第二章第二节原电池.ppt

1、第二节 化学能与电能,第二章化学反应与能量,第一课时,1,火力发电原理及过程,燃烧,蒸汽,发电机,化学能 热能 机械能 电能,一、化学能与电能的相互转化,火力发电优点:,a.我国煤炭资源相对丰富,廉价方便. b.设备相对简单、造价低、选址方便,火力发电缺点:,a.煤的简单燃烧太可惜 b.排出大量的温室气体. C.燃烧产生的气体严重污染环境 d.煤作为固体燃料燃烧反应速率小、热利用效率低 e.储量有限,实验探究,锌片上有气泡,铜片上无气泡,铜与稀硫酸不反应,铜片上有气泡,?,电流计指针偏转,导线中有电流通过,锌与稀硫酸反应 Zn+H2SO4=ZnSO4+H2,锌片上没有气泡,Zn 片被腐蚀,如何

2、解释上述现象？,Zn比Cu易失电子，形成Zn2+进入溶液，Zn片溶解,Zn失去的电子沿导线定向运动，形成电流,H+运动到Cu片上得到电子形成氢气。,发生了哪些化学反应？,Zn - 2e- = Zn2+,氧化反应,2H+ + 2e- = H2,还原反应,Zn+2H+=Zn2+ H2,通过上述装置，此氧化还原反应反应的化学能就转化成了电能,总的离子反应方程式,化学能转变为电能的装置,2、原电池,一化学能转化成电能,(1) 原电池的工作原理：,(2)、组成原电池的条件：,锌片,Zn - 2e- = Zn2+,氧化反应,铜片,2H+ + 2e- = H2,还原反应,电子由锌片经外电路流向铜片,负极,正

3、极,Zn+H2SO4=ZnSO4 + H2,（负极正极）,电子流向：,负极上还原性较强的物质失去电子发生氧化反应，,电子从负极经外电路流向正极，,正极上氧化性较强的物质得到电子发生还原反应。,第二节 化学能与电能,C,H2SO4,（不可以）,（不可以）,（可以）,（不可以）,（2）原电池的构成条件, 活动性有差异的两种金属（或一种是非金属导体） 作电极；, 两极均插入电解质溶液；, 两极相连形成闭合电路。,（金属和氧化物；惰性电极等）,（或传导离子的介质）, 一个自发的氧化还原反应。,把化学能转化为电能的装置。,闭合电路,电极相连,接触传导离子介质,自发的氧化还原反应分两处进行,原电池,负极：

4、 氧化反应,正极： 还原反应,小 结,讨论：A、B两种金属和CuSO4溶液 组成原电池后，B极上附一层红色的铜。 则两种金属的活动性强弱的顺序是 。,AB,负极： Zn 2e- = Zn2+,如果A为铁片，B为铜片，写出该原电池的电极 反应式： _。,正极： Cu2+ + 2e- = Cu,总反应： Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu,Zn,Zn,Zn,Zn,Zn,C（石墨）,C,Fe,Pb,Fe,Cu,Cu,Fe,C,稀H2SO4,稀H2SO4,HCl溶液,稀H2SO4,稀H2SO4,稀H2SO4,CH3COOH溶液,CuCl2溶液,CuCl2溶液,酒精,下列装置中属于原电池的是：,

5、酒精,Zn,Zn,Zn,C（石墨）,C,Fe,C,病 例 分 析,病 例 分 析,病 例 分 析,你能为她开一个药方吗？,（3）原电池小结：, 原理：将氧化还原的电子转移变成电子的 定向移动形成电流。, 构造：按四个条件编排，两极相连形成闭合回路, 电极名称：正极和负极, 电子流向：从负极经外电路流向正极, 电流方向：外电路：从正极经导线流向负极 内电路：从负极经溶液流向正极, 极板反应：负极氧化、正极还原, 原电池化学反应本质：较活泼的金属发生氧化 反应，电子从较活泼的金属（负极）通过外电 路流向较不活泼的金属（正极）,1,ZnZn与稀硫酸进行实验. 3,Zn石墨与稀硫酸进行实验. 4,Fe

6、Zn与稀硫酸进行实验. 5,CuZn与乙醇进行实验. 6,CuZn与一个西红柿(或一个苹果)进行实验. 7,CuZn与两个西红柿进行实验. 8,CuZn与橙汁进行实验.,以上组合可以组成原电池,3,4,6,8,讨论1,把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b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： ( ) Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a,B,讨论2,（4）原电池反应原理与一般氧化还原反应的区别,一般氧化还原反

7、应：得失的电子在氧化剂与还原剂之间直接传递，无电流形成，主要以热能释放。 原电池反应：氧化反应与还原反应在二极分别发生，有电流形成，主要转化为电能,（5）原电池原理的应用,、加快反应的速率，例： 、比较金属的活动性强弱，例： 、设计原电池，例：,（6）正、负极的判断方法 *,1、两极的得失电子：失电子为负极 反之为正极 2、据电极材料：一般较活泼金属为负极（K Na Ca太活泼不作电极），反之为正极 3、电子的流向：电子流出为负极 电子流入为正极，与电流相反。 4、溶液中离子的移动方向：阳离子移向正极 阴离子移向负极,例：,一般步骤： 、先确定电极材料 、判断电解质溶液 、注意原电池的4个条件

8、，画出装置图,（7）原电池的设计,根据反应设计原电池，你有哪些可行方案? （ 2Fe3+ + Fe = 3 Fe 2+ ）,Fe,Cu C Ag,FeCl3 Fe(NO3)3 Fe2(SO4)3,二. 发展中的化学电源,1、碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为： Zn(s)+2MnO2(s)+H2O( l )=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s) 下列说法错误的是 A电池工作时，锌失去电子 B电池正极的电极反应式为： 2MnO2(s)+H2O(1)+2e- =Mn2O3(s)+2OH- (aq) C电池工作时，电子由正极通

9、过外电路流向负极 D外电路中每通过O.2mol电子， 锌的质量理论上减小6.5g,预习练习,2.银锌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：在此电池放电时,负极上发生反应的物质是 (A)Ag(B)Zn(OH)2(C)Ag2O(D)Zn,充电,2Ag + Zn(OH)2 Ag2O + Zn + H2O,3.,铅蓄电池是典型的可充电电池，它的正负极格板 是惰性材料，电池总反应为：,Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O,放电,充电,放电时正极的电极反应为：_ 电解质溶液硫酸的浓度将发生什么变化_ 当外电路通过1mol 电子的时，理论上负极板的质量会增

10、加_g,干电池,碱性电池,（1）干电池结构及电极反应原理,（2）充电电池(又称二次电池),Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O (-) (+),负极: Pb +SO42- - 2e- = PbSO4,Pb + PbO2 + 4H+ +2SO42- = 2PbSO4 + 2H2O,正极:PbO2 + 4H+ +SO42- +2e- = PbSO4 + 2H2O,铅蓄电池,特点：,电池总反应式：,二次电池,可再次充电使用,氢氧燃料电池,(3)燃料电池,(3)燃料电池,新型电池中，电极的导电材料一般多孔的金属板，负极是通入还原剂的一方，正极是通入氧化剂的一方。,氢氧燃

11、料电池，电解质溶液为30%的氢 氧化钾溶液. 正极： O2+ 4e + 2H2O = 4OH- 负极： 2H2 4e + 4OH-= 4H2O,总反应式： 2H2+O2=2H2O,特点：,高效,环境污染少,外加设备供给氧化剂,若电解质为稀硫酸呢？,写出甲烷燃料电池（电解质溶液为氢氧 化钾溶液）的电极反应式及总方程式：,反应后溶液的pH如何变化？,若电解质为稀硫酸呢？,讨论：1991年我国首创以铝空气海水电池作为能源 的新型海水标志灯，以海水为电解质，靠空气中的氧气 使铝不断氧化而产生电流，只要把灯放入海水中数分钟， 就会发出耀眼的白光， 则电源负极材料为： ，正极材料为： 。 正、负极反应以及总反应方程式分别为： 、 , _.,Al,石墨或活泼性比铝弱的金属材料。,4Al12e-4Al3+,3O26H2O12e-12OH-,4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3,（1）负极发生氧化反应，正极发生还原反应 （负氧化正还原）。 （2）要注意溶液的酸碱性，适当的在电极方程式两边 添加H+、OH、H2O，