《高中化学》课件-化学能与电能

1、新课标人教版化学必修新课标人教版化学必修 第二章第二节化学能与电能第二章第二节化学能与电能一、化学能与电能的相互转化一、化学能与电能的相互转化 电能是现代社会电能是现代社会中应用最广泛、使用中应用最广泛、使用最方便、污染最小的最方便、污染最小的一种二次能源，又称一种二次能源，又称为电力。为电力。思考与交流思考与交流 在你的生活与学习中，或你了解的范围里，在你的生活与学习中，或你了解的范围里，还有那些需要使用电池的产品或器具？各使还有那些需要使用电池的产品或器具？各使用什么样的电池？用什么样的电池？电池的广泛应用电池的广泛应用估计在估计在2050年火电仍居首位年火电仍居首位 火电，又称为火力发电

2、。那么，火火电，又称为火力发电。那么，火究竟是如何转化为电？究竟是如何转化为电？2001年我国发电总量构成图年我国发电总量构成图化学能热能机械能电能化学能热能机械能电能燃烧燃烧蒸汽蒸汽发电机发电机1.火力发电的原理火力发电的原理一、化学能与电能的相互转化一、化学能与电能的相互转化2.火力发电的利弊分析火力发电的利弊分析 思考思考1：火力发电有何利与弊？：火力发电有何利与弊？燃料燃烧转化为电能后，社会中应用最广燃料燃烧转化为电能后，社会中应用最广泛、使用最方便。泛、使用最方便。利弊产生二氧化硫和氮的氧化物，导致空气污产生二氧化硫和氮的氧化物，导致空气污染，也会造成酸雨，破坏生态环境；会产染，也会

3、造成酸雨，破坏生态环境；会产生二氧化碳，会使地球的温室效应恶化。生二氧化碳，会使地球的温室效应恶化。 思考思考2：假设你是电力工程师，面对这些利弊，：假设你是电力工程师，面对这些利弊，你会如何应对呢？你会如何应对呢？a、改进火力发电、改进火力发电b、研究新的发电方式、研究新的发电方式 方式之一就是尝试将化方式之一就是尝试将化学能直接转化为电能。就像电池。其好处就是减少中间学能直接转化为电能。就像电池。其好处就是减少中间环节能损，高效、清洁利用燃料，不浪费能源，更方便。环节能损，高效、清洁利用燃料，不浪费能源，更方便。化学能电能化学能电能 ？（阅读教材（阅读教材P40页，回答问题）页，回答问题）

4、1、当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化、当氧化剂和还原剂直接接触进行反应时，化学能要经过一系列能量转换才能转换为电能。学能要经过一系列能量转换才能转换为电能。2、把氧化剂和还原剂分开，使氧化反应和还原、把氧化剂和还原剂分开，使氧化反应和还原反应在两个不同区域进行。反应在两个不同区域进行。3、需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子、需要在氧化剂和还原剂之间架设桥梁使电子从还原剂区域流向氧化剂区域。从还原剂区域流向氧化剂区域。4、考虑氧化反应和还原反应发生的条件和环境，、考虑氧化反应和还原反应发生的条件和环境，化学物质的选择。化学物质的选择。5、从电学角度考虑仪器选择和组装问题。、从电学角度考

5、虑仪器选择和组装问题。3.原电池：原电池：把把化学能化学能转变为转变为电能电能的装置。的装置。化学能电能化学能电能 ？电极电极材料材料现象现象电子电子得失得失电极反应电极反应原电池原电池的电极的电极Zn片片Cu片片总的离子反应方程式总的离子反应方程式失失得得Zn2e- Zn2+2H+ 2e- H2负极负极正极正极Zn+ 2H+ Zn2+ + H2有气体有气体产生产生Zn片片溶解溶解1.电路：电路：外电路外电路内电路内电路电子流向：失电子的一极流向得电子的一极电子流向：失电子的一极流向得电子的一极电流方向：与电子流动方向相反电流方向：与电子流动方向相反阴离子流动方向与电子流动方向一致阴离子流动方

6、向与电子流动方向一致阳离子流动方向与电流方向一致阳离子流动方向与电流方向一致2.电极：电极：正极：电子流入的一极（正极：电子流入的一极（Cu）负极：电子流出的一极（负极：电子流出的一极（Zn）3.电极反应式：电极反应式：正极：正极： 2H+ 2e- H2负极：负极： Zn2e- Zn2+4.总反应式：总反应式：Zn+ 2H+ Zn2+ + H2原电池原电池发生失发生失电子的电子的氧化反应氧化反应发生得发生得电子的电子的还原反应还原反应第二课时第二课时氧化反应氧化反应Zn-2e-=Zn2+ 铜锌原电池铜锌原电池电解质溶液电解质溶液失失e-,沿导线传递，有电流产生沿导线传递，有电流产生还原反应还原

7、反应2H+2e-=H2阴离子阴离子阳离子阳离子总反应：总反应：负极负极正极正极 2H+2e-=H2Zn2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2+H2Zn+H2SO4=ZnSO4+H2(离子方程式）离子方程式）（化学方程式）（化学方程式）电极反应电极反应正极：正极：负极：负极：（氧化反应）（氧化反应）（还原反应）（还原反应）下列装置能否作为原电池下列装置能否作为原电池ZnZn与稀硫酸进行实验与稀硫酸进行实验.Zn石墨石墨与稀硫酸进行实验与稀硫酸进行实验.FeZn与稀硫酸进行实验与稀硫酸进行实验.CuZn与乙醇进行实验与乙醇进行实验.CuZn与一瓣柑桔与一瓣柑桔(或一个苹果或一个苹果)进行实验进行实验

