化学能转化成电能好全解

实验活动6 化学能转化成电能学习目标1.获得化学能转化成电能的化学实验的基础知识和基本技能,学习实验研究的方法,能设计并完成化学能转化成电能的化学实验。

2.形成原电池的概念,探究构成原电池的条件。

重、难点重点:原电池的概念与构成的条件。

难点:用已经学过的有关知识探究化学能转化成电能的条件和装置。

课堂探究主题学习探究过程提升素养自主学习【回顾】1.氧化还原反应中概念间的关系。

2.人们常常利用化学反应将化学能转化为 、 等其他形式的能量,用于生产、生活和科研。

3.原电池:利用 反应将 直接转化成 的装置。

回顾氧化还原反应的相关知识,为实验探究做好铺垫。

情境引入 【思考】日常生活离不开电,那么同学们你们能想象一下没有电后的生活吗?【回顾】上节课我们学过化学能可以转化为电能,目前我国用的最多的是火力发电。

大家思考一下,火力发电都有哪些弊端?1.通过发现生活中需要用电的物品,使学生感受电能对人类生活的重要性。

2.火力发电用到的原料,原料来源,能源利用率,环保等,形成分析这类问题的思维模型。

一、探究原电池的构成条件【回顾】1.电流的实质是什么?2.哪一类反应最有可能实现将化学能转化为电能的设想? 【实验1】用导线将电流表分别与锌片、铜片相连接,使锌片与铜片接触,观察电流表指针是否发生偏转?用石墨棒代替铜片进行上述实验。

解释所观察到的现象。

电极材料 电流表指针是否发生偏转 解释锌片、铜片锌片、石墨棒【思考1】锌片、铜片用导线相连接,为何电流表指针依然不偏转?1.观察宏观外在现象。

2.思考微观本质原因。

3.总结形成原电池的条件:【实验2】将锌片插入盛有稀硫酸的烧杯里,观察现象;再插入铜片,观察现象;取出铜片,插入石墨棒,观察现象。

电极材料实验现象解释锌片锌片、铜片锌片、石墨棒【思考2】锌和稀硫酸的反应是氧化还原反应,但是为何无电流产生?。

续表主题学习探究过程动提升素养二、组装原电池【实验】根据上面总结的原电池构成条件,选择不同的电极材料,以及稀硫酸、导线和电流表,组装原电池,试验其能否产生电流,并作出解释。

(2)将稀硫酸换作硫酸铜溶液、也可以形成原电池、产生电流。

锌为负极、发生氧化反应：Zn－2e－===Zn2＋、铜为正极、发生还原反应：Cu2＋＋2e－===Cu、总反应为：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。

(3)酒精是非电解质、此时不能构成原电池、因此不能产生电流。

【点拨提升】
1．原电池的工作原理
(1)反应类型：负极发生氧化反应、正极发生还原反应。

(2)电子的移动方向：负极流出、经导线流向正极。

(3)离子的移动方向：阳离子向正极移动、阴离子向负极移动。

2．原电池的判断方法
3．原电池正负极的判断方法
易错提醒(1)构成原电池的两电极材料不一定都是金属、正极材料可以为导电的非金属、例如石墨。

两极材料可能参与反应、也可能不参与反应。

(2)两个活泼性不同的金属电极用导线连接、共同插入电解质溶液中不一定构成原电池、必须有一个能自发进行的氧化还原反应。

(3)在判断原电池正负极时、既要考虑金属活泼的强弱也要考虑电解质溶液性质。

如Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中、负极为Mg；但是Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中、负极为Al、正极为Mg。

