2020高中一年级下册化学能与电能知识点

7-23 化学能与电能知识点1、原电池的概念将化学能转变成电能的装置2、组成原电池的条件①②③④3、原电池的原理负极----______的金属--- 电子------发生反应正极----_______的金属---- 电子----发生反应外电路：电子流向：电流流向：内电路：电子流？电流流向：阴离子流向：阳离子流向：原电池正负极的判断：a、根据活动性判断：例：特殊：b、根据反应本质来判断：失电子的一定是负极（电子从负极发出），化合价升高。

例：Zn + 2MnO2 + NH4+ =Zn2+ + Mn203 + NH3 + H2Oc、从现象来判断：负极一般会溶解（质量减轻）。

正极一般产生气泡。

如：在某一原电池反应中，原电池两极A、B，A极冒气泡，则？A溶解，则？例1．（9分）（2007海南·14）依据氧化还原反应：2Ag+（aq）+ Cu（s）== Cu2+（aq）+ 2Ag（s）设计的原电池如图所示。

请回答下列问题：（1）电极X的材料是；电解质溶液Y是；（2）银电极为电池的极，发生的电极反应为；X电极上发生的电极反应为；（3）外电路中的电子是从电极流向电极。

例2.把A、B、C、D四块金属泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。

若A、B相连时，A为负极；C、D相连，D上有气泡逸出；A、C相连时A极减轻；B、D相连，B为正极。

则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为[ ]A．A＞B＞C＞D B．A＞C＞B＞DC．A＞C＞D＞B D．B＞D＞C＞A4、阳离子放电顺(氧化性强弱顺序)：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2＋＞Zn2+＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋5、锌铜原电池（硫酸电解质）：负极：正极：总反应：现象：盐桥（锌铜原电池）例3（08年广东化学·5）用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）构成一个原电池。

高中一年级下册化学能与电能知识点化学是一门历史悠久而又富有生机的学科，小编预备了高中一年级下册化学能与电能知识点，详细请看以下内容。

1、化学能转化为电能的方式：电能(电力) 火电(火力发电) 化学能热能机械能电能缺陷：环境污染、低效原电池将化学能直接转化为电能优点：清洁、高效2、原电池原理(1)概念：把化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。

(2)原电池的任务原理：经过氧化恢复反响(有电子的转移)把化学能转变为电能。

(3)构成原电池的条件：(1)有生动性不同的两个电极;(2)电解质溶液(3)闭合回路(4)自发的氧化恢复反响(4)电极称号及发作的反响：负极：较生动的金属作负极，负极发作氧化反响，电极反响式：较生动金属-ne-=金属阳离子负极现象：负极溶解，负极质量增加。

正极：较不生动的金属或石墨作正极，正极发作恢复反响，电极反响式：溶液中阳离子+ne-=单质2021高考化学知识点：化学能与电能正极的现象：普通有气体放出或正极质量添加。

(5)原电池正负极的判别方法：①依据原电池两极的资料：较生动的金属作负极(K、Ca、Na太生动，不能作电极);较不生动金属或可导电非金属(石墨)、氧化物(MnO2)等作正极。

②依据电流方向或电子流向：(外电路)的电流由正极流向负极;电子那么由负极经外电路流向原电池的正极。

③依据内电路离子的迁移方向：阳离子流向原电池正极，阴离子流向原电池负极。

④依据原电池中的反响类型：负极：失电子，发作氧化反响，现象通常是电极自身消耗，质量减小。

正极：得电子，发作恢复反响，现象是常随同金属的析出或H2的放出。

(6)原电池电极反响的书写方法：(i)原电池反响所依托的化学反响原理是氧化恢复反响，负极反响是氧化反响，正极反响是恢复反响。

因此书写电极反响的方法归结如下：①写出总反响方程式。

②把总反响依据电子得失状况，分红氧化反响、恢复反响。

③氧化反响在负极发作，恢复反响在正极发作，反响物和生成物对号入座，留意酸碱介质和水等参与反响。

化学能与电能知识点化学能与电能之间的转化是整个高中化学的重要知识。

下面是店铺为你整理的化学能与电能知识点，一起来看看吧。

化学能与电能知识点1.能源：一次能源，直接从自然界获取的能源，如风能、水能、煤、石油、天然气等;二次能源：一次能源经过加工或转化形成的能源，如电能等。

化学物质都具有化学能，化学反应中的自发氧化还原反应，一般都是放出能量的反应，放出的能量可以转化为热能、光能甚至电能等，但总的能量守恒。

2. 火力发电：煤燃烧，加热水蒸气，驱动发电机发电，化学能----热能------机械能----电能。

缺点是每个过程有能量损耗高，环境污染。

3. 原电池：将化学能直接转化为电能的装置。

(注：放热反应通过反应释放出能量，部分转化为电能，部分转化为热能损耗等，所以原电池不能达到能量的100%转化利用)4. 原电池的形成条件：(1)自发的氧化还原反应(放热反应)----关键和核心(2)两个电极(金属或石墨C)：通常为活泼性不同的两极，在燃料电池中等例外是相同的惰性金属(Pt Ag等)------功能：可能参与反应(主要是金属电极失去电子)，“强迫”负极失去的电子沿外电路导线传导到正极。

