高中化學(xué)新教材第6章第一節(jié)第2課時化學(xué)反應(yīng)與電能

第2課時化學(xué)反應(yīng)與電能

［核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)］1.設(shè)計實驗認(rèn)識構(gòu)成原電池的條件。2.理解原電池的概念及工作原理，

能正確判斷原電池的正負(fù)極。

一、火力發(fā)電一化學(xué)能間接轉(zhuǎn)化為電能

r知識梳理」

火力發(fā)電,其次來自水力發(fā)電。

首先通過化石燃料燃燒,使化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?加熱水使之汽化為蒸汽以推動蒸汽輪機,然

后帶動發(fā)電機發(fā)電。

化學(xué)能暨型熱能包B機械能名照電能

r理解應(yīng)用」

燃煤發(fā)電是目前我國主要的火力發(fā)電形式，思考回答下列問題：

⑴寫出碳完全燃燒的化學(xué)方程式并用雙線橋標(biāo)出上述反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目：

(2)上述燃燒反應(yīng)中發(fā)生氧化反應(yīng)的是,氧化劑是。

(3)碳燃燒過程中化學(xué)能主要轉(zhuǎn)變?yōu)槟芎湍堋?/p>

(4)試從資源、能效、對環(huán)境的影響等方面，闡述火力發(fā)電的弊端有哪些？

失去4e-

Ii

00+4—2

C+O2^CO2

It

答案（1）得到2X2e-

⑵碳氧氣⑶熱光

(4)①化石燃料屬于不可再生資源，用化石燃料發(fā)電會造成資源的浪費；②火力發(fā)電的過程中,

能量經(jīng)過多次轉(zhuǎn)化，利用率低，能量損失大；③化石燃料燃燒會產(chǎn)生大量的有害物質(zhì)(如S02、

CO、NO2、粉塵等)，污染環(huán)境

二、原電池一化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能

r知識梳理」

1.實驗探究

實驗操作實驗現(xiàn)象原因解釋

反應(yīng)的離子方程式：Zn+2H+

ZnCu

2+

=Zn+H2t

1j][IlZn片：鋅片溶解，表

lill面產(chǎn)生無色氣泡Cu片表面無明顯變化的原因：

稀H2SO4銅排在金屬活動性順序表氫的

Cu片：無變化

后面，不能從酸溶液中置換出

(1)

氫氣

電流表指針偏轉(zhuǎn)說明：導(dǎo)線中

jfl;Zn片是否溶解：溶解有電流

Cu片上是否有氣泡：

IIICu片上有氣泡說明：溶液中的

有氣泡

氫離子在銅片表面獲得電子發(fā)

稀H2SO4

生還原反應(yīng)產(chǎn)生氫氣，從銅片

電流表A指針偏轉(zhuǎn)

(2)

上放出

2.原電池的概念

原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置:

原電池的反應(yīng)本質(zhì)是氧化還原反應(yīng)。

3.原電池的工作原理

(1)分析下圖并填空

-電極名稱：正極

電極反應(yīng)類型：還原反應(yīng)

電極反應(yīng)式：

.2H++2e-=H-

原電池總反應(yīng)式：Zn+2H+=Zn2++H2t。

⑵能量轉(zhuǎn)化：化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)楦堋?/p>

4.原電池的構(gòu)成條件

理論上，放熱的氧化還原反應(yīng)均可構(gòu)成原電池。

裝置條件：(1)具有活動性不同的兩個電極(金屬與金屬或金屬與能導(dǎo)電的非金屬)。

(2)溶液：兩電極均插入電解質(zhì)溶液中。

(3)導(dǎo)線：兩電極用導(dǎo)線相連，形成閉合回路。

|■判斷正誤」

(1)火力發(fā)電是化學(xué)能間接轉(zhuǎn)化為電能的過程()

(2)HCl+NaOH==NaCl+H2。是放熱反應(yīng)，可以設(shè)計成原電池()

(3)將銅片和鋅片用導(dǎo)線連接插入酒精中，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)()

(4)在銅一鋅一稀硫酸原電池中，電子由鋅通過導(dǎo)線流向銅，再由銅通過電解質(zhì)溶液到達鋅

()

