化学能转化为电能——电池

化学能转化为电能化学能转化为电能能量在我们生活中起着至关重要的作用，电能是一种常见而广泛应用的能量形式。

而在很多情况下，电源只是源源不断地供电，似乎并不需要关心它们供电的原理和来源。

但是，电能也可以通过能源的物理或化学变化获得，其中化学能转化为电能是一种非常常见的方法。

本文章将探讨这种过程的原理和应用。

一、化学能转化为电能的原理化学能转化为电能的过程又称为化学电池，它的本质是通过化学反应产生电荷，将化学能转化为电能。

根据反应机制的不同，化学电池可以分为两种类型：原电池和电解池。

1.原电池原电池是根据一些特殊化学反应原理制作的，可以把这个过程简单地理解为一种化学燃烧反应，不同的是化学燃烧是通过氧气在常温下与其它物质反应形成能量，而原电池中则是通过两种或多种化学物质之间的摆放或反应来释放出电子，跑出电流。

一个典型的原电池通常由一个阳极和一个阴极组成，它们之间由一个含有可导电离子资料的溶液、半固体或固体电解质通过连接。

在这种组装方法中，如果只是把两个电极放在一起，电极之间仍然存在能量，但无法释放电子。

在原电池中，一个电极通常被称为阳极，另一个电极被称为阴极。

在阳极和阴极之间，这座电池内部会形成一个电势差，它们之间存在一个电位差，电子的流动是由高能电极向低能电极的流动。

在这个过程中，金属或非金属离子会从一个电极移动到另一个电极中，并在这个过程中捕捉或释放电子，最终在两个电极之间形成一个电流。

此时，电池内部的化学成分总是会发生变化，从而产生化学反应。

这种电池根据化学反应类型的不同，可以分为很多种类型，比如钱枚电池，锂离子电池等等。

2.电解池电解池是在外部电源的作用下将化学能转化为电能，通过通过一个外部电源施加电流，对电解质中的薄层电荷进行扰动，将原有的化学反应倾向性逆转，使得电解质中的离子在电流的作用下得到电子捐赠或电子损失。

在这个过程中，正离子会移动到阴极电极，而电子则会在阳极电极处产生离子，从而在阴极电极物质与阳极电极物质之间形成电势差。

第3节化学能转化为电能——电池第1课时原电池的工作原理1．了解原电池的工作原理。

(重点)2．能写出电极反应式和电池反应方程式。

(重点)3．学会设计简单原电池装置。

原电池的工作原理[基础·初探]教材整理1铜锌原电池实验1．实验装置2．实验现象及分析实验现象检流计指针偏转；锌片溶解，铜片变粗电极反应负极(锌极)：Zn－2e－===Zn2＋，氧化反应正极(铜极)：Cu2＋＋2e－===Cu，还原反应电子流向电子由锌片通过导线流向铜片电池反应Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu能量转换化学能转化成电能1．原电池(1)定义：能将化学能转化为电能的装置。

(2)电极名称及电极反应。

①负极：电子流出的一极，发生氧化反应。

②正极：电子流入的一极，发生还原反应。

(3)原电池的构成条件。

①两个活泼性不同的电极(两种金属或一种金属和一种能导电的非金属)。

②电解质溶液。

③构成闭合回路。

④能自发发生的氧化还原反应。

2．工作原理外电路中电子由负极流向正极；内电路(电解质溶液)中阴离子移向负极，阳离子移向正极；电子发生定向移动从而形成电流，实现了化学能向电能的转化。

[探究·升华][思考探究]1799年，意大利科学家伏特发明了世界上最早的电池——伏特电池。

1836年，英国科学家丹尼尔对“伏特电池”进行了改良，制造了一个能稳定工作的铜锌原电池，称为“丹尼尔电池”。

其基本构造如图所示。

问题思考：(1)该装置中电子移动方向如何？溶液中的SO2－4通过盐桥移向锌极吗？【提示】该原电池中负极是锌，正极是铜，电子由锌极流向铜极，盐桥中的K＋向正极移动，Cl－向负极移动，从而平衡电荷，溶液中的SO2－4不会通过盐桥移向锌极。

