第二节化学能与电能第1 课时化学能转化为电能[学习目标定位]1.熟悉能源的分类和化学能与电能的转化关系。
2.知道原电池是利用氧化还原反应将化学能转化为电能的装置，通过实验会说明原电池的原理，会判断原电池的正极、负极，会正确书写电极反应式，熟知原电池的应用。
一化学能与电能的转化1.电能使用电器时都需要电能。
电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称电力。
2.火力发电火电(火力发电)是通过化石燃料(如煤、石油、天然气)燃烧，使化学能转变为热能，加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机，然后带动发电机发电。
燃煤发电是从煤中的化学能开始的一系列能量转换过程，该过程可表示为燃烧蒸汽发电机化学能――→热能――→机械能――→电能其中，燃烧(氧化还原反应)是使化学能转换为电能的关键。
3.化学能与电能的直接转化化学能可通过氧化还原反应直接转化成电能。
归纳总结一次能源与二次能源对比能源类别定义实例一次能源直接从自然界中取得的能源太阳能、风能、地热能、潮汐能、煤、石油、天然气等二次能源由一次能源经过加工、转化得到的能源电能(水电、火电、核电)、蒸汽能、机械能等1.下列说法不正确的是() A．根据一次能源和二次能源的划分，氢气为二次能源B．电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源C．火力发电是化学能间接转化为电能的过程D．水力发电是将化学能转化为电能的过程答案 D解析水力发电是将水的机械能转化为电能的过程。
2.下列各项中，属于一次能源的是()①煤②石油③天然气④煤气⑤电力A．①②③B．①②④C．②③⑤D．③④⑤答案 A解析煤、石油、天然气等没有经过加工或转换而直接从自然界中取得，称为一次能源；煤气、电力、汽油、煤油、焦炭等，是在一次能源基础上经过加工转换而来的，称为二次能源。
二原电池的工作原理1.按要求完成下列实验，并填表：实验步骤现象锌片逐渐溶解，表面有气泡；铜片表面无气泡锌片逐渐溶解，铜片表面有气泡，电流表指针发生偏转两锌片逐渐溶解且表面都有气泡，电流表指针不偏转无现象解释或说明锌与稀硫酸发生置换反应产生H2，而铜则不能锌与稀硫酸反应，但氢气在铜片上产生，导线中有电流锌与稀硫酸反应产生氢气，但导线中无电流乙醇是非电解质，与Zn、Cu都不反应2.原电池(1)原电池的概念是将化学能转化为电能的装置；原电池的反应本质是氧化还原反应。
(2)原电池的构成条件理论上，自发的氧化还原反应均可构成原电池。
具体条件是：①具有活动性不同的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)；②溶液：两电极均插入电解质溶液中；③导线：两极用导线相连，形成闭合回路。
(3)原电池的工作原理①根据原电池反应原理，分析下图并填空原电池总反应式：Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑；②能量转化过程：原电池在工作时，负极失去电子，电子通过导线流向正极，溶液中氧化性物质得到电子，发生还原反应，这样氧化反应和还原反应不断发生，负极不断地失电子，失去的电子不断地通过导线流向正极，被氧化性物质得到，闭合回路中不断有电子流产生，也就形成了电流，即化学能转变为电能。
(4)原电池工作原理的应用①比较金属活动性作负极的金属活动性强，作正极的金属活动性弱；②改变化学反应速率如：在Zn 和稀硫酸反应时，滴加少量CuSO4溶液，则Zn 置换出的铜和锌能构成原电池的正负极，从而加快Zn 与稀硫酸反应的速率；③设计原电池如：把Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋设计成原电池，可用Fe 作负极，铜(或石墨)作正极，FeCl3溶液作电解质溶液；④保护金属设备如：船体是钢铁材料，在海水中易被腐蚀，在船体外壳焊接上比铁活泼的金属(如Zn)，则构成以Zn、Fe 为电极的原电池，Zn 被消耗掉而Fe 得到保护。
归纳总结3.如图装置中，明显有电流产生的是()答案C解析依据原电池的构成条件分析可知：A 选项中酒精不是电解质溶液，不能构成原电池；B 选项中的两电极材料与电解质溶液不能发生自发的氧化还原反应，因而也不能构成原电池；D 选项中的装置没有构成闭合回路，不能构成原电池；只有C 选项中的装置符合原电池的构成条件。
理解感悟原电池的判定方法：一看反应原理(能否自发地进行氧化还原反应)；二看构成条件(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)。
4．由A、B、C、D 四种金属按下表中装置进行实验。
装置现象二价金属A不断溶解C 的质量增加 A 上有气体产生根据实验现象回答下列问题：(1)装置甲中负极的电极反应式是。
(2)装置乙中正极的电极反应式是。
(3)装置丙中溶液的pH 变化是。
(4)四种金属活动性由强到弱的顺序是。
答案(1)A－2e－===A2＋(2)Cu2＋＋2e－===Cu(3)变大(4)D>A>B>C解析据装置甲知活动性：A>B，A 作负极，电极反应式为A－2e－===A2＋；据装置乙知活动性：B>C，正极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu；据装置丙知活动性：D>A，正极反应式为2H＋＋2e－===H2↑，故c(H＋)减小，pH 增大。
据甲、乙、丙知活动性强弱顺序：D>A>B>C。
原电池是把化学能转化为电能的装置。
其工作原理是1.化学与能源开发、环境保护、资源利用等密切相关。
下列说法正确的是()A．天然气、石油、流水、风力、氢气为一次能源B．无论是风力发电还是火力发电，都是将化学能转化为电能C．PM2.5 含有的铅、镉、铬、钒、砷等对人体有害的元素均是金属元素D．发展低碳经济、循环经济，推广可利用太阳能、风能的城市照明系统答案D解析A 项，H2不是一次能源；B 项，风力发电不是将化学能转化为电能；C 项，砷不是金属元素。