(5)原電池中陽離子向正極移動()

(6)原電池中的負(fù)極反應(yīng)一定是電極材料失電子()

答案(1)V(2)X(3)X(4)X(5)V(6)X

r理解應(yīng)用」

i.(原電池的構(gòu)成條件)下列裝置中能夠組成原電池的是(填序號)，其他不能構(gòu)成原電

池的試分別說明理由：。

Znp^-]Zn

H2sO4溶液HC1溶液H2sO4溶液

①②③

答案③⑤

①只有一個電極，②中兩個電極的活潑性相同，④中為非電解質(zhì)溶液，不能導(dǎo)電，⑥電解質(zhì)

溶液（內(nèi)電路）未形成閉合回路

-反思歸納

原電池的判定方法

一看反應(yīng)原理（能否自發(fā)地進行氧化還原反應(yīng)）；二看構(gòu)成條件（兩極一液成回路：兩個活潑性

不同的電極，插入電解質(zhì)溶液中，裝置形成閉合回路）。

2.（電極名稱的判斷）根據(jù)原電池原理，結(jié)合裝置圖，按要求解答問題：

電流表

（1）若X為Zn,Y為硫酸銅溶液，則X為（填電極名稱），判斷依據(jù)

銅電極的名稱是，溶液中的CM+移向（填“Cu”或“X”）電極。

（2）若X為銀，Y為硝酸銀溶液，則X為（填電極名稱），判斷依據(jù);

銅電極的名稱是，溶液中的Ag+移向（填“Cu”或“X”）電極。

⑶若X為Fe,Y為濃硝酸，則Cu為（填電極名稱），銅電極可能觀察到的現(xiàn)象是

；X電極的名稱是。

答案⑴負(fù)極鋅的活潑性比銅強（或Zn的還原性比Cu強）正極Cu

⑵正極銅的活潑性比銀強(或Cu的還原性比Ag強)負(fù)極X

(3)負(fù)極銅電極逐漸溶解，溶液變藍正極

3.利用原電池原理可比較金屬的活潑性，原電池中，作負(fù)極的金屬活動性一般比作正極的金

屬活動性強。結(jié)合相關(guān)知識解答下列問題。

由A、B、C三種金屬按表中裝置進行實驗：

甲乙

裝置AJ-1BCJT-1B

麗CuSOq溶液

A不斷溶解，C的質(zhì)量增加，

現(xiàn)象

B上產(chǎn)生氣泡B的質(zhì)量減輕

⑴在甲中，金屬片(填“A”或"B”)發(fā)生氧化反應(yīng)。

(2)在乙中，金屬片(填“B”或"C”)作負(fù)極。

(3)如果把B、C用導(dǎo)線連接后同時浸入稀硫酸溶液中，有一電極產(chǎn)生氣泡。則金屬片

(填“B”或"C”)上有氣泡產(chǎn)生。

(4)上述三種金屬的活動性順序是o

答案(1)A(2)B(3)C(4)A>B>C

提醒：利用原電池還可加快化學(xué)反應(yīng)，如：在用Zn和稀硫酸反應(yīng)制取H2時，滴加少量CuSC)4

溶液，可加快Zn與稀硫酸反應(yīng)制取壓的速率。

-歸納總結(jié)

r跟蹤強化」

答案A

解析A項，鋰離子電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，故正確；B項，太陽能集熱器是把太陽能

轉(zhuǎn)化為熱能，故錯誤；C項，燃燒是放熱反應(yīng)，是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，故錯誤；D項，硅

太陽能電池是把太陽能轉(zhuǎn)化為電能，故錯誤。

2.下列裝置能形成原電池的是（）

A.①②③⑦B.①②⑤⑥

C.①②③④D.①②③⑥⑦

答案A

解析根據(jù)構(gòu)成原電池的“兩極一液一線一反應(yīng)”判斷,裝置④不能形成閉合回路；裝置⑤

不具有兩個活動性不同的電極，只能發(fā)生氧化還原反應(yīng)；裝置⑥中酒精不是電解質(zhì)溶液。

3.如圖所示，下列對于該原電池的敘述正確的是（）

稀硫酸

A.銅是負(fù)極，銅片上有氣泡產(chǎn)生

答案D

解析由圖可知，Zn為原電池負(fù)極，失去電子被氧化，電子經(jīng)導(dǎo)線流向正極銅電極；溶液中

的氫離子在正極得到電子而被還原為H2;電子流向與電流方向相反。

4.某原電池的離子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu,該原電池正確的組成是（）

選項正極負(fù)極電解質(zhì)溶液

ACuZnHC1

BZnCuCuSO4

CCuZnCuSO4

DCuZnZnCl2

答案C

解析將Zn+Cu2+^=Zn2++Cu拆開兩個半反應(yīng):