(2)取出盐桥，检流计指针还会偏转吗？【提示】取出盐桥，不能构成闭合回路，检流计指针不会偏转。

(3)将盐桥改为铜导线连接两种溶液，检流计指针还能偏转吗？【提示】将盐桥改为铜导线连接两种溶液，不能构成原电池，检流计指针不发生偏转。

化学能与电能的转化能量是物质存在的一种形式，可以在不同形式之间进行转化。

其中，化学能和电能是常见的两种能量形式。

化学能是指物质中所蕴含的储存能量，而电能则是指电荷在电场中所具有的能量。

化学能与电能之间的转化在我们日常生活中有着广泛的应用和重要的意义。

一、化学能转化为电能化学能转化为电能主要依赖于电化学反应。

电化学反应是一种将化学反应与电现象耦合起来的反应过程，通过控制电子的流动，将储存在化学物质中的能量转化为电能。

1. 电池的工作原理电池是一种能够将化学能转化为电能的装置。

常见的电池有原电池、干电池、锂电池等。

以干电池为例，通过化学反应将储存在干电池中的化学能转化为电能。

干电池中存在阴极、阳极和电解质三个部分。

化学反应导致电解质中出现电荷的不平衡，从而形成一个电场，使得电子在阴极和阳极之间流动，产生电流，最终将储存在化学物质中的能量转化为电能。

2. 燃料电池的应用燃料电池是一种将化学能直接转化为电能的装置，其工作原理类似于电池。

燃料电池通过将燃料（如氢气、甲烷等）与氧气在电解质中进行氧化还原反应，产生电流，将化学能转化为电能。

燃料电池具有高效、环保的特点，被广泛应用于汽车、航空航天等领域。

二、电能转化为化学能电能转化为化学能的过程主要通过电解反应实现。

电解反应是一种利用电能来促使化学物质发生氧化还原反应的过程，将电能转化为储存在化学物质中的能量。

1. 电解水电解水是将电能转化为化学能的经典例子。

在电解水中，通过外加电压使得水分子发生氧化还原反应，产生氢气和氧气。

在这个过程中，电能被转化为化学键的能量，从而储存在氢气和氧气分子中。

2. 光合作用光合作用是一种将光能转化为化学能的重要过程。

植物通过叶绿素等色素吸收太阳光的能量，将其转化为化学能，并储存在葡萄糖等有机物中。

这个过程中，光能被转化为化学键的能量，从而形成储存能量丰富的化学物质。

三、化学能和电能的应用与意义化学能和电能的转化在现代社会中有着广泛的应用，并具有重要的意义。

3、化学能转化为电能——电池-鲁科版选修四教案一、教学目标1.掌握电池的基本概念和组成。

2.理解电池的化学反应及其转化为电能的原理。

3.了解不同类型电池的特点和用途。

二、教学重难点1.化学能转化为电能的原理。

2.电池的化学反应及其组成。

三、教学内容1. 电池的基本概念电池是将化学能转化为电能的装置。

其基本构成是两个半电池，即两个不同金属电极及其溶解在电解质中的离子，通过导线连接而相连，并搭建在各自的半电池中，在外接负载条件下向负载提供电能的装置。

2. 电池的化学反应电池是通过化学反应将化学能转化为电能的装置。

在电池中，两个半电池通过电解质相互联系，而产生化学反应，电池中的元件之间涉及多种可能的反应和变化。

3. 电池的工作原理电池的工作原理是两种不同物质之间的化学反应和电荷分离两种物质之间的电荷分离。

在电池的工作过程中，两种不同的金属或非金属产生电化学反应，生成电荷失衡的离子，即进行了氧化还原反应。

4. 不同类型电池的特点及应用根据不同的化学反应原理和材料组成，电池可分为干电池、碱性电池、铅蓄电池、锂离子电池、太阳能电池等多种类型。

•干电池：由纯锌和碳对电极、混合氧化物为正极、酸类或碱类电解质组成。

虽然电压较低，但由于价格低廉，用途广泛。

•碱性电池：由锌和锰相对作为负极、氧化银为正极、氢氧化钾为电解质组成。

电压较高，使用寿命长，适用于数码相机、闹钟等各种低功耗电器。

•铅蓄电池：由铅的氧化还原反应和硫酸的电离反应组成，可用于汽车、UPS等大功率应用。

•锂离子电池：由锂离子和金属氧化物相互作用，并在此基础上生成电池。

锂离子电池体积轻巧，能量密度高，使用寿命长，并适用于移动电话、平板电脑等电子产品。

•太阳能电池：由太阳光辐射击破，光伏效应产生电能。

