高中化学 2.3.1 化学能转化为电能 化学电源课件 苏教版必修2.ppt

目标导航 预习导引 目标导航 预习导引 1 2 3 1 化学能转化为电能 1 原电池 将化学能转变为电能的装置称为原电池 目标导航 预习导引 1 2 3 2 原电池的放电原理 以铜锌 硫酸 原电池为例 目标导航 预习导引 1 2 3 预习交流1什么样的反应可以设计成原电池 答案 因为原电池两极上在发生电极反应时 一定要有电子得失 且要将化学能转化为电能 所以设计成原电池的反应必须是释放能量的氧化还原反应 目标导航 预习导引 1 2 3 目标导航 预习导引 1 2 3 预习交流2钢铁在潮湿的空气中和干燥的空气中 哪一种情况下更易被腐蚀 为什么 答案 在潮湿的空气中更易被腐蚀 因为在潮湿的空气中更易发生原电池反应 目标导航 预习导引 1 2 3 3 化学电源 1 制造原理 原电池反应原理 2 化学电源的优点 能量转化率比燃料燃烧大 3 化学电源的分类 一次电池 用过之后不能复原 如锌锰干电池 二次电池 放完电后可以充电 充电后能继续使用 如银锌纽扣电池 铅蓄电池 镍氢电池 燃料电池 燃料和氧化剂分别在两个电极上反应 如氢氧燃料电池 甲醇 空气燃料电池等 预习交流3手机里的电池是一次电池还是二次电池 答案 手机里的电池能进行反复充 放电 所以应为二次电池 问题导学 当堂检测 一 二 三 问题导学 当堂检测 一 二 三 问题导学 当堂检测 一 二 三 1 讨论与思考 铜片上的氢气是怎么产生的 产生电流的原理是什么 答案 问题导学 当堂检测 一 二 三 2 化学反应都可以设计成原电池吗 原电池的电极一定会和电解质溶液发生反应吗 答案 原电池放电过程中有电子的转移 故形成原电池的化学反应必须是氧化还原反应 原电池的电极不一定和电解质溶液发生反应 如燃料电池的电极材料就不与电解质溶液发生反应 问题导学 当堂检测 一 二 三 迁移与应用例1下列关于原电池的叙述正确的是 a 原电池工作时两极都发生氧化还原反应b 构成原电池的正极 负极必须是两种不同的金属c 在铜锌原电池中 当负极有13g锌溶解时 电路中有0 4mol电子转移d 原电池的电解质溶液只能是稀硫酸或氢氧化钠溶液解析 负极电极反应式为zn 2e zn2 13gzn失去电子的物质的量为0 4mol 答案 c误区警示 一般来说 原电池负极金属的活动性大于正极 但有时负极金属的活动性也可能小于正极 不管是哪种情况 负极金属与电解质溶液一定能发生氧化还原反应 问题导学 当堂检测 一 二 三 迁移训练1在铜 锌 稀硫酸构成的原电池装置中 当导线中有1mol电子通过时 理论上的两极变化是 锌片溶解了32 5g 锌片增重32 5g 铜片上析出1gh2 铜片上析出1molh2a b c d 答案 a 问题导学 当堂检测 一 二 三 原电池的原理1 简单原电池的形成条件 1 具有能自发进行且放出能量的氧化还原反应 2 两个活动性不同的电极 3 电解质溶液 4 形成闭合回路 2 原电池正 负极的判断方法 1 可由组成原电池的电极材料来判断 一般是活动性较强的金属为负极 活动性较弱的金属或能导电的非金属为正极 2 根据电流的方向或电子流动的方向来判断 电流是由正极经外电路流向负极 电子流动方向正好相反 问题导学 当堂检测 一 二 三 3 原电池电极反应式的书写方法 1 写出总化学反应方程式 即氧化还原反应方程式 2 根据总反应方程式从电子得失 或元素化合价升降 的角度 将总反应分成氧化反应和还原反应 3 氧化反应在负极发生 还原反应在正极发生 注意介质可能参与反应 4 验证 两电极反应式相加所得的式子和原化学方程式相同 则书写正确 问题导学 当堂检测 一 二 三 4 原电池原理的应用 1 加快氧化还原反应速率如实验室用zn和稀硫酸 或稀盐酸 反应制h2 常用粗锌 原因是粗锌中的杂质和锌 稀硫酸 或稀盐酸 形成原电池 使产生h2的速率加快 2 比较金属的活动性强弱原电池中 一般活动性强的金属为负极 活动性弱的金属为正极 3 设计原电池设计原电池 第一要确认化学反应是放出能量 能自发进行的氧化还原反应 第二将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应 电极反应式 第三是根据原电池构成的条件确定原电池的正 负极和电解质溶液 第四是设计出原电池示意图 问题导学 当堂检测 一 二 三 二 常见化学电源的组成与反应原理活动与探究h2在o2中燃烧 放出大量的热 