氧化反應(yīng)（負(fù)極反應(yīng)）：Zn—2e=Zn2+o

還原反應(yīng)（正極反應(yīng)）：Cu2++2e-=Cuo

則電池的負(fù)極是Zn,正極是比鋅不活潑的金屬或能導(dǎo)電的非金屬，電解質(zhì)溶液中含CM+。

課時對點練

A組基礎(chǔ)對點練

題組一獲取電能的途徑

1.下列敘述不正確的是（）

A.用天然氣火力發(fā)電時，每一步都需要化學(xué)反應(yīng)來完成

B.利用太陽能等清潔能源代替化石燃料，有利于節(jié)約資源，保護環(huán)境

D.在火力發(fā)電時，化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能的過程實際上是氧化還原反應(yīng)發(fā)生的過程，伴隨著能量

的變化

答案A

解析火力發(fā)電的過程包括，化學(xué)能坐唯熱能坐處＞機械能筌曳皿電能，后兩個階段都

未發(fā)生化學(xué)變化。

題組二原電池概念及構(gòu)成

2.下面是四個化學(xué)反應(yīng)，你認(rèn)為理論上不可用于設(shè)計原電池的化學(xué)反應(yīng)是（）

A.Zn+Ag2O+H2O=Zn（OH）2+2Ag

B.Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O

C.Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4

D.C+CO2=^=2CO

答案D

解析D是吸熱的氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)過程中吸收能量，不能設(shè)計為原電池。

3.（2018?長春外國語學(xué)校月考）下列關(guān)于原電池的敘述中，不正確的是（）

答案B

解析原電池的負(fù)極失去電子被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)，A正確；構(gòu)成原電池正負(fù)極的材料不

一定是兩種不同的金屬，可能是非金屬和金屬，B錯誤；根據(jù)原電池的工作原理，原電池是

將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，C正確；原電池放電時，電子轉(zhuǎn)移的方向是從負(fù)極沿導(dǎo)線流向

正極，所以正極為電子流入的電極，D正確。

4.下列各組的電極材料和電解液，不能組成原電池的是（）

A.銅片、石墨棒、蔗糖溶液

B.鋅片、石墨棒、硫酸銅溶液

C.鋅片、銅片、稀鹽酸

D.銅片、銀片、硝酸銀溶液

答案A

解析蔗糖為非電解質(zhì)。

5.下列裝置可以構(gòu)成原電池的是（）

蔗糖

/溶液

B

答案C

題組三原電池的原理及應(yīng)用

6.下圖是原電池示意圖。當(dāng)該電池工作時，下列描述不正確的是（

D.鋅是負(fù)極，其質(zhì)量逐漸減小

答案A

解析因Zn的活潑性大于Cu,則Zn為負(fù)極，Cu為正極，Cu不能反應(yīng)生成Cu2+,所以溶

液不會變?yōu)樗{色，故A錯誤；Cu為正極，H+在Cu電極上得電子生成氫氣，所以銅片表面

有氣泡產(chǎn)生，故B正確；在該原電池中，Zn失去電子、電子由Zn片經(jīng)導(dǎo)線流向Cu片，電

流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，故C正確；Zn為負(fù)極，Zn失去電子生成Zn2+,其質(zhì)量逐漸減小，故D

正確。

7.某原電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為Fe+CuSC）4=FeSO4+Cu,下列有關(guān)描述正確的是（）

4溶液

答案D

解析根據(jù)金屬活動順序表知，鐵比銅活潑，結(jié)合原電池原理知，鐵作負(fù)極，銅作正極，負(fù)

