4.7《化學(xué)能與電能》第二課時(shí)

1、：把把化學(xué)能化學(xué)能轉(zhuǎn)化成轉(zhuǎn)化成電電能能的裝置的裝置原電池原電池一、原電池一、原電池1.定義2.反應(yīng)本質(zhì)：氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)（氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)） （Zn）：）： Zn 2e- = Zn2+（Cu）：）：2H+2e- = H2 （銅片在這里起（銅片在這里起傳導(dǎo)電子傳導(dǎo)電子的作用）的作用）電極反應(yīng)式：電極反應(yīng)式：電極總反應(yīng)：電極總反應(yīng)： ZnZnCuCuH H2 2SOSO4 4原電池的工作原理：原電池的工作原理：負(fù)極負(fù)極正極正極3.原電池工作原理原電池工作原理 負(fù)極反應(yīng)失電子總數(shù)負(fù)極反應(yīng)失電子總數(shù) 正極正極反應(yīng)得電子總數(shù)反應(yīng)得電子總數(shù) 外電路中通過外電路中通過的電

2、子總數(shù)。的電子總數(shù)。 等于等于等于等于：電子由負(fù)極流向正極，電子由負(fù)極流向正極， 電子與電流流向：電子與電流流向：學(xué)與問學(xué)與問 ：陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極， 外電路外電路內(nèi)電路內(nèi)電路4.原電池中電極的名稱原電池中電極的名稱：電子流出的一極：電子流出的一極發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)：電子流入的一極：電子流入的一極發(fā)生還原反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)負(fù)極負(fù)極正極正極電流由正極流向負(fù)極。電流由正極流向負(fù)極。實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件形成條件一：形成條件一：活潑性不同的兩個(gè)電極活潑性不同的兩個(gè)電極負(fù)極：較活潑的金屬負(fù)極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石

3、墨等正極：較不活潑的金屬、石墨等第一組實(shí)驗(yàn)第一組實(shí)驗(yàn)形成條件二：電極需插進(jìn)形成條件二：電極需插進(jìn)電解質(zhì)電解質(zhì)溶液中；溶液中；第二組實(shí)驗(yàn)第二組實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件第三組實(shí)驗(yàn)第三組實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件實(shí)驗(yàn)探究形成原電池的條件形成條件三：必須形成閉合回路形成條件三：必須形成閉合回路一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)一個(gè)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)2H2H+ + +Zn = H+Zn = H2 2 + Zn + Zn2+2+ 形成條件四：形成條件四：5.構(gòu)成原電池的條件構(gòu)成原電池的條件( 1 )( 1 )有兩種活動(dòng)性不同的金屬有兩種活動(dòng)性不同的金屬或一種是非金屬單質(zhì)或金屬氧化

4、物作電極?；蛞环N是非金屬單質(zhì)或金屬氧化物作電極。 （2 2）電極材料均插入電解質(zhì)溶液中。）電極材料均插入電解質(zhì)溶液中。 （3 3）兩極相連形成閉合電路。）兩極相連形成閉合電路。 （4 4）能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。）能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。下列各裝置能否形成原電池反應(yīng)？ ZnCuH2SO4 ZnCu 酒精酒精CuAgAgNO3CuZnH2SO4CuCuH2SO4CuZnCuSO4 ZnSO4CuZn CuSO4ZnSO4XXX練習(xí)：練習(xí)：(1)(3)(4)(5)(6)(7)(2)稀硫酸稀硫酸ZnFe(8)根據(jù)電極材料判斷根據(jù)電極材料判斷負(fù)極負(fù)極: 較活潑的金屬較活潑的金屬正極正極: 較不活潑

5、的金屬或非金屬導(dǎo)體較不活潑的金屬或非金屬導(dǎo)體6. 原電池原電池電極名稱的確定方法電極名稱的確定方法根據(jù)電極材料的根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定：活潑的金屬為負(fù)極。性質(zhì)確定：活潑的金屬為負(fù)極。根據(jù)電極反應(yīng)的本身確定。根據(jù)電極反應(yīng)的本身確定。失電子的反應(yīng)失電子的反應(yīng)氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)負(fù)極負(fù)極得電子的反應(yīng)得電子的反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)正極正極練習(xí)：銀鋅電池是廣泛用作各種電子儀器的電源，它練習(xí)：銀鋅電池是廣泛用作各種電子儀器的電源，它的反應(yīng)可表示為：的反應(yīng)可表示為：Ag2O+Zn+H2O 2Ag+2Zn(OH)2請判斷此電池中，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是（請判斷此電池中，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是（ ）A.Ag B.Zn

