CuSO4===Cu＋ZnSO4
D．Na2CO3＋2HCl===2NaCl＋H2O＋CO2↑
解析：选D。D项中的反应不属于氧化还原反应，不能设计成原电池。 2．下列各装置能构成原电池的是( )
点燃
解析：选B。A项中两电极相同，A项错误；C项中蔗糖溶液是非电解质溶液，C项错误；D项中两烧杯中溶液是分开的，没有形成闭合回路，D项错误。
3．如图所示，a在金属活动性顺序表中排在氢之前，b为碳棒，下列说法中不正确的是( )
A．a极上发生还原反应，b极上发生氧化反应 B．碳棒上有气体逸出
C．导线上有电流，电子移动方向为a→b D．反应后a极质量减小
解析：选A。由题图知，a、b与稀硫酸构成了原电池，在该原电池中，因活泼性a>b(碳棒)，故a为负极，发生氧化反应，b为正极，发生还原反应，选项A错误；b极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故碳棒上有气体逸出，选项B正确；a极失去的电子通过导线转移到b极，即电子移动方向为a→b，选项C正确；a极失去电子后转变为离子进入溶液，故a极逐渐溶解，质量减小，选项D正确。
发展中的化学电源
1．干电池——一次电池
(1)特点：放电之后不能充电。 (2)实例：锌锰电池
(3)电极反应：负极为Zn－2e===Zn2，正极为2MnO2＋2NH4＋2e===Mn2O3＋2NH3↑＋H2O。
(4)为了延长电池寿命和提高其性能，人们将电池内的电解质NH4Cl换成湿的KOH，并在构造上做了改进，制成了碱性锌锰电池。
2．充电电池——二次电池
－
＋
＋
－
(1)特点：放电时所进行的氧化还原反应，充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态。
(2)实例： 电池类型 铅蓄电池 镍镉电池 负极 Pb Cd 正极 PbO2 NiO(OH) 电解质 H2SO4 KOH 3.燃料电池 (1)特点
①燃料和氧化剂(如O2)分别在两个电极上反应将化学能直接转化为电能。 ②与火力发电相比，燃料的利用率高、能量转化率高。
③与干电池或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。
(2)实例：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；
－－
正极：O2＋2H2O＋4e===4OH。
1．下列有关电池的说法中不正确的是( ) A．手机上用的锂离子电池属于二次电池
B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极 C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能 D．锌锰电池中，锌电极是负极
解析：选B。手机上用的锂离子电池是可充电电池，A对。铜锌原电池中，Cu为正极，Zn为负极，外电路中电子由负极流向正极，B错。燃料电池将化学能转化为电能，C对。锌锰电池中，Zn为负极，D对。
2．在实验室制取氢气时，最好的方法是( ) A．纯锌与稀硫酸反应 B．纯锌与浓硫酸反应 C．纯锌与稀盐酸反应
D．粗锌(含铜、银)与稀硫酸反应
解析：选D。含有铜或银的锌与稀硫酸反应时，由于发生原电池反应，生成氢气的速率加快。
3．燃料电池是一种新型电池，它主要是利用燃料燃烧原理把化学能直接转化为电能，氢氧燃料电池的基本反应是
1－－
X极：O2(g)＋H2O(l)＋2e===2OH；
2Y极：H2(g)＋2OH－2e===2H2O(l)。
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2019-2020学年人教版必修2 第二章第二节 化学能与电能 学案
