化学能与电能1[青松教学]

1、1学堂B想一想2学堂B20012001年我国发电总量构成如年我国发电总量构成如图图2-72-7，火力发电居于首位。，火力发电居于首位。3学堂B4学堂B1.1.在实验在实验( (一一) )中中, ,溶液中的溶液中的H H+ +在哪块金属上得到电子被在哪块金属上得到电子被还原生成氢气还原生成氢气? ?2.2.在实验在实验( (二二) )中的铜片上是否有现象中的铜片上是否有现象? ?铜的金属活动性铜的金属活动性在氢后面，为何在铜的表面有氢气放出呢？实验在氢后面，为何在铜的表面有氢气放出呢？实验( (二二) )中电流表的指针有何变化？中电流表的指针有何变化？ZnCuZnCu5学堂B一、原电池一、原电池

2、 1 1、原电池：将化学能转变成电能的装置。、原电池：将化学能转变成电能的装置。6学堂B电脑模拟原电池原理的微观过程电脑模拟原电池原理的微观过程电极电极电极材料电极材料电极反应电极反应反应类型反应类型 Zn Zn Cu CuZn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+氧化反应氧化反应 2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2还原反应还原反应负极负极正极正极总反应：总反应：Zn + 2HZn + 2H+ + = Zn = Zn2+2+ + H + H2 27学堂B原电池原电池外电路外电路 电子：负极电子：负极正极正极电流：正极电流：正极负极负极必发生必发生失电子失电子的的氧化反应氧化反应必

3、发生必发生得电子得电子的的还原反应还原反应 交流与思考交流与思考 根据原电池正负构造特点，总结出原电根据原电池正负构造特点，总结出原电池外电路中电子的流动方向、电流流动方向，内电路池外电路中电子的流动方向、电流流动方向，内电路离子流动方向。离子流动方向。内电路内电路 阴离子阴离子负极负极阳离子阳离子正极正极8学堂B2 2、原电池工作原理、原电池工作原理 较活泼的金属较活泼的金属失去电子发生氧化反应，电子从较活失去电子发生氧化反应，电子从较活泼金属（泼金属（负极负极）通过外电路流向）通过外电路流向较不活泼的金属（正较不活泼的金属（正极）极） 。9学堂B探究形成原电池的条件探究形成原电池的条件（可

4、以）（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成条件一：形成条件一：活泼性不同的两个电极活泼性不同的两个电极负极：较活泼的金属负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等正极：较不活泼的金属、石墨等第一组实验第一组实验10学堂B（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成条件二：电极需插进电解质溶液中形成条件二：电极需插进电解质溶液中第二组实验第二组实验探究形成原电池的条件探究形成原电池的条件11学堂B第三组实验第三组实验探究形成原电池的条件探究形成原电池的条件形成条件三：必须形成闭合回路形成条件三：必须形成闭合回路（不可以）（不可以）12学堂B二二. .构成原电池的条件构成

5、原电池的条件: :前提：自发进行的氧化还原反应前提：自发进行的氧化还原反应1 1、有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导、有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体如碳棒）做电极。体如碳棒）做电极。2 2、两极材料均插入电解质溶液中。、两极材料均插入电解质溶液中。 3 3、两极相连形成闭合回路。、两极相连形成闭合回路。负极负极: : 较活泼的金属较活泼的金属正极正极: : 较不活泼的金属或非金属导体较不活泼的金属或非金属导体13学堂BZnCu-+稀硫酸稀硫酸ZnFeA稀硫酸稀硫酸CZnFeCA稀硫酸稀硫酸-+-+-+A稀硫酸稀硫酸14学堂B15学堂B你知道了吗你知道了吗 由于金和铁（钢的主要

