【知识解析】化学反应与电能

化学反应与电能深化理解(1)在火力发电过程中，燃烧是使化学能转化为电能的关键。(2)火力发电是通过氧化还原反应将化学能转化为电能的一种间接方式。要想使氧化还原反应释放的能量直接转化为电能，就要设计一种使反应中的电子转移在一定条件下形成电流的装置，化学电池就是这样一种装置。化学反应与电能2.原电池(1)教材P36·实验6-3原电池原理实验探究实验装置实验现象实验结论锌片：逐渐溶解，有气泡产生铜片：没有变化锌与稀硫酸反应生成氢气，铜与稀硫酸不反应锌片：逐渐溶解铜片：有气泡产生锌与稀硫酸发生反应，铜片上产生H2锌片：逐渐溶解铜片：有气泡产生电流表：指针发生偏转在物质发生化学反应的同时产生了电流，即化学能转化为电能化学反应与电能原理分析：当把用导线连接的锌片和铜片一同浸人稀硫酸中时：①由于锌片比铜片活泼，容易失去电子，锌片被氧化成Zn2+而进入溶液。②电子由锌片通过导线流向铜片。③溶液中的H+从铜片上获得电子，被还原成氢原子，氢原子再结合为氢分子从铜片上逸出，就这样电子在导线中做定向移动，形成电流。化学反应与电能注意：实验中所用电极的表面积要大，并且要洁净。如果锌片和铜片表面有杂质，会形成许许多多的微电池，现象就会不明显。(2)原电池的定义：把化学能转化为电能的装置叫做原电池。(3)原电池反应的本质：氧化还原反应(4)原电池的原理(以铜—锌—稀硫酸原电池为例)负极：发生氧化反应，是电子流出(流向正极)的一极。正极：发生还原反应，是电子流入(来自负极)的一极。化学反应与电能电极材料电极反应反应类型电子流向电流流向负极Zn氧化反应正极Cu还原反应化学反应与电能(5)组成原电池的条件①能自发进行的氧化还原反应。②电极：两个能导电的电极。一般为两种活动性不同的金属，其中较活泼金属作负极，发生氧化反应；较不活泼金属作正极，发生还原反应。或金属与能导电的非金属(石墨等)作电极，其中金属作负极，非金属作正极。③闭合回路：用导线连接两个电极形成闭合回路。④要有电解质溶液(或熔融电解质)。记忆口诀：两极一液一线一反应。化学反应与电能名师提醒(1)通常是能自发进行的氧化还原反应才能组成原电池。(2)形成闭合回路的方式有多种，可以用导线连接两个电极构成闭合回路，也可以让两个电极相接触构成闭合回路。(3)在原电池中，电子在导线中定向移动(由负极流出，流入正极)，离子在溶液中定向移动(阳离子移向正极，阴离子移向负极)，即“电子不下水，离子不上岸”或“电子走陆路，离子走水路”,它们共同组成了一个完整的闭合回路。化学反应与电能化学反应与电能(2)充电电池(二次电池)二次电池放电时所进行的氧化还原反应在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态，从而实现放电(化学能转化为电能)与充电(电能转化为化学能)的循环。常见的充电电池有铅酸蓄电池、镍氢电池、镍镉电池、锂离子电池等。目前汽车上使用的大多是铅酸蓄电池，可反复充电使用，是一种广泛应用的二次电池。锂离子电池是新一代可充电的绿色电池,常用于笔记本计算机、手机、数码相机等电器。化学反应与电能(3)发展中的燃料电池①原理：燃料电池是将燃料(如氢气、甲烷、乙醇)和氧化剂(如氧气)的化学能直接转化为电能的电化学反应装置。②燃料电池与其他常见电池的区别：反应物从电池外部提供。③优点：清洁、安全、高效。能量转化率达80%以上，产物CO2排放量明显降低。供电量易于调节，能适应用电器负载的变化，充电时间短，在航天、军事和交通等领域有广阔的应用前景。化学反应与电能4.水果电池(1)制作方法①取1个新鲜的柠檬，揉捏变软备用；②将大小、形状均相同的锌片和铜片竖直插在水果上，两电极间的距离及插人深度均要相同；③按图所示连接好电路，观察电压表示数的变化，记录数据。