6、(OH)2 C.Ag2O D.ZnD根據(jù)電子或電流流動(dòng)方向（外電路）：根據(jù)電子或電流流動(dòng)方向（外電路）：電子從負(fù)極流出 沿導(dǎo)線 流入正極電流從正極流出 沿導(dǎo)線 流入負(fù)極ee根據(jù)離子的定向移動(dòng)（內(nèi)電路）根據(jù)離子的定向移動(dòng)（內(nèi)電路）陽離子向正極移動(dòng)陽離子向正極移動(dòng)陰離子向負(fù)極移動(dòng)陰離子向負(fù)極移動(dòng)根據(jù)離子方程式判斷根據(jù)離子方程式判斷Fe+2H+=Fe2+H2（負(fù)極） （在正極）根據(jù)現(xiàn)象判斷根據(jù)現(xiàn)象判斷電極不斷溶解：負(fù)極電極不斷溶解：負(fù)極有氣泡冒出、有固體析出：正極有氣泡冒出、有固體析出：正極P37高效47.如何書寫電極反應(yīng)方程式如何書寫電極反應(yīng)方程式負(fù)極：負(fù)極： Zn -2e- = Zn 2+正極：

7、正極： Cu2+ + 2e - = Cu 總反應(yīng)總反應(yīng): Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu CuAgAgNO3溶液溶液負(fù)極：負(fù)極：Cu-2e-Cu2+正極：正極：2Ag2Ag+ + + 2e- = 2Ag2AgCuSO4溶液溶液 NaCl溶液溶液負(fù)極：負(fù)極：2 2FeFe-4-4e- =2FeFe2+2+正極：正極：O2+2H2O+4 4e- =4OH-NaOH溶液溶液 請判斷左邊原電池的正、負(fù)極？請判斷左邊原電池的正、負(fù)極？并寫出并寫出電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式負(fù)極：負(fù)極：2Al +8OH2Al +8OH- - -6e-6e- - =2AlO=2AlO2 2- -+4H+4H2 2O

8、O正極正極：6H6H2 2O+6eO+6e- - =6OH=6OH- -+3H+3H2 2總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：2Al +2OH2Al +2OH- - +2H+2H2 2O O =2AlO=2AlO2 2- -+3H+3H2 2 濃硝酸濃硝酸 請判斷左邊原電池的正、負(fù)極？請判斷左邊原電池的正、負(fù)極？并寫出并寫出電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式負(fù)極（負(fù)極（CuCu）：）：CuCu -2e-2e- - =Cu=Cu2+2+正極正極(Al)(Al)：4H4H+ +2NO+2NO3 3- -+2e+2e- - =2NO=2NO2 2+2H+2H2 2O OCu總反應(yīng)式總反應(yīng)式：4H4H+ +2NO+2NO3 3-

9、-+Cu =Cu+Cu =Cu2+2+2NO+2NO2 2+2H+2H2 2O O 練習(xí)練習(xí)： 利用利用Cu+2FeCl3 =CuCl2 +2FeCl2設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，畫出示意圖，寫出電極反應(yīng)。一個(gè)原電池，畫出示意圖，寫出電極反應(yīng)。AFeClFeCl3 3溶液溶液負(fù)極：負(fù)極：Cu-2e-Cu2+正極：正極：2 Fe Fe3+3+2+2e- 2FeFe2+2+8.原電池原理的應(yīng)用原電池原理的應(yīng)用加快加快反應(yīng)速率：反應(yīng)速率：（形成原電池反應(yīng)，反應(yīng)速率形成原電池反應(yīng)，反應(yīng)速率加快加快） 例如例如，實(shí)驗(yàn)室制，實(shí)驗(yàn)室制H2時(shí)，由于鋅太純，反應(yīng)一般較時(shí)，由于鋅太純，反應(yīng)一般較慢，可加入少量慢，可加入少

