1、第三单元化学能与电能的转化第1课时化学能转化为电能一、原电池工作原理1实验探究实验步骤解释或说明锌与稀硫酸发生置换反应产生氢气，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，与锌、铜都不反应2.原电池的概念原电池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。3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：两电极用导线相连，形成闭合回路。4原电池的工作原理(1)分析下图并填空原
2、电池总反应式：Zn2H=Zn2H2。(2)能量转化：化学能转变为电能。例1如图所示装置能够组成原电池的是_。其他不能构成原电池的说明理由：_。考点原电池工作原理题点原电池的形成条件与判断方法答案EFGA装置的两个电极的活泼性相同，电子不会流动形成电流；B装置为非电解质溶液，不能发生氧化还原反应；C装置电解质溶液在两个分开的装置中，不成形成闭合回路；D装置无导线连接电极，不能形成闭合回路。它们均不能构成原电池思维启迪原电池的判定方法：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)。二、原电池原理的应用1钢铁的电
3、化学腐蚀(1)电化学腐蚀金属跟电解质溶液接触，发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化的腐蚀。(2)钢铁的电化学腐蚀电解质溶液钢铁表面水膜中含有H和OH，还溶有O2等气体电极负极材料：Fe，电极反应：Fe2e=Fe2正极材料：C，电极反应：O24e2H2O=4OH总反应2FeO22H2O=2Fe(OH)2，进一步被氧化，4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3，Fe(OH)3易分解生成铁锈(Fe2O3xH2O)2.金属活动性强弱的判断由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(1)装置甲中负极的电极反应式是A2e=A2。(2)装
4、置乙中正极的电极反应式是Cu22e=Cu。(3)四种金属活动性由强到弱的顺序是DABC。原电池工作原理的应用(1)比较金属活动性原电池中，作负极的金属活动性一般比作正极的金属活动性强。(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Fe2Fe3=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F
5、e得到保护。例2(2018台州月考)在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式：2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图。下列说法正确的是()A铁片发生还原反应而被腐蚀B铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域C铁片腐蚀中负极发生的电极反应：2H2OO24e=4OHD铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀答案D解析铁作负极，发生失电子的氧化反应，选项A错误；铁片负极腐蚀最严重，由于离子的移动，在正极区域生成铁锈最多，选项B错误；铁作负极
6、，发生失电子的氧化反应，即Fe2e=Fe2，选项C错误；D项，铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀，铁作负极，碳作正极，选项D正确。例3某原电池的离子方程式是ZnCu2=Zn2Cu，该原电池正确的组成是()选项正极负极电解质溶液ACuZnHClBZnCuCuSO4CCuZnCuSO4DCuZnZnCl2考点原电池原理的应用题点设计原电池答案C解析将ZnCu2=Zn2Cu拆开两个半反应：氧化反应(负极反应)：Zn2e=Zn2。还原反应(正极反应)：Cu22e=Cu。则电池的负极是Zn，正极是比锌不活泼的金属或导电的非金属，电解质溶液中含Cu2。方法技巧设计原电池的方法(1)
7、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(电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。(2)选择合适的材料电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料。电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应。原电池是把化学能转化为电能的装置。其工作原理是1.如图，电流计的指针发生偏转，同时A极的质量减小，B极上有气泡产生，C为电解质溶液，下列说法错误的是()AB极为原电池的正极BA、B、C分别可以为Zn、Cu和稀盐酸CC中阳离子向A极移动DA极发生氧化反应考点原电池工作原理题点原电池工作原理答
8、案C解析原电池中，负极金属失去电子，发生氧化反应溶解，质量减小，故A极为负极，B极为正极，A、D项正确；A、B、C分别为Zn、Cu和稀盐酸时，可以构成原电池，且现象符合题意，B项正确；电解质溶液中阳离子移向正极，C项错误。2.如图为某兴趣小组制作的番茄电池，下列说法正确的是()A电子由铜通过导线流向锌B该装置是将电能转化为化学能的装置C锌电极发生氧化反应D电流由锌通过导线流向铜考点原电池工原理题点原电池工作原理答案C解析A项，铜作正极，锌作负极，因此电子由锌流向铜，故错误；B项，该装置将化学能转化为电能，故错误；C项，锌作负极失去电子，发生氧化反应，故正确；D项，电子与电流的方向相反，因此电流
9、由铜极流向锌极，故错误。3在钢铁腐蚀过程中，下列五种变化可能发生的是()Fe2转化为Fe3O2被还原产生H2 Fe(OH)3失水形成Fe2O3xH2O杂质碳被氧化A BC D答案C解析本题考查钢铁的电化学腐蚀。在腐蚀过程中，负极Fe2e=Fe2，正极O2或H得电子，Fe2与OH结合生成Fe(OH)2，Fe(OH)2被氧化生成Fe(OH)3，Fe(OH)3失水形成铁锈。4下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是()A BC D考点原电池原理的应用题点金属腐蚀快慢的比较答案B解析中的锌作负极，腐蚀速率最快；中的锌与外界不接触，腐蚀速率最慢；中的锌作正极，腐蚀速率比中的锌要
10、慢；因此腐蚀速率由慢到快的顺序为，故B正确。5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_；铜片上观察到的现象为_，原电池总反应的离子方程式为_。考点原电池工作原理题点常考多变的锌铜原电池答案负氧化Zn2e=Zn2锌片溶解正还原Cu22e=Cu铜极变粗ZnCu2=Zn2Cu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Zn2e=Zn2，所以锌片不断溶解，正极为铜，电极反应式为Cu22e=Cu，所以铜极不断变粗，原电池总反应式为ZnCu2=Zn2Cu。