6.1.2化学反应与电能高一化学课堂高效讲义（人教版2019）（原卷版）

第六章化学反应与能量第一节化学反应与能量变化第2课时化学反应与电能课程标准解读核心素养解读（1）通过实验探究氧化还原反应中电子转移的方向，理解原电池的工作原理，明确化学能转化成电能的条件。（2）通过设计实验，明确原电池的构成条件，进而设计原电池。（3）通过小组实验，培养自主、合作、探究、分析、推理和判断的能力。（4）学会将原电池知识与生活相联系，体会化学学科的价值。（1）通过对氧化还原反应电子转移实验方案设计的交流和点评，诊断并发展学生实验设计探究的水平（定性水平）。（2）通过对原电池工作原理的分析，诊断并发展学生对化学反应中能量转化的认识进阶（物质水平、微粒水平）和认识思路的结构化水平（视角水平、内涵水平）。（3）通过对原电池构成条件及原电池设计的交流和点评，诊断并发展学生对化学价值的认识水平（学科价值视角、社会价值视角）。一、化学反应与电能1.火力发电——化学能间接转化为电能（1）我国目前电能主要来自_________发电，其次来自_________发电。（2）火力发电的原理首先通过化石燃料_________，使_________，加热水使之_________为蒸汽以推动蒸汽轮机，然后带动发电机发电。（3）能量转换过程化学能eq\o(→,\s\up7(燃料燃烧))热能eq\o(→,\s\up7(蒸汽轮机))机械能eq\o(→,\s\up7(发电机))电能2.原电池——化学能直接转化为电能（1）实验探究实验装置实验现象实验结论或解释锌片：_________铜片：_________锌与稀硫酸反应生成氢气，铜与稀硫酸不反应锌片：_________铜片：_________电流表：_________锌失去电子，变为锌离子，电子经过导线流向铜片，产生电流，氢离子在铜片上得到电子生成氢气，反应过程中产生了电能（2）原电池的概念原电池是把_________能转化为_________的装置；原电池的反应本质是_________反应。（3）原电池的工作原理原电池总反应式：_________。能量转化：_________能转变为_________能。电子的移动方向：从_________流出，经导线流向正极。离子的移动方向：阳离子向_________移动，阴离子向负极移动。（4）形成原电池的条件（5）原电池的判定方法一看_________(能否自发地进行氧化还原反应)；二看_________条件(两极一液成回路：两个活泼性不同的电极，插入电解质溶液中，装置形成闭合回路)。二、设计简单的原电池1．探究活动设计电路及依据实验现象氧化还原反应：________________________________________________确定负极选择负极反应物：Zn选择负极材料：Zn确定正极选择正极反应物：H＋选择正极材料：Cu形成闭合回路选择离子导体：H2SO4选择电子导体：导线2.工作原理分析(1)分析装置图并填空(2)原电池总反应式：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑。分析：较活泼的金属做负极失电子发生氧化反应，电子由_________流向较不活泼的一极（正极）；溶液中氧化性较强的阳离子，在_________得电子，发生还原反应，_________（电解质溶液）中阴离子移向负极，阳离子移向正极；电子发生定向移动从而形成电流，实现了化学能向_________的转化。(3)原电池中阴阳离子及电子的移动方向①外电路：_______________________________。②内电路：_________移向负极，_________移向正极，电流由正流向负极。具体情况如图所示。三、化学电源1.一次电池——锌锰干电池(1)特点：电池放电后_________充电(内部的氧化还原反应_________逆向进行)，如锌锰干电池属于一次电池。(2)锌锰干电池的构造如图所示：①锌筒为_________，电极反应是Zn－2e－=Zn2＋。②石墨棒为_________，最终被还原的物质是_________。③NH4Cl糊的作用_________。拓展：（2）碱性锌锰干电池碱性锌锰干电池是电解液由原来的中性变为离子导电性能更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增加，使放电电流大加幅度提高。碱性干电池的容量和放电时间比普通干电池增加几倍。负极材料：_________正极材料：_________电极反应：Zn＋2OH－－2e－=ZnO+H2O电极反应：MnO2＋2H2O＋2e－=Mn(OH)2＋2OH－总反应：Zn＋MnO2＋2H2O=ZnO+Mn(OH)22.二次电池(充电电池)(1)特点：二次电池在放电时所进行的_________，在充电时可以_________，使电池恢复到放电前的状态。(2)能量转化：化学能eq\o(,\s\up7(放电),\s\do5(充电))电能(3)常见的充电电池：铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池。2.铅蓄电池铅蓄电池可放电亦可充电，具有双重功能。它是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳，用含锑5%～8%的铅锑合金铸成格板，在正极格板上附着一层PbO2，负极格板上附着海绵状金属铅，两极均浸在一定浓度的硫酸溶液中，且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。放电时电极反应为：负极：__________________________正极：PbO2＋4H+＋＋2e＝PbSO4↓＋2H2O充电时电极反应为：阳极：PbSO4＋2H2O－2e＝PbO2＋4H+＋阴极：PbSO4＋2e＝Pb＋ 蓄电池放电和充电的总反应式：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)2PbSO4(s)＋2H2O(l) 目前汽车上使用的电池，有很多是铅蓄电池。由于它的电压稳定，使用方便、安全、可靠，性能良好，价格低廉，又可以循环使用，因此广泛应用于国防、科研、交通、生产和生活中，缺点是比较笨重。3.燃料电池（1）基本组成与特点（2）类型氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种：种类酸性碱性负极反应式__________________正极反应式O2＋4H＋＋4e－=2H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－电池反应式2H2＋O2=2H2O突破点|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，_________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_________溶液，形成原电池，加快反应速率。