8、.CuZn与硫酸铜溶液进行实验与硫酸铜溶液进行实验.电极材料电极材料介质介质同一容器同一容器现象现象能否形成能否形成原电池原电池ZnZn稀稀硫硫酸酸Zn石墨石墨FeZnCuZn乙醇乙醇CuZn一瓣柑桔一瓣柑桔CuZn硫酸铜溶液硫酸铜溶液 1 1、两种活泼性不同的金属（或一种金属、两种活泼性不同的金属（或一种金属和另一种非金属导体）构成电极。和另一种非金属导体）构成电极。 相对活泼的金属作负极相对活泼的金属作负极2 2、电解质溶液。、电解质溶液。3 3、电极用导线相联构成闭合回路、电极用导线相联构成闭合回路。4 4、必须有自发进行的氧化还原反应。、必须有自发进行的氧化还原反应。负极：电子流出的电

9、极负极：电子流出的电极(较活泼的金属较活泼的金属)正极：电子流入的电极正极：电子流入的电极(较不活泼的金属、较不活泼的金属、 石墨等石墨等)CH2SO4（不可以）（不可以）（不可以）（不可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）电极材料电子流向反应类型组 成 负 极 正 极 电解质相对活泼相对活泼的金属的金属流出电子流出电子氧化反应氧化反应酸酸、碱、碱或盐的或盐的溶液溶液相对不活泼的相对不活泼的金属金属（或能导（或能导电的非金属）电的非金属）流入电子流入电子还原反应还原反应原电池的组成原电池的组成普通锌锰电池普通锌锰电池碱性电池碱性电池 镍镍镉镉电电池池小型高性能燃料电池小型高性能燃料电池 锂

10、离子电池锂离子电池 镍氢电池镍氢电池 上图是锌锰干电池上图是锌锰干电池干电池负极：负极：Zn 2e- - = Zn2+（负极）（负极）（正极）（正极）2NH4 4+ 2e- = 2NH3+H2总反应：总反应：Zn +2NH4+= Zn2+ 2NH3+H22MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=Zn(NH3)4Cl2正极：正极：锌筒锌筒石墨棒石墨棒MnO2和和C普通锌普通锌- -锰干电池的结构锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等干电池负极：负极：Zn 2e- - = Zn2+（负极）（负极）（正极）（正极）正极：正极：2NH4 4+ 2e- = 2NH3+H2总

11、反应：总反应：Zn +2NH4+= Zn2+ 2NH3+H22MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=Zn(NH3)4Cl2其他干电池：其他干电池： 碱性锌碱性锌- -锰干电池、锰干电池、银银- -锌纽扣电池等锌纽扣电池等优点：优点：携带方便携带方便缺点：缺点：电量小，污染大电量小，污染大锌筒锌筒石墨棒石墨棒MnO2和和C普通锌普通锌- -锰干电池的结构锰干电池的结构NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等2、蓄电池、蓄电池（1 1）铅蓄电池）铅蓄电池正极材料上正极材料上涂有棕褐色涂有棕褐色的的PbOPbO2 2，负极，负极材料是海绵材料是海绵状的金属铅，状的金属铅，两极浸在两极

12、浸在H H2 2SOSO4 4溶液中。溶液中。写出电极反写出电极反应式。应式。铅蓄电池铅蓄电池铅蓄电池铅蓄电池总反应：总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+PbO2+4H+2SO42- -=2PbSO4+2H2O负极：负极：Pb- -2e- -+SO42- -=PbSO4正极：正极：PbO2+2e- -+4H+SO42- -=PbSO4+2H2O铅蓄电池总反应：总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+PbO2+4H+2SO42- -=2PbSO4+2H2O负极：负极：Pb- -2e- -+SO42- -=PbSO4正极：正极：PbO2+2e

13、- -+4H+SO42- -=PbSO4+2H2O其他蓄电池：其他蓄电池：镍镍- -镉蓄电池、银镉蓄电池、银- -锌蓄电池等锌蓄电池等优点：优点：可反复使用可反复使用 缺点：缺点：污染大污染大 随着用电器朝着随着用电器朝着小型化、多功能化发小型化、多功能化发展的要求，对电池的展的要求，对电池的发展也提出了小型化、发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。多功能化发展的要求。 体积小、性能好的碱性锌锰电体积小、性能好的碱性锌锰电池应运而生。这类电池的重要特征是池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离子导电性电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，更好的碱性

14、，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。度提高。银锌电池银锌电池正极壳填充正极壳填充AgAg2 2O O和石墨，负极盖填充锌汞合金，和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液电解质溶液KOHKOH。反应式为：。反应式为：2Ag+Zn(OH)2Ag+Zn(OH)2 2 Zn+Ag Zn+Ag2 2O+HO+H2 2O O 写出电极反应式。写出电极反应式。充电充电放电放电1970-1975, 开发了先进的银锌、镍镉电池技术。开发了先进的银锌、镍镉电池技术。 1975-1983, 为美国海军生产潜水艇用银锌电池。为美国海军生产潜水艇用银锌电池。 1

