苏教版必修2化学能与电能转化 原电池

1、化学能与电能的转化化学能与电能的转化 CuZnZnZnCBA*实验探究实验探究1*实验指导：实验指导：1.1.按图示进行实验操作。按图示进行实验操作。2.2.观察：金属片上是否有气泡产生。观察：金属片上是否有气泡产生。DCuCu稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸1.1.概念：把化学能转化成电能的装置叫做概念：把化学能转化成电能的装置叫做原电池原电池一、原电池一、原电池电子流出的一极电子流出的一极 电子流入的一极电子流入的一极负极：负极：正极：正极：氧化反应氧化反应还原反应还原反应锌片（负极）：锌片（负极）：铜片（正极）：铜片（正极）：原电池总反应：原电池总反应：Zn-2eZ

2、n-2e- -=Zn=Zn2+2+2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2电极反应：电极反应：Zn + 2HZn + 2H+ + = Zn= Zn2+ 2+ + H+ H2 2原电池工作原理原电池工作原理 电子电子还原性物质氧化性物质还原性物质氧化性物质 负极负极 （导线）（导线） 正极正极 流出电子流出电子 流入电子流入电子 发生氧化反应发生氧化反应 发生还原反应发生还原反应 原电池是意大利科学家伏打原电池是意大利科学家伏打于于1799年捕捉到原电池的实验年捕捉到原电池的实验现象，并加以研究，发明了世界现象，并加以研究，发明了世界上第一个电池上第一个电池伏打电池伏打电池 你知道吗你知道吗

3、D观察：电流计指针是否偏转。观察：电流计指针是否偏转。 ACB*实验探究实验探究2*稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 乙醇乙醇 稀硫酸稀硫酸CZnZn AA AZnZnCuCuZnA B B偏转偏转不偏转不偏转不偏转不偏转不偏转不偏转条件一条件一 原电池的电极材料原电池的电极材料结论一结论一 H2SO4溶液溶液CuZn G H2SO4溶液溶液CZn G H2SO4溶液溶液ZnZn G 有两种活动性不同的金属（或一种金属有两种活动性不同的金属（或一种金属和一种非金属导体）做电极，较活泼的金属为和一种非金属导体）做电极，较活泼的金属为负极，较不活泼的金属（碳棒）为正极负极，较不活泼的金属（碳棒）为正极A

4、B铜锌原电池铜锌原电池条件条件二二 溶液的性质溶液的性质结论二结论二 H2SO4溶液溶液CuZn G 乙乙 醇醇CuZn G两个电极插入两个电极插入电解质电解质溶液中。溶液中。两个电极插入两个电极插入电解质电解质溶液中。溶液中。C铜锌原电池铜锌原电池 稀稀 硫硫 酸酸Zn 稀稀 硫硫 酸酸Cu条件三条件三 闭合回路闭合回路结论三结论三两电极与电解质溶液必须形成闭合回路。两电极与电解质溶液必须形成闭合回路。 H2SO4溶液溶液CuZn GD铜锌原电池铜锌原电池盐盐桥桥Cl- K+*形成原电池的条件形成原电池的条件* ：注意：必须有一个自发进行的氧化还原反应。注意：必须有一个自发进行的氧化还原反应

5、。1 1有两种活动性不同的金属（或一种金属和有两种活动性不同的金属（或一种金属和一种非金属导体）做电极，较活泼的金属为负一种非金属导体）做电极，较活泼的金属为负极，较不活泼的金属（碳棒）为正极极，较不活泼的金属（碳棒）为正极2 2两个电极插入两个电极插入电解质电解质溶液中。溶液中。3 3构成闭合回路。构成闭合回路。2 2两个电极插入电解质溶液中。两个电极插入电解质溶液中。1、下列各种情况是否形成了原电池？、下列各种情况是否形成了原电池？AgFeG盐酸溶液盐酸溶液含杂质含杂质C的的Fe片片盐酸溶液盐酸溶液AlMgGCCl4溶液溶液CuZnGAFEDCB盐酸溶液盐酸溶液CuZnCuSO4溶液溶液H

6、2SO4溶液溶液CuCG练一练 ZnZn片片u u片片你知道了吗你知道了吗能量转化能量转化电极材料电极材料电极的确定电极的确定电极反应电极反应(工作原理工作原理)构成条件构成条件电流与电子电流与电子的方向的方向 负极：负极：Zn - 2eZn - 2eZnZn2 2 发生氧化反应发生氧化反应 正极：正极：2H2H+ + + 2e + 2eH H2 2 发生还原反应发生还原反应负极：电子流出的极负极：电子流出的极( (活泼金属活泼金属) )。正极：电子流入的极正极：电子流入的极( (较不活泼金属或导电非金属较不活泼金属或导电非金属) )。1 1两种不同的金属。两种不同的金属。化学能化学能电能电能

