第三节化学能与电能的转化-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 C DZnZnCuCu1.1.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

2、电池总反应：Zn-2eZn-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

3、打电池 你知道吗你知道吗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

4、泼的金属（碳棒）为正极AB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

5、个自发进行的氧化还原反应。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Cu

6、ZnCuSO4溶液溶液H2SO4溶液溶液CuCG练一练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1 1有两种活泼性不

7、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溶液为用溶液为用品的原电池装置示意图，并标出电子转移方向，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。正负极，写出电极方程式。电极反应

8、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：可溶性铜盐可溶性铜盐Fe片片

9、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课后课后探究探究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。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 + Cu2+=Zn2+Cue-+?

10、 ?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（酸性电解质溶液）（酸性电解质溶液）2、铅蓄电池、铅蓄电池v放电过程放电过程负极：负极：氧化反应氧化反应 Pb+SO42-2e-=PbSO4正极：正极：还原反应还原反应 PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4 +2H2O放电过程总反应：放电过程总反应： Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2Ov充电过程充电过程阴极阴极( (接电源负极接电源负极) )：还原反应还原反

11、应 PbSO4+2e-=Pb+SO42-阳极阳极( (接电源正极接电源正极) )：氧化反应氧化反应PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H+SO42-充电过程总反应：充电过程总反应： 2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4铅蓄电池的充放电过程：铅蓄电池的充放电过程：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放电放电充电充电3、燃料电池、燃料电池原电池的电极方程式和总方程式的书写原电池的电极方程式和总方程式的书写将镁片和铝片用导线相连，分别同时插入将镁片和铝片用导线相连，分别同时插入H2SO4和和NaOH溶液溶液中，写出两池中的电极反应式和电池反应式。中，写出两池中的

12、电极反应式和电池反应式。 MgAl稀稀H2SO4原电池：原电池：负极（负极（Mg）：）：Mg = Mg2+ + 2e （氧化反应）（氧化反应） 正极（正极（Al）：）：2H+ + 2e= H2（还原反应）（还原反应）电池反应：电池反应：Mg + 2H+ = Mg2+ + H2AlMgNaOH原电池：原电池：负极（负极（Al）：）：2Al+8OH=2Al(OH)4+6e（氧化反应）（氧化反应） 正极（正极（Mg）：）：6H2O+6e=3H2+6OH（还原反应）（还原反应） 电池反应：电池反应：2Al+2OH-+6H2O=2Al(OH)4 -+3H2电极反应书写规律：（电极反应书写规律：（1）没给

13、总方程式）没给总方程式v判断正负极（根据定义（主要依据）或金判断正负极（根据定义（主要依据）或金属的活泼性）属的活泼性）v写出电解反应式（注意生成的新离子能不写出电解反应式（注意生成的新离子能不能稳定存在电解质溶液中，若不能，在写反能稳定存在电解质溶液中，若不能，在写反应式时应写出最稳定的物质）应式时应写出最稳定的物质）v写出总方程式（电子守恒）写出总方程式（电子守恒）已知甲烷燃料电池总反应式为：已知甲烷燃料电池总反应式为：CH4 + O2 + 2OH = CO32 + 3H2O写出电极反应式写出电极反应式（2）给出总方程式）给出总方程式 正极好写：正极好写：4H2O + 2O2 + 8e-

14、8OH-负极负极：CH4 + 10OH CO32- + 7H2O + 8e- （总总正正）电解质溶液有时候也会参与电极的反应电解质溶液有时候也会参与电极的反应判断正负极（把总反应式拆成氧化反应和还原反应）判断正负极（把总反应式拆成氧化反应和还原反应）写出电解反应式（注意生成的新离子能不能稳定存在电解质写出电解反应式（注意生成的新离子能不能稳定存在电解质溶液中，若不能，在写反应式时应写出最稳定的物质）溶液中，若不能，在写反应式时应写出最稳定的物质）两式加，验总式两式加，验总式注意：若只能写出较简单一极反应式，在遵循电子守恒的条件注意：若只能写出较简单一极反应式，在遵循电子守恒的条件下，可将总反应

15、式减去一极反应式，即得另一极反应式下，可将总反应式减去一极反应式，即得另一极反应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，适当的在电）要注意溶液的酸碱性，适当的在电极方程式两边添加极方程式两边添加H+、OH、H2O，以遵以遵循电荷守恒和质量守恒。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质要注意电极反应产物是否与电解质溶液发生反应。溶液发生反应。小结小结1.金属腐蚀：金属腐蚀：金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到破坏，称为金属腐蚀。作用而遭到破坏

16、，称为金属腐蚀。2.金属腐蚀的类型：金属腐蚀的类型：失失e e- -氧化反应氧化反应电化腐蚀电化腐蚀（常见普遍）（常见普遍）金属原子金属原子化学腐蚀化学腐蚀3.金属腐蚀的本质：金属腐蚀的本质：金属阳离子金属阳离子联想联想.质疑质疑 铁生锈的现象铁生锈的现象随处可见。你有没随处可见。你有没有想过，为什么铁有想过，为什么铁在潮湿的环境中比在潮湿的环境中比在干燥的环境中更在干燥的环境中更容易生锈？为什么容易生锈？为什么当一块铜板上有铁当一块铜板上有铁铆钉时，铁铆钉特铆钉时，铁铆钉特别容易生锈？别容易生锈？负极：负极：(Fe)(Fe)正极：正极：(Cu)(Cu)Fe-2e=Fe2+O2+2H2O+4e

17、-=4OH-电解质溶液：电解质溶液：空气中的空气中的SOSO2 2 , CO, CO2 2溶于水膜中溶于水膜中电池总反应：电池总反应：CuCuFeFe2+2e-OH-H2OO22Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2CuCuFeFe2+2e-OH-后续反应：后续反应：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3(Fe2O3 nH2O)负极：负极：(Fe)(Fe)正极：正极：(Cu)(Cu)Fe-2e=Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-电解质溶液：电解质溶液：空气中的空气中的SOSO2 2 , CO, CO2 2溶于水膜中溶于水膜中电池总反应：电池总反应：2Fe+2H2O+O2=

18、 2 Fe(OH)2后续反应：后续反应：4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3还可以将还原的电极（正极）还可以将还原的电极（正极） 的电极反应写为：的电极反应写为： (Fe2O3 nH2O)O2+4H+4e- =2H2O正极：正极：(Cu)(Cu)这两种写法反映了反应条件有什么区别？这两种写法反映了反应条件有什么区别？钢铁的钢铁的析氢腐蚀析氢腐蚀示意示意图图钢铁的钢铁的吸氧腐蚀吸氧腐蚀示意示意图图钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈酸性水膜呈中性或酸性很弱电极反应负极Fe(- )正极C(+)总反应Fe-2e=Fe2+2H

19、+ 2e = H2Fe + 2 H+ = Fe2+ +H22Fe-4e=2Fe2+O2+2H2O+4e=4OH-2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联系联系通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。Fe2O3 nH2O衣架和电线的外面包衣架和电线的外面包上一层塑料层上一层塑料层某些工具的某些工具的“机械转动部机械转动部位位”选用油脂来防锈，为选用油脂来防锈，为什么不能用油漆？什么不能用油漆？自行车的钢圈和车铃是在钢自行车的钢圈和车铃是在钢上镀上一层既耐腐蚀又耐磨上镀上一层既耐腐蚀又耐磨的的CrCr 原理：形成原电池反原理：形成原电池反应时，让应时，让被保护金属被保护金属做做正极正极，不反，不反应，起到保护作用；而应，起到保护作用；而活泼金属反应活泼金属反应