(3)电解质溶液(一般是酸碱盐的水溶液，也可以是盐的熔融状态)。

功能：导电介质(阴阳离子的移动导电)、提供反应物质。

(4)闭合回路：电解质溶液的内电路和导线的外电路闭合连接(“两极一液一连线”)。

5. 原电池的工作原理：几个基本物理知识：(1)电流方向：外电路由“+”到“—”，内电路由“—”到“+”;(2)电子在导体(金属或C)中传导，方向与电流方向相反;电子传导方向：外电路由“—”到“+”，(3)电解质溶液中依靠阴阳离子的移动导电，阳离子的移动方向和溶液中的电流方向一致，阴离子与溶液中的电流方向相反。

6. 原电池的正负极电极方程式书写电极方程式：表示电极上发生的物质和电子的变化的方程式书写基本过程：(1)根据已知条件，判断出正负极，(2)根据总的氧化还原反应或者电极，确定反应物以及对应的正确的产物(产物注意是否与电解质溶液中离子发生反应即不能共存)，确保电子的得失和化合价的升降相等。

高一化学化学能与电能知识点化学能和电能是日常生活中经常遇到的两种形式的能量。

化学能是由化学反应中的化学键形成的能量，而电能则是由电荷的运动形成的能量。

以下是化学能和电能的一些知识点和三个例子。

化学能：1. 化学键是由原子之间的静电力形成的，并储存在键中。

当化学键破裂时，储存在键中的化学能会释放出来。

例如，当你吃巧克力时，化学反应将巧克力中的糖分解为葡萄糖并释放能量，这种能量是由糖中的化学键储存的。

2. 化学能可以通过化学反应在物质之间转换。

例如，在燃烧时，燃料中的化学键储存的能量会转化为热能和光能，这些能量可以用于加热和照明。

同样，生物体中的食物可以通过代谢产生化学反应，转化为生物体所需的能量，这也是化学能的一种形式。

3. 化学能可以被储存在化学品中，例如许多用于储存燃料的化学品。

这些化学品通常储存在高温或高压条件下，以维持化学能的稳定性。

当需要释放能量时，这些化学品将被解离，化学能将释放出来。

例如，纯氧化氢燃料可以在高温和高压下储存，当需要时可以用于发电。

电能：1. 电能是由电荷的运动形成的能量，通常在电路中传输和转换。

例如，在家庭电路中，电能从电源进入电路，通过电阻器和开关等组件转换为电热能和光能。

2. 电能可以被储存为电池中的化学能。

电池中的化学反应将化学能转换为电能，使电池可以用于携带电力，例如移动电话和电动车。

3. 电能可以通过发电机转换为机械能，然后再转换为其他类型的能量。

例如，水力发电机将水的机械能转换为电能，而汽车引擎将汽油的化学能转换为机械能，驱动车轮运动。

综上所述，化学能和电能是我们日常生活中常见的能量形式。

通过学习这些能量形式的知识点和例子，我们可以更好地理解和利用它们。

除了上述的化学能和电能知识点和例子，还有一些其他与化学能和电能相关的知识值得了解。

首先是能量转换和守恒定律。

能量转换是指将一种形式的能量转换为另一种形式的能量，例如电能转换为热能。

根据能量守恒定律，能量在任何时候都不能被创造或破坏，只能从一种形式转换为另一种形式。

高一化学能和电能知识点在高一化学学习中，了解并掌握能和电能的知识点是非常重要的。

本文将从能的概念、能的种类、能的转化以及电能的相关知识等方面进行介绍。

一、能的概念能是一种物质或物体所具有的产生变化的能力。

能存在于不同的形式，包括热能、光能、声能、电能等。

能是宇宙中永恒存在的，可以相互转化，但总能量守恒。

二、能的种类1. 热能：物体的内能和温度相关，温度越高，热能越大。

2. 动能：物体由于运动而具有的能量，在物理上表示为1/2mv^2，其中m为物体的质量，v为物体的速度。

3. 电能：电流通过导体时所具有的能量。

4. 光能：由光激发或者传播带来的能量。

5. 化学能：物质在化学反应中可释放的能量。

6. 核能：原子核中质子和中子之间的结合能。

7. 位能：物体由于位置的不同具有的能量，如重力势能等。

三、能的转化能可以相互转化，其中最常见的为动能和势能的相互转化，如物体从较高位置下落时，势能转化为动能；物体上升时，动能转化为势能。

能也可以通过其他方式进行转化，如：1. 热能可以转化为机械能，如蒸汽机的工作原理。

2. 化学能可以转化为热能和电能，如电池的工作原理。

3. 光能可以转化为电能，如太阳能电池的原理。

四、电能电能是一种很重要的能量形式，广泛用于日常生活和工业生产。

以下是关于电能的相关知识点：1. 电能的生成：电能是通过带电粒子（如电子）在电场中的运动来产生的。

当电子从高电位移动到低电位时，电能被释放。

2. 电能的传输：电能可以通过导线传输，导线中的自由电子在电场作用下形成电流，电能随之传输。

3. 电能的利用：电能可以驱动电器设备进行工作，提供照明、加热、通信和驱动机械等功能。

4. 电能的转化：能够将电能转化为其他形式的能量，如发电厂将燃料燃烧产生的热能转化为机械能，再通过发电机转化为电能。