7、1 1有两种活泼性不同的金属（或一种是非金属有两种活泼性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极；导体）作电极；电子：负极电子：负极正极正极电流：正极电流：正极负极负极 或者或者一、原电池一、原电池2 2一种金属和一种非金属导体。一种金属和一种非金属导体。2 2电极插入相通的电解质溶液中；电极插入相通的电解质溶液中；3 3两极用导线相连形成闭合的回路。两极用导线相连形成闭合的回路。2.2.画出以铁棒、石墨棒、导线、画出以铁棒、石墨棒、导线、FeClFeCl3 3溶液为溶液为用品的原电池装置示意图，并标出电子转移用品的原电池装置示意图，并标出电子转移方向，正负极，写出电极方程式。方向，正负极，写出

8、电极方程式。电极反应式电极反应式 ： 负极负极: Fe 2e- = Fe2+ . 正极正极: 2Fe3+ + 2e- =2Fe2+ . 总反应总反应: Fe + 2Fe3+ = 3Fe2+ 。 FeCl3溶液溶液FeCe-+、电极反应式电极反应式 ： 负极负极: . 正极正极: . 正极正极 ，负极，负极 。 活动与探究活动与探究请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：Fe + CuFe + Cu2+2+ = Cu + Fe = Cu + Fe2+ 2+ 设计成一个原电池。设计成一个原电池。、电解质溶液：、电解质溶液： 。、电极材、电极材料：料：可溶性铜

9、盐可溶性铜盐Fe片片活动性比活动性比Fe差的差的金属或碳棒金属或碳棒Fe 2e Fe2+ Cu2+ + 2e Cu CuCl2溶液溶液FeCu课后探究课后探究1 1、采用哪些措施可以加快锌与稀硫酸的反应速率？、采用哪些措施可以加快锌与稀硫酸的反应速率？2 2、调查一下，常用的电池有哪些？请通、调查一下，常用的电池有哪些？请通过查阅资料了解它的原理和用途。过查阅资料了解它的原理和用途。下课再见Zn*实验探究实验探究3*CuZnSO4CuSO4、电极反应式、电极反应式 ： 负极负极: . 正极正极: .(2)、总反应、总反应: Zn - 2e-= Zn2+Cu2+ + 2e- = CuZn + C

10、u2+=Zn2+Cue-+? ?Cl- K+二、化学电源：二、化学电源：常见电池和新型电池示例常见电池和新型电池示例我国自主研发的燃料电池车我国自主研发的燃料电池车神舟六号燃料电池发电系统神舟六号燃料电池发电系统1、锌、锌-锰干电池锰干电池2、铅蓄电池、铅蓄电池负极负极PbPb：Pb+ SO42- -2e- = PbSO4正极正极PbO2：PbO2+4H+ + SO42- +2e- =PbSO4+2H2O总反应：总反应：钮扣电池：不锈钢制成一个由正极壳钮扣电池：不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极一端填充由一端填充由AgAg2 2O O和少量石

11、墨组成的正和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为浓金作负极活性材料，电解质溶液为浓KOHKOH溶液，已知电池内溶液，已知电池内ZnZn的氧化产物为的氧化产物为ZnOZnO3、银、银-锌电池锌电池负极：负极：Zn+ 2OH- -2e- =ZnO+H2O 正极：正极：Ag2O+ H2O +2e- =2Ag+ 2OH- 总反应：总反应： Ag2O+ Zn =ZnO+ 2Ag4、燃料电池、燃料电池负极负极H H2 2：2 2H2+4OH- -4e- =4H2O 正极正极O O2 2：O O2+2+2H2O +4e- =4OH-

12、总反应：总反应： O O2+2+2H2 =2H2O氢氧燃料电池是一种新氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造型的化学电池，其构造如图示：两个电极均由如图示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。电极表面放电。5、海水电池（电解质溶液为海水）、海水电池（电解质溶液为海水）负极：负极：4Al-12e=4Al3+，正极：正极：3O2+6H2O+12e=12OH总反应：总反应：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)36、锂电池（有机溶剂电解液）、锂电池（有机溶剂电解液）负极：负极：2Li-2e=2Li+，正极：，正极：I2+2e=

