苏教版高中化学必修二第6讲：化学能与电能的转化(教师版).docx

化学能与电能

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1．理解原电池的原理及其应用

2．电极反应和电池反应的书写

3．了解钢铁的电化学腐蚀

4．电解池中两极电极反应的书写

5．电解池、原电池的区别

6．电解饱和食盐水、电镀、电解法冶炼金属的原理

知识点一．原电池原理

1.实验探究

实验装置

实验现象

结论或反应式

锌片：不断溶解

铜片：有气泡产生

电流计：指针发生偏转

锌片上的反应：Zn－2e－===Zn2＋

铜片上的反应：2H＋＋2e－===H2↑

反应过程中有电流产生

2.原电池

(1)定义：将化学能转变为电能的装置。

(2)工作原理：(以锌—铜—稀硫酸原电池为例)

Zn电极

Cu电极

现象

锌片逐渐溶解

铜片上产生气泡

得失电子

失电子

得电子

正负极判断

负极

正极

电子流向

流出

流入

反应类型

氧化反应

还原反应

电极反应式

Zn－2e－===Zn2＋

2H＋＋2e－===H2↑

总反应式

Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑

(3)构成条件：

①能进行自发的氧化还原反应；

②两个活泼性不同的金属(或金属与非金属)；

③电极插入电解质溶液中；

④构成闭合回路。

3．钢铁的电化学腐蚀

(1)电化学腐蚀：

金属跟电解质溶液接触eq\o(――→,\s\up15(发生),\s\do5())原电池反应eq\o(――→,\s\up15(结果),\s\do5())比较活泼的金属失去电子而被氧化。

(2)钢铁的腐蚀：

①构成条件：

电极-铁与少量的碳形成两电极

电解质溶液-钢铁表面水膜中溶有少量H＋和OH－，还溶解了氧气等气体。

②电极反应：

负极(铁)-2Fe－4e－===2Fe2＋

正极(碳)-O2＋4e－＋2H2O===4OH－

总反应-2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2

后续反应：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，Fe(OH)3易分解生成铁锈(Fe2O3·xH2O)。

4．正负极的判断

判断依据

负极

正极

电极材料

活泼性较强的金属(一般情况)

活泼性较弱的金属或能导电的非金属

反应类型

发生氧化反应

发生还原反应

电子流动方向

电子流出极

电子流入极

电解质溶液中离子定向移动方向

阴离子移向的极

阳离子移向的极

电极现象

不断溶解或质量不断减少

质量不断增加或有气泡产生

知识点二．化学电源

1．原理及优点

化学电源依据原电池反应原理，能量转化率是燃料燃烧无法比拟的。

2．常见化学电源

(1)一次电池：Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH)，

负极：Zn；正极：碳棒，电解质溶液：NH4Cl等。

(2)二次电池：

①银锌纽扣电池：Zn＋Ag2O＋H2Oeq\o(,\s\up15(放电),\s\do15(充电))Zn(OH)2＋2Ag，

负极：Zn；正极：Ag2O；电解质溶液：KOH。

②铅蓄电池：Pb＋PbO2＋2H2SO4eq\o(,\s\up15(放电),\s\do15(充电))2PbSO4＋2H2O，

负极：Pb；正极：PbO2；电解质溶液：硫酸。

③镍氢电池：NiO(OH)＋MHeq\o(,\s\up15(放电),\s\do15(充电))NiO＋M＋H2O

负极：贮氢合金；正极：泡沫氧化镍；电解质溶液：氢氧化钾溶液。

(3)燃料电池：

①氢氧燃料电池：2H2＋O2===2H2O

负极：H2失电子；正极：O2得电子；电解质溶液：氢氧化钾或稀硫酸。

②甲醇—空气燃料电池：2CH3OH＋O2＋4OH－===2COeq\o\al(2－,3)＋6H2O

负极：CH3OH失电子；正极：O2得电子；电解质溶液：KOH。

知识点三．电解原理

1．电解实例

(1)电解饱和食盐水、电解水、电解Al2O3的化学方程式分别为

2NaCl＋2H2Oeq\o(=====,\s\up15(电解),\s\do5())2NaOH＋Cl2↑＋H2↑，2H2Oeq\o(=====,\s\up15(电解),\s\do5())2H2↑＋O2↑，2Al2O3eq\o(=====,\s\up15(电解),\s\do15(熔融))4Al＋3O2↑。

(2)电解CuCl2溶液实验

(3)电解池

①将电能转化为化学能的装置叫电解池。

②阴极接电源的负极极，发生还原反应；阳极接电源的正极极，发生氧化反应。

③电解时，电流流向阳极，流出阴极。

2．电解原理的