2.比较金属的活动性强弱原电池中，一般活动性强的金属为_________，活动性弱的金属为_________。即活动性：负极(金属)>正极(金属)。3.用于保护金属使被保护的金属制品与比其活泼的金属相连接，作原电池正极而得到保护。例如，在大海中航行的轮船，钢制船壳上常镶嵌一定量的锌块，锌块与钢铁外壳形成原电池，锌作负极，铁作正极被保护。4．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)，氧化剂为电解质溶液中的阳离子(或在正极上被还原)。(2)步骤：以Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu为例。步骤实例将反应拆分为电极反应_________Fe－2e－=Fe2＋_________Cu2＋＋2e－=Cu选择电极材料_________Fe_________Cu或C等选择电解质一般为与负极反应的电解质溶液CuSO4溶液画出装置图6.原电池中正、负极的判断方法1．（2023下·辽宁朝阳·高一建平县实验中学校考期末）某实验小组为研究铁的腐蚀与防护，设计如图所示的实验装置。下列说法正确的是A．图1：a点的电极反应式为 B．图1：b点溶液变红C．图2：若d为锡，则为牺牲阳极的阴极保护法 D．图2：若d为石墨，两个实验均为铁的吸氧腐蚀2．（2023下·天津·高一天津市西青区杨柳青第一中学校联考期末）锂海水电池常用在海上浮标等助航设备中，其原理如图所示。电池反应为。电池工作时，下列说法正确的是A．如果将海水换成乙醇该装置仍可以构成个原电池该装置B．电子从锂电极经导线流向镍电极C．金属锂作负极，发生还原反应D．理论上每转移电子可以生成3．（2023上·湖南邵阳·高一湖南省邵东市第一中学校考期末）有a、b、c、d四个金属电极，有关的反应装置及部分反应现象如下：实验装置部分实验现象a极质量减小，b极质量增加b极有气体产生，c极无变化d极溶解，c极有气体产生电流计指示在导线中电流从a极流向d极由此可判断这四种金属的活动性顺序是A．d>a>c>b B．b>c>d>a C．d>a>b>c D．a>b>d>c4．（2023下·安徽·高一校联考期中）由Cu、Zn和稀硫酸构成的原电池装置如图所示。下列叙述错误的是A．Zn电极为负极 B．Cu电极发生还原反应C．电子流向：Zn电极→稀→Cu电极 D．工作一段时间后，电解质溶液的pH减小1．（2023下·河北邢台·高一统考期中）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法错误的是A．图甲：通入的一极为正极B．图乙：锌锰干电池属于一次电池C．图乙：在使用锌锰干电池的过程中，被还原D．图丙：正极的电极反应式为2．（2022上·陕西咸阳·高二咸阳市实验中学校考开学考试）普通水泥在固化过程中其自由水分子减少并形成碱性溶液。根据这一物理、化学特点，科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间。此法的原理如图所示，反应的总方程式为下列说法错误的是A．正极的电极反应式为B．和的总能量高于和的总能量C．电池工作时，向电极移动D．测量原理示意图中，电流方向从流向3．（2023上·北京顺义·高二统考期末）某化学兴趣小组，使用相同的铜片和锌片为电极，探究水果电池水果的种类和电极间距离对电流的影响，实验装置图和所得实验所得数据如下：实验编号水果种类电极间距离/cm电流/Ⅰ番茄198.7Ⅱ番茄272.5Ⅲ苹果227.2电池工作时，下列说法不正确的是A．负极的电极反应为B．电子从锌片经水果流向铜片C．水果种类和电极间距离对电流数值的大小均有影响D．若用石墨电极代替铜片进行实验，电流数值会发生变化4．（2024上·河南·高二校联考期末）锌银纽扣电池具有质量小、体积小、储存时间长的优点。电池的总反应为，下图为其构造示意图，下列说法错误的是A．Ag2O电极为正极，发生还原反应B．电子由负极经过电解质溶液移向正极C．负极的电极反应：D．该锌银纽扣电池为一次电池5．（2023下·海南海口·高一海口市长流中学校考期中）某化学兴趣小组为了探索铝电极在原电池中的作用，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下：编号电极材料电解质溶液电流计指针偏转方向1Mg、Al稀盐酸偏向Al2Al、Cu稀盐酸偏向Cu3Al、石墨稀盐酸偏向石墨4Mg、AlNaOH溶液偏向Mg试根据上表中的实验现象回答下列问题：(1)实验1、2中，Al电极的作用是否相同？(填“相同”或“不同”)。(2)在实验3中，铝作极，其电极反应式为；该电池总反应方程式为。(3)实验4中的铝作极，试解释原因：。一、单选题1．（2023下·黑龙江大庆·高一大庆中学校考期中）下列四个常用电化学装置的叙述错误的是A．图Ⅰ所示电池中，电子从锌片流出B．图Ⅱ所示干电池中锌作负极C．图Ⅲ所示电池为二次电池，放电时正极的电极反应式为D．图Ⅳ所示电池中通入氧气的电极是正极2．（2023下·北京西城·高一北京市西城外国语学校校考期中）X、Y、Z、W四种金属，当X、Y组成原电池时，Y为负极；当Z、W组成原电池时，W为正极；W能将Y从其盐溶液中置换出来，则几种金属的活动性顺序为：A．Z>W>X>Y B．Y>X>W>Z C．Z>W>Y>X D．X>Y>Z>W3．（2023下·江苏徐州·高一沛县湖西中学校考期中）如图是课外活动小组设计用化学电源使LED灯发光的装置。下列说法正确的是A．溶液变成蓝色B．装置中存在“化学能→电能→光能”的转换C．如果将硫酸换成硫酸铜，导线中不会有电子流动D．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向改变4．（2023下·海南海口·高一海口市长流中学校考期中）钢铁不是纯净的铁，通常含有少量的碳，在潮湿的空气中易形成原电池而腐蚀，下列说法正确的是A．铁为正极，发生还原反应 B．铁为负极，发生氧化反应C．碳为正极，发生氧化反应 D．碳为负极，发生还原反应5．（2023下·海南海口·高一海口市长流中学校考期中）下列关于干电池的描述错误的是A．最早的干电池是锌锰电池B．普通干电池可以多次充电反复使用C．普通锌锰干电池在使用过程中外壳逐渐变薄是因为：Zn→Zn2++2eD．普通干电池是一种将化学能转变成电能的装置6．（2023下·河南郑州·高一郑州十九中校联考期中）某同学根据化学反应，并利用实验室材料制作原电池。下列关于该原电池组成的说法正确的是选项ABCD正极石墨棒铁棒铁棒铜棒负极铁棒铜棒石墨棒铁棒电解质溶液溶液溶液溶液稀硫酸A．A B．B C．C D．D7．（2023下·河北唐山·高一统考期中）有关如图所示四个常用电化学装置的叙述中，正确的是

