高中化学必修2 专题05 化学反应与电能知识梳理

1、专题05 化学反应与电能知识梳理【化学反应与电能】一.能源分类1.一次能源： 直接从自然界取得的能源 例如： 流水、风力、原油、原煤、太阳能、天然气、天然铀矿等 2.二次能源： 一次能源经过加工转换得到的能源 例如： 电力、蒸汽等 二.化学能与电能的相互转化1.火力发电的能量转化关系 化学能 热能 机械能 电能 火力发电的缺点：化石燃料属于不可再生资源，用化石燃料发电会造成资源的浪费。火力发电的过程中，能量经过多次转化，利用率低，能量损失大。化石燃料燃烧会产生大量的有害物质(如SO2、CO、NO2、粉尘等)，污染环境。2.原电池原电池是一种 将化学能转化为电能的 装置。【实验探究】参照实验2-

2、4填写以下表格现 象铜 片铜片上有气泡产生锌 片锌片不断溶解电流表指针发生偏转(1)原电池的电极 负极： 发生氧化反应，电子流出（流向正极）的一极 正极： 发生还原反应，电子流入（来自负极）的一极 (2)原电池的原理：原电池中电子的流动方向是从 负 极到 正 极；电流方向是从 正 极到 负 极。根据铜锌原电池，填写下表：总反应：_Zn+2H+=Zn2+H2电极电极材料电极反应反应类型得失电子的粒子电子流动方向负极ZnZn-2e-=Zn2+氧化反应Zn电子流出正极Cu2H+2e-=H2还原反应H+电子流入(3)组成原电池的条件： = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 自发进行的氧化还原

3、反应 = 2 * GB3 * MERGEFORMAT 活泼性不同的两个电极 = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 闭合回路 = 4 * GB3 * MERGEFORMAT 电解质溶液（熔融电解质） (4)原电池正、负极的判断(5)原电池原理的应用 = 1 * GB3 * MERGEFORMAT 比较金属活动性强弱。一般作负极的金属比作正极的金属活泼。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 * GB3 * MERGEFORMAT 金属的防护。使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。 = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 设计制作

4、化学电源。化学能转化为电能。 = 4 * GB3 * MERGEFORMAT 加快化学反应速率。自发进行的氧化还原反应，形成原电池时会使反应速率加快。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。三.原电池电极反应式的书写(1)一般电极反应式的书写，以离子方程式形式表示。书写步骤A.列物质，标得失：按照负极氧化反应，正极还原反应，判断电极反应物、生成物，标出电子得失。B.看环境，配守恒：电极产物在电解质溶液的环境中应能稳定存在，如酸性介质中，OH不能存在，应生成水；碱性介质中，H不能存在，应生成水；电极反应式同样要遵循电荷守恒、原子守恒、得失电子

5、守恒。C.两式加，验总式：正负极反应式相加，与总反应离子方程式验证。常见介质常见介质注意事项中性溶液反应物若是H得电子或OH失电子，则H或OH均来自于水的电离酸性溶液反应物或生成物中均没有OH碱性溶液反应物或生成物中均没有H水溶液不能出现O2(2)利用总反应式书写电极反应式根据总反应式，找出氧化剂、还原剂、氧化产物和还原产物。确定介质的酸碱性或者其它特性。 = 3 * GB3 * MERGEFORMAT 按照负极反应：还原剂-ne-=氧化产物正极反应：氧化剂+ne-=还原产物，书写电极反应式。 = 4 * GB3 * MERGEFORMAT 书写技巧：若某电极反应式较难写出时，可先写出较易写的

6、电极反应式，然后根据得失电子守恒，用总反应式减去较易写的电极反应式，即可得出较难写的电极反应式。【发展中的化学电源】一一次电池1碱性锌锰干电池正极反应： 2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH ；负极反应： Zn2OH2e=Zn(OH)2 ；总反应： Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2 。2锌银电池负极反应： Zn2OH2e=Zn(OH)2 ；正极反应： Ag2OH2O2e=2Ag2OH ；总反应： ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag 。二充电电池1充电电池的特点充电电池又称 二次电池 ，在放电时 化学能转化为电能 ；充电时 电能转化为化学能 。2几种常见的充电电池（

7、1）铅蓄电池铅蓄电池可放电亦可充电，它是用硬橡胶和透明塑料制成长方形外壳，在正极板上有一层棕褐色的PbO2，负极是海棉状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中，且两极间用橡胶或微孔塑料隔开。放电时起原电池的作用。放电时的反应负极： Pb(s)SOeq oal(2,4)(aq)2e=PbSO4(s)(氧化反应) 正极： PbO2(s)4H(aq)SOeq oal(2,4)(aq)2e=PbSO4(s)2H2O(l)(还原反应) 放电总化学方程式为： Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)2H2O(l) 充电时的反应阴极： PbSO4(s)2e=Pb(s)SOeq oal(2,4

8、)(aq)(还原反应) 。阳极： PbSO4(s)2H2O(l)2e=PbO2(s)4H(aq)SOeq oal(2,4)(aq)(氧化反应) 。充电总化学方程式为： 2PbSO4(s)2H2O(l)eq o(=,sup7(电解)Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq) 。放电充电Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)2H2O(l)三燃料电池（碱性） 燃料电池与一般的电池不同的是，反应物不是储存在 电池内部 ，而是由外部提供，电池装置起着类似于试管、烧杯等反应容器的作用。工作原理：利用原电池的工作原理将燃料(如H2)和氧化剂(如O2)分别在两个电极上反应所放出的化

9、学能直接转化为电能。(实验装置如下)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分成酸性、碱性和中性三种。酸性碱性中性负极反应式2H24e=4H2H24OH4e=4H2O2H24e=4H正极反应式O24H4e=2H2OO22H2O4e=4OHO22H2O4e=4OH电池总反应式2H2O2=2H2O【注意】不是燃烧反应。燃料电池是化学能直接转化为电能，具有清洁、安全、高效的优点。燃料电池能量利用率可高达80%以上，但是说达到100%是错误的。四.电池回收废旧电池中含汞、镉、铅等重金属，随意丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染。【规律总结】1.电极反应式的书写步骤：分析氧化还原反应，找出氧化反应和还原反应

10、的物质，确定正负极反应的物质；注意电解质溶液环境，利用电荷守恒分别写出电极反应式；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。2.充电电池电极反应式的书写：(1)先标出原电池总反应式电子转移的方向和数目，指出参与负极和正极反应的物质。(2)写出一个比较容易书写的电极反应式(书写时一定要注意电极产物是否与电解质溶液共存)。(3)在电子守恒的基础上，总反应式减去写出的电极反应式即得另一电极反应式。3.燃料电池电极反应式的书写：(1)正极：(如通O2的一极即氧化剂)反应式为碱性电解液：O2+4e-+2H2O4OH-酸性电解液：O2+4e-+4H+2H2O(2)负极：可燃性物质即还原剂，总反应式减去正极的电极反应式即