10、量CuSO4以加快反應(yīng)速率。以加快反應(yīng)速率。防止防止鋼鐵腐蝕：鋼鐵腐蝕：在鋼鐵的表面焊接比在鋼鐵的表面焊接比Fe更更活潑的金屬（如活潑的金屬（如Zn），組成原電池后，使），組成原電池后，使Fe成為原電池的正極而得到保護(hù)。成為原電池的正極而得到保護(hù)。揭示鋼鐵腐蝕的原因及防止鋼鐵的腐蝕。揭示鋼鐵腐蝕的原因及防止鋼鐵的腐蝕。 鋼鐵中含有碳，可與鋼鐵中含有碳，可與Fe組成原電池，發(fā)生組成原電池，發(fā)生原電池反應(yīng)而使鋼鐵遭到腐蝕原電池反應(yīng)而使鋼鐵遭到腐蝕例例 X、Y、Z都是金屬，把都是金屬，把X浸入浸入Z的硝酸鹽溶液中，的硝酸鹽溶液中，X的表面有的表面有Z析出，析出，X與與Y組成原電池時(shí)，組成原電池時(shí)，Y

11、是電池的是電池的負(fù)極。負(fù)極。X、Y、Z三種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)槿N金屬的活動(dòng)性順序?yàn)? )C因?yàn)橐驗(yàn)閄置換出置換出Z,所以金屬性所以金屬性負(fù)極的金屬較活潑負(fù)極的金屬較活潑,所以所以判斷金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱判斷金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱一般說來一般說來: a.活潑活潑金屬作負(fù)極金屬作負(fù)極,較不活潑的金屬作正極較不活潑的金屬作正極 b.金屬溶解的一極比冒出氣體或金屬附著的金屬溶解的一極比冒出氣體或金屬附著的一極的金屬活潑性要強(qiáng)一極的金屬活潑性要強(qiáng) 請結(jié)合組成原電池的條件，將氧化還原反應(yīng)：請結(jié)合組成原電池的條件，將氧化還原反應(yīng)：Fe + CuFe + Cu2+2+ = Cu + Fe = Cu + Fe2+2+設(shè)計(jì)

12、成一個(gè)原電池。設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池。1、電解液：、電解液： 。2、電極材、電極材料：料： 正極正極 ，負(fù)極，負(fù)極 。3、電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式 ：負(fù)極負(fù)極: .正極正極: . 1 1、電解液：、電解液： 硫酸銅、氯化銅、硝硫酸銅、氯化銅、硝酸銅等可溶性銅鹽溶液酸銅等可溶性銅鹽溶液 2 2、電極材料：、電極材料： 負(fù)極：鐵，負(fù)極：鐵， 正極：銅、石墨或比正極：銅、石墨或比鐵不活潑的其他金屬鐵不活潑的其他金屬 Fe 2e - = Fe 2+ Cu2+ +2e - = Cu 制作化學(xué)電源制作化學(xué)電源 練習(xí)練習(xí)11如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸在盛水的燒杯

13、中，使之平衡；一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯中央滴入小心的向燒杯中央滴入CuSOCuSO4 4溶液，片刻后可觀溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是察到的現(xiàn)象是( D )A. A. 鐵圈和銀圈左右搖擺不定；鐵圈和銀圈左右搖擺不定；B. B. 保持平衡狀態(tài)；保持平衡狀態(tài)；C. C. 鐵圈向下傾斜；鐵圈向下傾斜；D. D. 銀圈向下傾斜；銀圈向下傾斜； 練習(xí)練習(xí)22把把A,BA,B兩種不同的未知活潑性的金屬用兩種不同的未知活潑性的金屬用導(dǎo)線連接后同時(shí)插入稀硫酸中導(dǎo)線連接后同時(shí)插入稀硫酸中, ,結(jié)果發(fā)現(xiàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)A A金屬金屬上有氣體產(chǎn)生上有氣體產(chǎn)生, ,則下列說法正確的是則下列說法正確的

14、是( )( )A. AA. A為正極為正極,A,A較活潑較活潑B. BB. B為負(fù)極為負(fù)極,B,B較活潑較活潑C. AC. A上發(fā)生的是氧化反應(yīng)上發(fā)生的是氧化反應(yīng)D. AD. A的質(zhì)量減小的質(zhì)量減小B練習(xí)練習(xí)3 由碳棒、鐵片和由碳棒、鐵片和200mL稀稀H2SO4組成的組成的原電池中，當(dāng)在碳棒上共放出原電池中，當(dāng)在碳棒上共放出3.36L（標(biāo)準(zhǔn)狀況）（標(biāo)準(zhǔn)狀況）氣體時(shí)，求消耗鐵多少克？有多少個(gè)電子通過了氣體時(shí)，求消耗鐵多少克？有多少個(gè)電子通過了電線？電線？ 解解:負(fù)極反應(yīng)負(fù)極反應(yīng): Fe 2e = Fe2+ 正極反應(yīng)：正極反應(yīng)： 2H+ + 2e = H2 總反應(yīng)：總反應(yīng)： Fe + 2H+ =

15、 Fe2+ + H2 56g 22.4Lm(Fe) 3.36Lm(Fe)= 8.4g 電子數(shù)電子數(shù)= 8.4g56g/mol2mol6.021023/mol = 1.8061023間接：間接：直接：直接：化學(xué)能化學(xué)能燃燒燃燒熱能熱能蒸汽蒸汽機(jī)械能機(jī)械能發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)電能電能裝置裝置原電池原電池 1.構(gòu)成原電池的條件是什么？構(gòu)成原電池的條件是什么？3.原電池的工作原理是什么？原電池的工作原理是什么？什么是原電池？什么是原電池？4.2.將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置原電池的正負(fù)極和電子流向如何判斷？原電池的正負(fù)極和電子流向如何判斷？化學(xué)能與電能化學(xué)能與電能二、發(fā)展中的化學(xué)電源負(fù)極：

16、負(fù)極：Zn - 2e- Zn2+正極：正極：2MnO2+2NH4+2e-Mn2O3+2NH3H2O負(fù)極：負(fù)極：Zn +2OH- -2e- Zn(OH)2正極：正極：2MnO2+2H2O+2e-MnO(OH)+ 2OH-Zn +2MnO2+2H2O2MnO(OH)+Zn(OH)21、干電池、干電池酸性鋅錳電池酸性鋅錳電池堿性鋅錳電池堿性鋅錳電池2、充電電池（又稱二次電池）、充電電池（又稱二次電池）（1）鉛蓄電池）鉛蓄電池鎳鎳鎘電池的負(fù)極為金屬鎘鎘電池的負(fù)極為金屬鎘(Cd)，正極為正極為NiO(OH)，電解液為，電解液為KOH溶液。溶液。負(fù)極：負(fù)極： Cd 2OH- 2e- Cd(OH)2正極：正

17、極：2 2NiO(OH)2H2O2e- 2Ni(OH)2 2OH-總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：Cd2NiO(OH)2H2O 2Ni(OH)2Cd(OH)2(2)(2)鎳鎳鎘可充電電池鎘可充電電池 鋰離子充電電池鋰離子充電電池鋰亞硫電池：它使用金屬鋰亞硫電池：它使用金屬(Li)和石墨作電極，和石墨作電極，金屬鋰金屬鋰(Li)作負(fù)極，四氯化鋁鋰作負(fù)極，四氯化鋁鋰(LiAlCl4)溶溶解在亞硫酰氯解在亞硫酰氯(SOCl2) 組成的電解質(zhì)溶液中，組成的電解質(zhì)溶液中，亞硫酰氯亞硫酰氯(SOCl2) 也作正極反應(yīng)物。也作正極反應(yīng)物。正極：正極：3SOCl28e-6Cl-SO32- 2S負(fù)極：負(fù)極：8Li8e- 8

18、Li+ 總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：8Li3SOCl2 6LiClLi2SO32S鋰離子充電電池鋰離子充電電池負(fù)極負(fù)極： 2H2-4e-=4H+正極：正極：O2+4H+4e-=2H2O酸性氫氧燃料電池酸性氫氧燃料電池負(fù)極：負(fù)極：2H24OH-4e-4H2O正極：正極：O22H2O4e-4OH-堿性氫氧燃料電池堿性氫氧燃料電池銀銀鋅蓄電池：正極殼填充鋅蓄電池：正極殼填充Ag2O和石墨，負(fù)和石墨，負(fù)極蓋填充鋅汞合金，電解液為極蓋填充鋅汞合金，電解液為KOH溶液。溶液。正極：正極：Ag2OH2O2e-2Ag2OH-負(fù)極：負(fù)極：Zn2OH- 2e- ZnOH2O總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：Ag2OZnH2O 2AgZn(OH)2空氣電池空氣電池廢電池對(duì)環(huán)境的危害廢電池對(duì)環(huán)境的危害 電池中含有汞、鎘、鉛等有毒金屬。隨意電池中含有汞、鎘、鉛等有毒金屬。隨意丟棄廢電池會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。丟棄廢電池會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。有關(guān)資料顯示：有關(guān)資料顯示：一粒鈕扣電池能污染一粒鈕扣電池能污染60萬升水（這是一個(gè)人一生的萬升水（這是一個(gè)人一生的用水量）。用水量）。一節(jié)一號(hào)電池埋在地里，能使平方米的土地失去一節(jié)一號(hào)電池埋在地里，能使平方米的土地失去使用價(jià)值使用價(jià)