图Ⅰ碱性锌锰电池图Ⅱ铅硫酸蓄电池图Ⅲ原电池图Ⅳ银锌纽扣电池A．图Ⅰ所示电池属一次电池，是作催化剂B．图Ⅱ所示电池放电过程中，负极被氧化，质量不断增加C．图Ⅲ所示装置工作过程中，电子由铜极经导线流向铁极D．图Ⅳ所示电池属一次电池，正极的电极反应式为二、填空题8．（2023下·广东江门·高一台山市华侨中学校考期中）原电池原理的发现是储能和供能技术的巨大进步，是化学对人类的一项重大贡献。(1)现有如下两个反应：A．；

B．。判断能否设计成原电池A，B_________(填“能”或“不能”)。(2)将纯锌片和纯铜片按图中方式插入100mL相同浓度的稀硫酸中一段时间，回答下列问题：①下列说法正确的是_________。A．甲、乙均为化学能转变为电能的装置

B．乙中铜片上没有明显变化C．甲中铜片质量减少、乙中锌片质量减少

D．两烧杯中溶液的均增大②在相同时间内，两烧杯中产生气泡的速度：甲_________乙(填“>”“<”或“=”)。③请写出图中构成原电池的负极电极反应式：。构成原电池的电池工作时，溶液中向极移动；电池工作完成后，溶液中浓度_________(填“增大”或“减小”或“不变”)。④当乙中产生1.12L标准状况气体时，将锌、铜片取出，再将烧杯中的溶液稀释至1L，测得溶液中设反应前后溶液体积不变。试确定原稀硫酸的物质的量浓度为_________。(3)当甲中产生1.12L标准状况气体时，理论上通过导线的电子数目为_________。9．（2023下·吉林延边·高一延边二中校考期中）Ⅰ．完成下列问题(1)微型纽扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为