化学反应与电能(2)水果电池的探究探究角度对电池电压的影响改变电极插入的深度，比较电压表示数的变化深度越深，接触面积越大，电压越大改变两电极间的距离，比较电压表示数的变化电极间的距离越大，电极对电荷的吸引力越小，电压越小将电极材料换成铁片和铜片，比较电压表示数的变化电极的种类：电极金属的活动性相差越大，电压越大将1个柠檬换成2个柠檬，比较电压表示数的变化多个同种水果串联形成的电压大于单个水果将柠檬换成番茄或苹果，比较电压表示数的变化不同水果产生的电压大小不同化学反应与电能【例1】(2019北京西城区期末)下列设备工作时，将化学能转化为电能的是()化学反应与电能【解析】锂离子电池能将化学能转化为电能；风力发电机能将风能转化为电能；偏二甲肼燃烧能将化学能转化为热能；太阳能集热器能将太阳能转化为热能。【答案】A化学反应与电能【例2】(2019山西太原期末)将纯锌片和纯铜片按图所示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，下列叙述正确的是()A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生B.甲中铜片是正极，中铜片是负极C.两烧杯中溶液的pH均增大D.产生气泡的速率甲比乙慢化学反应与电能化学反应与电能【例3】(2019广西钦州期末)下列装置属于原电池的是()化学反应与电能

①有两个活动性不同的电极②将电极插入电解质溶液中③能自发进行的氧化还原反应④构成闭合回路A×√√√B√×√√C√××√D√√√×【解析】选项与原电池构成条件的对应关系如下：【答案】B化学反应与电能【例4】(2016.上海改编)如图是铜锌原电池示意图。图中x坐标轴表示实验时流入正极的电子的物质的量，y坐标轴表示的是()化学反应与电能化学反应与电能【例5】(2019河南九校期中联考)日常所用干电池的电极分别为石墨棒(上面有铜帽)和锌筒,以糊状NH4Cl和ZnCl2作电解质(其中加入MnO2)，则下列结论不正确的是()A.干电池内发生的是氧化还原反应B.锌为负极，石墨为正极C.工作时，电子由石墨极经过外电路流向锌极D.长时间连续使用时，内装糊状物可能流出腐蚀用电器化学反应与电能【解析】根据负极失电子发生氧化反应，正极得电子发生还原反应可知锌为负极，石墨为正极，A、B项正确；在外电路中，电子从负极流向正极，C项错误;长时间连续使用该原电池,由于锌筒慢慢溶解而破损,且放电过程中有H2O生成，糊状物会越来越稀，故其很可能流出腐蚀用电器，D项正确。【答案】C化学反应与电能【例6】某同学用如图所示装置进行水果电池的实验，测得数据如表所示：实验编号电极材料水果品种电极间距离/cm电压/mV1锌铜菠萝39002锌铜苹果36503锌铜柑橘38504锌铜菠萝36505锌铜苹果3450请回答下列问题：(1)实验5中负极的电极反应式为___________________。(2)实验1、4中电流方向相反的原因是____________________________。(3)分析实验数据可知,影响水果电池电压的因素有__________、___________。(4)若在实验中发光二极管不亮，该同学用铜锌作电极，用菠萝作介质，将多个此电池串联起来，再接发光二极管，这样做_______________(填“合理”或“不合理”)。化学反应与电能化学反应与电能解题指导：原电池的工作原理【例题】(2019辽宁大连学考)某小组为研究原电池原理，设计了如图所示装置。下列叙述正确的是()化学反应与电能化学反应与电能【解题通法】解原电池原理类题的方法1.观察图示，根据“四看”法判断题中所给装置是否为原电池。2.根据原电池原理判断原电池的正、负极及电子(或电流)流向。3.由正、负极判断金属活动性的相对强弱和电极反应式的正误。4.由电极反应判断电解质溶液的pH变化和离子迁移方向，并进行相关计算。化学反应与电能【练习】(2019北京海淀区期末)如图所示是在载人航天器舱内利用氢氧燃料电池进行二氧化碳浓缩富集的装置。下列说法正确的是()化学反应与电能化学反应与电能解题指导：原电池中的有关计算【例题】例30由铜片、锌片和300mL稀硫酸组成的原电池中，当铜片上放出3.36L气体(标准状况)时，硫酸恰好用完，产生这些气体消耗锌_____g，有个电子通过导线，原稀硫酸的物质的量浓度为_____mol·L-1。化学反应与电能化学反应与电能【解题通法】解原电池相关计算类题的方法有关原电池的计算本质就是氧化还原反应的计算，其主要计算类型有：两极产物的定量计算、电解质溶液浓度