極上電極材料失電子變成離子進入溶液，發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上，溶液中銅離子得電子生成

銅單質(zhì)，發(fā)生還原反應(yīng)，電解質(zhì)溶液是CuS04溶液，故A、B、C錯誤，D正確。

8.（2019?山東城陽第三高級中學(xué)高一期中）A、B、C都是金屬，B中混有C時，只有C能被鹽

酸溶解；A、B與稀硫酸組成原電池時，A為電池的正極。A、B、C三種金屬的活動性順序

為（）

A.A>B>CB.A>C>B

C.C>B>AD.B>C>A

答案C

解析B中混有C,只有C能被鹽酸溶解，根據(jù)金屬活動順序表，推出C比B活潑，A、B

與稀硫酸構(gòu)成原電池，A為正極，則B為負(fù)極，根據(jù)原電池工作原理，推出B比A活潑，

綜上所述，金屬活動性大小順序是C>B>A,故C正確。

9.如圖是某同學(xué)學(xué)習(xí)原電池后整理的學(xué)習(xí)筆記，錯誤的是()

②電流

③③

氧化反應(yīng)’還原反應(yīng)

2++

Zn->Zn2H-H2f

陰離子?H2SO4E陽離子

④④

-1電解質(zhì)溶液］—

A.①電子流動方向B.②電流方向

C.③電極反應(yīng)D.④溶液中離子移動方向

答案B

解析鋅為負(fù)極，銅為正極，電子由鋅片流向銅片，A正確；電流與電子運動方向相反，則

電流由銅片經(jīng)導(dǎo)線流向鋅片，B錯誤；鋅失電子生成鋅離子，H+在銅片上得電子被還原生成

氏逸出，C正確；原電池工作時，陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極，D正確。

10.某同學(xué)為了探究原電池產(chǎn)生電流的過程，設(shè)計了如圖實驗。

CuSO”溶液

⑴打開K,觀察到的現(xiàn)象為____________________________________________________

(2)關(guān)閉K,觀察到的現(xiàn)象是____________________________________________________

此電池的負(fù)極的電極反應(yīng)式為，

總反應(yīng)式為

（3）關(guān)閉K,溶液中陽離子向（填“Zn”或“C”）極移動，外電路中，電子流動方向

是。

答案（1）鋅棒上附著有紅色固體（2）碳棒上附著有紅色固體Zn-2e-=Zn2+Zn+Cu2+

=Zn2++Cu（3）CZn-C（或負(fù)極一正極）

解析（1）打開K,鋅與硫酸銅接觸，置換出銅，所以可以看到鋅棒上附著有紅色固體。（2）

關(guān)閉K,形成原電池，鋅作負(fù)極，碳作正極，溶液中的銅離子在碳棒上得到電子生成銅，看

到碳棒上附著有紅色固體；其正極反應(yīng)為Cu2++2e-=Cu;負(fù)極反應(yīng)為Zn—2eI=Zn2+；

總反應(yīng)為Zn+Cu2+==Zn2++Cu。（3）關(guān)閉K,溶液中的陽離子向正極移動，即向碳棒移動，

電子從鋅出來經(jīng)過導(dǎo)線流向碳。

B組綜合強化練

1.美國化學(xué)家諾塞拉研制出一種可以將水分解成氫氣和氧氣的催化劑，這將使氫氣生產(chǎn)成為

可能，并使太陽能使用步入新的時代，被稱為“水發(fā)電技術(shù)”。下列有關(guān)說法正確的是（）

A.“水發(fā)電技術(shù)”是指水分解生成氫氣和氧氣，同時放出能量來發(fā)電

B.“水發(fā)電技術(shù)”可實現(xiàn)發(fā)電過程中的零污染物排放

2、02分別通入燃料電池的兩極，通的電極上發(fā)生還原反應(yīng)

D.“水發(fā)電技術(shù)”的能量轉(zhuǎn)換形式為：化學(xué)能一電能一熱能

答案B

解析水分解的過程是吸熱過程，選項A錯誤；“水發(fā)電技術(shù)”可實現(xiàn)發(fā)電過程中的零污染

物排放，選項B正確；“水發(fā)電技術(shù)”的能量轉(zhuǎn)換形式為太陽能一化學(xué)能一電能，選項D錯

誤；氫氧燃料電池中，通H2的為電源負(fù)極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，選項C錯誤。

