化学能转化为电能(1-3)

1、（一）化学能转化为电能（一）化学能转化为电能( (第一课时第一课时) ) 专题专题2 2 化学反应与能量转化化学反应与能量转化第三单元第三单元 化学能与电能的转化化学能与电能的转化将将Zn片插入片插入H2SO4溶液溶液中有什么现象？为什么？中有什么现象？为什么？将将Cu片插入片插入H2SO4溶液中溶液中有什么现象？为什么？有什么现象？为什么？演示探究演示探究若将若将Zn片片,Cu片用一导线连片用一导线连接再浸在接再浸在H2SO4溶液中，有什溶液中，有什么现象？为什么？么现象？为什么？将一将一Zn片片,Cu片平行插入片平行插入H2SO4溶液中，有什么现象？溶液中，有什么现象？为什么？为什么？导线

2、间接一电流计有何现导线间接一电流计有何现象产生？为什么？象产生？为什么？如何确定如何确定Zn片片, Cu片的正片的正负极？负极？实验现象实验现象实验结论实验结论实实验验 1实实验验2实实验验3实实验验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。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

3、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铜片与稀硫酸不反应，铜片与稀硫酸不反应，2H+Zn=Zn2+H2问题探究问题探究你知道上述的工作原理吗？能不能写出你知道上述的工作原理吗？能不能写出在铜片和锌片上的反应的离子方程式？在铜片和锌片上的反应的离子方程式？、锌片：锌片： Zn Zn2e2eZnZn2+2+（氧化反应）（氧化反应）铜片：铜片： 2H 2H+ +2e+2eH H2 2（还原反应）（还原反应） 问题探究问题探究你知道上述的工作

4、原理吗？能不能写出你知道上述的工作原理吗？能不能写出在铜片和锌片上的反应的离子方程式？在铜片和锌片上的反应的离子方程式？反应原理：反应原理：氧化还原反应氧化还原反应原电池原电池: 问题探究问题探究你能找到原电池的正负极吗你能找到原电池的正负极吗? ?这一原电这一原电池在工作时的电流流动方向是怎样的？池在工作时的电流流动方向是怎样的？把把化学能化学能转变为转变为电能电能的装置。的装置。 电子电子由锌片经导线流向铜由锌片经导线流向铜片，片，电流电流由铜片流出，从锌由铜片流出，从锌片流入。片流入。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

5、池总反应反应氧化氧化反应反应ZnZn2e2e- - Zn Zn2+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负极负极正极正极Zn-2e-=Zn2+2H+ +2e-=H2还原剂还原剂(Zn)失去电失去电子，发生氧化反应子，发生氧化反应氧化剂氧化剂(H+)在铜极上在铜极上得到电子，发生还得到电子，发生还原反应原反应还原剂失去的还原剂失去的电子从锌极流电子从锌极流出出流入铜极流入铜极.经外电路经外电路Zn2+H+SO42-电流方向电流方向实验探究形成原电池的条件实验探究形成原

6、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3.构成原电池的条件构成原电池的条件(1)有有活泼性不同活泼性不同的两个电极的两个电极(2)两电极都接触两电极都接触电解质溶液电解质溶液（3）正极、负极电解质溶液构成）正极、负极电解质溶液构成闭合回路闭合回路( 4

7、 )在电极表面上能发生在电极表面上能发生自发进行自发进行的氧化还原反应。的氧化还原反应。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，有电流产生阳离子阳离子负极负极正极正极 阳离子阳离子原电池工作原理：原电池工作原理：有下列材料：有下列材料：Zn片、片、Cu片、导线、片、导线、水果水果 、电流计，请设计一个装置使电、电流计，请设计一个装置使电流计指针发生偏转。流计指针发生偏转。问题探究问题探究4、原电池的正负极和电子流向判断。、原电池的正负极和电子流向判