【典题例证1】在如图所示装置中、观察到电流表指针发生偏转、M棒变粗、N棒变细、
P为电解质溶液。

由此判断下列M、N、P所代表的物质可以成立的是( )
解析经分析可知该装置是原电池、其中M棒作正极、有金属单质析出、N棒作负极、失电子溶解。

A项、锌、铜、稀硫酸构成原电池、则锌是负极、M棒变细、A项错误；B项、铁、铜、稀盐酸构成原电池、M棒上无金属单质析出、B。

《化学能转化为电能——电池》讲义一、电池的定义与工作原理电池，简单来说，就是一种将化学能转化为电能的装置。

它通过一系列的化学反应，使得电子在电路中流动，从而产生电流，为我们的各种电子设备和生活提供能源。

其工作原理主要基于氧化还原反应。

以常见的铜锌原电池为例，锌片和铜片分别插入含有相应离子的溶液中，并用导线连接起来。

锌片在溶液中失去电子，发生氧化反应，变成锌离子进入溶液；而铜离子在铜片上得到电子，发生还原反应，生成铜单质。

这样，电子就从锌片通过导线流向铜片，形成了电流。

在这个过程中，化学能被转化为电能。

电池内部的化学反应不断进行，只要有反应物存在，电池就能持续输出电能。

二、电池的分类电池的种类繁多，根据不同的标准可以进行多种分类。

1、按工作性质分（1）一次电池：也称为干电池，使用后就不能再充电，常见的有碱性锌锰电池、锌银电池等。

（2）二次电池：又称充电电池，可以反复充电使用，如铅酸蓄电池、锂离子电池等。

（3）燃料电池：通过燃料与氧化剂在电极上的反应产生电能，常见的有氢氧燃料电池。

2、按电解质类型分（1）酸性电池：电解质为酸性溶液，如铅酸蓄电池。

（2）碱性电池：电解质为碱性溶液，如碱性锌锰电池。

（3）中性电池：电解质为中性溶液。

3、按用途分（1）民用电池：用于日常生活中的各种小型电子设备，如遥控器、手电筒等。

（2）工业电池：用于大型设备或工业生产中的电源供应。

三、常见电池的介绍1、锌锰干电池这是最常见的一次电池之一。

它的外壳通常是锌筒，作为负极；中间是石墨棒，周围填充着二氧化锰和氯化铵等物质作为正极。

在使用过程中，锌逐渐被消耗，当反应物耗尽时，电池就无法继续供电。

2、铅酸蓄电池这种二次电池在汽车中广泛应用。

它由多个单格电池串联而成，每个单格电池由正极板（二氧化铅）、负极板（铅）和硫酸电解液组成。

充电时，电能转化为化学能存储起来；放电时，化学能转化为电能输出。

3、锂离子电池锂离子电池是目前手机、笔记本电脑等便携式电子设备中常用的电池。

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。

化学能转化为电能---电池知识要点一、原电池的工作原理1、原电池：借助氧化还原反应，将化学能转化为电能的装置称为原电池。

2、构成原电池的条件（1）有活动性不等的两个电极（2）电极要与电解质溶液接触（3）要形成闭合回路(4) 自发的氧化还原反应构成原电池后，一般说来化学反应速率要加快。

实验室不用纯锌与稀硫酸反应制氢气而要用粗锌与稀硫酸反应制氢气，就是利用原电池的原理。

在原电池中，电极并不一定要与电解质溶液直接反应。

当电极不与电解质溶液直接反应时，正极上得电子的物质一般为溶解在水溶液中的氧气，正极上的电极反应式为：O2+2H2O+4e- = 4OH-。

3、原电池的工作原理（1）相对活泼的金属作负极，负极上一定发生氧化反应；相对不活泼的金属（或非金属）作正极，正极上一定发生还原反应。

（2）电子从负极流向正极，电流从正极流向负极。

（3）溶液中的阴离子移向负极，阳离子移向正极。

但是，有一些特例：将镁和铝插到NaOH溶液中，用导线连接后构成原电池，铝是负极，镁是正极。

负极：2Al+8OH- -6e- = 2AlO2- +4H2O 正极：6H2O+6e- = 3H2↑+6OH-总反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑还有，将铁和铜插到浓硝酸中，用导线连接构成原电池，由于铁在浓硝酸中钝化不能继续反应，而铜可与浓硝酸反应，所以，铜时负极，铁是正极。

负极：Cu-2e- = Cu2+正极：2NO3- +4H+ + 2e- = 2NO2↑+2H2O由此可见，并不一定是活泼性强的金属作负极。

金属作负极还是作正极，要看电解质溶液而定。

4、电极反应式的书写（1）书写电极反应式的方法是--------叠加法。

即将两个电极反应叠加一定得到电池总反应。

在推写电极反应时，一般先写出电池总反应，然后再写出负极反应式或正极反应式，将总反应减去负极反应式或正极反应式就可得到正极反应式或负极反应式。

（2）在推写电极反应式还必须注意到介质（环境）的种类。

专题13 化学能转化为电能化学能转化为电能1．燃煤发电的能量转化（1）过程：化学能――→燃烧热能――→蒸汽机械能―――→发电机电能 （2）燃烧(氧化还原反应)是使化学能转换为电能的关键。

2．原电池 （1）实验（2（3）铜锌原电池工作原理：2（4）反应本质：原电池反应的本质是氧化还原反应。

（5）构成原电池的条件理论上，自发的氧化还原反应均可设计成原电池。

①两个活泼性不同的金属(或一个为金属，一个为能导电 的非金属)电极。

②具有电解质溶液。

③形成闭合回路。

【典例1】在如图所示的8个装置中，属于原电池的是 。

【答案】DFG【解析】图中A、B都只有一个电极，C中是两个活泼性相同的电极，E中酒精不是电解质溶液，H不能形成闭合回路，它们不属于原电池，属于原电池的只有D、F、G。

原电池原理的应用1．加快氧化还原反应的速率（1）原理：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）实例：实验室用Zn 和稀硫酸反应制取氢气时，可滴入几滴硫酸铜溶液，形成原电池，加快反应速率。

2．比较金属活泼性强弱（1）原理：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。

（2）实例：有两种金属A 和B ，用导线连接后插入稀硫酸中，观察到A 极溶解，B 极上有气泡产生。

由原电池原理可知，金属活动性：A ＞B 。

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）选择合适的材料。

①电极材料：电极材料必须导电。

负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料。

②电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应。

（3）实例：以Fe ＋CuSO 4===FeSO 4＋Cu 为例电极反应⎩⎪⎨⎪⎧负极反应：Fe －2e －===Fe2＋正极反应：Cu 2＋＋2e －===Cu 电极材料及电解质⎩⎪⎨⎪⎧(1)负极：Fe(2)正极：Cu 或C (比Fe 的活泼性差的金属或能导电的非金属)(3)电解质：CuSO 4溶液装置图【典例2】 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：A．a＞b＞c＞d B．b＞c＞d＞aC．d＞a＞b＞c D．a＞b＞d＞c【答案】C【解析】装置一是原电池，a极质量减小，说明a极金属易失去电子形成离子，故a极金属比b极金属活泼；装置二没有形成原电池，可知b比c活泼，且c位于金属活动性顺序表中氢的后面；装置三和四均形成原电池，易知d比c活泼，d比a活泼。