总结：在高一化学学习中，能和电能是重要的知识点。

能的概念、种类和转化方式需要掌握，电能作为一种重要的能量形式需要了解其生成、传输、利用和转化等方面的知识。

高一化学能和电能知识点能和电能是高一化学中的重要知识点，它们是我们理解和解释物质和化学反应的基础。

本文将深入探讨能和电能的概念、特性和应用。

一、能的概念和特性能是物体或系统做功能或进行变化的基本能力。

它存在于各种形式，包括热能、化学能、机械能等。

以下是一些常见的能的特性：1. 守恒性：能的总量在封闭系统中守恒，能量不能被创造或销毁，只能互相转化。

2. 转化性：能可以在不同形式之间互相转化。

例如，电能可以转化为热能、机械能可以转化为电能等。

3. 传递性：能可以通过传热、传动等方式从一个物体传递到另一个物体。

4. 定量性：能可以通过测量来进行定量描述，单位通常为焦耳(J)。

二、化学能的概念和应用化学能是物质内部的能量，它存在于物质的化学键中。

以下是一些重要的化学能相关概念和应用：1. 化学键和化学反应：化学键是原子之间形成的强相互吸引力，它储存了化学能。

化学反应发生时，化学键被打破和重新形成，储存在化学键中的能被释放或吸收。

2. 燃烧反应：燃烧是一种常见的化学反应，涉及到化学能的转化。

例如，燃烧木材时，化学能转化为热能和光能。

3. 内能：物质的内能是由其分子和原子之间相互作用引起的，是体系的总能量。

它包括了分子动能、位能等。

4. 三大能量转化：化学能可以转化为热能、机械能和电能。

例如，煤炭燃烧时释放的化学能可以转化为热能，用于供暖、发电等。

三、电能的概念和应用电能是由电荷运动带来的能量，是一种重要的能量形式。

以下是一些关于电能的概念和应用：1. 电荷和电场：电荷是带有电性的粒子，通过它们的运动可以产生电能。

电场是由电荷形成的力场，是电能传递的媒介。

2. 电路和电流：电路是由导体、电源和负载组成的闭合路径，电流是电荷在电路中的流动。

电流的大小与电荷的数量和流动速度有关。

3. 电压和电势差：电压是电势差的另一种称呼，用来描述电荷在电场中受到的推动力。

电势差越大，电荷流动的速度越快。

4. 电功和功率：电功是指单位时间内电流通过负载所做的功，功率是电功的变化率。

第2节 化学能与电能一、能源的分类1.化学能间接转化为电能(在能量的转化过程中存在能量的损失)—比如火力发电 ①转化过程火力发电是通过化石燃料的燃烧,使化学能转化为热能,加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机,然后带动发电机发电.燃煤发电是从煤中的化学能开始的一系列能量转化过程.化学能−−→−燃烧热能−−→−蒸汽机械能−−→−发电机电能 ①转化原理燃烧(氧化还原反应)是使化学能转化为电能的关键.因此燃烧一定发生氧化还原反应,氧化还原反应必定有电子的转移,电子的转移引起化学键的重新组合,同时伴随着体系能量的变化. 拓展点1:火力发电的优缺点优点:①我国煤炭资源丰富①投资少,技术成熟,安全性能高缺点:①排出大量的能导致温室效应的气体CO 2以及导致酸雨的含硫氧化物,比如SO 2①消耗大量的不可再生的化石燃料资源①能量转化率低①产生大量的废渣、废水.2.化学能直接转化为电能(在能量的转化过程中不存在能量的损失)—原电池(将氧化还原反应所释放的化学能直接转化为电能)(1)原电池的工作原理实验现象产生的原因分析2+会逐渐溶解,而由Zn失去的电子则由Zn片通过导线流向Cu片,因此Zn片上会带有大量的正电荷,Cu片上会带有大量的负电荷,而电解质溶液中含有阳离子(H+、Zn2+)以及阴离子(OH-、SO42-),由于正负电荷相互吸引,所以电解质溶液中的阳离子会移向Cu片去中和Cu片上带负电荷的电子,阴离子则移向Zn片去中和Zn片上的正电荷,但是由于溶液中的H+得电子能力比Zn2+强,所以H+就移向Cu片去获得Cu片上由Zn片失去的电子而被还原为H原子,H 原子再结合成H分子即H2从Cu片上逸出,因此Cu片上有无色气泡产生.通过电流表指针发生偏转并且指针偏向于Cu片这一边,可以得出该装置产生了电流(而电流的形成是因为电子发生了定向移动),并且电流移动的方向与电子移动的方向相反,所以电流是从Cu片流出,Zn片流进,即Cu片作为正极;Zn片作为负极.原电池工作原理的总结归纳:①原电池中电流的流向:正极→负极①原电池中电子的流向:负极→导线→正极(注意:在该过程中,电子是永远都不会进入到电解质溶液中,因为电子只在金属内部运动并且电解质溶液中的自由移动的阴阳离子也不能在导线中通过)①原电池中电解质溶液中阴、阳离子的移动方向:阳离子→正极阴离子→负极①原电池工作原理的本质:发生自发的氧化还原反应即将氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动,将化学能转化为电能的形式释放.