太阳能电池广泛应用于野外探险、太空航天等领域。

四、教学方法1.讲解法：讲解电池的基本原理、结构和组成等内容。

2.案例分析法：通过案例分析电池的使用和特点，旨在使学生加深对电池性质的理解。

第三节化学能转化为电能——电池【学习指导】一、原电池的工作原理1．概念：化学能转化为电能的装置2.工作原理：负极：失去电子（化合价升高），发生氧化反应正极：得到电子（化合价降低），发生还原反应3. 原电池的构成条件（1）自发进行的氧化还原反应；（2）活泼性不同的两极；（3）电解质溶液，并形成闭合回路。

4.电极反应：（1）负极反应：X→X n－+ne-（2）正极反应：溶液中的阳离子得电子的还原反应5.原电池的正、负极的判断方法：（1）由组成原电池的两极的电极材料判断。

一般是活泼的金属是负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属是正极。

注意：如Mg、Al与NaOH溶液形成原电池；Fe、Cu与浓硝酸形成原电池。

都是相对不活泼金属作负极。

（2）根据电流方向或电子流动方向判断。

电流是由正极流向负极，电子流动方向是由负极流向正极。

（3）根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断。

在原电池的电解质溶液内，阳离子向正极移动，阴离向负极移动。

6.原电池电极反应式的书写方法（1）写出总化学反应方程式（即氧化还原反应方程式）。

（2）根据总反应方程式从电子得失（或元素化合价升降）的角度，将总反应分成氧化反应和还原反应。

（3）氧化反应在负极发生，还原反应在正极发生，注意介质可能参与反应，要生成对应的稳定产物。

（4）验证；两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同，则书写正确。

二、化学电源1. 碱性锌锰干电池负极（锌）：Zn+2OH-→ZnO+H2O+2e-正极(石墨)：MnO2+2H2O+2e-→Mn(OH)2+2OH-总反应式：Zn+MnO2+H2O = ZnO+Mn(OH)22.铅蓄电池(H2SO4作电解质)负极：Pb + SO42- PbSO4+2e-正极：PbO2+4H++SO42-+2e-PbSO4+2H2O总反应：Pb + PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O3.(1)氢氧燃料电池（多孔石墨作电极材料，KOH作电解质）负极：2H2+4OH-→4H2O+4e-正极：O2+2H2O+4e-→4OH-总反应：2H2+ O2＝2H2O(1)氢氧燃料电池（多孔石墨作电极材料，H2SO作电解质）负极：2H2→4H++4e-正极：O2+4H++4e-→2H2O总反应：2H2+ O2＝2H2O三、金属的腐蚀和防护1.不纯的金属（或合金）在电解质溶液中的腐蚀，关键形成了原电池，加速了金属腐蚀。

化学能与电能的转化一、化学能转化为电能 1.原电池的工作原理原电池是将能转化为能的一种装置，电子流出的一极称为极，该极发生反应，电子流入的一极叫极，该极发生反应。

原电池中电子流动的方向为：从极经外电路流向极。

2．构成原电池的条件（1）具有活泼性不同的两个电极，较活泼金属作极，发生反应。

较不活泼金属或能导电的非金属单质（如石墨等）作极，发生反应。

（2）具有电解质溶液（一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应）（3）形成闭合回路（或在溶液中接触）（4）原电池反应是自发的氧化还原反应。

3、原电池正负极的判断方法4、原电池电极反应的书写方法――设计原电池原电池反应所依托的化学反应原理是氧化还原反应，书写电极反应的方法归纳如下：(1)写出总化学反应方程式（即氧化还原反应方程式）；(2)根据总反应方程式从电子得失（或元素化合价升降）的角度，将总反应分成氧化反应和还原反应； (3)氧化反应在负极发生，还原反应在正极发生，注意介质可能参与反应； (4)验证；两电极反应式相加所得式子和原化学方程式相同，则书写正确。

