高一化学原电池原理及应用.ppt

1、化学能与电能,第二节,一、一次能源与二次能源,一次能源：,直接从自然界获取的能源称一次能源。如流水、风力、原煤、石油、天然气、天然铀等。,二次能源：,一次能源经过加工、转换得到的能源称为二次能源。如：电力、蒸汽等,火力发电厂工作原理,火力发电的优点与缺点：,优点：,1、我国煤炭资源丰富廉价方便 2、电能清洁安全，又快捷方便，节省时间,缺点：,1、排出大量温室效应气体（CO2）和废气（SO2），能导致酸雨,2、产生废渣（有毒金属和致癌化合物）、废液,3、能量转化效率低。,一、化学能与电能的相互转化,化学能 （燃料）,热能,机械能,电能,燃烧,蒸汽,发电机,（蒸汽轮机）,（2）存在的问题：,经多次

2、转换，能量损耗大，燃料的利用率低；环境污染严重。,（1）能量转换：,1、火力发电,（3）燃烧的本质是氧化还原反应，而氧化还原反应的本质是电子转移。,思考：能否将化学能直接转化为电能？,将锌片和铜片用导线连接（导线中间接入一个电流表），平行插入盛有稀硫酸得烧杯中，观察现象。,铜片表面有气泡产生,锌片不断溶解,电流表指针发生偏转,探究实验,实验分析：,锌片：,铜片：,Zn 2e = Zn2+,（发生氧化反应）,2H+ + 2e H2,（发生还原反应）,负极,正极,原电池：,Zn 2H+ Zn2+ H2,定义：将化学能转变为电能的装置,总反应：,学与问： 根据电学知识，你知道电子是怎样流动的吗？你如

3、何判定装置的正、负极？,负极：较活泼的电极，电子流出的极，失去电子，发生氧化反应,正极：较不活泼的电极，电子流入的极，得到电子，发生还原反应,e-,e-,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）,构成原电池的条件是什么？,(1) 两电极,活泼性不同的两种金属,或者一种金属与一种非金属导体(如石

4、墨),用导线连接或直接接触。,或者一种金属与一种氧化物等, 电解质溶液, 闭合回路,酸、碱、盐溶液一般要能和某极发生氧化还原反应,2、原电池,（1）定义：将化学能转变成电能的装置叫做原电池。,较活泼金属,较不活泼金属,负 极,正 极,发生氧化反应,发生还原反应,e-,I,实验2-4（工作原理）,现象：锌片不断溶解，铜片上有气泡产生，电流表的指针发生偏转。,结论：电路中有电流通过，化学能转变成了电能。,电子流出，电流流入,电子流入，电流流出,（2）电极名称：,模拟动画,（3）电极反应式,负极：,Zn 2e- = Zn2+ 氧化反应,正极：,2H+ +2e- = H2 还原反应,（4）总反应式（两

5、个电极反应之和）,Zn + 2H+ = Zn2+ + H2,Zn + H2SO4(稀) = ZnSO4 + H2,原电池反应的本质是: 氧化还原反应。,（5）原电池原理：负极发生氧化反应，正极发生还原反应，电子从负极经外电路流向正极，从而产生电流，使化学能转变成电能。（电流方向呢？）,思考：,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氧化 还原反应都能设计成原电池。,（6）原电池组成条件, 两种活泼性不同的金属（或其中一种为能导电的非金属，如“碳棒”）作电极 其中较活泼金属为负极。较不活泼金属（或非金属）为正极（正极一般不参与电极反应，只起导电作用）。 电解质溶液（做原电

6、池的内电路，并参与反应） 形成闭合回路 能自发地发生氧化还原反应,两极一液一连线,练习,下列装置中属于原电池的是：,负极（Fe）： Fe - 2e- = Fe2+ 正极 (C)： 2H+ + 2e- = H2 总反应式：Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2,电极反应式：,负极(Zn)： Zn-2e- = Zn2+ 正极(Pb)： 2H+2e- = H2 总反应式： Zn+2CH3COOH =(CH3COO)2Zn+H2,负极(Fe)： Fe-2e- = Fe2+ 正极(Cu)： Cu2+2e- = Cu 总反应： Fe+CuCl2 = FeCl2+Cu,练习,1、判断下列装置是否是原

7、电池？请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.,(),(),(),2H+2e-H2,负极：,总反应：,正极：,Zn2e-Zn2+,Zn+2H+Zn2+H2,(),(),负极：,正极：,总反应：,正极：,负极：,总反应：,Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,Zn+2H+Zn2+H2,Fe2e-Fe2+,Cu2+2e-Cu,Fe+Cu2+Fe2+Cu,Fe+CuSO4Cu+FeSO4,(),思考： Zn和稀H2SO4制H2时，为加快反应常加入少量CuSO4溶液，为什么？,（7）原电池原理的应用,制作化学电源 加快反应速率： 例如，实验室制H2时，由于锌太纯，反应一般较慢，可加入少量CuSO4以加快反应速率。 判断金属活动性的强弱 揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。 钢铁中含有碳，可与Fe组成原电池，发生原电池反应而使钢铁遭到腐蚀,防止钢铁腐蚀：在钢铁的表面焊接比Fe更活泼的金属（如Zn），组成原电池后，使Fe成为原电池的正极而得到保护。,钢铁的析氢腐蚀：负极：Fe 2e- = Fe2+ 正极：2H+ + 2e- = H2,钢铁的吸氧腐蚀： 负极：2Fe 4e- = 2Fe2+ 正极：2H2O + O2 + 4e- = 4OH-,病 例 分 析,病 例 分 析,病 例 分 析,你能为她开一个药方吗？,2