8、断。小小 结结1、定义：把化学能转化为电能的装、定义：把化学能转化为电能的装置置2、原理：、原理：3、组成原电池的条件、组成原电池的条件（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）作电极体）作电极.（2）电极需插入电解质溶液中）电极需插入电解质溶液中.（3）必须形成闭合回路）必须形成闭合回路.电极反应式电极反应式 Zn2e=Zn2+2H+2e=H2正极：正极：（氧化反应）（氧化反应）（还原反应）（还原反应）负极：负极：例题：例题： 把把A A、B B、C C、D4D4块金属片浸入稀硫酸中，用块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成导线两两相连组

9、成原电池原电池。若若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，相连时，D D上产生大量气泡；上产生大量气泡；A A、C C相连时，电流由相连时，电流由C C经导线流向经导线流向A A；B B、D D相连时，电子由相连时，电子由D D经导线流向经导线流向B B，则此则此4 4种金属的活动性由强到弱的顺序为（种金属的活动性由强到弱的顺序为（ ） A AB BC CD D A AC CD DB B C CA AB BD D B BA AC CD D A AB BC CD DA AC CD DB B有下列材料：有下列材料：Zn片、片、Cu片、导线、片、导线、水果水果 、

10、电流计，请设计一个装置使电、电流计，请设计一个装置使电流计指针发生偏转。流计指针发生偏转。问题探究问题探究1、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：总反应总反应：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+F

11、e2+Cu、四种金属，将和用导线连接、四种金属，将和用导线连接起来，浸入电解质溶液中，不易腐蚀。将、分起来，浸入电解质溶液中，不易腐蚀。将、分别放入等浓度盐酸中，比反应剧烈。将浸入别放入等浓度盐酸中，比反应剧烈。将浸入的盐溶液中无明显变化，如果把浸入的盐溶的盐溶液中无明显变化，如果把浸入的盐溶液中，有金属析出。其活动顺序为：（液中，有金属析出。其活动顺序为：（ ） 、 、 、B3 3、一个原电池的总反应的离子方程式是、一个原电池的总反应的离子方程式是Zn + CuZn + Cu2+2+ = = ZnZn2+2+ + Cu + Cu，该反应的原电池的组成正确的是（，该反应的原电池的组成正确的是（

12、 ）A AB BC CD D正极正极ZnZnAgAgCuCuCuCu负极负极CuCuCuCuZnZnZnZn电解质溶液电解质溶液 CuClCuCl2 2H H2 2SOSO4 4CuSOCuSO4 4FeClFeCl2 2C（一）化学能转化为电能（一）化学能转化为电能( (第二课时第二课时) ) 第二章第二章 化学反应与能量化学反应与能量第二节第二节 化学能与电能的转化化学能与电能的转化4、原电池的正负极和电子离子电流方向判断。、原电池的正负极和电子离子电流方向判断。复复 习习1、定义：把化学能转化为电能的装置、定义：把化学能转化为电能的装置2、原理：、原理：3、组成原电池的条件、组成原电池的

13、条件4 4、原电池的正负极的判断方法、原电池的正负极的判断方法 微观判断微观判断（根据电子流动方向（根据电子流动方向）电子流出的极电子流出的极电子流入的极电子流入的极负极负极正极正极较活泼的电极材料较活泼的电极材料较不活泼的电极材料较不活泼的电极材料 质量增加的电极质量增加的电极工作后工作后 质量减少的电极质量减少的电极负极负极正极正极正极正极负极负极工作后，有气泡冒出的电极为正极工作后，有气泡冒出的电极为正极发生氧化反应的极发生氧化反应的极发生还原反应的极发生还原反应的极宏观判断宏观判断：根据电极材料根据电极材料根据原电池电极发生根据原电池电极发生的反应的反应根据电极质量的变化根据电极质量的

14、变化根据电极有气泡冒出：根据电极有气泡冒出：负极负极正极正极三、三、 原电池原理的应用：原电池原理的应用：5 5、研制分析化学电源研制分析化学电源3 3、促进某些氧化还原反应的进行，加快反应速率促进某些氧化还原反应的进行，加快反应速率 4 4、寻找钢铁防腐蚀的方法寻找钢铁防腐蚀的方法1、比较金属活动性强弱。、比较金属活动性强弱。 2、原电池的设计原电池的设计2. 原电池的设计原电池的设计（1） 将氧化还原反应：将氧化还原反应：Cu+2FeCl3= 2FeCl2 +CuCl2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

15、极反应式电极反应式 ： 负极负极: . 正极正极: . 2. 原电池的设计原电池的设计（2） 将氧化还原反应：将氧化还原反应：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2 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: . 2. 原电池的设计原电池的设计（3） 将氧化还原反应：将氧化还原反应：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 设计成一个原电设计成一个原电池。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

16、极反应式 ： 负极负极: . 正极正极: . 负极（负极（FeFe）：）：2Fe - 4e2Fe - 4e = 2Fe= 2Fe2+2+正极（正极（C C）：）： 2H 2H2 2O O O O2 2 4e 4e = 4OH = 4OH Fe(OH)Fe(OH)2 2 Fe(OH) Fe(OH)3 3 Fe Fe2 2O O3 3在一块表面无锈的铁片上滴一大滴含酚酞的食盐水，放在一块表面无锈的铁片上滴一大滴含酚酞的食盐水，放置一段时间后可以看到液滴周围逐渐呈现红色，并慢慢置一段时间后可以看到液滴周围逐渐呈现红色，并慢慢形成褐色的锈斑。试说明产生此现象的原因。形成褐色的锈斑。试说明产生此现象的原

17、因。4、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；（在钢的表面更易生成一层致密的氧化物保护膜）（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。例例1 1、如图为一原电池示意图，在原电池两极之间设如图为一原电池示意图，在原电池两极之间设有隔膜，离子可以自由通过。则下列说法不正确的是有隔膜，离子可以自由通过。则下列说法不正确的是 ( )( )A AZnZn2+2+通过隔膜从负极区向正极区移动通过隔膜从负极区向正极区移动B B电流由电流由CuCu极通过导线流向极通过导

18、线流向ZnZn极极C C一段时间后，一段时间后，ZnS0ZnS04 4溶液浓度增大，溶液浓度增大，CuSOCuSO4 4溶液浓度溶液浓度 减小减小D DCuCu2+2+与与ZnZn2+2+的物质的量的保持不变的物质的量的保持不变 D例例2 2、依据氧化还原反应：依据氧化还原反应：2Ag2Ag(aq)(aq)Cu(s) = CuCu(s) = Cu2 2(aq)(aq)2Ag(s)2Ag(s)设计的设计的原电池原电池如图所示。请回答下列问如图所示。请回答下列问题：题：(1)(1)电极电极X X的材料是的材料是 ；电解质溶液电解质溶液Y Y是是 ；(2)(2)银电极为电池的银电极为电池的 极，极，

19、发生的电极反应为发生的电极反应为 X X电极上发生的电极反应为电极上发生的电极反应为 ；(3)(3)外电路中的电子是从外电路中的电子是从 电极流向电极流向 电极。电极。 CuCuAgNOAgNO3 3正极正极 AgAg+ + +e +eAgAg Cu Cu2e2eCuCu2+2+ X XAgAg专题专题2 2 化学反化学反应与能量变化应与能量变化第三单元 化学能与电能的转化第二节第二节 化学电源化学电源2013年年3月月19日日空气电池空气电池锂电池锂电池 问题探究问题探究 将铜棒和铝棒用导线连接后将铜棒和铝棒用导线连接后插入浓硝酸中插入浓硝酸中, ,是否构成了原电池是否构成了原电池? ? 若

20、构成了原电池若构成了原电池, ,负极材料是负极材料是什么什么? ? 电极反应式电极反应式? ?一一.化学电源化学电源1、一次电池（如干电池）、一次电池（如干电池）: :用过后不能复原用过后不能复原2、二次电池（如蓄电池）、二次电池（如蓄电池）: :充电后能继续使用充电后能继续使用3、燃料电池、燃料电池4、海水电池、海水电池 总反应：总反应：Zn+ 2MnO2+2NH4Cl=Zn(NH3)2Cl2+2 MnO(OH)（1）干电池 Zn- Mn普通普通干电池干电池1、一次电池正极材料为石墨棒正极材料为石墨棒 ,负极材料为负极材料为Zn还原产物为还原产物为MnO(OH)电解质是电解质是NH4Cl溶液

21、，溶液，负极（锌筒）：负极（锌筒）：正极（石墨）：正极（石墨）：Zn -2e = ZnZn -2e = Zn2+2+2MnO2 + + 2NH4 + + + 2e = + 2e = 2 2MnO(OH) + + 2NH3Zn Zn + + 2NH4 + + + 2MnO2 = = Zn Zn2+ 2+ +2 MnO(OH) + + 2NH3Zn+2MnO2+2NH4Cl=Zn(NH3)2Cl2+2 MnO(OH)总反应：总反应：锌锌锰干电池的结构及工作原理锰干电池的结构及工作原理正极材料为石墨棒（附有正极材料为石墨棒（附有MnO2）,还原产还原产物为物为MnO(OH),负极材料为负极材料为Zn

22、电解质是电解质是KOH溶液溶液（2）碱性碱性Zn- Mn干电池干电池锌锰碱性电池是一种新型的干电池。锌锰碱性电池是一种新型的干电池。总：总： Zn + 2MnO2 + 2H2O = Zn(OH)2 + 2MnO(OH) 银锌电池银锌电池钮扣电池钮扣电池 该电池使用寿命较长，广泛用该电池使用寿命较长，广泛用于电子表和电子计算机。于电子表和电子计算机。（1）银锌银锌纽纽扣电池扣电池总反应式为：总反应式为：Zn+ Ag2O+H2O = Zn(OH)2+2Ag其电极分别为其电极分别为Ag2O和和Zn电解质为电解质为KOH溶液。溶液。2、二次电池（2）铅蓄电池）铅蓄电池（1）电极材料及原料）电极材料及原

23、料（2）电解质溶液）电解质溶液（3）电极反应式：）电极反应式：正极：正极：PbO2 负极：负极：PbH2SO4溶液溶液负极（负极（Pb）: Pb - 2e-+ SO4 2 - =PbSO4Pb+PbO2+2H2SO4 =2PbSO4 +2H2O正极（正极（PbO2）: PbO2+4H+SO42 -+ 2e-= PbSO4+ 2H2O总反应：总反应：2、二次电池 把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器能量转换器”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3、燃料电池、燃料电池常见的燃料电池有氢氧燃料电池、

24、甲烷燃料电池、常见的燃料电池有氢氧燃料电池、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、熔融盐燃料电池等。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电池界输入，同时将电极反应产物不断排出电池负极：负极：2H2+4OH-4e-=4H2O 正极：正极：O2+2H2O+4e-=4OH- 总反应：总反应：O2+2H2=2H2O（1）、氢氧燃料电池）、氢氧燃料电池（1）、氢氧燃料电池的工作原理）、氢氧燃料电池的工作原理

25、酸性条件：酸性条件： 负极（负极（H2）：）： 2HH2 2 -4e = 4H -4e = 4H+ +正极（正极（O2）：）： O2 + 4H + 4H+ + + + 4e = 2H4e = 2H2 2O O碱性条件：碱性条件： 负极（负极（H2）：）： 2HH2 2 + 4OH - 4e = 4H + 4OH - 4e = 4H2 2O O正极（正极（O2）： OO2 2 + 2H + 2H2 2O +O + 4e = 4OH 4e = 4OH 中性条件与碱性条件相同中性条件与碱性条件相同 （2）、）、CH4、O2、NaOH组成的燃料电池组成的燃料电池1.燃烧总化学反应燃烧总化学反应： CH4+2O2CO2+2H2O2.燃料电池总反应：燃料电池总反应：3.正极：正极：4.负极：负极：CH4+2OH-+2O2 = CO3 2 -