化学能与原电池：知识预习

一、化学反应中的能量变化

旧化学键断裂吸收能量，新化学键形成释放能量。

旧化学键断裂吸收的能量 ≠ 新化学键形成释放的能量。

反应物的总能量 ≠ 生成物的总能量。

能量转化：化学能 -> 光能/热能/电能。

二、化学能与电能

火力发电：

　　能量转化：化学能 -点燃-> 热能 -> 机械能 -> 电能。

　　缺点：①大气污染物（CO、SO₂、NO_x、烟尘）。②能量转化率低。

三、原电池（铜锌原电池）

定义：将化学能直接转化为电能的装置。

1.形成条件

　　①自发的氧化还原反应。

　　②两种活泼性不同的导体做电极。

　　③电解质溶液。

　　④闭合回路。

2.工作原理

(1)现象

　　①锌片溶解。

　　②灵敏电流计指针偏转。

　　③铜片表面产生无色气泡。

(2)电极

　　负极（锌片）：失电子发生氧化反应，电子流出的一极。

　　正极（铜片）：得电子发生还原反应，电子流入的一极。

(3)电极反应式

　　负极（锌片）：Zn - 2e^- = Zn²⁺。

　　正极（铜片）：2H + 2e^- = H₂↑。

　　电池总反应：Zn + 2H⁺ = Zn²⁺ + H₂↑。

(4)电路

　　外电路：电子定向移动。电流从正极（铜片）流向负极（锌片），电子从负极（锌片）流向正极（铜片）。

　　内电路：离子定向移动。阳离子（H⁺）移向正极（铜片），阴离子（SO₄^2-）移向负极（锌片）。

3.正负极判断方法

(1)通过原理判断

　　①电子的移动方向：电流从正极流向负极，电子从负极流向正极。负极失电子，电子流出；正极得电子，电子流入。

　　②离子的移动方向：阳离子移向正极，阴离子移向负极。

　　③氧化还原反应类型：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。

　　④电极相对于电解质溶液的活泼性：负极活泼，正极不活泼（C、Pt）。

　　　　例：铝镁原电池（稀H₂SO₄）：铝片是正极，镁片是负极。

　　　　　　镁铝原电池（NaOHaq）：镁片是正极，铝片是负极。

　　　　　　铜铁原电池（稀H₂SO₄）：铜片是正极，铁片是负极。

　　　　　　铁铜原电池（浓H₂SO₄）：铁片是正极，铜片是负极。

(2)通过现象判断

　　①负极质量减小（铜锌原电池（稀H₂SO₄/CuSO₄aq），锌片）。

　　②正极产生气泡（铜锌原电池（稀H₂SO₄），铜片）。

　　②正极质量增大（铜锌原电池（CuSO₄aq），铜片）。

5.原电池原理的应用

　　①比较金属活动性强弱。

　　②加快氧化还原反应速率。

　　③研究金属腐蚀原理及防护措施。

　　④设计化学电池。

四、利用氧化还原反应原理设计原电池

①单线桥法分析氧化还原反应方程式。

②寻找正负极反应的物质。

③书写电极反应式。

　　分别书写/先写一极的电极反应式，再用电池总反应与之作差。

注：①弱电解质不拆。②↑必须写。③↓不能写。④得失电子守恒。