(所谓自发就是指该氧化还原反应不需要借助外在的力量即本身就能够自己发生)①原电池中的负极发生氧化反应,通常是电极材料或还原性气体失去电子被氧化,电子从负极流出;原电池的正极发生还原反应,通常是溶液中的阳离子或O2等氧化剂得到电子被还原,电子流入正极.(2)原电池的构成条件(两极一液一回路,反应要自发)①两极:正极和负极是两种活泼性不同的电极材料,包括由两种活泼性不同的金属材料构成的电极或者是由一种金属与一种非金属导体(如石墨)构成的电极,一般活泼性较强的金属作为负极.①一液(电解质溶液):包括酸、碱、盐溶液.①一回路(构成闭合的电路):即两电极由导线相连或直接接触以及两电极必须插入到同一种电解质溶液中或者分别插入到一般与电极材料相同的阳离子的两种盐溶液中,两盐溶液之间用盐桥相连形成闭合回路.比如以下装置:①氧化还原反应要自发:指电解质溶液至少要与作为负极的金属电极材料发生自发的氧化反应.(3)电极反应式①定义:原电池中的正极和负极所发生的反应①电极反应式的书写方法:补充:复杂电极反应式的书写如CH4碱性燃料电池负极反应式的书写:CH4＋2O2＋2OH－===CO2－3＋3H2O……总反应式2O2＋4H2O＋8e－===8OH－……正极反应式CH4＋10OH－－8e－===7H2O＋CO2－3……负极反应式注意:①电极反应式的书写必须遵守离子方程式的书写要求,比如难溶物、弱电解质、气体等均应写成化学式形式.①注意电解质溶液对正、负极反应产物的影响.如果负极反应生成的阳离子能与电解质溶液中的阴离子反应,则电解质溶液中的阴离子应写入电极反应式中,例如Fe与Cu在NaOH溶液中形成原电池,负极反应式为:Fe+2e-+2OH－=Fe(OH)2.三、原电池的应用(1)比较金属的活动性强弱①原理:一般原电池中活动性较强的金属作负极,活动性较弱的金属作正极.①应用:比如A、B两种金属用导线连接或直接接触后插入到稀H2SO4电解质溶液中,若A极溶解,B极有气泡产生,由此可判断A是负极,B是正极,活动性:A>B.(2)加快氧化还原反应的速率①原理:在原电池中,氧化反应与还原反应分别在两极进行,溶液中的粒子运动时相互间的干扰小,从而使化学反应速率加快.①应用:比如实验室中用Zn和稀H2SO4制取H2时,通常滴入几滴CuSO4溶液,能够加快产生H2的速率.原因在于Zn 与置换出的Cu构成了原电池,加快了反应的进行.(3)防止金属被腐蚀(比如要保护一个铁闸,可用导线将其与一Zn块相连,使Zn作原电池的负极,铁闸作正极)补充:金属腐蚀①定义:指金属或合金与周围接触到的气体或液体发生化学反应,使金属失去电子变为阳离子而消耗的过程.②金属腐蚀的分类:化学腐蚀和电化学腐蚀在金属腐蚀中,我们把直接发生氧化还原反应且不构成原电池的腐蚀称为化学腐蚀;而由不纯的金属与电解质溶液接触时形成的原电池反应而引起的腐蚀称为电化学腐蚀,电化学腐蚀又分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀:在潮湿的空气中,钢铁表面吸附一层薄薄的水膜,里面溶解了少量的O2、CO2等气体,含有少量的H＋和OH－从而形成电解质溶液.A.当电解质溶液呈中性、弱碱性或弱酸性时,它跟钢铁里的Fe和少量的C形成了无数个微小的原电池,Fe作负极,C 作正极,因此钢铁发生吸氧腐蚀.电极反应式为:负极(Fe):2Fe-4e-=2Fe2+ 正极(C):O2+2H2O+4e-=4OH－总反应式为:2Fe+O2+2H2O=Fe(OH)2B.当电解质溶液的酸性较强时,钢铁则发生析氢腐蚀.电极反应式为:负极(Fe):Fe-2e-=Fe2+ 正极(C):2H＋+2e-=H2↑总反应式为:Fe+2H+=Fe2+ +H2↑(4)制作各种化学电源(比如制作干电池、铅蓄电池、新型高能电池等)(5)设计制作原电池①设计电路原电池的设计要满足构成原电池的四个条件:(a)由两种活动性不同的金属或由一种金属与其他导电的材料(非金属或某些氧化物)作为电极材料;(b)两个电极必须浸在电解质溶液中;(c)两个电极之间要用导线连接形成闭合回路;(d)有自发进行的氧化还原反应.②电极材料的选择电池的电极必须导电.电池中的负极必须能够与电解质溶液反应,容易失去电子,因此负极一般是活泼的金属材料.正极和负极之间只有产生电势差,电子才能定向移动,所以正极和负极一般不用同一种材料.③电解质溶液的选择电解质是使负极材料放电的物质.因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应,或电解质溶液中溶解的其他物质与负极发生反应(如空气中的O2).但是如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥),则左、右两个容器中的电解质溶液一般选择与电极材料相同的阳离子的盐溶液.比如Cu-Zn-硫酸盐原电池中,负极金属Zn浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中.④设计示例拓展点2:原电池的正、负极的判断方法(1)根据组成原电池两电极的材料判断:一般是活泼性较强的金属作为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属作为正极.(2)根据电流方向或电子流动的方向判断:电流方向(在外电路)是由正极流向负极,电子的流动方向是由负极流向正极.(3)根据原电池中电解质溶液内阴、阳离子的定向移动方向判断:在原电池的电解质溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极.(4)根据原电池两电极发生的反应类型判断:原电池的负极总是失电子发生氧化反应,其正极总是得电子发生还原反应.(5)根据电极质量的变化判断:原电池工作后,X极质量增加,说明溶液中的阳离子在X极(正极)放电,X极活动性弱;反之,X极质量减少,说明X极金属溶解,X极为负极,活动性强.(6)根据电池中的现象判断:若某电极上有气泡冒出,则是因为析出了H2,说明该电极为正极,活动性弱.上述判断方法可简记为:特别提醒:①在判断原电池正、负极时,不能只根据金属活泼性的相对强弱判断,有时还要考虑电解质溶液,比如Mg、Al和NaOH溶液构成的原电池中,由于Mg不与NaOH溶液反应,虽然金属性Mg>Al,但是在该条件下却是Al作负极.因此要根据具体情况来判断正、负极.又比如说Fe、Cu在稀H2SO4溶液中,Fe作负极,Cu作正极;而Fe、Cu在浓HNO3溶液中,Fe作正极,Cu作负极.①原电池的负极材料可以参加反应,表现为电极溶解,但有的原电池(比如燃料电池)负极材料不参加反应;原电池的正极材料通常不参加反应.四、发展中的化学电源1.化学电源的分类2PbSOSO4放电充电锌银蓄电池的负极是锌,正极是Ag电极反应:O+H O+2e- =2Ag+2OH2Ag+Zn(OH)2Zn+Ag2O+H2O放电充电五、燃料电池燃料电池是一种能连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池.燃料电池的最大优点在于能量转化率高,可以持续使用,无噪音,不污染环境.燃料电池的电极本身不参与氧化还原反应,只是一个催化转化元件.它工作时,燃料和氧化剂连续地由外部供给,在电极上不断地进行反应,生成物不断地被排出,于是电池就连续不断地提供电能.(1)氢氧燃料电池2H+O=2H O1)燃料电池正极反应式的书写因为燃料电池正极反应物一般是O2,即正极都是氧化剂—O2得到电子的还原反应,故正极反应的基础都是O2+4e-=2O2-,O2-的存在形式与燃料电池的电解质的状态以及电解质溶液的酸碱性有着密切的联系.①电解质为酸性电解质溶液(如稀硫酸)在酸性环境中,O2-离子不能单独存在,可供O2-离子结合的微粒有H+离子和H2O,O2-离子优先结合H+离子生成H2O.这样在酸性电解质溶液中,正极反应式为O2＋4H++4e-=2H2O.①电解质为中性或碱性电解质溶液(如氯化钠溶液或氢氧化钠溶液)在中性或碱性环境中,O 2-离子也不能单独存在,O 2-离子只能结合H 2O 生成OH -离子,故在中性或碱性电解质溶液中,正极反应式为O 2＋2H 2O +4e -=4OH -.①电解质为熔融的碳酸盐(如Li 2CO 3和Na 2CO 3熔融盐混和物)在熔融的碳酸盐环境中,O 2-离子也不能单独存在,O 2-离子可结合CO 2生成CO 32-离子,则其正极反应式为O 2＋2CO 2 +4e -=2CO 32-.①电解质为固体电解质(如固体氧化锆—氧化钇)该固体电解质在高温下可允许O 2-在其间通过,故其正极反应为O 2+4e -=2O 2-.2)燃料电池负极反应式的书写燃料电池负极反应物种类比较繁多,可为氢气、水煤气、甲烷、丁烷、甲醇、乙醇等可燃性物质.不同的可燃物有不同的书写方式,要想先写出负极反应式相当困难.一般燃料电池的负极反应式都是采用间接方法书写,即按上述要求先正确写出燃料电池的总反应式和正极反应式,然后在电子守恒的基础上用总反应式减去正极反应式即得负极反应式.比如以H 2、C 3H 8为燃料的碱性电池为例说明如下: H 2-2e - =2H +或H 2-2e -+2OH -=2H 2O;C 3H 8−−→−--e 203CO 2−−→−-OH 63CO 32-(3个C 整体从-8价升高到+12价,失去20e -),则有:C 3H 8-20e -+aOH -=3CO 32-+bH 2O,由电荷守恒知a=26;由H 原子守恒知b=17,所以电极反应式为C 3H 8-20e -+26OH -=3CO 32-+17H 2O(3)燃料电池与一次电池、二次电池的主要区别①氧化剂与燃料在工作时不断地由外部供给.①生成物不断地被排出.(4)废弃电池的处理废弃电池中含有重金属和酸碱等有害物质,随意丢弃,对生态环境和人体健康有很大的危害.若把它当作一种资源,加以回收利用,既可以减少对环境的污染,又可以节约资源.因此,应当重视废弃电池的回收.。

第2节 化学能与电能一、能源的分类二、化学能转化为电能1.化学能间接转化为电能(在能量的转化过程中存在能量的损失)—比如火力发电 ①转化过程火力发电是通过化石燃料的燃烧,使化学能转化为热能,加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机,然后带动发电机发电.燃煤发电是从煤中的化学能开始的一系列能量转化过程. 化学能−−→−燃烧热能−−→−蒸汽机械能−−→−发电机电能 ②转化原理燃烧(氧化还原反应)是使化学能转化为电能的关键.因此燃烧一定发生氧化还原反应,氧化还原反应必定有电子的转移,电子的转移引起化学键的重新组合,同时伴随着体系能量的变化. 拓展点1:火力发电的优缺点优点:①我国煤炭资源丰富②投资少,技术成熟,安全性能高缺点:①排出大量的能导致温室效应的气体CO 2以及导致酸雨的含硫氧化物,比如SO 2②消耗大量的不可再生的化石燃料资源③能量转化率低④产生大量的废渣、废水.2.化学能直接转化为电能(在能量的转化过程中不存在能量的损失)—原电池(将氧化还原反应所释放的化学能直接转化为电能)(1)原电池的工作原理电流表指针发生偏转并且指针偏向于实验现象产生的原因分析:由于Zn和Cu的活动性不同,Zn容易失去电子,被氧化为Zn进入到溶液中,所以Zn片会逐渐溶解,而由Zn失去的电子则由Zn片通过导线流向Cu片,因此Zn片上会带有大量的正电荷,Cu片上会带有大量的负电荷,而电解质溶液中含有阳离子(H+、Zn2+)以及阴离子(OH-、SO42-),由于正负电荷相互吸引,所以电解质溶液中的阳离子会移向Cu片去中和Cu片上带负电荷的电子,阴离子则移向Zn片去中和Zn片上的正电荷,但是由于溶液中的H+得电子能力比Zn2+强,所以H+就移向Cu片去获得Cu片上由Zn片失去的电子而被还原为H原子,H 原子再结合成H分子即H2从Cu片上逸出,因此Cu片上有无色气泡产生.通过电流表指针发生偏转并且指针偏向于Cu片这一边,可以得出该装置产生了电流(而电流的形成是因为电子发生了定向移动),并且电流移动的方向与电子移动的方向相反,所以电流是从Cu片流出,Zn片流进,即Cu片作为正极;Zn片作为负极.原电池工作原理的总结归纳:①原电池中电流的流向:正极→负极②原电池中电子的流向:负极→导线→正极(注意:在该过程中,电子是永远都不会进入到电解质溶液中,因为电子只在金属内部运动并且电解质溶液中的自由移动的阴阳离子也不能在导线中通过)③原电池中电解质溶液中阴、阳离子的移动方向:阳离子→正极阴离子→负极④原电池工作原理的本质:发生自发的氧化还原反应即将氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动,将化学能转化为电能的形式释放.(所谓自发就是指该氧化还原反应不需要借助外在的力量即本身就能够自己发生)⑤原电池中的负极发生氧化反应,通常是电极材料或还原性气体失去电子被氧化,电子从负极流出;原电池的正极发生还原反应,通常是溶液中的阳离子或O2等氧化剂得到电子被还原,电子流入正极.(2)原电池的构成条件(两极一液一回路,反应要自发)①两极:正极和负极是两种活泼性不同的电极材料,包括由两种活泼性不同的金属材料构成的电极或者是由一种金属与一种非金属导体(如石墨)构成的电极,一般活泼性较强的金属作为负极.②一液(电解质溶液):包括酸、碱、盐溶液.③一回路(构成闭合的电路):即两电极由导线相连或直接接触以及两电极必须插入到同一种电解质溶液中或者分别插入到一般与电极材料相同的阳离子的两种盐溶液中,两盐溶液之间用盐桥相连形成闭合回路.比如以下装置:④氧化还原反应要自发:指电解质溶液至少要与作为负极的金属电极材料发生自发的氧化反应.(3)电极反应式①定义:原电池中的正极和负极所发生的反应②电极反应式的书写方法:补充:复杂电极反应式的书写如CH4碱性燃料电池负极反应式的书写:CH4＋2O2＋2OH－===CO2－3＋3H2O……总反应式2O2＋4H2O＋8e－===8OH－……正极反应式CH4＋10OH－－8e－===7H2O＋CO2－3……负极反应式注意:①电极反应式的书写必须遵守离子方程式的书写要求,比如难溶物、弱电解质、气体等均应写成化学式形式.②注意电解质溶液对正、负极反应产物的影响.如果负极反应生成的阳离子能与电解质溶液中的阴离子反应,则电解质溶液中的阴离子应写入电极反应式中,例如Fe与Cu在NaOH溶液中形成原电池,负极反应式为:Fe+2e-+2OH－=Fe(OH)2.三、原电池的应用(1)比较金属的活动性强弱①原理:一般原电池中活动性较强的金属作负极,活动性较弱的金属作正极.②应用:比如A、B两种金属用导线连接或直接接触后插入到稀H2SO4电解质溶液中,若A极溶解,B极有气泡产生,由此可判断A是负极,B是正极,活动性:A>B.(2)加快氧化还原反应的速率①原理:在原电池中,氧化反应与还原反应分别在两极进行,溶液中的粒子运动时相互间的干扰小,从而使化学反应速率加快.②应用:比如实验室中用Zn和稀H2SO4制取H2时,通常滴入几滴CuSO4溶液,能够加快产生H2的速率.原因在于Zn与置换出的Cu构成了原电池,加快了反应的进行.(3)防止金属被腐蚀(比如要保护一个铁闸,可用导线将其与一Zn块相连,使Zn作原电池的负极,铁闸作正极)补充:金属腐蚀①定义:指金属或合金与周围接触到的气体或液体发生化学反应,使金属失去电子变为阳离子而消耗的过程.②金属腐蚀的分类:化学腐蚀和电化学腐蚀在金属腐蚀中,我们把直接发生氧化还原反应且不构成原电池的腐蚀称为化学腐蚀;而由不纯的金属与电解质溶液接触时形成的原电池反应而引起的腐蚀称为电化学腐蚀,电化学腐蚀又分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀:在潮湿的空气中,钢铁表面吸附一层薄薄的水膜,里面溶解了少量的O2、CO2等气体,含有少量的H＋和OH－从而形成电解质溶液.A.当电解质溶液呈中性、弱碱性或弱酸性时,它跟钢铁里的Fe和少量的C形成了无数个微小的原电池,Fe作负极,C 作正极,因此钢铁发生吸氧腐蚀.电极反应式为:负极(Fe):2Fe-4e-=2Fe2+ 正极(C):O2+2H2O+4e-=4OH－总反应式为:2Fe+O2+2H2O=Fe(OH)2B.当电解质溶液的酸性较强时,钢铁则发生析氢腐蚀.