6、成分）是活动性由于金和铁（钢的主要成分）是活动性不同的两种金属，唾液中含有电解质，故构不同的两种金属，唾液中含有电解质，故构成了原电池，产生了微小的电流，使得格林成了原电池，产生了微小的电流，使得格林太太头痛，因此必须换掉其中的假牙。太太头痛，因此必须换掉其中的假牙。16学堂BZnZnCu 练习练习1 1 下列哪些装置能构成原电池？下列哪些装置能构成原电池？稀硫酸稀硫酸ZnFe稀硫酸稀硫酸AgCuA17学堂B此电池的负极材料是此电池的负极材料是_ _ 放电时被放电时被_，正极材料是正极材料是_，电池总反应式，电池总反应式: : 。放电时，电子由放电时，电子由_极流向极流向_极，极，电流由电流由

7、_极流向极流向_极，电解质溶液极，电解质溶液中的中的ZnZn2+2+和和CuCu2+2+移向移向_，但其中只有，但其中只有_在电极上被还原。在电极上被还原。 练习练习22如右图如右图,Zn,Zn和和CuCu之间设有隔膜，之间设有隔膜，隔膜有微孔，离子可自由通过。隔膜有微孔，离子可自由通过。该装置属于原电池吗该装置属于原电池吗? ?ZnZn氧化氧化CuCuZn + CuZn + Cu2+2+ = Zn = Zn2+2+ + Cu + Cu 负负正正正正负负正正CuCu2+2+18学堂B 练习练习33如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用如图所示，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，

8、使之平衡；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小心的向烧杯中央滴入CuSOCuSO4 4溶液，片刻后可观溶液，片刻后可观察到的现象是察到的现象是( D )A. A. 铁圈和银圈左右摇摆不定；铁圈和银圈左右摇摆不定；B. B. 保持平衡状态；保持平衡状态；C. C. 铁圈向下倾斜；铁圈向下倾斜；D. D. 银圈向下倾斜；银圈向下倾斜；19学堂B是否金属越活泼，一定作负极？越不活是否金属越活泼，一定作负极？越不活泼，一定作正极？泼，一定作正极？不一定不一定将将AlAl片和片和CuCu片用导线连接片用导线连接, ,一组插入浓硝酸中一组插入浓硝酸中, ,一组插入一组插入稀稀Na

9、OHNaOH溶液中溶液中, ,分别形成原电池分别形成原电池: :(1)(1)在这两组原电池中在这两组原电池中, ,负极分别负极分别是是 . .(2)(2)写出插入浓硝酸中形成原电池的电极反应式写出插入浓硝酸中形成原电池的电极反应式: :CuCu片、片、 AlAl片片负极：负极： Cu -2eCu -2e- - = Cu = Cu 2+ 2+ 正极：正极： 4H4H+ + +2NO +2NO3 3 + 2e+ 2e- - = 2NO= 2NO2 2 +2H +2H2 2O O总：总：Cu + 4HCu + 4H+ + +2NO +2NO3 3=2NO=2NO2 2 + Cu + Cu 2+ 2+

10、 + 2H+ 2H2 2O O金属的活泼是相对于电解质溶液的活泼金属的活泼是相对于电解质溶液的活泼先能与电解质溶液反应的做负极先能与电解质溶液反应的做负极20学堂B 练习练习55下列关于原电池的叙述正确的是下列关于原电池的叙述正确的是( )( )A. A. 构成原电池的正极和负极必须是两种活泼的金属构成原电池的正极和负极必须是两种活泼的金属B. B. 原电池中做正极的金属也可失电子原电池中做正极的金属也可失电子C C、原电池中电子流出的一极是负极，该极被氧化、原电池中电子流出的一极是负极，该极被氧化D D、原电池放电时，电流的方向是从负极到正极、原电池放电时，电流的方向是从负极到正极C C21

11、学堂B2 2、原电池原理的应用：、原电池原理的应用：从理论上讲，能自发进行的氧化还原反应都可设计为原电池。从理论上讲，能自发进行的氧化还原反应都可设计为原电池。哪些反应能设计哪些反应能设计成原电池成原电池? ?(1) (1) 设计原电池设计原电池 动脑动手动脑动手 有下列材料：有下列材料：ZnZn片（片（2 2片）、片）、CuCu片（片（2 2片）、片）、导线、水果导线、水果 （西红柿、苹果等）、电流计，请设计一（西红柿、苹果等）、电流计，请设计一个装置使电流计指针发生偏转，并画出设计草图。个装置使电流计指针发生偏转，并画出设计草图。 22学堂B 例例11 X X、Y Y、Z Z都是金属，把都

