化学能转化为电能

1、2021/2/121 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 一、化学能转化为电能一、化学能转化为电能 2021/2/122 2021/2/123 2021/2/124 2021/2/125 2021/2/126 2021/2/127 2021/2/128 伏伏 特特 和和 伏伏 打打 电电 池池 2021/2/129 伏打电池的发明源于一个有趣的生物实验伏打电池的发明源于一个有趣的生物实验: : 在死去的青蛙腿上在死去的青蛙腿上同时插入用导线连接着两同时插入用导线连接着两 种不同材料的电极种不同材料的电极, ,青蛙腿就像触电似的痉挛青蛙腿就像触电似的痉挛 起来。起来。 你知道

2、其中的奥秘吗你知道其中的奥秘吗? ? 开开 题 题 你听说过伏打电池吗? 2021/2/1210 【实验一实验一】:将锌片、铜片插入稀硫酸将锌片、铜片插入稀硫酸,有何有何 现象现象? CuZn 稀硫酸稀硫酸 锌片上锌片上有有气泡气泡产生产生,铜片上无现象铜片上无现象 原理原理: Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 2e- 2021/2/1211 【实验二实验二】锌片和铜片用锌片和铜片用导线导线连接后插入稀硫酸中连接后插入稀硫酸中 实验现象实验现象: 铜片上有气泡产生铜片上有气泡产生 CuZn 稀硫酸稀硫酸 2021/2/1212 问题探究问题探究 CuZn 稀硫酸稀硫酸 1.铜片上产生什

3、么气体铜片上产生什么气体? 有人说有人说H2是由铜和稀硫酸是由铜和稀硫酸在在 这种特定的条件下反应产生这种特定的条件下反应产生 出来的。这种想法正确吗出来的。这种想法正确吗? 2.铜片上的电子从何来铜片上的电子从何来? 2021/2/1213 Zn2e = Zn2+ 2H+ + 2e =H2 3.如何检验电子的流动如何检验电子的流动? 问题探究问题探究 Cu Zn 稀硫酸稀硫酸 Zn2+ H+ H+ 电流计电流计 A H2 - 电流方向电流方向 电子方向电子方向 2021/2/1214 根据能量守恒原理根据能量守恒原理,这种产生出来的电能这种产生出来的电能 是从什么能量转变来的呢是从什么能量转

4、变来的呢? 化学能化学能转变为转变为电能电能的装置的装置 电子的转移电子的转移 氧化还原反应氧化还原反应 电流电流 2021/2/1215 1、原电池的正负极判断、原电池的正负极判断 负极负极:电子流出的一极电子流出的一极, 正极正极:电子流入的一极电子流入的一极, Cu Zn 稀硫酸稀硫酸 Zn2+ H+ H+ 电流计电流计 A H2 - 活泼金属活泼金属 不活泼金属（或石墨）不活泼金属（或石墨） 电流方向电流方向 电子方向电子方向 2021/2/1216 2、电极反应、电极反应 2H+2e =H2 负极负极:Zn2e =Zn2+ 正极正极: 氧化反应氧化反应 还原反应还原反应 氧氧 化化

5、还还 原原 反反 应应 总反应总反应:Zn + 2H+ = Zn2+ + H2(离子方程式离子方程式) 失去电子失去电子 得到电子得到电子 Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2(化学方程式化学方程式) 2021/2/1217 氧化反应氧化反应 Zn-2e=ZnZn-2e=Zn2+ 2+ 铜锌原电池铜锌原电池 电解质溶液电解质溶液 失失e,e,沿导线传递沿导线传递, ,有电流产生有电流产生 还原反应还原反应 2H2H+ +2e=H+2e=H2 2 阴离子阴离子阳离子阳离子 总反应总反应: : 负极负极正极正极 2H2H+ +2e+2e- - =H =H2 2 ZnZn2e2e- -=Z

