必修2第二節(jié)化學(xué)能與電能(2課時)

1、 (4)(4)能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)課件制作：慧谷文化傳播有限公司 制作時間：2010-9-25知識點知識點回顧回顧1：原電池的構(gòu)成及工作原理：原電池的構(gòu)成及工作原理練習(xí)練習(xí)1在下圖的在下圖的8個裝置中，屬于原電池的是個裝置中，屬于原電池的是_。課件制作：慧谷文化傳播有限公司 制作時間：2010-9-25解析解析中無兩電極，中兩電極的活動性應(yīng)不同，中無兩電極，中兩電極的活動性應(yīng)不同，中無電解質(zhì)溶液，中不形成閉合回路，只有滿足中無電解質(zhì)溶液，中不形成閉合回路，只有滿足形成原電池的三個條件，形成了原電池，本題的易錯點是形成原電池的三個條件，形成了原電池，本題的易錯點是，被誤認(rèn)

2、為無導(dǎo)線相連構(gòu)不成閉合回路，被誤認(rèn)為，被誤認(rèn)為無導(dǎo)線相連構(gòu)不成閉合回路，被誤認(rèn)為應(yīng)插入同一裝置中而漏選。應(yīng)插入同一裝置中而漏選。答案答案跟蹤練習(xí)跟蹤練習(xí)2下列裝置能構(gòu)成原電池的是下列裝置能構(gòu)成原電池的是()答案答案B課件制作：慧谷文化傳播有限公司 制作時間：2010-9-25知識點知識點回顧回顧2：原電池的設(shè)計：原電池的設(shè)計練習(xí)練習(xí)3如圖如圖所示的裝置，在盛有水的燒杯中，鐵圈和銀圈的連所示的裝置，在盛有水的燒杯中，鐵圈和銀圈的連接處吊著一根絕緣的細(xì)絲，使之平衡。小心地往燒杯中央滴入接處吊著一根絕緣的細(xì)絲，使之平衡。小心地往燒杯中央滴入CuSO4溶溶液。液。(1)片刻后可觀察到的現(xiàn)象是片刻后可觀

3、察到的現(xiàn)象是_。A鐵圈和銀圈左右搖擺不定鐵圈和銀圈左右搖擺不定B保持平衡狀態(tài)不變保持平衡狀態(tài)不變C鐵圈向下傾斜鐵圈向下傾斜D銀圈向下傾斜銀圈向下傾斜(2)產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是_。(3)欲使圖欲使圖中的鐵棒逐漸溶解而銅不在鐵棒上析出，可以設(shè)計的實驗是中的鐵棒逐漸溶解而銅不在鐵棒上析出，可以設(shè)計的實驗是_。D加加CuSO4溶液后，構(gòu)成溶液后，構(gòu)成FeAg原電池，原電池，F(xiàn)e溶解，鐵圈減輕，溶解，鐵圈減輕，Cu2在銀圈上得在銀圈上得電子，沉積在銀圈上，銀圈增重電子，沉積在銀圈上，銀圈增重找一種比鐵不活潑的金屬找一種比鐵不活潑的金屬(如如Cu)或非金屬或非金屬(如石墨如石墨)與鐵棒

4、與鐵棒用導(dǎo)線相連接用導(dǎo)線相連接(或直接接觸或直接接觸)，插入該溶液中構(gòu)成原電池，插入該溶液中構(gòu)成原電池課件制作：慧谷文化傳播有限公司 制作時間：2010-9-25跟蹤練習(xí)跟蹤練習(xí)4某同學(xué)根據(jù)原電池原理設(shè)計了某同學(xué)根據(jù)原電池原理設(shè)計了“蘋果電蘋果電池池”(如圖如圖)，下列有關(guān)說法中正確的是，下列有關(guān)說法中正確的是()A將蘋果換成番茄，小燈泡就不亮了將蘋果換成番茄，小燈泡就不亮了B鐵片是此鐵片是此“蘋果電池蘋果電池”的正極的正極C蘋果里有電解質(zhì)溶液蘋果里有電解質(zhì)溶液D一段時間后取出一段時間后取出Cu片，其質(zhì)量減少片，其質(zhì)量減少答案答案C思考：如何改進(jìn)伏打電池思考：如何改進(jìn)伏打電池將電解質(zhì)由液體改為