15、979-1987,为为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。 1998-1992, 为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。镉镍电池镉镍电池NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2 放放电电充充电电负极材料：负极材料：CdCd ，正极材料正极材料：涂有：涂有NiONiO2 2 ，电解，电解质：质：KOHKOH溶液溶液。反应式如下：。反应式如下：写出电极反应式。写出电极反应式。氢氧燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池Pt电极H2O2氢氧燃料电池模拟氢氧燃料电池模拟KOH航天技术

16、上使用的一种电航天技术上使用的一种电池，它具有高能、轻便、池，它具有高能、轻便、不污染环境等优点。用不污染环境等优点。用PtPt做电极，做电极，KOHKOH溶液溶液做电解做电解液，因其反应与氢氧燃烧液，因其反应与氢氧燃烧相似，故称为氢氧燃烧电相似，故称为氢氧燃烧电池。请写出各电极的电极池。请写出各电极的电极反应。反应。若将氢气换成甲烷，若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应写出各电极的电极反应新型燃料电池新型燃料电池 燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出

17、电池界输入，同时将电极反应产物不断排出电池燃料电池 把能源中燃料燃烧反应的化学把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的能直接转化为电能的“能量转换器能量转换器” 2H2 + O2 = 2H2O点燃点燃氢氧燃料电池氢氧燃料电池多孔性金属电极，具有催化性能多孔性金属电极，具有催化性能燃料电池 把能源中燃料燃烧反应的化学把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的能直接转化为电能的“能量转换器能量转换器”2 H2 + O2 = 2 H2O点燃点燃氢氧燃料电池氢氧燃料电池 常见的燃料电池还有甲烷燃料电池、常见的燃料电池还有甲烷燃料电池、铝铝- -空气燃料电池、熔融盐燃料电池等空气燃料电池、熔融盐燃

18、料电池等优点：优点：效率高、无污染，装置可持续使用效率高、无污染，装置可持续使用多孔性金属电极，具有催化性能多孔性金属电极，具有催化性能锂电池锂电池 锂是密度最小的金属，用锂作为电锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。负极相比较，使用寿命大大延长。锂电池锂电池干电池干电池叠层电池叠层电池纽扣电池纽扣电池各类电池各类电池减减 少少 污污 染染节节 约约 资资 源源练习练习1、请同学们根据原电池的原理，指出请同学们根据原电池的原理，指出下列原电池的正极与负极分别是什么？写出下列原电池的正极与负极分别是什么？写

19、出电极反应式和总反应方程式。电极反应式和总反应方程式。思考：若将该装置中的电思考：若将该装置中的电解质溶液换成氯化铁溶液解质溶液换成氯化铁溶液或盐酸，又作何解答？或盐酸，又作何解答？练练习习2判断下列哪些装置构成了原电池？若不判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式名称，并写出电极反应式.()()()2H+2e-H2负极：负极：总反应：总反应：正极正极：Zn2e-Zn2+Zn+2H+Zn2+H2()()负极负极：正极正极：总总反应反应：正极：正极：负极负极：总反应：总反应：Zn2e-Zn2+2H+2e-H2Zn

20、+2H+Zn2+H2Fe2e-Fe2+Cu2+2e-CuFe+Cu2+Fe2+CuFe+CuSO4Cu+FeSO4 ()()负极：负极：正极：正极：总反应：总反应：Zn2e-Zn2+Cu2+2e-CuZn+Cu2+Zn2+Cu或或 Zn+CuSO4ZnSO4+Cu()()负极：负极：正极：正极：总反应：总反应：Fe2e-Fe2+2H+2e-H2Fe+2H+ Fe2+H2或或 Fe+H2SO4FeSO4+H23.如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴

21、入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是溶液，片刻后可观察到的现象是4。试将下列两个氧化还原反应分别设计成两个原电池试将下列两个氧化还原反应分别设计成两个原电池. Zn + 2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag.2Fe3+Fe=3Fe2+( D )( Zn AgNO3 C )( Fe Fe2(SO4)3 C )A. 铁圈和银圈左右摇摆不定；铁圈和银圈左右摇摆不定；B. 保持平衡状态；保持平衡状态；C. 铁圈向下倾斜；铁圈向下倾斜；D. 银圈向下倾斜；银圈向下倾斜；思考思考 什么类型的化学反应可设计成原电池？什么类型的化学反应可设计成原电池？ 理论上讲，常温下可自发进行的理论上讲，常温下可自发

22、进行的氧化氧化还原反应还原反应都能设计成原电池。都能设计成原电池。小结小结小结小结小结小结化学电池的反应本质是化学电池的反应本质是 氧化还原反应氧化还原反应化学能化学能化学电池化学电池氧化还原反应氧化还原反应电能电能1、原电池原理；、原电池原理；2、原电池形成条件；、原电池形成条件；3、电极反应式的书写。、电极反应式的书写。作业：作业：课本课本P P4445 4445 1 1、2 2-ne-金属原子金属原子 金属阳离子金属阳离子被氧化被氧化金属腐蚀的实质金属腐蚀的实质:知识拓展知识拓展电流电流例如例如 条件条件 种类种类 相互关系相互关系 本质本质 有微弱的电流有微弱的电流 无无 钢铁腐蚀钢铁