6、n=Zn2+ 2+ Zn+2HZn+2H+ +=Zn=Zn2+ 2+H +H2 2 Zn+HZn+H2 2SOSO4 4=ZnSO=ZnSO4 4+H+H2 2 ( (离子方程式）离子方程式） （化学方程式）（化学方程式） 电极反应电极反应 正极正极: : 负极负极: : （氧化反应）（氧化反应） （还原反应）（还原反应） 小结小结: 2021/2/1218 1、两种、两种活泼性活泼性不同不同的金属的金属 （或一种金属与（或一种金属与石墨石墨） 作电极作电极 2、用、用导线导线相连（或相连（或直接接触直接接触）,插入插入电解质溶液电解质溶液里里, 形成形成闭合闭合回路回路 3、至少一种金属能与

7、电解质溶液自动发生、至少一种金属能与电解质溶液自动发生氧化还原氧化还原 反应反应 2021/2/1219 【实验探究实验探究】:将铝片、石墨插入稀硫酸将铝片、石墨插入稀硫酸 溶液中溶液中,是否可以形成原电池是否可以形成原电池? 石墨石墨Al 稀硫酸稀硫酸 2021/2/1220 石墨石墨Al 稀硫酸稀硫酸 （1）说明反应的现象）说明反应的现象; （2）判断正负极）判断正负极; （3）写出电极反应式）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。）写出总反应的离子方程式和化学方程式。 巩固巩固 练习练习1 2021/2/1221 MgFe 稀硫酸稀硫酸 （1）说明反应的现象）说明反

8、应的现象; （2）判断正负极）判断正负极; （3）写出电极反应式）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。）写出总反应的离子方程式和化学方程式。 巩固巩固 练习练习2 2021/2/1222 CuZn 硫酸铜硫酸铜 【实验探究实验探究】:将锌片、铜片插入硫酸铜溶将锌片、铜片插入硫酸铜溶 液中液中,是否可以形成原电池是否可以形成原电池? 2021/2/1223 CuZn 硫酸铜硫酸铜 （1）说明两个电极质量的变化情况）说明两个电极质量的变化情况; （2）判断正负极）判断正负极; （3）写出电极反应式）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。）写出总反应的离

9、子方程式和化学方程式。 巩固巩固 练习练习 3 2021/2/1224 2021/2/1225 1. 在如下图所示的在如下图所示的8 8个装置中个装置中, ,属于原电池的有属于原电池的有 . . e 课堂练习课堂练习: : 2021/2/1226 练习练习1、写出下列原电池的电极反应式和原电、写出下列原电池的电极反应式和原电 池总反应式。池总反应式。 负极（负极（Fe): Fe - 2e- = Fe2+ 正极（正极（C): 2H+ + 2e- = H2 总反应式总反应式: Fe+ 2H+ = Fe2+ + H2 练习练习2、若把、若把1中的稀中的稀H2SO4改为改为NaCl溶液溶液,能否能否

10、构成原电池构成原电池,若能若能,请写出电极反应式和原电池总请写出电极反应式和原电池总 反应式。反应式。 负极（负极（Fe) Fe - 2e- = Fe2+ 正极（正极（C) 2H2O + O2 + 4e- = 4OH- 总反应式总反应式: 2Fe+ 2H2O + O2 =2 Fe(OH)2 2021/2/1227 （1）将反应将反应:2FeCl3+Fe=3FeCl2设计成原电池。设计成原电池。 （2）判断正负极并写出电极反应。）判断正负极并写出电极反应。 石墨石墨Fe FeCl3溶液溶液 负极（铁）负极（铁）: Fe2e =Fe2+ 正极（石墨）正极（石墨）: 2Fe3+ + 2e =3Fe2

11、+ 1、制作干电池、蓄电池、高能电池等。、制作干电池、蓄电池、高能电池等。 2021/2/1228 2、比较金属活动性强弱。、比较金属活动性强弱。 下列叙述中下列叙述中,可以说明金属甲比乙活泼性强的是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甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中,乙溶解乙溶解,甲甲 上有上有H2气放出气放出; B.在氧化在氧化还原反应中还原反应中,甲比乙失去的电子多甲比乙失去的电子多; D.同价态的阳离子同价态的阳离子,甲比乙的氧化性强甲比乙的氧化性强; 2021/2/1229 把把A

12、、B、C、D四块金属泡在稀四块金属泡在稀H2SO4中中,用导线用导线 两两相连可以组成各种原电池。若两两相连可以组成各种原电池。若A、B相连时相连时,A 为负极为负极;C、D相连相连,D上有气泡逸出上有气泡逸出;A、C相连时相连时A 极减轻极减轻;B、D相连相连,B为正极。则四种金属的活泼性为正极。则四种金属的活泼性 顺序由大到小排列为（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 2021/2/1230 3、比较反应速率、比较反应速率 下列制氢气的反应速率最快的是下列制氢气的反应速率最快的是 C.粗锌和粗锌和 1mol/

13、L 硫酸硫酸; A.纯锌和纯锌和1mol/L 硫酸硫酸; B.纯锌和纯锌和18 mol/L 硫酸硫酸; D.粗锌和粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶溶 液。液。 2021/2/1231 为什么实验室制取氢气时常用不纯的锌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，如果此装置中两极同时冒气泡， 说明了什么？说明了什么？ Zn不纯不纯 2021/2/1232 4、比较金属腐蚀的快慢、比较金属腐蚀的快慢 马口铁和白铁皮一旦有划痕后马口铁和白铁皮一旦有划痕后,在潮湿的空气中在潮湿的空气中, 谁被腐蚀的速度快谁被腐蚀的速度快? 镀镀Sn 镀镀Z

14、n 马口铁马口铁白铁白铁 2021/2/1233 下列各情况下列各情况,在其中在其中Fe片腐蚀由片腐蚀由快快到到慢慢的顺序是的顺序是 (2)(1) (3) 2021/2/1234 四四.常见的化学电源常见的化学电源 一次电池一次电池 二次电池二次电池 高能电池高能电池 燃料电池燃料电池 2021/2/1235 锌锰干电池锌锰干电池 四四.常见的化学电源常见的化学电源 2021/2/1236 .干电池干电池( (一次电池一次电池) ) 电极电极: Zn为负极为负极,碳棒为正极碳棒为正极 电解液电解液:NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊和淀粉糊 另有黑色的另有黑色的MnO2粉末粉末,吸收正极吸收正极

15、产生的产生的H2,防止产生极化现象。防止产生极化现象。 负极负极(Zn):Zn-2e-Zn2+ 正极正极(C):2NH4+ + 2e-2NH3+H2 H2 + 2MnO2 Mn2O3+H2O 去去 氢氢 4NH3 + Zn2+ Zn(NH3)42+ 去去 氨氨 电极方程式电极方程式: 四四.常见的化学电源常见的化学电源 2021/2/1237 铅蓄电池铅蓄电池 2021/2/1238 2021/2/1239 电极电极:Pb为负极为负极;PbO2为正极为正极. 电解液电解液:30%的的H2SO4溶液溶液 电极反应式电极反应式: 负极负极(Pb): Pb + SO42 -2e-PbSO4 正极正极

16、(PbO2):PbO2 + 4H+ +SO42- + 2e PbSO4 +2H2O 总电池反应总电池反应:PbO2 + Pb +2H2SO42PbSO4+ 2H2O .铅蓄电池铅蓄电池( (二次电池二次电池) ) (1.251.28g/cm-3) 2021/2/1240 电极电极: Zn为负极为负极,Ag2O为正极为正极 电解液电解液: KOH溶液溶液 电极反应式电极反应式: 负极负极: Zn + 2OH- -2e- Zn(OH)2 正极正极: Ag2O + H2O + 2e- 2Ag + 2OH- 总反应式总反应式: Zn + Ag2O + H2O 2Ag + Zn(OH)2 拓展创新拓展创

17、新 银锌电池银锌电池 .高能电池高能电池( (银锌电池、锂电池银锌电池、锂电池) ) 2021/2/1241 电极电极: Pt制作的惰性电极制作的惰性电极 电解质溶液电解质溶液: KOH溶液溶液 负极负极: 2H2 - 4e- + 4OH- 4H2O 正极正极: O2 + 2H2O + 4e- 4OH- 总反应总反应:2H2+ O22H2O 若为酸性介质若为酸性介质,试写出电极反应式试写出电极反应式?思考思考: : 负极负极:2H2 - 4e- 4H+ 正极正极: O2+ 4H+ + 4e- 2H2O .新型燃料电池新型燃料电池 (氢氧燃料电池氢氧燃料电池/甲烷电池甲烷电池/煤气电池煤气电池/