电极反应式为:负极(Fe):Fe-2e-=Fe2+ 正极(C):2H＋+2e-=H2↑总反应式为:Fe+2H+=Fe2+ +H2↑(4)制作各种化学电源(比如制作干电池、铅蓄电池、新型高能电池等)(5)设计制作原电池①设计电路原电池的设计要满足构成原电池的四个条件:(a)由两种活动性不同的金属或由一种金属与其他导电的材料(非金属或某些氧化物)作为电极材料;(b)两个电极必须浸在电解质溶液中;(c)两个电极之间要用导线连接形成闭合回路;(d)有自发进行的氧化还原反应.②电极材料的选择电池的电极必须导电.电池中的负极必须能够与电解质溶液反应,容易失去电子,因此负极一般是活泼的金属材料.正极和负极之间只有产生电势差,电子才能定向移动,所以正极和负极一般不用同一种材料.③电解质溶液的选择电解质是使负极材料放电的物质.因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应,或电解质溶液中溶解的其他物质与负极发生反应(如空气中的O2).但是如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥),则左、右两个容器中的电解质溶液一般选择与电极材料相同的阳离子的盐溶液.比如Cu-Zn-硫酸盐原电池中,负极金属Zn浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中.④设计示例拓展点2:原电池的正、负极的判断方法(1)根据组成原电池两电极的材料判断:一般是活泼性较强的金属作为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属作为正极.(2)根据电流方向或电子流动的方向判断:电流方向(在外电路)是由正极流向负极,电子的流动方向是由负极流向正极.(3)根据原电池中电解质溶液内阴、阳离子的定向移动方向判断:在原电池的电解质溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极.(4)根据原电池两电极发生的反应类型判断:原电池的负极总是失电子发生氧化反应,其正极总是得电子发生还原反应.(5)根据电极质量的变化判断:原电池工作后,X极质量增加,说明溶液中的阳离子在X极(正极)放电,X极活动性弱;反之,X极质量减少,说明X极金属溶解,X极为负极,活动性强.(6)根据电池中的现象判断:若某电极上有气泡冒出,则是因为析出了H2,说明该电极为正极,活动性弱.上述判断方法可简记为:特别提醒:①在判断原电池正、负极时,不能只根据金属活泼性的相对强弱判断,有时还要考虑电解质溶液,比如Mg、Al和NaOH溶液构成的原电池中,由于Mg不与NaOH溶液反应,虽然金属性Mg>Al,但是在该条件下却是Al作负极.因此要根据具体情况来判断正、负极.又比如说Fe、Cu在稀H2SO4溶液中,Fe作负极,Cu作正极;而Fe、Cu在浓HNO3溶液中,Fe作正极,Cu作负极.②原电池的负极材料可以参加反应,表现为电极溶解,但有的原电池(比如燃料电池)负极材料不参加反应;原电池的正极材料通常不参加反应.四、发展中的化学电源1.化学电源的分类和2PbSOSO4放电充电2Ag+Zn(OH)2Zn+Ag2O+H2O放电充电五、燃料电池燃料电池是一种能连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池.燃料电池的最大优点在于能量转化率高,可以持续使用,无噪音,不污染环境.燃料电池的电极本身不参与氧化还原反应,只是一个催化转化元件.它工作时,燃料和氧化剂连续地由外部供给,在电极上不断地进行反应,生成物不断地被排出,于是电池就连续不断地提供电能.(1)氢氧燃料电池2H+O=2H O1)燃料电池正极反应式的书写因为燃料电池正极反应物一般是O2,即正极都是氧化剂—O2得到电子的还原反应,故正极反应的基础都是O2+4e-=2O2-,O2-的存在形式与燃料电池的电解质的状态以及电解质溶液的酸碱性有着密切的联系.①电解质为酸性电解质溶液(如稀硫酸)在酸性环境中,O2-离子不能单独存在,可供O2-离子结合的微粒有H+离子和H2O,O2-离子优先结合H+离子生成H2O.这样在酸性电解质溶液中,正极反应式为O2＋4H++4e-=2H2O.②电解质为中性或碱性电解质溶液(如氯化钠溶液或氢氧化钠溶液)在中性或碱性环境中,O 2-离子也不能单独存在,O 2-离子只能结合H 2O 生成OH -离子,故在中性或碱性电解质溶液中,正极反应式为O 2＋2H 2O +4e -=4OH -.③电解质为熔融的碳酸盐(如Li 2CO 3和Na 2CO 3熔融盐混和物)在熔融的碳酸盐环境中,O 2-离子也不能单独存在,O 2-离子可结合CO 2生成CO 32-离子,则其正极反应式为O 2＋2CO 2 +4e -=2CO 32-.④电解质为固体电解质(如固体氧化锆—氧化钇)该固体电解质在高温下可允许O 2-在其间通过,故其正极反应为O 2+4e -=2O 2-.2)燃料电池负极反应式的书写燃料电池负极反应物种类比较繁多,可为氢气、水煤气、甲烷、丁烷、甲醇、乙醇等可燃性物质.不同的可燃物有不同的书写方式,要想先写出负极反应式相当困难.一般燃料电池的负极反应式都是采用间接方法书写,即按上述要求先正确写出燃料电池的总反应式和正极反应式,然后在电子守恒的基础上用总反应式减去正极反应式即得负极反应式.比如以H 2、C 3H 8为燃料的碱性电池为例说明如下:H 2-2e - =2H +或H 2-2e -+2OH -=2H 2O;C 3H 8−−→−--e 203CO 2−−→−-OH 63CO 32-(3个C 整体从-8价升高到+12价,失去20e -),则有:C 3H 8-20e -+aOH -=3CO 32-+bH 2O,由电荷守恒知a=26;由H 原子守恒知b=17,所以电极反应式为C 3H 8-20e -+26OH -=3CO 32-+17H 2O(3)燃料电池与一次电池、二次电池的主要区别①氧化剂与燃料在工作时不断地由外部供给.②生成物不断地被排出.(4)废弃电池的处理废弃电池中含有重金属和酸碱等有害物质,随意丢弃,对生态环境和人体健康有很大的危害.若把它当作一种资源,加以回收利用,既可以减少对环境的污染,又可以节约资源.因此,应当重视废弃电池的回收.。