23、腐蚀 2Fe2Fe3Cl3Cl2 22FeCl2FeCl3 3 不纯金属或合金跟电解质不纯金属或合金跟电解质溶液接触发生原电池反应溶液接触发生原电池反应 电化腐蚀电化腐蚀 化学腐蚀化学腐蚀 化学腐蚀、电化腐蚀常同时发生，化学腐蚀、电化腐蚀常同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更大。但电化学腐蚀更普遍，危害更大。 较活泼金属被氧化较活泼金属被氧化 金属被氧化金属被氧化 金属与非电解质等金属与非电解质等直接发生化学反应直接发生化学反应 金属腐蚀的种类金属腐蚀的种类 钢铁的钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀示意示意图图钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意示意图图电化学腐蚀电化学腐蚀（1 1）析氢腐蚀）析氢腐蚀 水膜酸

24、性较强水膜酸性较强 H H2 2O OCOCO2 2 H H2 2COCO3 3 H HHCOHCO3 3- - 正极正极(C)(C)： 2H2H2e2e- -H H2 2 负极负极(Fe)(Fe)：FeFe2e2e- -FeFe2 2（2）吸氧腐蚀吸氧腐蚀水膜酸性较弱或中性水膜酸性较弱或中性正极正极(C)：2H2OO24e-4OH负极负极(Fe)：Fe2e-Fe2钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3 nH2O（铁锈铁锈）通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀条件条件水膜呈水膜呈酸性酸性。水膜呈

25、水膜呈中性中性或或酸性很弱酸性很弱。CO2+H2OH2CO3 H+HCO 3- 电极反应电极反应负极负极Fe(- )Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正极正极C(+)2H+2e=H2O2+2H2O+4e=4OH-总反应总反应:Fe+2H+=Fe2+2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联系联系练练 习习如图如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：（1）若液面上升，则溶液呈若液面上升，则溶液呈 性，发生性，发生 腐蚀腐蚀,电极反应式为：负极：电极反应式为：负极： ,正极：正极： ； 若液

26、面下降，则溶液呈若液面下降，则溶液呈 性，发生性，发生 腐蚀，电极反应式为：负极：腐蚀，电极反应式为：负极： 正极：正极： 。（2）中性或碱性中性或碱性 吸氧吸氧Fe2e-Fe2+O2+2H2O+4e-4OH酸性酸性析氢析氢Fe2e-Fe2+2H+2e-H2 原电池原理的应用原电池原理的应用1在轮船船壳水线以下部分镶上在轮船船壳水线以下部分镶上Zn块，来防止船壳的腐蚀块，来防止船壳的腐蚀FeZnne-e-e-e-e-正极：被保护金属正极：被保护金属负极：外加一种更活泼的金属负极：外加一种更活泼的金属 原电池原理的应用原电池原理的应用2请根据反应请根据反应 2Fe 3+ Cu = 2Fe 2+

27、Cu2+设计原电池，你有哪些可行方案设计原电池，你有哪些可行方案?AC CuFeCl3溶液溶液原电池设计思路：原电池设计思路：)能自发进行的氧化还原反应能自发进行的氧化还原反应)通常须两个活性不同的电极通常须两个活性不同的电极)电解质溶液电解质溶液)还原剂在负极失电子，发生氧化反应，还原剂在负极失电子，发生氧化反应，氧化剂在正极得电子氧化剂在正极得电子,发生还原反应发生还原反应4.化学电池的本质化学电池的本质氧化还原反应氧化还原反应 相同条件下，纯锌粒和粗锌粒与同相同条件下，纯锌粒和粗锌粒与同浓度的稀硫酸反应的速率一样吗？为什浓度的稀硫酸反应的速率一样吗？为什么？假如要求你设计实验来证明你的观

28、么？假如要求你设计实验来证明你的观点，你的实验方案是怎样的？证据和结点，你的实验方案是怎样的？证据和结论又是什么？论又是什么？原电池原理的应用原电池原理的应用3 把把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，相连时，a为为负极；负极；c、d相连时，电流由相连时，电流由d到到c；a、c相连时，相连时，c极上产生大量气泡，极上产生大量气泡，b、d相连时，相连时，b上有大量上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为：的为： ( ) Aa b c d Ba c d

29、 b Cc a b . d Db d c a B原电池原理的应用原电池原理的应用4(4)原电池原理的应用：原电池原理的应用：)利用原电池原理设计新型化学电池；利用原电池原理设计新型化学电池；)改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；酸反应制取氢气；)进行金属活动性强弱比较；进行金属活动性强弱比较；)电化学保护法，即将金属作为原电池的正电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。极而受到保护。如在铁器表面镀锌。病病 例例 分分 析析病病 例例 分分 析析病病 例例 分分 析析你能为她开一个药方吗？你能为她开一个药方吗？1-2

30、.火力发电的原理及火力发电的利弊火力发电的原理及火力发电的利弊3.原电池：原电池：构成电极：两种活泼性不同的金属（或一构成电极：两种活泼性不同的金属（或一种金属和另一种非金属导体）；电解质溶种金属和另一种非金属导体）；电解质溶液；电极用导线相联构成闭合回路液；电极用导线相联构成闭合回路；如何如何判断正负极判断正负极原电池原理的应用原电池原理的应用4.化学电池的本质化学电池的本质-氧化还原反应氧化还原反应小结小结1. 1.下列装置中能组成原电池形成电流的是下列装置中能组成原电池形成电流的是( )( )AZnCuH2SO4CuZnA酒精酒精ZnH2SO4ACuH2SO4ACuCuH2SO4典型例题

31、：典型例题：2.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是( )A.Mg B.Fe C.Al D.Cu3.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的电解质溶液的 PH( )A.不变不变 B先变大后变小先变大后变小 C逐渐变大逐渐变大 D.逐渐变小逐渐变小C典型例题：典型例题：ABCD正极正极ZnCuCuFe负极负极CuZnZnZn电解质溶液电解质溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl典型例题：典型例题：典型例题：典型例题：(1)比较金属活动性强弱。比较金

32、属活动性强弱。例例1：下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲 上有上有H2气放出气放出；B.在氧化在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多还原反应中，甲比乙失去的电子多；D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；（C）原电池原理应用：原电池原理应用：(2)比较反应速率比较反应速率例例2 ： 下列制氢气的反应速率最快的是下列制氢气的反应速率最快的是粗锌和粗锌和 1

33、mol/L 盐酸；盐酸；B.A. 纯锌和纯锌和1mol/L 硫酸；硫酸；纯锌和纯锌和18 mol/L 硫酸；硫酸；C.粗锌和粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。溶液。D.（ D ）原电池原理应用：原电池原理应用：(3)比较金属腐蚀的快慢比较金属腐蚀的快慢例例3： 下列各情况，在其中下列各情况，在其中Fe片腐蚀由片腐蚀由快快到到慢慢的顺序是的顺序是(5)(2)(1)(3)(4)原电池原理应用：原电池原理应用：例例4：下列装置中四块相同的下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速片，放置一段时间后腐蚀速率由率由慢慢到到快快的顺序是的顺序是(4)(2)(

34、1)(3)(4)判断溶液判断溶液pH值变化值变化例例5： 在在Cu-Zn原电池中，原电池中，200mLH2SO4 溶液的浓度为溶液的浓度为0.125mol/L , 若工作一段时间后，从装置中共收集到若工作一段时间后，从装置中共收集到 0.168L升气体，则流过导线的电子为升气体，则流过导线的电子为 mol,溶溶液的液的pH值变值变_？（溶液体积变化忽略不计）？（溶液体积变化忽略不计）0.2解得：解得：y 0.015 (mol)x 0.015 (mol)3.75 10 4(mol/L )pH -lg3.75 1044 -lg3.75 答：答：0.015根据电极反应：根据电极反应：正极：正极：负极

35、：负极：Zn2e-Zn2+2H+2e- H2得：得：2 2 22.4x y 0.168解：解：0.20.1252c(H+)余余2H+ 2eH2大大0.015原电池原理应用：原电池原理应用：(5)原电池原理的综合应用原电池原理的综合应用例例6：市场上出售的：市场上出售的“热敷袋热敷袋”的主要成分为铁屑、的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。 “热敷袋热敷袋”启启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。现有大量铁锈

36、存在。1)“热敷袋热敷袋”是利用是利用 放出热量。放出热量。2)炭粉的主要作用是炭粉的主要作用是 。3)加入氯化钠的主要作用是加入氯化钠的主要作用是 。4)木屑的作用是木屑的作用是 。铁被氧化铁被氧化与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化氯化钠溶于水、形成电解质溶液氯化钠溶于水、形成电解质溶液使用使用“热敷袋热敷袋”时受热均匀时受热均匀原电池原理应用：原电池原理应用： 拓展练习拓展练习（1）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的 现象。现象。 两极反应式为：正极两极反应式为：正极 ；负极负极 。 该装置将该装置将 能

37、转化为能转化为 能。能。（2）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，则负极为则负极为 ，总反应方程为总反应方程为 。镁逐渐溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指针发生偏转；镁逐渐溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指针发生偏转；2H+2e=H2Mg2e=Mg2+ 化学能化学能电能电能Al2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2原电池分析原电池分析电极反应式的书写电极反应式的书写总反应方程式的书写总反应方程式的书写化学电池的反应本质：氧化还原反应化学电池的反应本质：氧化还原反应原电池电极名称的确定方法原电池电极名称的确定方法根据电极材料的性质确定。根据电极材料的性质确定。通常

38、是活泼金属是负极，不活泼金属、碳棒、通常是活泼金属是负极，不活泼金属、碳棒、化合物是正极。化合物是正极。根据电极反应的本身确定。根据电极反应的本身确定。失电子的反应失电子的反应氧化反应氧化反应负极负极得电子的反应得电子的反应还原反应还原反应正极正极电极方程式的书写电极方程式的书写二、发展中的化学电源二、发展中的化学电源电池的种类电池的种类 锂电池锂电池 锌锰电池锌锰电池 镍镉电池镍镉电池 镍氢电池镍氢电池 等等等等 伏打电池供电量小，电压低，电流不稳定；携带不便伏打电池供电量小，电压低，电流不稳定；携带不便 实用电池供电量大，电压高，电流稳定；安全、耐用、实用电池供电量大，电压高，电流稳定；安

39、全、耐用、便携；有特殊用途；便于回收、污染小。便携；有特殊用途；便于回收、污染小。 分类分类 1 1、不可充电电池、不可充电电池如：干电池如：干电池 2 2、充电电池又称二、充电电池又称二 次电池次电池蓄电池蓄电池 3 3、燃料电池、燃料电池锂电池锂电池干电池干电池叠层电池叠层电池纽扣电池纽扣电池各各类类电电池池电池的用途电池的用途 电子钟表电子钟表 、袖珍记数器袖珍记数器 照相机、手机、摄照相机、手机、摄像机、电动工具、电动自行车、家用电脑像机、电动工具、电动自行车、家用电脑等。等。1 1、干电池、干电池( (普通锌锰电池）普通锌锰电池）干电池用锌制桶形外壳作干电池用锌制桶形外壳作负极，位于

40、中央的顶盖有负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充墨周围填充NHNH4 4ClCl、ZnClZnCl2 2和淀粉作电解质溶液，还和淀粉作电解质溶液，还填充填充MnOMnO2 2的黑色粉末吸收正极放出的的黑色粉末吸收正极放出的H H2 2，防止产生极化，防止产生极化现象。电极总的反应式为：现象。电极总的反应式为：4NH4NH4 4Cl+2Zn+2MnOCl+2Zn+2MnO2 2=Zn(NH=Zn(NH3 3) )4 4ClCl2 2+ZnCl+ZnCl2 2+Mn+Mn2 2O O3 3+H+H2 2O O请写出各电极的电极反应。请写出各电极的电极反应。干

41、电池干电池负极负极: Zn2e-Zn2 普通锌锰干电池：普通锌锰干电池：（-）Zn ZnCl2、NH4Cl（糊状）（糊状） 石墨石墨(nO2)(+） 正极正极: 2NH4+2e-2NH3H2 总电池反应方程式总电池反应方程式 ：2NH4ClZnZnCl22NH3H2 缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液 改进后碱性锌锰电池的优点：改进后碱性锌锰电池的优点： 电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液。电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液。 H2O+4MnO22ZnZn(OH)2+ZnO2Mn2O3 二氧化锰的用途二氧化锰的用途1.写出写

42、出锌锰干电池锌锰干电池的电极反应和总化学反应的电极反应和总化学反应方程式。方程式。负极负极正极正极总反应总反应通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变化判断它已经不能正常供电了？化判断它已经不能正常供电了？_我们在我们在使用干电池的过程中并没有发现有气体产生，使用干电池的过程中并没有发现有气体产生，请推测可能是干电池中的什么成分起了作用？请推测可能是干电池中的什么成分起了作用？Zn-2e-=Zn2+2NH4+2e-=2NH3+H2Zn+2NH4+=Zn2+2NH3+H2锌筒变软，电池表面变得不平整锌筒变软，电池表面变得不平整MnO2锌锰碱性电池锌锰碱性电池锌

43、锰碱性电池是一种新型的干电池。正极材料为锌锰碱性电池是一种新型的干电池。正极材料为MnO2 ,还原还原产物为产物为Mn2O3 ,电解质是电解质是KOH溶液，其放电曲线如图所示：溶液，其放电曲线如图所示：请写出电极反应式并分析其工作原理。该电池有何优点？请写出电极反应式并分析其工作原理。该电池有何优点？优点优点: 工作电动势稳定工作电动势稳定负极：负极：Zn + 2OH2e- = Zn(OH)2正极：正极：2MnO2 + H2O + 2 e- = Mn2O3 + 2OH 总：总： Zn + 2MnO2 + H2O = Zn(OH)2 + Mn2O32 2、充电电池、充电电池蓄电池蓄电池（1 1）

44、铅蓄电池）铅蓄电池铅蓄电池铅蓄电池 特点：电压高稳定，可反复使用，安全、方便、可靠。特点：电压高稳定，可反复使用，安全、方便、可靠。铅易产生氢气损耗，充电时需加水。铅易产生氢气损耗，充电时需加水。 用途：汽车电源用途：汽车电源负极负极 PbPbSOSO4 42-2-2e2e- -PbSOPbSO4 4正极正极 PbOPbO2 24H4H+ +SOSO4 42-2-2e2e- -2PbSO2PbSO4 42H2H2 2O O总反应方程式：总反应方程式： PbPbPbOPbO2 22H2H2 2SOSO4 4 2PbSO 2PbSO4 42H2H2 2O O放电充电 铅蓄电池（原电池）铅蓄电池（原

45、电池）工作时，总反应为工作时，总反应为Pb+PbOPb+PbO2 2+2H+2H2 2SOSO4 4 2PbSO 2PbSO4 4+2H+2H2 2O,O,由此可以判断：由此可以判断：（1 1）原电池的电极材料：正极为）原电池的电极材料：正极为_ 负极为负极为_（2 2）两极的电极反应式：）两极的电极反应式：正极为正极为_负极为负极为_（3 3）工作一段时间后，蓄电池里电解质溶液的）工作一段时间后，蓄电池里电解质溶液的pH_pH_（填变大、变小、不变）（填变大、变小、不变）PbO2PbPbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2OPb-2e-+SO42-=PbSO4变大变大充电充电

46、放电放电（2 2）银锌蓄电池）银锌蓄电池 正极壳填充正极壳填充AgAg2 2O O和石墨，负极盖填充锌汞合和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液金，电解质溶液KOHKOH。反应式为：。反应式为：2Ag+Zn(OH)2Ag+Zn(OH)2 2 Zn+Ag Zn+Ag2 2O+HO+H2 2O O 写出电极反应式。写出电极反应式。充电充电放电放电银银-锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：充电和放电过程可以表示为：2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O放电放电充电充电此电池放电时，负极上发生反应的物质是（此电池放电时，负极

47、上发生反应的物质是（ ）A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.ZnD电极反应：电极反应：负极：负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正极：正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-（3 3）镉镍电池）镉镍电池NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2 放放电电充电充电负极材料：负极材料：CdCd；正极材料：正极材料：涂有涂有NiONiO2 2，电解质：电解质：KOHKOH溶液溶液。反应式如下：反应式如下：写出电极反应式。写出电极反应式。 特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。 镍镍镉可充电电池可发生如下反应：镉可充电

48、电池可发生如下反应：Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，该电池的负极材料是由此可知，该电池的负极材料是Cd(OH)2+2Ni(OH)2放电放电充电充电A. Cd （ A ）B. NiO(OH) D. Ni(OH)2C. Cd(OH)2电极反应：电极反应：负极：负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2 正极：正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-3 3、迷你型电池、迷你型电池 优点：电压高、稳定，低污染。优点：电压高、稳定，低污染。 用途：手表、相机、心率调节器用途：手表、相机、心率调节器 HgO（S）+Zn（S）=Hg（l）+ZnO（S） Ag2O（S）

49、+Zn（S）=2Ag（l）+ZnO（S）4 4、锂电池、锂电池锂电池：锂电池：（- -）LiLi（S S） LiILiI（晶片）（晶片） I I2 2(+(+） 用途：质轻、高能、高工作效率、用途：质轻、高能、高工作效率、高稳定电压。可使用十年高稳定电压。可使用十年大有发展前景的燃料电池大有发展前景的燃料电池 燃料电池燃料电池是利用是利用氢气、天然气、甲醇氢气、天然气、甲醇等燃等燃料与料与氧气或空气氧气或空气进行电化学反应时释放出来的进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。目前化学能直接转化成电能的一类原电池。目前燃燃料电池的能量转化率可达近料电池的能量转化率可达近80%8

50、0%，约为火力发，约为火力发电的电的2 2倍倍。这是因为火力发电中放出的废热太。这是因为火力发电中放出的废热太多。燃料电池的多。燃料电池的噪声噪声及硫氧化物、氮氧化物等及硫氧化物、氮氧化物等废气污染都接近零废气污染都接近零；燃料电池发明于燃料电池发明于1919世纪世纪3030年代年代末，经反复试验、改进，到末，经反复试验、改进，到2020世纪世纪6060年代才开始进入年代才开始进入实用阶段。第一代燃料电池的实用阶段。第一代燃料电池的 大致情况如下：大致情况如下： 氢氧燃料电池氢氧燃料电池This fuel cell was used to supply electricity for the

51、Apollo Space Program燃料电池燃料电池 优点：能量转化率高，可持续使优点：能量转化率高，可持续使用，不污染环境用，不污染环境 用途：宇宙飞船，应用前景广阔用途：宇宙飞船，应用前景广阔负极负极 : 2H2+4OH-4e-4H2O 正极正极 : O2+2H2O4e-4OH- 总反应方程式总反应方程式 ： 2H2O22H2O（- -）NiNi（多孔）（多孔） KOHKOH（溶液）（溶液） NiONiO2 2 (+ (+） 燃燃 料料 电电 池池介质电池反应： 2H2 + = 2H2O 酸性负极正极中性负极 正极碱性负极正极2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-

52、= 2H2O2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-2H2 +4OH- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-固体燃料电池固体燃料电池介质介质电池反应：电池反应： 2H2 + = 2H2O 负负极极正正极极负负极极 正正极极2H2 - 4e- +2O2= 2H2O O2 + 4e-= 2O2 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 航天技术上使用的一种电航天技术上使用的一种电池，它具有高能、轻便、池，它具有高能、轻便、不污染环境等优点。用不污染环境等优点。用PtPt做电极，做电极，KOHKOH溶液溶液

53、做电解做电解液，因其反应与氢氧燃烧液，因其反应与氢氧燃烧相似，故称为氢氧燃烧电相似，故称为氢氧燃烧电池。请写出各电极的电极池。请写出各电极的电极反应。反应。氢氧燃料电池氢氧燃料电池若将氢气换成甲烷，若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应写出各电极的电极反应PtPt电极电极H2O2氢氧燃料电池模拟氢氧燃料电池模拟KOH将铂丝插入将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电溶液作电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称作燃料电池，根据两极上反应的实质判断，作燃料电池，根