18、海水海水-空气电池空气电池) 2021/2/1242 甲烷甲烷-氧气燃料电池氧气燃料电池 该电池用金属铂片插入该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极溶液中作电极,又在两极又在两极 上分别通甲烷和氧气上分别通甲烷和氧气: 负极负极:CH4 + 10OH- - 8e- CO32- + 7H2O 正极正极:2O2 + 4H2O + 8e- 8OH- 电池总反应式为电池总反应式为:CH4+2O2+2KOH K2CO3+3H2O .新型燃料电池新型燃料电池 (氢氧燃料电池氢氧燃料电池/甲烷电池甲烷电池/煤气电池煤气电池/海水海水-空气电池空气电池) 2021/2/1243 .新型燃料电池新型燃料电池 (

19、氢氧燃料电池氢氧燃料电池/甲烷电池甲烷电池/ 煤气电池煤气电池/铝铝-海水海水-空气电池空气电池) 1991年年,我国首创我国首创,用作海上标志灯。以海水为电用作海上标志灯。以海水为电 解液解液,靠空气中的氧使铝不断氧化而产电流。靠空气中的氧使铝不断氧化而产电流。 负极负极:4A1-12e- 4A13+ 正极正极:3O2+6H2O+12e- 12OH- 电池总反应式为电池总反应式为:4A1+3O2+6H2O4A1(OH)3 这种海水电池比这种海水电池比“干电池干电池”的能量高的能量高2050倍。倍。 2021/2/1244 综合训练综合训练 （）（）a a极是（）极极是（）极, ,电极反应式是

20、电极反应式是 （）（）b b极是（）极极是（）极, ,电极反应式是电极反应式是 美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新 型的化学电源型的化学电源, ,其结构如右图所示。两个电极均由多孔碳其结构如右图所示。两个电极均由多孔碳 制成制成, ,通入的气体在空隙中逸出通入的气体在空隙中逸出, , 并在电极表面放电。并在电极表面放电。 负负 2 2 - - e e- - + 4OH+ 4OH- - = 4H = 4H2 2O O 正正 O O2 2 + + 2H2H2 2O O + +e e- - = 4OH = 4OH- - 回答回答: : 202

21、1/2/1245 阿波罗宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池阿波罗宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池, ,其电池其电池 反应式为反应式为:2H:2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O,O,电解质溶液为电解质溶液为KOHKOH溶液溶液, ,反应保反应保 持在一定温度下持在一定温度下, ,使生成使生成H H2 2O O蒸发蒸发, ,下列叙述正确的是下列叙述正确的是 （ ） A A、H H2 2为正极为正极, ,O O2 2为负极为负极 B B、电极反应（正极）、电极反应（正极）:O:O2 2+2H+2H2 2O+4e=4OHO+4e=4OH- - 电极反应（负极）电极反应（负极）: :2H2H2 2+

22、4OH+4OH- - =4H =4H2 2O+4eO+4e C C、负极发生氧化反应、负极发生氧化反应, ,正极发生还原反应。正极发生还原反应。 D D、工作中电解质溶液、工作中电解质溶液PHPH值不断增大。值不断增大。 B、C 2021/2/1246 ( (燃料电池燃料电池) )宇宙飞船上的氢氧燃料电池宇宙飞船上的氢氧燃料电池, ,其电池反应其电池反应 为为:2H:2H2 2O O2 22H2H2 2O,O,试写出电解质溶液为盐酸时的电极反应试写出电解质溶液为盐酸时的电极反应 式式, ,并指出各电极和电解质溶液的并指出各电极和电解质溶液的PHPH值的变化值的变化, ,若电解质溶若电解质溶 液为液为KOHKOH时又如何时又如何? ? 1 1、电解质为盐酸时、电解质为盐酸时: : 负极负极:2H:2H2 24e4e- - 4H4H PH PH值变小值变小 正极正极: :O O2 24H4H 4e4e- -2H2H2 2O PHO PH值变大值变大 溶液被稀释溶液被稀释,PH,PH值变大值变大 2 2、电解质为、电解质为KOHKOH时时: : 负极负极: :2H2H2 24e4e- -4OH4OH 4H4H2 2O PHO PH值变小值变小 正极正极: :O