疱丁巧解牛知识·巧学一、化学能与电能的相互转化1.一次能源和二次能源一次能源是指直接从自然界取得的能源。

包括:水能、风能、太阳能、石油、煤、天然气等。

二次能源是指由一次能源经过加工转化的能源。

如电能、蒸汽等。

要点提示 石油、煤、天然气又被称为化石燃料。

化石燃料是现代主要能源，其中在我国仍以煤为主导燃料，而在欧美多以石油和天然气为主要燃料。

2.我国的能源构成与火电站工作原理火电站工作原理：煤的燃烧将化学能转化为热能；煤燃烧产生的热能将水加热变成气态——水蒸气；水蒸气驱动涡轮发电机进行发电，发电过程中的能量转化如下:化学能−−→−燃烧热能−−→−蒸汽机械能−−→−发电机电能 要点提示 在我国发电总量中，火力发电占首位，其次是水力发电，而其他形式的发电非常少。

3.燃烧的实质燃烧是一种发光、发热的剧烈氧化还原反应。

要点提示 燃烧是典型的氧化还原反应，其本质是还原剂(燃料)被氧化失去电子给氧化剂(O 2)，氧化剂得到电子被还原，电子的转移引发新物质生成，同时伴随能量的变化。

4.原电池装置一套完整的原电池装置包括：两个不同的电极、电解质溶液并用导线连接电极，放入电解质溶液中形成闭合电路。

实验探究：铜锌原电池（1）将锌片和铜片用导线连接起来(导线中间接入一个电流表)，平行插入盛有稀硫酸的烧杯中，观察现象。

硝酸。

②实验中所用电极表面积要大，并且要清洁。

如果Zn 片和Cu 片上有杂质，会形成许许多多的微电池，现象就会不明显。

③实验前最好用酸将Zn 片和Cu 片洗几遍，然后再用水冲洗干净。

④锌片应该用纯锌，若用粗锌会观察到Zn 片上也会放出气泡。

（2）原电池中的电子流向与正负极的判断当把用导线连接的锌片和铜片一同浸入稀硫酸中时，由于锌比铜活泼，容易失去电子，锌被氧化成Zn 2+而进入溶液，电子由锌片通过导线流向铜片。

由于电子的流向与电流的流向恰好相反，所以电流由铜片（正极）流出，经过导线流向锌片（负极）。