化学能与电能的相互转化0408

1、第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量化学能与电能的转化化学能与电能的转化演示探究演示探究实验现象实验结论实验 1实验2实验3实验4铜片上没有明显现象，锌片铜片上没有明显现象，锌片上有无色气体产生。上有无色气体产生。铜片与稀硫酸不反应，铜片与稀硫酸不反应，2h+zn=zn2+h2演示探究演示探究实验现象实验结论实验 1实验2实验3实验4铜片上没有明显现象，锌片铜片上没有明显现象，锌片上有无色气体产生。上有无色气体产生。铜片上没有明显现象，锌片铜片上没有明显现象，锌片上有无色气体产生。上有无色气体产生。铜片与稀硫酸不反应，铜片与稀硫酸不反应，2h+zn=zn2+h2铜片与稀硫酸不反应，铜片与

2、稀硫酸不反应，2h+zn=zn2+h2演示探究演示探究实验现象实验结论实验 1实验2实验3实验4铜片上没有明显现象，锌片铜片上没有明显现象，锌片上有无色气体产生。上有无色气体产生。铜片上没有明显现象，锌片铜片上没有明显现象，锌片上有无色气体产生。上有无色气体产生。铜片上有无色气体产生，锌铜片上有无色气体产生，锌片无明显现象片无明显现象。h+在铜片上得到电子被在铜片上得到电子被还原成氢气。还原成氢气。铜片与稀硫酸不反应，铜片与稀硫酸不反应，2h+zn=zn2+h2铜片与稀硫酸不反应，铜片与稀硫酸不反应，2h+zn=zn2+h2演示探究演示探究实验现象实验结论实验 1实验2实验3实验4铜片上没有明

3、显现象，锌片铜片上没有明显现象，锌片上有无色气体产生。上有无色气体产生。铜片上没有明显现象，锌片铜片上没有明显现象，锌片上有无色气体产生。上有无色气体产生。铜片上有无色气体产生，锌铜片上有无色气体产生，锌片无明显现象片无明显现象。铜片上有无色气体产生，锌铜片上有无色气体产生，锌片无明显现象，电流计发生片无明显现象，电流计发生偏转。偏转。h+在铜片上得到电子被在铜片上得到电子被还原成氢气。还原成氢气。h+在铜片上得到电子被在铜片上得到电子被还原成氢气，说明有还原成氢气，说明有电电子从锌片流入到铜片子从锌片流入到铜片.铜片与稀硫酸不反应，铜片与稀硫酸不反应，2h+zn=zn2+h2铜片与稀硫酸不反

4、应，铜片与稀硫酸不反应，2h+zn=zn2+h2原电池原电池 问题探究问题探究 1 1、你能找到原电池的正负极吗、你能找到原电池的正负极吗? ?这一原电池在工作时的电流流动这一原电池在工作时的电流流动方向是怎样的？方向是怎样的？定义定义: :把把化学能化学能转变为转变为电能电能的装置。的装置。 电子由锌片经导线流向铜片，电流由铜电子由锌片经导线流向铜片，电流由铜片流出，从锌片流入。片流出，从锌片流入。、锌片：锌片： znzn2e2eznzn2+2+（氧化反应）（氧化反应）铜片：铜片： 2h2h+ +2e+2eh h2 2（还原反应）（还原反应） 问题探究问题探究 2 2、你知道原电池的工作原理

5、吗？、你知道原电池的工作原理吗？能不能写出在二个电极上的离子反能不能写出在二个电极上的离子反应方程式？应方程式？原电池的工作原理：原电池的工作原理：氧化还原反应氧化还原反应电极电极材料材料电极反应电极反应反应类型反应类型原电池的原电池的电极电极znzn片片cucu片片电池总电池总反应反应氧化氧化反应反应znzn2e2e- - znzn2+2+2h2h+ + + 2e+ 2e- -h h2 2负极负极正极正极zn+2hzn+2h+ +znzn2+2+h+h2 2锌铜原电池原理锌铜原电池原理还原还原反应反应 外电路外电路：电子电子由负极由负极正极，正极， 电流电流由正极由正极负极负极。 内电路：内