54、据两极上反应的实质判断，通入甲烷的一极为通入甲烷的一极为_，这一极的电极反应，这一极的电极反应为为_；通入氧气的一极；通入氧气的一极为为_，电极反应为，电极反应为_，总，总反应为反应为_。负极负极CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O正极正极O2+4e-+2H2O=4OH-CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O若将氢气换成甲烷，若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应写出各电极的电极反应问题讨论问题讨论1:1: 作为一个电池的消费者，作为一个电池的消费者，你希望使用怎样的电池？假如你希望使用怎样的电池？假如你是一个电池的研究你是一个电池的研究生产者，生产者，你应该开发生产怎样的

55、电池？你应该开发生产怎样的电池？电池的危害性电池的危害性电池中的汞电池中的汞 能造成水俣能造成水俣病病,佝偻病等佝偻病等 电池中的电池中的铅铅:能引起人体神经紊能引起人体神经紊乱乱,肾炎肾炎 电池中的镉电池中的镉:能能造成肾损伤造成肾损伤,骨质疏松骨质疏松,软骨病。软骨病。大有发展前景的燃料电池大有发展前景的燃料电池 燃料电池燃料电池是利用是利用氢气、天然气、甲醇氢气、天然气、甲醇等燃等燃料与料与氧气或空气氧气或空气进行电化学反应时释放出来的进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。目前化学能直接转化成电能的一类原电池。目前燃燃料电池的能量转化率可达近料电池的能量转化率可达近

56、80%80%，约为火力发，约为火力发电的电的2 2倍倍。这是因为火力发电中放出的废热太。这是因为火力发电中放出的废热太多。燃料电池的多。燃料电池的噪声噪声及硫氧化物、氮氧化物等及硫氧化物、氮氧化物等废气污染都接近零废气污染都接近零；燃料电池发明于燃料电池发明于1919世纪世纪3030年代年代末，经反复试验、改进，到末，经反复试验、改进，到2020世纪世纪6060年代才开始进入年代才开始进入实用阶段。第一代燃料电池的实用阶段。第一代燃料电池的 大致情况如下：大致情况如下： 可用两个可用两个多孔石墨电极多孔石墨电极（分别含有不同的催化剂）插入作（分别含有不同的催化剂）插入作为为电解质的电解质的30

57、%30%的的KOHKOH水溶液水溶液中，氧气和中，氧气和 氢气分别不断通氢气分别不断通入正极和负极并不断被消耗。两极发生的电化学反应：入正极和负极并不断被消耗。两极发生的电化学反应：负极负极:H:H2 2+2OH+2OH- - -2e=2H-2e=2H2 2O,O,正极正极:(1/2)O:(1/2)O2 2+H+H2 2O+2e=2OHO+2e=2OH- -总反应为总反应为:H:H2 2+(1/2)O+(1/2)O2 2=H=H2 2OO 该类型的燃料电池曾在该类型的燃料电池曾在19671967年首次被用作年首次被用作阿波罗宇宙飞船阿波罗宇宙飞船的电源。的电源。 迅猛发展的绿色环保电池是指近年

58、来研制、开发和已迅猛发展的绿色环保电池是指近年来研制、开发和已 投投入使用的高性能、无污染电池。入使用的高性能、无污染电池。金属氢化物镍电池金属氢化物镍电池与镉镍电池与镉镍电池有相同的工作电压有相同的工作电压(12(12伏伏) )，但由于采用了，但由于采用了稀土合金或稀土合金或TiNiTiNi合金合金储氢材料作为储氢材料作为 负极活性物质负极活性物质，取代了致癌物质镉，使其，取代了致癌物质镉，使其 成为成为一种绿色环保电池。一种绿色环保电池。 锂离子蓄电池锂离子蓄电池系由系由碳作负极，嵌锂的金碳作负极，嵌锂的金属氧化物作属氧化物作 正极和有机电解质构成正极和有机电解质构成，其工作电压为，其工作

59、电压为3636伏，因伏，因此一个此一个 锂离子电池相当三个镉镍或金属氢化物镍电池锂离子电池相当三个镉镍或金属氢化物镍电池。可充可充电碱锰电池电碱锰电池是在是在碱性锌锰原电池碱性锌锰原电池基础上发展起基础上发展起 来的，由于应来的，由于应用了无汞化的锌粉及新型添加剂，不仅保持了原电池用了无汞化的锌粉及新型添加剂，不仅保持了原电池 的电流的电流放电特性，而且能充电使用几十次至几百次。放电特性，而且能充电使用几十次至几百次。太阳能电池太阳能电池利用利用P PN N结的结的光电效应光电效应，把太阳光能直接转换成电，把太阳光能直接转换成电 能，满足用户能，满足用户需要。这种发电具有无需燃料、无污染、无需

60、要。这种发电具有无需燃料、无污染、无 噪声、运行简单噪声、运行简单可靠、减少维护、建设周期短等特点，已被空间和无常规能源可靠、减少维护、建设周期短等特点，已被空间和无常规能源的地域广泛采用。的地域广泛采用。绿色电池种种绿色电池种种问题讨论问题讨论2:2: 作为地球村的一员，无论作为地球村的一员，无论是电池的研究者，生产商，还是电池的研究者，生产商，还是消费者，我们都应承担什么是消费者，我们都应承担什么义务？义务？电池的发展方向电池的发展方向 光电池使用方便光电池使用方便, ,特别是近年来特别是近年来 微小型半导体逆变器微小型半导体逆变器迅速发展迅速发展, ,促使其应用更加快捷促使其应用更加快捷