5、固體二、常見的化學(xué)電池二、常見的化學(xué)電池1.干電池干電池(一次性電池一次性電池)電極電極: :ZnZn為負(fù)極為負(fù)極, ,碳棒為正極碳棒為正極電解液電解液：NHNH4 4ClCl、ZnClZnCl2 2和淀粉糊和淀粉糊 另有黑色的另有黑色的MnOMnO2 2粉末，粉末，吸收正極產(chǎn)生的吸收正極產(chǎn)生的H H2 2，防止產(chǎn)生極化現(xiàn)，防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象。象。電極方程式：電極方程式：負(fù)極負(fù)極(Zn):(Zn):ZnZn2e2e- -ZnZn2 2正極正極(C)(C)：2MnO2MnO2 2 + 2NH + 2NH4 4+ + + 2e + 2e- -= Mn= Mn2 2O O3 3+2NH+2NH3 3+

6、H+H2 2O O干電池的優(yōu)點是：使用方便、體積小、干電池的優(yōu)點是：使用方便、體積小、便于攜帶、便于攜帶、可任意組合成所需要電壓的可任意組合成所需要電壓的直流電源直流電源等等干電池的缺點：能量小、使用壽命短、干電池的缺點：能量小、使用壽命短、對環(huán)境污染很嚴(yán)重、存放期短等對環(huán)境污染很嚴(yán)重、存放期短等電極：電極：PbPb為負(fù)極為負(fù)極, PbO, PbO2 2為正極為正極. . 電解液電解液: : 30%30%的的H H2 2SOSO4 4溶液溶液 電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式: : 放電時：放電時：鉛蓄電池鉛蓄電池: : 負(fù)極負(fù)極(Pb) (Pb) ：PbPbSOSO4 42-2-2e2e- -PbSOP

7、bSO4 4 正極正極(PbO(PbO2 2) )： PbOPbO2 24H4HSOSO4 42 22e2e- -PbSOPbSO4 42H2H2 2O O總電池反應(yīng)總電池反應(yīng): :PbOPbO2 2PbPb2H2H2 2SOSO4 42PbSO2PbSO4 42H2H2 2O O充電時充電時： 2PbSO2PbSO4 42H2H2 2O O PbOPbO2 2PbPb2H2H2 2SOSO4 4通電通電3、鋰電池、鋰電池4、新型燃料電池、新型燃料電池負(fù)極負(fù)極正極正極氫氧氫氧燃料電池燃料電池電極電極:Pt制作的惰性電極制作的惰性電極反應(yīng)原理反應(yīng)原理:a.電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液:KOH溶液溶液負(fù)極

8、負(fù)極:正極正極: 總反應(yīng)：總反應(yīng)：b.電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液: HCl (鹽酸鹽酸)負(fù)極負(fù)極 : 正極正極:總反應(yīng)：總反應(yīng)： 2H2+4OH4e-4H2OO22H2O 4e-4OH 2H2O22H2O2H2-4e-=4H+O2+4H+4e- =2H2O2H2O22H2O銀鋅電池銀鋅電池ZnZn為負(fù)極為負(fù)極, Ag, Ag2 2O O為正極為正極 電解液電解液: KOH: KOH溶液溶液電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式: : 負(fù)極負(fù)極: :ZnZn2OH2OH2e2e- -Zn(OH)Zn(OH)2 2 正極正極: :AgAg2 2O OH H2 2O O2e2e- -2Ag2Ag2OH2OH總反應(yīng)式總反應(yīng)式

9、: : ZnZnAgAg2 2O OH H2 2O O2Ag2AgZn(OH)Zn(OH)2 21）化學(xué)電池有三大類型：）化學(xué)電池有三大類型： 、 、 . 一次性電池一次性電池 二次電池二次電池 燃料電池燃料電池 2）特點：）特點：一次電池：不可充電，一次電池：不可充電， 如干電池（又稱為鋅錳電池，是最早使用的化學(xué)電池）如干電池（又稱為鋅錳電池，是最早使用的化學(xué)電池）二次電池：可循環(huán)利用，二次電池：可循環(huán)利用， 放電過程是將放電過程是將 能轉(zhuǎn)化為能轉(zhuǎn)化為 能；能； 充電過程是將充電過程是將 能轉(zhuǎn)化為能轉(zhuǎn)化為 能。能。燃料電池：可不斷充入氧化劑、還原劑連續(xù)使用，燃料電池：可不斷充入氧化劑、還原劑

10、連續(xù)使用， 最理想的燃料是最理想的燃料是 。（1）產(chǎn)物為水，無污染）產(chǎn)物為水，無污染（2）與其它能源比，反應(yīng)相同質(zhì)量，放出能量多）與其它能源比，反應(yīng)相同質(zhì)量，放出能量多（3）來源廣）來源廣化學(xué)化學(xué) 電電 電電 化學(xué)化學(xué)H2 3、 書寫電極反應(yīng)式，注意幾點：書寫電極反應(yīng)式，注意幾點： （1）電極反應(yīng)是一種離子反應(yīng)，遵循書寫離子）電極反應(yīng)是一種離子反應(yīng)，遵循書寫離子反應(yīng)式的一切規(guī)則；反應(yīng)式的一切規(guī)則；（2）負(fù)極失電子所得氧化產(chǎn)物、正極得電子）負(fù)極失電子所得氧化產(chǎn)物、正極得電子所得還原產(chǎn)物，與溶液的酸堿性有關(guān)；所得還原產(chǎn)物，與溶液的酸堿性有關(guān)；(3)兩極電極反應(yīng)式中的電子得失數(shù)目（一般）兩極電極反應(yīng)

11、式中的電子得失數(shù)目（一般）保持相等。保持相等。 （4）兩極反應(yīng)相加得到總反應(yīng)，總反應(yīng)減去）兩極反應(yīng)相加得到總反應(yīng)，總反應(yīng)減去負(fù)極反應(yīng)得到正極反應(yīng)、總反應(yīng)減去正極反應(yīng)負(fù)極反應(yīng)得到正極反應(yīng)、總反應(yīng)減去正極反應(yīng)得到負(fù)極反應(yīng)。得到負(fù)極反應(yīng)。 1. 鋰電池是一代新型高能電池，它以質(zhì)量輕、鋰電池是一代新型高能電池，它以質(zhì)量輕、能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰電池。多種鋰電池。 某種鋰電池的總反應(yīng)式是某種鋰電池的總反應(yīng)式是LiMnO2 LiMnO2。下列說法正確的是。下列說法正確的是( )A. Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為是負(fù)極，電極反應(yīng)為Lie-Li+B. Li

12、是正極，電極反應(yīng)為是正極，電極反應(yīng)為Lie-Li-C. MnO2是負(fù)極，電極反應(yīng)為是負(fù)極，電極反應(yīng)為MnO2e-MnO2 -D. 鋰電池是一種環(huán)保型電池鋰電池是一種環(huán)保型電池AD 請在圖上標(biāo)出電子的流動方向和電流方向請在圖上標(biāo)出電子的流動方向和電流方向,并判斷正負(fù)極，寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式并判斷正負(fù)極，寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式.ZnFeFe+2H+ = Fe 2+ +H2 2H+2e - = H2AgFe2e - = Fe 2+Zn+Cu2+ = Zn2 + CuCu2+ +2e - = CuCuZn2e - = Zn2+Ie-e-I 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

13、的條件，將氧化還原反應(yīng)：Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+設(shè)計成一個原電池。設(shè)計成一個原電池。拓拓 展：展：Fe 2e - = Fe 2+鐵鐵銅、石墨或比鐵銅、石墨或比鐵硫酸銅、氯化銅、硝酸銅硫酸銅、氯化銅、硝酸銅 等可溶性銅鹽溶液等可溶性銅鹽溶液不活潑的其他金屬不活潑的其他金屬Cu2+ +2e - = Cu 湖南省長沙市一中衛(wèi)星遠(yuǎn)程學(xué)校湖南省長沙市一中衛(wèi)星遠(yuǎn)程學(xué)校一、原電池的構(gòu)成條件及工作原理一、原電池的構(gòu)成條件及工作原理1原電池的構(gòu)成條件：原電池的構(gòu)成條件：(1)具有活動性不同的兩種電極材料。具有活動性不同的兩種電極材料。(2)電極材料與電解質(zhì)溶液接觸。電極材料與電解質(zhì)溶液接觸。(