12、是金属，把X X浸入浸入Z Z的硝酸盐溶液中，的硝酸盐溶液中，X X的表面有的表面有Z Z析出，析出，X X与与Y Y组成原电池时，组成原电池时，Y Y是电池的负是电池的负极。极。X X、Y Y、Z Z三种金属的活动性顺序为三种金属的活动性顺序为( )( )C因为因为X X置换出置换出Z,Z,所以金属性所以金属性负极的金属较活泼负极的金属较活泼, ,所以所以(2)(2)判断金属活动性的强弱判断金属活动性的强弱一般说来一般说来: : 活泼金属作负极活泼金属作负极, ,较不活泼的金属作正极较不活泼的金属作正极23学堂B 练习练习66把把a a、b b、c c、d d四块金属片浸入稀硫酸中，四块金属

13、片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若用导线两两相连组成原电池。若a a、b b相连时，相连时，a a为负极；为负极；c c、d d相连时，电流由相连时，电流由d d到到c c；a a、c c相连时，相连时，c c极上产生大量气泡，极上产生大量气泡，b b、d d相连时，相连时，b b上有大量气上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为 ( )( )A Aa b c d Ba b c d Ba c d b a c d b C Cc a b . d Dc a b . d Db d c a b d c a B B24学堂B 练习练习77把把

14、A,BA,B两种不同的未知活泼性的金属用两种不同的未知活泼性的金属用导线连接后同时插入稀硫酸中导线连接后同时插入稀硫酸中, ,结果发现结果发现A A金属金属上有气体产生上有气体产生, ,则下列说法正确的是则下列说法正确的是( )( )A. AA. A为正极为正极,A,A较活泼较活泼B. BB. B为负极为负极,B,B较活泼较活泼C. AC. A上发生的是氧化反应上发生的是氧化反应D. AD. A的质量减小的质量减小B B（3 3）、形成原电池能加快化学反应速率）、形成原电池能加快化学反应速率25学堂B氧化反应氧化反应Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+ 铜锌原电池铜锌原电池电解质溶液

15、电解质溶液失失e 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反应2H2H+ +2e+2e- -= H= H2 2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 Zn+2HZn+2H+ +=Zn=Zn2+2+H+H2 2小结：小结：有电解质溶液有电解质溶液有活泼性不同的两个电极有活泼性不同的两个电极( (或金属与能导电的非金属或金属与能导电的非金属) )有闭合回路或在溶液中接触有闭合回路或在溶液中接触形成形成条件条件26学堂B 练习练习 由碳棒、铁片和由碳棒、铁片和200mL200mL稀稀H H2 2SOSO4 4组成的原电池中，组成的原电池中，当在碳棒上共

16、放出当在碳棒上共放出3.36L3.36L（标准状况）气体时，求消耗铁（标准状况）气体时，求消耗铁多少克？有多少个电子通过了电线？多少克？有多少个电子通过了电线？ 解解: :负极反应负极反应: Fe : Fe 2e 2e- - = Fe = Fe2+2+ 正极反应：正极反应： 2H2H+ + + 2e + 2e- - = H = H2 2 总反应：总反应： Fe + 2HFe + 2H+ + = Fe = Fe2+2+ + H + H2 2 56g 22.4L56g 22.4Lm(Fe) 3.36Lm(Fe) 3.36Lm(Fe)= 8.4g m(Fe)= 8.4g 电子数电子数= 8.4g= 8.4g56g/mol56g/mol2mol2mol6.026.0210102323/mol /mol = 1.806= 1.8061010232327学堂B 练习练习 请判断下列原电池的正负极情况和请判断下列原电池的正负极情况和电流电流方向方向, ,写出电极反应方程式和总反应方程式写出电极反应方程式和总反应方程式. .FeCA-+-+ -II A 负极负极(Zn): Zn 2e- = Zn2+ 正极正极(Fe): Cu2+ + 2e- = Cu 总反应总反应: Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu B