化学能转化为电能.ppt

1、第三单元 化学能与电能的转化 一、化学能转化为电能,伏 特 和 伏 打 电 池,伏打电池的发明源于一个有趣的生物实验：在死去的青蛙腿上同时插入用导线连接着两种不同材料的电极，青蛙腿就像触电似的痉挛起来。,你知道其中的奥秘吗？,开 题,你听说过伏打电池吗？,【实验一】:将锌片、铜片插入稀硫酸，有何现象？,锌片上有气泡产生，铜片上无现象,原理:,Zn + 2H+ = Zn2+ + H2,2e-,【实验二】锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中,实验现象： 铜片上有气泡产生,问题探究,1.铜片上产生什么气体?,有人说H2是由铜和稀硫酸在这种特定的条件下反应产生出来的。这种想法正确吗？,2.铜片上的电子从

2、何来?,Zn2e = Zn2+,2H+ + 2e=H2,3.如何检验电子的流动?,问题探究,Cu,Zn,稀硫酸,Zn2+,H+,H+,电流计,电流方向,电子方向,根据能量守恒原理，这种产生出来的电能是从什么能量转变来的呢？,一、原电池,化学能转变为电能的装置,电子的转移,氧化还原反应,电流,1、原电池的正负极判断,负极：电子流出的一极， 正极：电子流入的一极，,Cu,Zn,稀硫酸,Zn2+,H+,H+,电流计,活泼金属,不活泼金属（或石墨）,电流方向,电子方向,2、电极反应,2H+2e=H2,负极：,Zn2e=Zn2+,正极：,氧化反应,还原反应,氧化还原反应,总反应：Zn + 2H+ = Z

3、n2+ + H2(离子方程式),失去电子,得到电子,Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2(化学方程式),氧化反应,Zn-2e=Zn2+,铜锌原电池,电解质溶液,失e,沿导线传递，有电流产生,还原反应,2H+2e=H2,阴离子,阳离子,总反应：,负极,正极,2H+2e- =H2,Zn2e-=Zn2+,Zn+2H+=Zn2+H2,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2,(离子方程式）,（化学方程式）,电极反应,正极：,负极：,（氧化反应）,（还原反应）,小结：,二、形成简单原电池的条件,1、两种活泼性不同的金属 （或一种金属与石墨）作电极 2、用导线相连（或直接接触），插入电解质溶液里， 形

4、成闭合回路 3、至少一种金属能与电解质溶液自动发生氧化还原反应,【实验探究】：将铝片、石墨插入稀硫酸溶液中，是否可以形成原电池？,石墨,Al,稀硫酸,（1）说明反应的现象； （2）判断正负极； （3）写出电极反应式； （4）写出总反应的离子方程式和化学方程式。,巩固练习1,Mg,Fe,稀硫酸,（1）说明反应的现象； （2）判断正负极； （3）写出电极反应式； （4）写出总反应的离子方程式和化学方程式。,巩固练习2,【实验探究】：将锌片、铜片插入硫酸铜溶液中，是否可以形成原电池？,（1）说明两个电极质量的变化情况； （2）判断正负极； （3）写出电极反应式； （4）写出总反应的离子方程式和化学方

5、程式。,巩固练习3,1. 在如下图所示的8个装置中，属于原电池的有 ., ,e,课堂练习:,练习1、写出下列原电池的电极反应式和原电池总反应式。,负极（Fe): Fe - 2e- = Fe2+,正极（C): 2H+ + 2e- = H2,总反应式： Fe+ 2H+ = Fe2+ + H2,练习2、若把1中的稀H2SO4改为NaCl溶液，能否构成原电池，若能，请写出电极反应式和原电池总反应式。,负极（Fe) Fe - 2e- = Fe2+,正极（C) 2H2O + O2 + 4e- = 4OH-,总反应式： 2Fe+ 2H2O + O2 =2 Fe(OH)2,三、原电池的应用,（1）将反应:2F

6、eCl3+Fe=3FeCl2设计成原电池。 （2）判断正负极并写出电极反应。,负极（铁）： Fe2e=Fe2+ 正极（石墨）： 2Fe3+ + 2e=3Fe2+,1、制作干电池、蓄电池、高能电池等。,2、比较金属活动性强弱。,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；,A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有H2气放出；,B.在氧化还原反应中，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；,把A、B、C、D四块金属泡在稀H2SO4中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若A、B相连时，A为负极；C、D相连，D上有气泡逸出；A、C相

7、连时A极减轻；B、D相连，B为正极。则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为（ ） A： A B C D B： A C B D C： A C D B D： B D C A,C,3、比较反应速率,下列制氢气的反应速率最快的是,C.粗锌和 1mol/L 硫酸；,A.纯锌和1mol/L 硫酸；,B.纯锌和18 mol/L 硫酸；,D.粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。,为什么实验室制取氢气时常用不纯的锌？,如果此装置中两极同时冒气泡，说明了什么？,Zn不纯,4、比较金属腐蚀的快慢,马口铁和白铁皮一旦有划痕后，在潮湿的空气中，谁被腐蚀的速度快？,下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的

8、顺序是,(2),(1),(3),四.常见的化学电源,一次电池 二次电池 高能电池 燃料电池,锌锰干电池,四.常见的化学电源,.干电池(一次电池),电极: Zn为负极,碳棒为正极,电解液：NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊,另有黑色的MnO2粉末，吸收正极产生的H2，防止产生极化现象。,负极(Zn):Zn-2e-Zn2+ 正极(C):2NH4+ + 2e-2NH3+H2 H2 + 2MnO2 Mn2O3+H2O 去氢 4NH3 + Zn2+ Zn(NH3)42+ 去氨,电极方程式：,四.常见的化学电源,铅蓄电池,电极：Pb为负极；PbO2为正极.,电解液:30%的H2SO4溶液,电极反应式:,负极(

9、Pb)： Pb + SO42 -2e-PbSO4,正极(PbO2)：PbO2 + 4H+ +SO42- + 2e PbSO4 +2H2O,总电池反应:PbO2 + Pb +2H2SO42PbSO4+ 2H2O,.铅蓄电池(二次电池),(1.251.28g/cm-3),电极: Zn为负极，Ag2O为正极,电解液: KOH溶液,电极反应式:,负极: Zn + 2OH- -2e- Zn(OH)2,正极: Ag2O + H2O + 2e- 2Ag + 2OH-,总反应式: Zn + Ag2O + H2O 2Ag + Zn(OH)2,拓展创新,银锌电池,.高能电池(银锌电池、锂电池),电极: Pt制作的

10、惰性电极,电解质溶液: KOH溶液,负极: 2H2 - 4e- + 4OH- 4H2O,正极: O2 + 2H2O + 4e- 4OH-,总反应：2H2+ O22H2O,氢氧燃料电池,若为酸性介质，试写出电极反应式？,思考:,负极：2H2 - 4e- 4H+ 正极: O2+ 4H+ + 4e- 2H2O,.新型燃料电池 (氢氧燃料电池/甲烷电池/煤气电池/海水-空气电池),甲烷-氧气燃料电池,该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极 上分别通甲烷和氧气: 负极：CH4 + 10OH- - 8e- CO32- + 7H2O 正极：2O2 + 4H2O + 8e- 8OH- 电池总反应式为

11、：CH4+2O2+2KOH K2CO3+3H2O,.新型燃料电池 (氢氧燃料电池/甲烷电池/煤气电池/海水-空气电池),铝-空气-海水电池,.新型燃料电池 (氢氧燃料电池/甲烷电池/ 煤气电池/铝-海水-空气电池),1991年，我国首创，用作海上标志灯。以海水为电解液，靠空气中的氧使铝不断氧化而产电流。 负极：4A1-12e- 4A13+ 正极：3O2+6H2O+12e- 12OH- 电池总反应式为：4A1+3O2+6H2O4A1(OH)3 这种海水电池比“干电池”的能量高2050倍。,综合训练,（）a极是（）极，电极反应式是,（）b极是（）极，电极反应式是,美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料

12、电池是一种新型的化学电源，其结构如右图所示。两个电极均由多孔碳制成，通入的气体在空隙中逸出, 并在电极表面放电。,负,2-e- + 4OH- = 4H2O,正,O2 + 2H2O +e- = 4OH-,回答：,阿波罗宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池，其电池反应式为：2H2+O2=2H2O，电解质溶液为KOH溶液，反应保持在一定温度下，使生成H2O蒸发，下列叙述正确的是（ ） A、H2为正极，O2为负极 B、电极反应（正极）：O2+2H2O+4e=4OH- 电极反应（负极）：2H2+4OH- =4H2O+4e C、负极发生氧化反应，正极发生还原反应。 D、工作中电解质溶液PH值不断增大。,B、C,

13、(燃料电池)宇宙飞船上的氢氧燃料电池，其电池反应为：2H2O22H2O，试写出电解质溶液为盐酸时的电极反应式，并指出各电极和电解质溶液的PH值的变化，若电解质溶液为KOH时又如何？,1、电解质为盐酸时： 负极：2H24e- 4H PH值变小 正极：O24H4e-2H2O PH值变大 溶液被稀释，PH值变大 2、电解质为KOH时： 负极：2H24e-4OH4H2O PH值变小 正极：O22H2O4e-4OH PH值变大 溶液被稀释，PH值变小,电子表和电子计算机的电源通常用微型银-锌电池，其电极分别是Ag2O和Zn,电解质溶液为KOH溶液 总反应式：Ag2O + H2O + Zn = Zn(OH)2 + 2Ag 下列说法正确的是（ ） A、Zn是正极 ，Ag2O是负极 B、 Ag2O是正极 ， Zn是负极 C、工作时，电池负极区溶液PH减少 D、工作时，电子由Ag2