例：铁与硫酸铜溶液反应，设计成原电池的两极反应式：负极：正极：练：Ag2O + Zn + H2O = 2Ag + Zn(OH)2的两极反应式负极：正极：【课堂练习】1.下列关于原电池的叙述,错误的是（）A.构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属B.原电池是将化学能转变为电能的装置 C.在原电池中,电子流出的一极是负极,发生氧化反应 D.原电池放电时,电流的方向是从正极到负极 2. 下列关于实验现象的描述不正确的是（） A.铜锌组成的原电池中电子是从锌经过导线流向铜B.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡C.把铜片插入FeCl3溶液中,在铜片表面出现一层铁D.把锌片放入盛有盐酸的试管中,加入几滴CuCl2溶液,气泡放出速率加快3. 下列变化中属于原电池的是（） A.在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层 B.白铁(镀锌)表面有划损时,也能阻止铁被氧化C.红热的铁丝与水接触表面形成蓝黑色保护层D.铁与稀硫酸反应时,加入少量硫酸铜溶液时,可使反应加速 4. 实验室中欲制氢气,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(含铅、铜杂质)与稀硫酸反应5. 铁制品上的铆钉应该选用下列哪些材料制成（） A.铝铆钉 B.铜铆钉 C.铅铆钉 D.锡铆钉6. 由铜、锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的pH怎样变化（） A．不变 B.先变小后变大 C.逐渐变大 D.逐渐变小 7. 对铜-锌-稀硫酸构成的原电池中,当导线中有1mol电子通过时,理论上的两极变化是①锌片溶解了32.5g②锌片增重了32.5g③铜片上析出1g H2④铜片上析出1molH2A. ①③B. ①④C. ②③D. ②④（）8. 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与Y组成的原电池时，Y为电池的负极，则X、Y、Z三种金属的活动顺序为（）A.X > Y > Z B. X > Z > Y C. Y > X > Z D. Y > Z > X9. 将铜棒和铝棒用导线连接后插入浓硝酸溶液中，下列叙述正确的是（） A.该装置能形成原电池，其中铝是负极 B．该装置能形成原电池，其中铜是负极 C．该装置不能形成原电池 D.以上说法均不正确10. 碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛使用，锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应为：Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)��Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列说法错误的是（） A．电池工作时，锌失去电子w.w.w.k.s.5.u.c.o.mB．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)+H2O(l)+2e-��Mn2O3(s)+2OH-(aq) C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D．外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g11. 微型锂电池可作植入某些心脏病人体内的心脏起博器所用的电源，这种电池中的电解质是固体电解质LiI，其中的导电离子是I-.下列有关说法正确的是（） A．正极反应：2Li - 2e- = 2Li+ B．负极反应：I2 + 2e- = 2I- C．总反应是：2Li + I2 = 2LiI D．金属锂作正极12. 某原电池总反应离子方程式为2Fe3+ + Fe = 3Fe2+能实现该反应的原电池是（）A.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为FeCl3溶液B.正极为铜，负极为铁，电解质溶液为Fe(NO3)2溶液 C.正极为铁，负极为锌，电解质溶液为Fe2(SO4)3 D.正极为银，负极为铁，电解质溶液为CuSO4 13. 锌锰干电池在放电时，电池总反应方程式可以表示为：Zn + 2MnO2 + 2NH4+ = Zn2+ + Mn2O3 + 2NH3 + H2O 在此电池放电时，正极（碳棒）上发生反应的物质是（） A. Zn B. 碳棒C. MnO2 和NH4+D. Zn2+ 和NH4+14. 将锌片和铜片插入某种电解质溶液,锌片和铜片用导线相连,形成原电池装置。

第36讲化学能转化为电能——电池[复习目标]1.理解原电池的构成、工作原理及应用。

2.正确判断原电池的两极，能书写电极反应式和总反应方程式。

3.了解常见化学电源的种类及其工作原理；了解燃料电池的应用。

考点一原电池工作原理及应用1．概念原电池是把化学能转化为电能的装置。

2．构成条件反应能发生自发进行的氧化还原反应(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)电极一般是活泼性不同的两电极(金属或石墨)闭合回路①电解质溶液②两电极直接或间接接触③两电极插入电解质溶液中3.工作原理(以锌铜原电池为例)(1)装置变迁(2)电极反应负极：Zn －2e －===Zn 2＋，氧化反应。

