人教版必修2 第2章第2節(jié) 化學(xué)能與電能（第1課時） 學(xué)案.doc

2.2.1 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能知識點(diǎn)1火電1.一次能源和二次能源: 直接從自然界取得的能源,稱為一次能源,如流水、風(fēng)力、原煤、石油、天然氣、天然鈾礦等。一次能源經(jīng)過加工、轉(zhuǎn)換得到的能源稱為二次能源,如電力、蒸汽等。其中電能是應(yīng)用最廣泛、使用最方便、污染最小的二次能源。2.火電(1)火電(火力發(fā)電)是化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的一種間接方式,它是通過化石燃料的燃燒使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能,加熱水使之汽化為蒸汽以推動蒸汽輪機(jī),然后帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。燃燒(氧化還原反應(yīng))是使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的關(guān)鍵。(2)火電的生產(chǎn)過程的特點(diǎn)是轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)多、能量轉(zhuǎn)化利用率低、浪費(fèi)資源、污染環(huán)境等。知識點(diǎn)2 原電池的概念將氧化還原反應(yīng)釋放的能量直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置叫原電池。知識點(diǎn)3 銅、鋅原電池的研究原電池原理示意圖:以銅鋅原電池為例:鋅片上發(fā)生的電極反應(yīng)式:zn-2e-zn2+,發(fā)生氧化反應(yīng);銅片上發(fā)生的電極反應(yīng)式:2h+2e-h2,發(fā)生還原反應(yīng)。該裝置中,電子由鋅片出發(fā),通過導(dǎo)線到銅片,電流由銅片出發(fā),經(jīng)過導(dǎo)線到鋅片。該裝置中的能量變化:化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。由兩種活潑性不同的金屬組成的原電池中,活潑的金屬作原電池的負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),相對不活潑金屬作原電池正極,發(fā)生還原反應(yīng)。知識點(diǎn)4 原電池的兩極的判斷根據(jù)組成原電池的兩極材料判斷一般是活動性較強(qiáng)的金屬為負(fù)極,活動性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極。根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷電流是由正極流向負(fù)極;電子流動方向是由負(fù)極流向正極。根據(jù)原電池中電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的定向移動方向判斷在原電池的電解質(zhì)溶液內(nèi),陽離子移向正極,陰離子移向負(fù)極。根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷原電池的負(fù)極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng),正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng)。根據(jù)現(xiàn)象判斷溶解的一極為負(fù)極,增重或有氣泡放出的一極為正極。知識點(diǎn)5 原電池構(gòu)成的條件 有能夠自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng);氧化還原反應(yīng)是構(gòu)成原電池的基礎(chǔ),只有一極發(fā)生氧化反應(yīng)釋放電子,同時另一極發(fā)生還原反應(yīng)接受電子,才能推動電子在外電路定向流動形成電流。沒有氧化還原反應(yīng),就不可能有原電池;換句話說,任何氧化還原反應(yīng),理論上都可以設(shè)計(jì)成原電池。 有電解質(zhì)溶液參與;電解質(zhì)的作用主要有兩個:一是導(dǎo)電,二是參與電極反應(yīng)。電解質(zhì)由于電離而產(chǎn)生大量自由離子,在原電池內(nèi)部起導(dǎo)電作用,沒有它,原電池的電極反應(yīng)很難順利進(jìn)行。電解質(zhì)在原電池中可以參與原電池反應(yīng)(如銅鋅原電池中的稀硫酸),也可以不參與原電池反應(yīng)(如氫氧燃料電池中的氫氧化鈉)。在有些原電池中,用的不是電解質(zhì)溶液而是融化狀態(tài)的電解質(zhì)。 有適當(dāng)?shù)碾姌O材料,組成閉合回路。通常是用金屬材料或石墨作電極(能與水劇烈反應(yīng)的金屬不能作電極,如鈉等)。電極的主要作用是提供電子轉(zhuǎn)移的場所,使電極反應(yīng)得以順利進(jìn)行。金屬可以參與電極反應(yīng)(如銅鋅原電池中的鋅),也可以不參與電極反應(yīng)(如氫氧燃料電池中的鉑電極)。中學(xué)常見的原電池大多是由活潑性不同的兩種金屬作電極,其中較活潑的金屬作負(fù)極,它既作電極,又同時作還原劑?？键c(diǎn)1原電池的工作原理【例1】依據(jù)2ag+cucu2+2ag設(shè)計(jì)的原電池如上圖所示。請回答下列問題:(1)電極x的材料是;電解質(zhì)溶液y是。(2)銀電極為電池的極,發(fā)生的電極反應(yīng)為;x電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為。(3)外電路中的電子是從電極流向電極。答案：(1)銅;agno3(2)正;2ag+2e-2ag;cu-2e-cu2+(3)銅;銀點(diǎn)撥：根據(jù)總反應(yīng)2ag+cucu2+2ag可知,cu置換出ag,cu比ag活潑,故cu為負(fù)極,負(fù)極反應(yīng)為cu-2e-cu2+,外電路中電子從負(fù)極cu流入正極,y溶液中的ag+得到電子生成ag,發(fā)生還原反應(yīng),則y為agno3溶液。考點(diǎn)二原電池的設(shè)計(jì)【例2】鐵及鐵的化合物應(yīng)用廣泛,如fecl3可用作催化劑、印刷電路腐蝕劑和外傷止血劑等。(1)寫出fecl3溶液腐蝕印刷電路銅板的離子方程式。(2)若將(1)中的反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池,請畫出原電池的裝置圖,標(biāo)出正負(fù)極,并寫出電極反應(yīng)式。負(fù)極反應(yīng),正極反應(yīng)。答案：(1)2fe3+cu2fe2+cu2+(2)見上圖。cu-2e-cu2+;2fe3+2e-2fe2+點(diǎn)撥：本題的解題思路為:寫出fe3+與cu反應(yīng)的離子方程式兩極反應(yīng)確定電極材料及電解質(zhì)溶液畫出原電池的裝置圖fecl3溶液腐蝕印刷電路銅板的反應(yīng)即是fe3+與cu之間的氧化還原反應(yīng),故離子反應(yīng)方程式為2fe3+cu2fe2+cu2+。據(jù)此反應(yīng)可知,氧化反應(yīng)為cu-2e-cu2+,cu失電子作還原劑,cu為負(fù)極;還原反應(yīng)為2fe3+2e-2fe2+,fe3+在正極上得到電子被還原,故必須選擇活潑性比銅弱的金屬或惰性電極(如石墨)作正極。因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液中的陽離子得到電子,故電解質(zhì)溶液必須是含fe3+的溶液,如fecl3溶液?？键c(diǎn)三原電池原理的應(yīng)用【例3】(2011,臨沂高一調(diào)研)有a、b、c、d四種金屬按下表中裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。裝置現(xiàn)象二價金屬a不斷溶解c的質(zhì)量增加a上有氣體產(chǎn)生根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問題:(1)裝置甲中負(fù)極的電極反應(yīng)式是。(2)裝置乙中正極的電極反應(yīng)式是。(3)四種金屬活潑性由強(qiáng)到弱的順序是。答案：(1)a-2e-a2+(2)cu2+2e-cu(3)dabc點(diǎn)撥：據(jù)圖知a作負(fù)極,電極