2.下列有關(guān)原電池的說法正確的是（）

3++Fe^=3Fe2+設(shè)計為原電池，則可用Zn為負(fù)極，F(xiàn)e為正極，F(xiàn)eCb為電解質(zhì)

B.銅片和鋁片用導(dǎo)線連接后插入濃硝酸中，銅作負(fù)極

C.銅鋅原電池工作時，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極

D.鋁片和鎂片用導(dǎo)線連接后插入NaOH溶液中，Mg較活潑作負(fù)極

答案B

解析Fe作負(fù)極，活潑性比Fe弱的作正極，所以不能用Zn作負(fù)極，故A錯誤；A1遇到濃

硝酸會鈍化，Cu與濃硝酸反應(yīng)，Cu作負(fù)極，故B正確；電子由負(fù)極（鋅）流向正極（銅），故C

錯誤；由Al、Mg、NaOH組成的原電池，A1作負(fù)極失電子生成A1O5,故D錯誤。

3.（2019?長沙高一下學(xué)期期中）如圖所示，兩電極一極為碳棒，一極為鐵片，若電流表的指針

發(fā)生偏轉(zhuǎn)，且a極上有大量氣泡生成，則以下敘述正確的是（）

A.a為負(fù)極，是鐵片，燒杯中的溶液為硫酸

B.b為負(fù)極，是鐵片，燒杯中的溶液為硫酸銅溶液

C.a為正極，是碳棒，燒杯中的溶液為硫酸

D.b為正極，是碳棒，燒杯中的溶液為硫酸銅溶液

答案C

解析Fe、C形成的原電池中，負(fù)極鐵失去電子，變成Fe2+,由于a極上有大量氣泡生成，

所以正極（C）電極反應(yīng)：2H++2―==H2t,a為正極，是碳棒；b為負(fù)極，是鐵片；電解質(zhì)

溶液為硫酸。

4.（2019?醴陵市期中）如圖所示的原電池裝置，X、Y為兩電極，電解質(zhì)溶液為稀硫酸，外電路

中的電子流向如圖所示，對此裝置的下列說法正確的是（）

A.外電路的電流方向為：X-外電路一Y

B.若兩電極分別為Zn和石墨棒，則X為石墨棒，Y為Zn

K移向X電極，Y電極上有氫氣產(chǎn)生

D.X極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)

答案C

解析由外電路中的電子流向可知，X為負(fù)極，Y為正極，由圖可知電子的流動方向是X-

外電路一Y,則電流的方向應(yīng)該是Y—外電路一X,故A錯誤；X為原電池的負(fù)極，Y為正

極，則X應(yīng)為Zn,故B錯誤；X為負(fù)極，Y電極上生成氫氣，SOK移向負(fù)極X電極，故C

正確；X極上發(fā)生的是氧化反應(yīng)，Y極上發(fā)生的是還原反應(yīng)，故D錯誤。

5.（2019?白山市第十九中學(xué)高一期中）a、b的活動性均比氫強，a還可以從b的硝酸鹽中置換

出b。將a、b用導(dǎo)線相連放入CuSCU溶液中，下列敘述中不正確的是（）

A.導(dǎo)線上有電流，電流方向由a到b

B.a極質(zhì)量減少，b極質(zhì)量增加

D.a棒發(fā)生氧化反應(yīng)，b棒發(fā)生還原反應(yīng)

答案A

解析將a、b用導(dǎo)線相連放入C11SO4溶液中，構(gòu)成原電池，a是負(fù)極，b是正極，導(dǎo)線上有

電流，電流方向由b到a,故A錯誤；在原電池中，負(fù)極a發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，質(zhì)量減

輕，不活潑金屬b為正極，發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，質(zhì)量增加或者是產(chǎn)生氫氣，故B、C正

確；在原電池中，負(fù)極a發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，正極b極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，故D正

確；選A。

6.汽車廣泛使用的鉛蓄電池的兩極分別為Pb、PbO2,電解液為硫酸，工作時，電極反應(yīng)分別

+

是：Pb