14、3)組成閉合回路。組成閉合回路。 （4）能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)）能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)2原電池的工作原理：較活潑金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，原電池的工作原理：較活潑金屬發(fā)生氧化反應(yīng)，電子由較活潑金屬通過導(dǎo)線流入不活潑金屬，溶電子由較活潑金屬通過導(dǎo)線流入不活潑金屬，溶液中氧化性較強的陽離子在不活潑金屬上得到電液中氧化性較強的陽離子在不活潑金屬上得到電子被還原。子被還原。湖南省長沙市一中衛(wèi)星遠(yuǎn)程學(xué)校湖南省長沙市一中衛(wèi)星遠(yuǎn)程學(xué)校特別提醒特別提醒自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，理論上可組成自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，理論上可組成原電池。原電池。形成閉合回路的方式有多種，可以是導(dǎo)線形成閉合回路的方式有多種，可以是導(dǎo)線連接兩個

15、電極，也可以是兩電極接觸。如下圖：連接兩個電極，也可以是兩電極接觸。如下圖：二、二、原電池電極名稱的確定方法原電池電極名稱的確定方法1、根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定。根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定。通常是活潑金屬是負(fù)極，不活潑金屬、碳棒、通常是活潑金屬是負(fù)極，不活潑金屬、碳棒、化合物是正極?；衔锸钦龢O。2、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)正極正極負(fù)失氧負(fù)失氧正得還正得還3、根據(jù)電子或電流流動方向（外電路）根據(jù)電子或電流流動方向（外電路）：電子從負(fù)極流出電子從負(fù)極流出 沿導(dǎo)線沿導(dǎo)線 流入正極流入正極電流從

16、正極流出電流從正極流出 沿導(dǎo)線沿導(dǎo)線 流入負(fù)極流入負(fù)極5、根據(jù)離子方程式判斷、根據(jù)離子方程式判斷（負(fù)極）（負(fù)極）（在正極）（在正極） 6、負(fù)極往往會溶解，正極往往會產(chǎn)生、負(fù)極往往會溶解，正極往往會產(chǎn)生氣泡或者增重氣泡或者增重Fe+Cu2+=Fe2+Cu4、根據(jù)離子的定向移動（內(nèi)電路）、根據(jù)離子的定向移動（內(nèi)電路）陽離子向正極移動陽離子向正極移動陰離子向負(fù)極移動陰離子向負(fù)極移動湖南省長沙市一中衛(wèi)星遠(yuǎn)程學(xué)校湖南省長沙市一中衛(wèi)星遠(yuǎn)程學(xué)校特別提醒特別提醒原電池的負(fù)極失去電子的總數(shù)等于正原電池的負(fù)極失去電子的總數(shù)等于正極得到電子的總數(shù)，遵循電子守恒。極得到電子的總數(shù)，遵循電子守恒。原電池正負(fù)極的判斷不僅

17、要看兩極活原電池正負(fù)極的判斷不僅要看兩極活動性的相對強弱，還要看電解質(zhì)溶液的種動性的相對強弱，還要看電解質(zhì)溶液的種類。例如：類。例如：Mg、Al為電極，若以為電極，若以H2SO4溶液溶液為電解質(zhì)溶液，則為電解質(zhì)溶液，則Mg為負(fù)極；若以為負(fù)極；若以NaOH溶溶液為電解質(zhì)溶液，則液為電解質(zhì)溶液，則Al為負(fù)極。為負(fù)極。湖南省長沙市一中衛(wèi)星遠(yuǎn)程學(xué)校湖南省長沙市一中衛(wèi)星遠(yuǎn)程學(xué)校三、原電池的設(shè)計三、原電池的設(shè)計任何自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)均能設(shè)計成原電池，任何自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)均能設(shè)計成原電池，一般思路是先依據(jù)反應(yīng)式確定電極材料，然后判斷電解一般思路是先依據(jù)反應(yīng)式確定電極材料，然后判斷電解質(zhì)溶液，注意構(gòu)