13、2I，总反应：总反应：2Li+I2=2LiI跟相同质量的其它金属作负极相比，使用寿命延长，跟相同质量的其它金属作负极相比，使用寿命延长，高能、质轻、电压高、工作效率高、储存寿命长。高能、质轻、电压高、工作效率高、储存寿命长。（1）利用铁被氧气氧化时放热反）利用铁被氧气氧化时放热反应所放出的热量。应所放出的热量。 （2）碳粉的主要）碳粉的主要作用是和铁粉、氯化钠溶液一起构成作用是和铁粉、氯化钠溶液一起构成原电池，加速铁屑的氧化。氯化钠溶原电池，加速铁屑的氧化。氯化钠溶于 水 ， 形 成 了 电 解 质 溶 液 。于 水 ， 形 成 了 电 解 质 溶 液 。 （3）负极：）负极：2Fe - 4e

14、-=2 Fe2+，正极：正极：O2+2H2O +4e- =4OH-，总反应方程式是：总反应方程式是：2Fe+O2+2H2O= 2Fe(OH)2O2+4Fe(OH)2+2H2O= 4Fe(OH)3 市场上出售的市场上出售的“热敷袋热敷袋”其主要成分是铁屑、碳粉、木屑和少其主要成分是铁屑、碳粉、木屑和少量氯化钠、水等，热敷袋启用之前用塑料袋密封使其与空气隔绝，量氯化钠、水等，热敷袋启用之前用塑料袋密封使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量，使用完后，会发现有启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量，使用完后，会发现有大量的铁锈存在，请回答下列问题：大量的铁锈存在，请回答下列问题：（1

15、）热敷袋使用时，为什么会放出热量？）热敷袋使用时，为什么会放出热量？（2）碳粉的主要作用是什么？氯化钠又起了什么作用？）碳粉的主要作用是什么？氯化钠又起了什么作用？（3）试写出有关的电极反应式和化学方程式。）试写出有关的电极反应式和化学方程式。原电池电极反应式的书写注意事项：原电池电极反应式的书写注意事项：（1）负氧正还。）负氧正还。（2）要注意溶液的酸碱性，适当的在）要注意溶液的酸碱性，适当的在电极方程式两边添加电极方程式两边添加H+、OH、H2O，以遵循电荷守恒和质量守恒。以遵循电荷守恒和质量守恒。（3）要注意电极反应产物是否与电解）要注意电极反应产物是否与电解质溶液发生反应。质溶液发生反

16、应。小结小结研究性学习研究性学习调查日常所用电池的种类及用途调查日常所用电池的种类及用途废电池会不会对环境产生影响？如果有影废电池会不会对环境产生影响？如果有影响，产生影响的原因是什么？响，产生影响的原因是什么？废电池的回收与收集面临什么困难？在废电池的回收与收集面临什么困难？在这个问题上你有哪些看法？这个问题上你有哪些看法？http:/ 同学们若想更多地了解关于电池的有关问题，可以在同学们若想更多地了解关于电池的有关问题，可以在课后访问上述网页或在网上利用搜索引擎进行搜索（课后访问上述网页或在网上利用搜索引擎进行搜索（关键关键词：废电池词：废电池 污染）污染）化学腐蚀与电化腐蚀化学腐蚀与电化

17、腐蚀化学腐蚀化学腐蚀电化腐蚀电化腐蚀条件条件金属跟非金属单质金属跟非金属单质直接接触直接接触不纯金属或合金不纯金属或合金跟电解质溶液接触跟电解质溶液接触现象现象无电流产生无电流产生有有微弱电流微弱电流产生产生本质本质金属被氧化金属被氧化较活泼金属被氧化较活泼金属被氧化联系联系两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍1.金属的腐蚀金属的腐蚀 金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程，即为金属的腐蚀。其本质是金属应而腐蚀损耗的过程，即为金属的腐蚀。其本质是金属原子失去电子被氧化的过程原子失去电子被氧化的过程

18、(M - ne- Mne- )。三三 . 金属的腐蚀及其防护金属的腐蚀及其防护2.析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）为例）析氢腐蚀析氢腐蚀条件条件水膜酸性较强水膜酸性较强（pH4.3）水膜酸性很弱或中性水膜酸性很弱或中性电电极极反反应应负负极极正正极极总反应式总反应式O2+2H2O+4e- =4OH-2H+2e- =H2Fe+2H+=Fe2+H22Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2Fe - 2e = Fe2+吸氧腐蚀吸氧腐蚀3.金属防护的几种重要方法金属防护的几种重要方法 改变金属内部的组织结构，制成合金。改变金属内部的组织结构，制成合金。 在金属表面覆盖保护层。在金属表面覆盖保护层。 电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解 池的阴极而受到保护。池的阴极而受到保护。 在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学电解原理引起的腐蚀原电池原