正极：Cu 2＋＋2e －===Cu ，还原反应。

总反应：Zn ＋Cu 2＋===Cu ＋Zn 2＋。

(3)盐桥的组成和作用①盐桥中装有含KCl 饱和溶液的琼脂凝胶。

②盐桥的作用：a.连接内电路，形成闭合回路；b.平衡电荷，使原电池不断产生电流。

③盐桥中离子移向：阴离子移向负极，阳离子移向正极。

4．原电池的应用(1)设计制作化学电源(2)比较金属的活动性强弱：原电池中，负极一般是活动性较强的金属，正极一般是活动性较弱的金属(或能导电的非金属)。

(3)加快化学反应速率：氧化还原反应形成原电池时，反应速率加快。

(4)用于金属的防护：将需要保护的金属制品作原电池的正极而受到保护。

1．盐桥是所有原电池构成的必要条件()2．原电池内部电解质中的阴离子一定移向负极，阳离子一定移向正极()3．构成原电池两极的电极材料一定是活泼性不同的金属()4．原电池中负极失去电子的总数一定等于正极得到电子的总数()5．使用盐桥可以提高电池的效率()答案 1.× 2.√ 3.× 4.√ 5.√一、原电池的工作原理1．(2022·杭州模拟)实验a：将铜片、锌片和稀硫酸组成单液原电池，铜片、锌片表面均产生气泡。

实验b：将锌片在稀HgCl2溶液中浸泡几分钟，锌片表面形成锌汞合金，再与铜片、稀硫酸组成单液原电池，只有铜片表面产生气泡。

化学能转化为电能—-电池基础巩固1.(2020江苏泰州二模)下列说法错误的是(）A.铜丝缠在石墨棒上插入稀硝酸,可加快NO生成速率B.双液原电池中,可用浸有CCl4的滤纸作盐桥C。

K2FeO4可用作碱性Zn—K2FeO4电池的正极材料D.生铁发生吸氧腐蚀时的腐蚀速率与O2的浓度有关2.电池是人类生产和生活中的重要能量来源,各式各样的电池的发明是化学对人类的一项重大贡献，下列有关电池的叙述正确的是()A。

锌锰干电池工作一段时间后碳棒变细B。

氢氧燃料电池可将热能直接转变为电能C.氢氧燃料电池工作时氧气在正极被还原D.太阳能电池的主要材料是高纯度的二氧化硅3。

炒过菜的铁锅未及时洗净（残液中含NaCl),不久便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑。

腐蚀原理如图所示，下列说法正确的是（)A。

腐蚀过程中，负极是FeB.Fe失去电子经电解质溶液转移给CC。

正极的电极反应式为4OH——4e—2H2O+O2↑D.C是正极，O2在C表面上发生氧化反应4。

甲醇、氧气和强碱溶液作为电解质溶液的手机电池中的反应为2CH3OH+3O2+4OH—2C O32-+6H2O.有关说法正确的是（）A.放电时，CH3OH参与反应的电极为正极B.放电时,负极电极反应:CH3OH+8OH-—6e-C O32-+6H2OC.标准状况下，通入11.2 L O2完全反应有1 mol电子转移D。

充电时电解质溶液的pH逐渐减小5。

（2020辽宁锦州模拟）肼（N2H4)暴露在空气中容易爆炸,但是以其为燃料的燃料电池是一种理想的电池,该燃料电池具有容量大、能量转化率高、产物无污染等特点，其工作原理如图所示。

下列叙述正确的是(）A。

电池工作时，正极附近的pH降低B.当消耗1 mol O2时,有2 mol Na+由甲槽向乙槽迁移C.负极反应为4OH-+N2H4-4e—N2↑+4H2OD。

若去掉阳离子交换膜,电池也能正常工作6.(2020山东济宁三模)中国科学院深圳研究院成功研发出一种基于二硫化钼/碳纳米复合材料的钠型双离子电池,可充放电。