请思考下列问题 1 能否将该反应设计成原电池 2 设计成的原电池装置中能否看到淡蓝色火焰 3 在设计成的原电池装置中常加入koh或h2so4 加入koh或h2so4的目的是什么 4 与直接燃烧相比 原电池的能量利用率有何特点 问题导学 当堂检测 一 二 三 答案 1 该反应是自发进行的氧化还原反应 可设计成原电池 2 设计成原电池后 h2与o2分别在两个电极上反应 不直接接触 看不到淡蓝色火焰 3 水的导电能力太弱 在原电池装置中加入koh或h2so4的目的是为了提高溶液的导电性 4 与直接燃烧相比 原电池能量利用更充分 能量利用率更高 问题导学 当堂检测 一 二 三 5 化学电源包括一次电池 二次电池以及燃料电池 请思考它们各有什么特点 答案 一次电池是指发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后就不能再使用的电池 如干电池 二次电池的特点是发生氧化还原反应的物质大部分被消耗后 又可以通过充电而恢复其供电能力 如蓄电池 燃料电池的电池反应一般是燃料 h2 ch3oh ch4等 与氧化剂之间发生的氧化还原反应 或对应燃烧产物进一步与电解质溶液反应 燃料电池的能量转化率高 问题导学 当堂检测 一 二 三 迁移与应用例2下图是氢氧燃料电池构造示意图 关于该电池的说法不正确的是 a a极是负极b 正极的电极反应式是o2 4h 4e 2h2oc 电子由b通过灯泡流向ad 氢氧燃料电池是环保电池解析 从氢氧燃料电池的电池反应出发 可知通入h2的电极为负极 此电极产生电子 答案 c 问题导学 当堂检测 一 二 三 规律小结 燃料电池也属于原电池 但燃料电池的两电极材料相同 判断正负极时 可通过电极所通入的物质进行分析 一般 通入燃料的电极为负极 通入助燃剂的电极为正极 问题导学 当堂检测 一 二 三 迁移训练2常用的纽扣电池为银锌电池 它分别以锌和氧化银为电极 放电时锌极上的电极反应式是zn 2oh 2e zn oh 2 氧化银上的电极反应式是ag2o h2o 2e 2ag 2oh 下列判断正确的是 a 锌是负极 发生氧化反应 氧化银是正极 发生还原反应b 锌是正极 发生氧化反应 氧化银是负极 发生还原反应c 锌是负极 发生还原反应 氧化银是正极 发生氧化反应d 锌是正极 发生还原反应 氧化银是负极 发生氧化反应解析 失电子的电极为负极 发生氧化反应 得电子的电极为正极 发生还原反应 答案 a 问题导学 当堂检测 一 二 三 一 化学电源化学电源可分为一次电池和二次电池 二次电池放电时是原电池 遵循原电池原理 问题导学 当堂检测 一 二 三 问题导学 当堂检测 一 二 三 问题导学 当堂检测 一 二 三 特别提醒 在正极上 若是电解质溶液中的某种离子被还原 无论该离子是强电解质提供的 还是弱电解质提供的 一律写离子符号 而在原电池反应中 要遵循离子方程式的书写规则 只有易溶的强电解质用离子符号表示 问题导学 当堂检测 一 二 三 三 燃料电池燃料电池中通燃料的一极作负极 通o2的一极作正极 常见的有ch4 ch3oh c2h6 h2等燃料电池 问题导学 当堂检测 1 2 3 4 1 某实验兴趣小组用如图所示装置做完实验后 在读书卡片上记下了如下6条记录 其中正确的是 a b c d 问题导学 当堂检测 1 2 3 4 问题导学 当堂检测 1 2 3 4 问题导学 当堂检测 1 2 3 4 3 2015课标全国 微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置 其工作原理如图所示 下列有关微生物电池的说法错误的是 a 正极反应中有co2生成b 微生物促进了反应中电子的转移c 质子通过交换膜从负极区移向正极区d 电池总反应为c6h12o6 6o26co2 6h2o 解析 c6h12o6中c的平均化合价为0价 二氧化碳中c的化合价为 4价 所以生成二氧化碳的反应为氧化反应 故co2在负极生成 a选项错误 在微生物的作用下 该装置为原电池装置 反应速率加快 所以微生物促进了反应的发生 b项正确 质子交换膜只允许质子 即h 通过 原电池中阳离子向正极移动 c项正确 电池的总反应实质是c6h12o6的氧化反应 d项正确 答案 a 问题导学 当堂检测 1 2 3 4 4 分别按如图甲 乙所示装置进行实验 图中两个烧杯里的溶液为同浓度的稀硫酸 甲中 为电流计 请回答下列问题 1 以下叙述正确的是 a 两烧杯中铜