18、成原電池的條件。質(zhì)溶液，注意構(gòu)成原電池的條件。1以自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)為基礎(chǔ)以自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)為基礎(chǔ)，如：，如：ZnCu2Zn2Cu。2把氧化還原反應(yīng)分解為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個把氧化還原反應(yīng)分解為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個半反應(yīng)，從而確定電極反應(yīng)。半反應(yīng)，從而確定電極反應(yīng)。氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)(負(fù)極負(fù)極)：Zn2eZn2；還原反應(yīng)；還原反應(yīng)(正極正極)：Cu22eCu。3以兩極反應(yīng)為根據(jù)，確定電極材料及電解質(zhì)溶液。以兩極反應(yīng)為根據(jù)，確定電極材料及電解質(zhì)溶液。負(fù)極材料為負(fù)極材料為Zn，正極材料的活動性比，正極材料的活動性比Zn弱，多采用石墨、弱，多采用石墨、Cu等。電解質(zhì)溶液要含有等。電解質(zhì)溶

19、液要含有Cu2，可以為，可以為CuCl2溶液或溶液或CuSO4溶液。溶液。4結(jié)合原電池的構(gòu)成條件，畫出裝置圖。結(jié)合原電池的構(gòu)成條件，畫出裝置圖。湖南省長沙市一中衛(wèi)星遠(yuǎn)程學(xué)校湖南省長沙市一中衛(wèi)星遠(yuǎn)程學(xué)校四四、原電池原理的應(yīng)用、原電池原理的應(yīng)用1利用原電池反應(yīng)原理加快化學(xué)反應(yīng)利用原電池反應(yīng)原理加快化學(xué)反應(yīng)速率。速率。實驗室常用粗鋅或向酸溶液中加入少實驗室常用粗鋅或向酸溶液中加入少量硫酸銅溶液，來加快生成氫氣的速率。其量硫酸銅溶液，來加快生成氫氣的速率。其原因是鋅與粗鋅的雜質(zhì)或鋅與從硫酸銅中置原因是鋅與粗鋅的雜質(zhì)或鋅與從硫酸銅中置換出的銅與酸溶液形成原電池，加快了鋅的換出的銅與酸溶液形成原電池，加快

20、了鋅的反應(yīng)。反應(yīng)。2判斷金屬的純度：判斷金屬的純度：在在“ZnCuH2SO4”構(gòu)成的原電池中，鋅極失去電子發(fā)生構(gòu)成的原電池中，鋅極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)而溶解，溶液中的氫離子在銅極上氧化反應(yīng)而溶解，溶液中的氫離子在銅極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，放出氫氣。若在鋅得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，放出氫氣。若在鋅極上也有氫氣放出，則說明鋅極是不純的。極上也有氫氣放出，則說明鋅極是不純的。湖南省長沙市一中衛(wèi)星遠(yuǎn)程學(xué)校湖南省長沙市一中衛(wèi)星遠(yuǎn)程學(xué)校3比較金屬活動性強弱。比較金屬活動性強弱。如圖所示裝置中，如圖所示裝置中，A和和B都是金屬單質(zhì)，電解質(zhì)溶液是稀硫酸。如果都是金屬單質(zhì)，電解質(zhì)溶液是稀硫酸。如果A上產(chǎn)上產(chǎn)生氣泡

21、，則金屬活動性：生氣泡，則金屬活動性：AB。4抑制金屬的腐蝕抑制金屬的腐蝕。簡單地說，金屬腐蝕就是金。簡單地說，金屬腐蝕就是金屬被氧化。還以上圖為例，若金屬屬被氧化。還以上圖為例，若金屬A是負(fù)極，則是負(fù)極，則A被氧化被氧化(被腐蝕被腐蝕)，金屬，金屬B受保護(hù)；若金屬受保護(hù)；若金屬A是正極，是正極，則金屬則金屬B被氧化被氧化(被腐蝕被腐蝕)，金屬，金屬A受保護(hù)。由此可受保護(hù)。由此可知，可以利用原電池原理來抑制金屬的腐蝕。知，可以利用原電池原理來抑制金屬的腐蝕。湖南省長沙市一中衛(wèi)星遠(yuǎn)程學(xué)校湖南省長沙市一中衛(wèi)星遠(yuǎn)程學(xué)校五五、電化學(xué)反應(yīng)式的書寫、電化學(xué)反應(yīng)式的書寫1書寫要遵循的原則書寫要遵循的原則原電池的電極反應(yīng)均是原電池的電極反應(yīng)均是氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)，因此電極反應(yīng)式的書寫，因此電極反應(yīng)式的書寫要遵循要遵循質(zhì)量守恒、電子守恒及電荷守恒質(zhì)量守