6、电路：阴离子阴离子移向负极移向负极， 阳离子阳离子移向正极；移向正极； e电电子子流向流向、电流流向：电流流向：负极负极正极正极小结小结铜锌原电池原理动画铜锌原电池原理动画（2）反应本质：氧化还原反应氧化还原反应一、化学能转化为电能（3 3）原电池正负电极的判断方法原电池正负电极的判断方法负极：负极：正极：正极： 电子电子流出流出，发生失电子的氧化反应发生失电子的氧化反应电子电子流入流入，发发生得电子的还原反应生得电子的还原反应根据电极材料判断根据电极材料判断负极负极: 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根据电子或电流流动方向判断（外电路）

7、：根据电子或电流流动方向判断（外电路）：电子从负极流出 沿导线 流入正极电流从正极流出 沿导线 流入负极ee根据离子的定向移动方向（内电路）根据离子的定向移动方向（内电路）阳离子向正极移动阳离子向正极移动阴离子向负极移动阴离子向负极移动根据电极反应判断根据电极反应判断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根据现象判断根据现象判断电极不断溶解：电极不断溶解：负极负极有气泡冒出、有固体析出：有气泡冒出、有固体析出：正极正极实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件形成条件一：活泼性不同的两个电极形成条件一：活泼性不同的两个电极负极：较

8、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、石墨等形成条件二：电极需插进形成条件二：电极需插进电解质溶液电解质溶液中中实验探究形成原电池的条件实验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：必须形成闭合回路实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件形成条件四：必须存在形成条件四：必须存在自发自发的氧化还原反的氧化还原反应应2、原电池的构成条件1）两种活泼性不同的金）两种活泼性不同的金属属(或导电非金属或导电非金属) 作作电极电极。3）两极相连形）两极相连形成成闭合回路闭合回路。2）电极材料均

9、插到）电极材料均插到电解质溶液电解质溶液。4）自发的自发的氧化还原反应氧化还原反应练练习习判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式写出电极反应式.()()()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+2h+zn2+h2fe2e-fe2+cu2+2e-cufe+cu2+fe2+cufe+cuso4cu

10、+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+h2钢铁的防腐蚀：钢铁的防腐蚀：（1 1）覆盖保护层；）覆盖保护层；（2 2）改变金属内部结构；）改变金属内部结构；（3 3）钢铁表面镶嵌活泼金属，如锌；）钢铁表面镶嵌活泼金属，如锌；（4 4）钢铁连接电源负极。）钢铁连接电源负极。2.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，

11、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3。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；4

12、4、市场上出售的、市场上出售的“热敷袋热敷袋”其中主要成分是铁屑，碳粉其中主要成分是铁屑，碳粉和少量的和少量的naclnacl，水等热敷袋在启用前用塑料袋使之与空，水等热敷袋在启用前用塑料袋使之与空气隔绝，启用时打开塑料袋轻轻揉搓，就会放出热量，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，会发现袋内有许多铁屑生成，请回答这些问题：使用完后，会发现袋内有许多铁屑生成，请回答这些问题：（1 1）热敷袋放出的热量来源于（）热敷袋放出的热量来源于（ ）放出）放出的热量；的热量； （2 2）碳粉的作用是）碳粉的作用是（3 3）加入）加入naclnacl的作用是的作用是 （4 4）写出有关的

13、电极反应式和化学方程式）写出有关的电极反应式和化学方程式铁屑被氧化铁屑被氧化负极：负极：fe-2e-fe2+ 正极：正极：2h2o+o2+4e-4oh- fe2+2oh-fe（oh）2 4fe（oh）2+2h2o+o24fe（oh）3 c、fe和和nacl溶液组成原电池，溶液组成原电池，c作正极，使铁氧化速率加快作正极，使铁氧化速率加快nacl溶于水形成电解质溶液，增强导电性溶于水形成电解质溶液，增强导电性思考思考 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

14、电池。知识回顾：知识回顾：（1 1）定义：）定义：将将化学能化学能转变为转变为电能电能的装置。的装置。（2 2）反应本质：）反应本质：氧化还原反应氧化还原反应（3 3）工作原理：）工作原理：电子电子由负极由负极正极正极电流电流由正极由正极负极负极。阴离子阴离子移向负极移向负极，（负向负），（负向负）阳离子阳离子移向正极；（正向正）移向正极；（正向正）（4 4）电极反应：）电极反应：负极：负极：发生发生失失电子的电子的氧化氧化反应（反应（负极材料负极材料）正极：正极：发生发生得得电子的电子的还原还原反应（反应（溶液离子）溶液离子）外电路外电路：内内电路电路：（5 5）电子转移：）电子转移：得得电