2.现有M、N、P、E 四种金属，已知：①M＋N2＋===N＋M2＋；②M、P 用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M 表面有大量气泡逸出；③N、E 用导线连接放入E 的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－===E，N－2e－===N2＋。
则这四种金属的还原性由强到弱的顺序是()A．P>M>N>E B．E>N>M>PC．P>N>M>E D．E>P>M>N答案A解析由①知，金属还原性：M>N；M、P 用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M 表面有大量气泡逸出，说明M 作原电池的正极，故金属还原性：P>M；N、E 构成的原电池中，N 作负极，故金属还原性：N>E。
3．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是()A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C．两烧杯中溶液的酸性均减弱D．产生气泡的速率甲比乙慢答案C解析因乙烧杯中锌片和铜片没有接触，没有构成闭合回路，故不能构成原电池，因此乙烧杯中铜片上没有气泡，只有锌片上有气泡。
因甲烧杯中锌片和铜片用导线连接后构成原电池，加快了锌的溶解，铜片上产生气泡的速率比乙烧杯中锌片上产生气泡的速率快。
又因两烧杯中的锌都能与稀硫酸反应产生氢气而消耗H＋，导致两烧杯中溶液的酸性均减弱。
理解感悟金属铜和锌插入稀硫酸中后，铜不反应，锌溶解并产生气泡。
若用导线连接两金属或将两金属直接接触，就构成了原电池，现象也就发生了变化：铜表面产生大量气泡，比未构成原电池时锌表面的气泡产生速率要快。
这一原理可用于实验室制氢气：在稀硫酸中滴加少量硫酸铜溶液，与锌粒混合后，锌置换出铜，覆盖在锌的表面，形成许多微小的铜锌原电池，使得产生氢气的速率大大加快。
4.在铜锌原电池中(如下图)，以硫酸铜为电解质溶液，锌为极，电极上发生的是(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式为。
锌片上观察到的现象为；铜为极，电极上发生的是(填“氧化”或“还原”)反应，电极反应式是；铜片上观察到的现象是，原电池总反应的离子方程式为。
答案负氧化Zn－2e－===Zn2＋锌片溶解正还原Cu2＋＋2e－===Cu 铜极变粗Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu解析CuSO4为电解质溶液时，铜锌原电池的负极为锌，电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，所以锌片不断溶解，正极为铜，电极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu，所以铜极不断变粗，电池总反应式为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。
5.铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。
(1)写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式：。
(2)若将(1)中的反应设计成原电池，请写出电极反应式：正极反应：；负极反应：。
答案(1)2Fe3＋＋Cu===2Fe2＋＋Cu2＋(2)2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋Cu－2e－===Cu2＋一、能源及其能量转换40 分钟课时作业[经典基础题]1.下列关于能量转换的认识中不正确的是()A．白炽灯工作时，电能全部转化为光能B．普通干电池工作时将化学能转变为电能C．化学反应中的能量变化，通常主要表现为热量的变化D．火电是通过化石燃料燃烧，使化学能经过一系列能量转化最终转变为电能答案 A解析 A 项，白炽灯工作时，电能除转化为光能外，还转化为热能。
2.核聚变是人类未来获取能源的理想方式之一。
人类从受控热核聚变反应中可得到无穷尽的清洁能源，相当于为自己制造了一个个小太阳。
下列关于能量转换的认识中不正确的是() A．电解水生成氢气和氧气时，电能转化为化学能B．绿色植物进行光合作用时，太阳能转化为化学能C．煤燃烧时，化学能主要转化为热能D．蜡烛燃烧时，化学能全部转化为光能答案 D二、原电池的形成与判定3.一个原电池的总反应的离子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，该原电池的合理组成是()正极负极电解质溶液A Zn Cu CuCl2B Cu Zn H2SO4C Cu Zn CuSO4D Zn Fe CuCl2答案 C解析由总反应式知，Zn 被氧化作原电池的负极，符合条件的有B、C 两项，电解质溶液中Cu2＋＋2e－===Cu，B 选项中是2H＋＋2e－===H2↑，故应选C。
4．下列烧杯中盛放的都是稀硫酸，在铜电极上能产生气泡的是()答案 D5.如图是课外活动小组设计的用化学电源使LED 灯发光的装置。
下列说法错误的是()A.铜片表面有气泡生成B.装置中存在“化学能→电能→光能”的转换C．如果将硫酸换成柠檬汁，导线中不会有电子流动D．如果将锌片换成铁片，电路中的电流方向不变答案 C解析铜锌原电池中，Cu 作正极，溶液中的氢离子在正极上得电子生成氢气，故Cu 上有气泡生成，A 正确；原电池中化学能转化为电能，LED 灯发光时，电能转化为光能，B 正确；柠檬汁显酸性也能作电解质溶液，将硫酸换成柠檬汁，仍然构成原电池，导线中会有电子流动，C 错误；金属性Cu 比Zn、Fe 弱，Cu 作正极，电路中的电流方向不变，仍然由Cu 流向负极，D正确。