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人教版必修第二冊
第六章
第一節 化學反應與能量變化
第二課時 化學反應與電能
默寫答案
1. 陶瓷原料：黏土(含水的鋁硅酸鹽);水泥原料：石灰石、黏土、石膏
(調節水泥的硬化速率);玻璃原料：石灰石、純堿、石英砂
2.Cl +2Fe +=2Fe ++2Cl- Cl +2I-=I +2Cl-
3. 強酸制弱酸：
②Ca(ClO) +CO +H O=2HClO+CaCO ↓
③CO +Ca(OH) =CaCO ↓+H O
④Na SiO +H O+CO ==Na CO +H SiO ↓
⑤Na CO +CO +H O==2NaHCO ↓
⑥CO +2AIO -+3H O=2Al(OH) ↓+CO 2-
銅片過量，稀硝酸少量，設有8 mol 稀硝酸
則在與銅反應時消耗8 mol H+和2 mol NO -,生成2 mol
NO
剩余6 mol NO -
此時加入稀硫酸，為剩余的6 mol NO -提供H+, 生成6 mol
NO
默寫答案
4.3Cu+8H++2NO -=3Cu ++2NO 個+4H O
一 、原電池
1.定義：將化學能直接轉變成電能的裝置，稱為原電池
如何選擇化學反應
1. 常溫下可以自發進行
2.有電子轉移的反應 氧化還原反應
如何設計裝置
將氧化反應和還原反應分別在不同的區域進行， 從而使電子轉移產生的電流可以被利用。
[實驗現象]:
銅片上有氣泡產生，鋅片不斷溶解，電流
表的指針發生偏轉。
[實驗結論]: 導線中有電流通過
一、原電池原理
【實驗6-3】
陰離子流向 陽離子流向
電勢高低
e-—
e-
-陽離子
一陰離子
電流方向
正、負極 電子流向
電極反應式 總反應式
4.工作原理：
原電池能夠運行，本質上是因為兩個活潑性不同的電極之間存在電勢差。
電極電勢越低，還原劑的還原性越強，活潑性越強，越易失電子 電極電勢越高，氧化劑的氧化性越強，活潑性越弱，越易得電子。
電子流向 電勢低 → 電勢高
電流流向 電勢高→ 電勢低
Zn-Cu-H SO 原電池，正負極電勢高低
Cu( + ) 電勢高
Zn(-)電勢低
本質：氧化還原反應
十
2.電極：正 極 ： 電子流進(或電流流出)的一極 負極： 電子流出(或電流流進)的一極
電源
原電池
1.定義：將化學能直接轉變成電能的裝置，稱為原電池
從能量轉變看：原電池是將 化學能轉變為電 能的裝置。
工作原理
負極
宏觀 發生溶解
Zn—2e-=Zn2+
氧化還原 氧化反應
正極
產生氣泡
2H++2e-=H 個
還原反應
O
zm
Zm2+
SO -
原電池總反應：Zn+2H+=Zn ++H 個
H+
—H+
工作原理
負極
宏觀 發生溶解
Zn—2e-=Zn2+
氧化還原 氧化反應
正極
產生氣泡
2H++2e-=H 個
還原反應
O
zm
Zm2+
SO -
原電池總反應：Zn+2H+=Zn ++H 個
H+
—H+
化學能轉化為電能
負極
發生溶解
Zn—2e-=Zn2+
氧化反應
n
H+ Zn SO 2- —H+
—陰離子 陽離子—
2+
外 電子流向：負極 →沿導線 →正極
電
路‘電流方向：正極→沿導線→負極
正極
產生氣泡
2H++2e-=H 個
還原反應
內電路
陽離子一 正極
陰離子一負極
原 電 池 總 反 應 ：Zn+2H+=Zn ++H 個
電勢正高負低
內電路
外電路
e -
【練習1】 Zn Cu
(1) 是負極， 是正極；
(2)外電路中電流由 流向 ; 電子由 流向
(3)Zn 片附近c(SO 2 一)變化 ;
( 4 ) 現 象 ：Zn ,Cu CuSO 溶 液
判斷：下列原電池誰做負極
①Al- Fe-CuSO 溶 液 ②Mg-Al-H S O 溶液 ③Fe-Cu- 稀H SO
Al為負極 Mg 為負極 Fe為負極
負極(Fe):Fe-2e-=Fe +.
正極(Ag):2H++2e-=H 個.
總反應式：Fe+2H+=Fe ++H T.
【課堂練習】
請在圖上標出電子的流動方向和電流方向，并判斷正負極，寫出電 極反應式和總反應式。
H SO (aq)
一、原電池
1.定義：將化學能直接轉變成電能的裝置，稱為原電池 2.正負極：
正極： 電子流進(或電流流出)的一極
負極： 電子流出(或電流流進)的一極
3.電極反應：
電極材料 原電池正負極 電極反應式
發生的反應
Zn片 負極 Zn-2e-=Zn +
氧化反應
Cu片 正極 2H++2e-=H 個
還原反應
電極總離子反應 Zn+2H+=Zn ++H 個(兩個電極反應之和)
電源
4.工作原理：
銅
電極名稱：負極
電極反應類型：還原反應
氧化反應
電極反應式：
2H++2e-=H 個
一、原電池
負極 正極 失去電子的一極 得到電子的一極 氧化反應 還原反應
活潑性強
活潑性弱
原電池總反應式：Zn+2H+==Zn ++H 1 ;
電極反應式：
Zn-2e-=Zn2+
電極名稱：正 極
H+
SO2 -SO2- LI+
電極反應類型：
鋅
H
A-
e-
Z
負極 正極
正極 I 負極 陽 離 子 → 正 極 陰離子 → 負極
4.工作原理：
外電路：
內電路：
這樣整個電路構成了閉合回路，帶電粒子的定向移動產生電流
圖6-7 原電池原理示意圖
一 、原電池
1. 電流方向
2. 正、負極
3.電子流向
4.電極反應式
5. 總反應式
6. 陰、陽離子流向
7.電勢高低
理論上，自發的 氧化還原 反應均可構成原電池。
具體條件是：
①具有 活動性不同 的兩個電極(金屬與金屬或金屬與能導電的非金屬);
②溶液：兩電極均插入 電解質 溶液中(熔融電解質);
③導線：兩極用導線相連，形成閉合回路。
一、原電池
5.構成條件
序號
① ② ③
能否構成 原電池
能 能 不能
構成原電 池的條件
2個電極：活動性不同的2種金屬或金屬+非金屬
判斷下列裝置能否構成原電池
H SO H SO
H SO
序號
④ ⑤ ⑥
實驗 裝置
酒精
能否構成 原電池
能 能 不能
構成原電 池的條件
電極必須插在電解質溶液中
判斷下列裝置能否構成原電池
序號 ⑦ ⑧ ⑨ 實驗 裝置 Zn 鹽橋 H SO H SO
Zn
H SO
能否構成 原電池 不能 能 能 構成原電 池的條件 兩極相連形成閉合回路
判斷下列裝置能否構成原電池
Cu
2.下列裝置能形成原電池的是
B.①②⑤⑥
D.①②③⑥⑦
稀硫酸 稀硫酸
④
CuSO 溶液
②
稀硫酸
①
稀硫酸
③
稀鹽酸 ⑦
稀硫酸 ⑤
酒精 ⑥
1234
①電極材料：活潑金屬為負極，不活潑金屬為正極
②電子流向：電子流出的一極是負極，電子流入的一極是正極
③反應類 型 ：發生氧化反應的一極是負極；發生還原反應的一極是正極
④離子流向：陰離子移向負極；陽離子移向正極
⑤實驗 現 象：逐漸溶解/質量減輕的一極是負極；
有氣泡冒出、有金屬析出/質量增加的一極是正極
原電池正負兩極的判斷方法
指出下列原電池裝置中的正負極材料，并寫出正、負極電極
反應式以及總反應的離子方程式。
①Cu、C、AgNO 原電池 ②Mg、Al、稀鹽酸原電池
③Fe、Cu、FeCl 原電池 ④Fe、C、海水原電池
(1)Zn 與足量的稀硫酸反應生成H 的圖像。請畫出加 少量CuSO 后的圖像
(2)足量Zn 與稀硫酸反應生成H 如圖，請畫出加入
少量CuSO 溶液后的圖像。
n(H )
t
(2)
n(H )
(1)
加快反應速率
t
負極 正極
電解質溶液
A Cu Zn
CuCl
B Zn Cu
H SO
C Zn C
CuSO
D Zn Al
CuCl
一個原電池的總反應的離子方程式是Zn+Cu +=Zn ++Cu, 該反應的的原電池的正確組成是 ( C )
設計原電池
例.將反應Fe+2Fe +=3Fe +, 設計成原電池裝置。畫圖， 并指出正、負極材料，電解質溶液，寫出正負極反應式
Fe 石墨C
Fe (SO ) 或FeCl 溶液
負極：Fe-2e-=Fe +
正極：2Fe ++2e-=2Fe +
設計原電池
金屬的腐蝕速度：
原電池的負極>正常腐蝕>原電池的正極
【注 】當同為負極時，活動性相差越大，腐蝕越快
如要保護鐵閘門，可用導線將其與鋅塊連接，使鋅做 原電池負極，鐵閘門做正極，從而使鐵閘門受到保護。
用于保護金屬
Fe Fe Sn Fe Zn Fe &u
海 水
(1)
例 . 下列裝置中四塊相同的Fe 片，放置 一 段時間后腐蝕速率
由快到慢的順序是
421 3
海 水
(3)
海 水
(4)
海 水 (2
總 反 應 ：2 Al+2H O+2NaOH=2NaAlO +3H 個
2Al+2H O+2OH-=2A1O -+3H 個 負極：Al-3e-+4OH-=A1O -+2H O
2Al-6e-+8OH-=2AlO -+4H O
正 極 ：6 H O+6e-=3H 個+6OH-
NaOH溶液
濃硝酸
兩個特殊的原電池
根據原電池原理，人們研制出很多結構和性能各異 的化學電池，滿足不同的用電需要
1、鋅錳干電池
負極：鋅筒
正極：石墨棒 電解質溶液：氯化銨糊
負極(Zn):Zn-2e-=Zn +
正極(C):2MnO +2NH ++2e-=Mn O +2NH 個+H O
總反應式：Zn+2MnO +2NH Cl=ZnCl +Mn O +2NH 個+H O
化學電池
2、鉛酸蓄電池
負極：鉛 Pb
正極：二氧化鉛PbO
電解質溶液：稀硫酸
負極(Pb): Pb+SO 2--2er=PbSO
正極(PbO ): PbO +4H++SO 2-+2er =PbSO +2H O
放電
總反應式：Pb+PbO +4H++2SO 放電2PbSO +2H O
3、鋰離子電池
鋰電池具有高效、安全環 保、體積小的優點，多用 于手機、筆記本、照相機 和攝像機等電器
4、燃料電池
燃料電池是一種將燃料( 如H 、
CH 、乙醇)和氧化劑( 如O ) 的化學 能直接轉化為電能的電化學反應裝置， 具有清潔、安全、高效等特點。燃料電 池的能量轉化率可以達到80% 以上。
用電器
e
- O (空氣)
H
正極
電解質
→H O
正極：通入氧氣O
負極：通入燃 料
總反應式：2H +O =2H O
正極：O +4e=+4H+=2H O
負極：H -2e-=2H+
H O<
負極-
H
e
燃料電池：
①燃料(H 、CH 、乙醇)作負極，氧化劑(O 、Cl ) 作正極
②電極為惰性材料(石墨),不參與反應
③總反應一般為燃燒方程式
④含C酸性環境中→CO , 堿性環境中→CO 2-, 含N→N
化學電源的基本類型
(1)活潑金屬作負極，被腐蝕或消耗，發生氧化反應，如鋅錳干電池。
(2)兩電極都參加反應，如鉛蓄電池。
(3)兩電極均為惰性電極，電極本身不發生反應，而是由引入到兩極上 的物質發生反應，如燃料電池。
歸納總結
1、Mg、AI、NaOH溶液構成原電池， 是負極，電子 由 流向 ,Mg 周圍c(Na+) ,總方程式 正、 負極電極反應式
2、H 、O 、H SO 溶液構成燃料電池，寫出正、負極電極 方程式(標出正負)
3、CH 、O 、KOH 溶液構成燃料電池，寫出正、負極電極 方程式(標出正負)
4、銅 片、鋅片和300mL 稀硫酸組成的原電池中，當銅片上 放出3.36L氣體(標準狀況)時，硫酸恰好用完，產生這些 氣體消耗鋅的物質的量 有 個電子通過導線，原 硫酸的物質的量濃度為
原電池的相關計算：電子守恒法
等質量的Fe、Cu、硫酸銅組成的原電池，經過一 段時間后，兩電極質量差為12g, 則消耗Fe g, 析 出Cu g, 導線上通過 mol 電子。
酸性條件下
負極：2H -4e-==4H+
正極：O +4H++4e-==2H O
總反應：2H +O =2H O
堿性條件下
負極：2H +4OH--4e-==4H O
正極：O +2H O+4e-==4OH-
總反應：2H +O =2H O
燃料電池---氫氧燃料電池
氫氧燃料電池示意圖
H
負 極
正極 電解質
-O (空氣)
→H O
H
酸性條件下 負極：CH -8e-+2H O ==CO +8H+
正極：2O +8e-+8H+==4H O
總反應：CH +2O ==CO +2H O
堿性條件下 負極：CH -8e-+10OH-==CO 2-+7H O
正極：2O +8e-+4H O==8OH-
總反應：CH +2O +2OH-==CO 2-+3H O
燃料電池---甲烷燃料電池
Pb+Pb0 +2H SO ===2PbSO +2H O
PbO ×
按要求回答下列問題： Pb
(1)負極材料是 Pb, 正極材料是 PbO ,電解質溶液是 H SO4。
(2)工作時，電解質溶液中的H+ 移向PbO 電(正)極。
(3)工作時，電解質溶液中硫酸的濃度減小 (填“增大” “減小”或“不 變”)。
(4)當鉛蓄電池向外電路提供2mole一時，理論上負極板的質量增加96 g。
5.鉛酸電池常用作汽車電瓶，其構造如圖所示，
工作時該電池總的方程式為：
H SO
溶液
A B C
D
鋰離子電池 太陽能集熱器 燃氣灶
硅太陽能電池
【課堂練習】
1.下列設備工作時，將化學能轉化為電能的是
（A）
A.電子由銅通過導線流向鋅
電流表
B.該裝置是將電能轉化為化學能的裝置 C.鋅電極發生氧化反應 D.電流由鋅通過導線流向銅
【課堂練習】
2.如圖為某興趣小組制作的番茄電池，下列說法正確的是(C)
①原電池是把化學能轉化成電能的一種裝置
②原電池的正極發生氧化反應，負極發生還原反應
③能自發進行的氧化還原反應可設計成原電池
④碳棒不能用來作原電池的正極
⑤反應Cu+2Ag+= =Cu ++2Ag 可以自發進行
A.①③⑤ B.①④⑤ C.②③④ D.②⑤
4.下列敘述正確的是
【課堂練習】
【課堂練習】
5.如圖所示的裝置，M 為活動性順序位于氫之前的金屬，N為石墨棒，關于此裝置的
下列敘述中，不正確的是(D)
A.N上有氣體放出
B.M 為負極，N 為正極
C.稀硫酸中SO2-移向M 極
D.導線中有電流通過，電流方向是由M 到N
稀硫酸
6.下列幾種化學電池中，不屬于可充電電池的是
A.堿性鋅錳電池 B. 手機用鋰電池
C.汽車用鉛蓄電池 D.玩具用鎳氫電池
7.LED 產品的使用為城市增添色彩。下圖是氫氧燃料電池驅動LED 發光的一種裝置示
意圖。下列有關敘述正確的是
A.a處通入氧氣，b 處通入氫氣
B.通入H 的電極發生反應：H -2e-=—2H+
C.通入O 的電極為電池的正極
D.該裝置將化學能最終轉化為電能
導線
e N- 型半導體
Pt
田 P- 型半導體
導線
【課堂練習】
氫氧燃料電池 LED發光二極管
KOH 溶 液
b—
田
田
e-
a—
e-

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