15、子数电子数= =失失电子数电子数= =转移转移电子数电子数（6 6）原电池的构成条件：）原电池的构成条件：两种活泼性不同的金两种活泼性不同的金属属( (或导电非金属或导电非金属) ) 作电极。作电极。两极一液相连形两极一液相连形成成闭合回路闭合回路。电解质溶液电解质溶液。 自发的自发的氧化还原反应氧化还原反应（7 7）原电池正负电极的判断方法：）原电池正负电极的判断方法：根据电极材料（强为负）根据电极材料（强为负）根据电极反应（氧化反应为负）根据电极反应（氧化反应为负）根据根据内或外内或外电路电路根据实验现象：根据实验现象：电极溶解：电极溶解：负极负极有气泡冒出、有固体析出：有气泡冒出、有固体

16、析出：正极正极二、二、 原电池原理的应用：原电池原理的应用：1 1、判断金属活动性、判断金属活动性2 2、促进某些氧化还原反应的进行，促进某些氧化还原反应的进行，加快反应速率加快反应速率 3 3、寻找钢铁防腐蚀的方法、寻找钢铁防腐蚀的方法4、原电池的设计、原电池的设计 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。原电池的设计原电池的设计（1） 请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应： fe + cu2+

17、 = cu + fe2+ 设计成一个原电池。设计成一个原电池。1、电解液：、电解液： 。2、电极材、电极材料：料： 正极正极 ，负极，负极 。3、电极反应式电极反应式 ： 负极负极: . 正极正极: . 钢铁的吸氧腐蚀钢铁的吸氧腐蚀:原理：在潮湿空气中钢铁表面形成无数微小的原电池。原理：在潮湿空气中钢铁表面形成无数微小的原电池。负极：负极：fe2e=fe2+正极：正极：2h2o+o2+4e=4ohfe2+ +2oh =fe（oh）24fe（oh）2 +2h2o+o2 = 4fe（oh）32fe（oh）3=fe2o3+3h2ofecgnacl阅读教材阅读教材41页页 资料卡资料卡 分析钢铁电化学

18、腐蚀的原因，探分析钢铁电化学腐蚀的原因，探讨防止钢铁的方法及原理。讨防止钢铁的方法及原理。三、三、 钢铁的腐蚀：钢铁的腐蚀：钢铁的防腐蚀：钢铁的防腐蚀：（1 1）覆盖保护层；）覆盖保护层；（2 2）改变金属内部结构；）改变金属内部结构；（3 3）钢铁表面镶嵌活泼金属，如锌；）钢铁表面镶嵌活泼金属，如锌；（4 4）钢铁连接电源负极。）钢铁连接电源负极。四、化学电源的分类四、化学电源的分类类 型一次电池二次电池燃料电池只能使用一次，不只能使用一次，不能充电复原继续使能充电复原继续使用的化学电池用的化学电池酸（或碱）性锌酸（或碱）性锌- -锰锰干电池、银干电池、银- -锌纽扣锌纽扣电池、锂电池电池、

19、锂电池放电后能充电复原放电后能充电复原继续使用的化学电继续使用的化学电池池铅蓄电池、镍铅蓄电池、镍- -镉蓄镉蓄电池、银电池、银- -锌蓄电池锌蓄电池将燃料燃烧的化学将燃料燃烧的化学能直接转变成电能能直接转变成电能的电池的电池氢氧燃料电池、铝氢氧燃料电池、铝- -空气燃料电池、熔空气燃料电池、熔融盐燃料电池融盐燃料电池 含 义示 例 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+4

20、nh3=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

21、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

22、：pbo2+2e- -+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池应运体积小、性能好的碱性锌锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来而生。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更好的碱性，负极也由的中性变为离子导电性更好的碱

23、性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。流大幅度提高。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

24、用银锌电池。 1979-1987,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

25、拟koh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

26、反应产物不断排出电池界输入，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能把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的直接转化为电能的“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、铝常见的燃料电池还有甲烷燃料电池、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 源源小小 结结 由化学方程式书写电极反应式：由化学方程式书写电