化学能与电能的转化.pptx
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1、讨论探究讨论探究铜片铜片:无现象无现象锌片锌片:有无色气体产生有无色气体产生铜片铜片:无现象无现象锌片锌片:有无色气体产生有无色气体产生铜片铜片:有无色气体产生有无色气体产生锌片锌片:有无色气体产生有无色气体产生电流计发生偏转电流计发生偏转原电池原电池 问题探究问题探究 1 1、你能找到原电池的正负极吗、你能找到原电池的正负极吗?这一原电池在工作时的电流流动这一原电池在工作时的电流流动方向是怎样的?方向是怎样的?定义定义:把把化学能化学能转变为转变为电能电能的装置。的装置。电子由锌片经导线流向铜片,电子由锌片经导线流向铜片,电流由铜片流出,从锌片流入。电流由铜片流出,从锌片流入。电极电极材料材
2、料电极反应电极反应反应类型反应类型原电池的原电池的电极电极ZnZn片片CuCu片片电池总电池总反应反应氧化氧化反应反应ZnZn2e2e-ZnZn2+2+2H2H+2e+2e-H H2 2负极负极正极正极Zn+2HZn+2H+ZnZn2+2+H+H2 2锌铜原电池原理锌铜原电池原理还原还原反应反应负极负极正极正极Zn-2e-=Zn2+2H+2e-=H2还原剂还原剂(Zn)失去电失去电子,发生氧化反应子,发生氧化反应氧化剂氧化剂(H+)在铜极上在铜极上得到电子,发生还得到电子,发生还原反应原反应还原剂失去的还原剂失去的电子从锌极流电子从锌极流出出流入铜极流入铜极.经外电路经外电路Zn2+H+SO4
3、2-电流方向电流方向意大利物理学家亚历山德罗.伏打(Alessandro Volta)伏打电池探究形成原电池的条件探究形成原电池的条件形成条件一:活泼性不同的两个电极形成条件一:活泼性不同的两个电极负极:较活泼的金属负极:较活泼的金属正极:较不活泼的金属、石墨等正极:较不活泼的金属、石墨等形成条件二:电极需插进形成条件二:电极需插进电解质溶液电解质溶液中中探究形成原电池的条件探究形成原电池的条件形成条件三:必须形成闭合回路形成条件三:必须形成闭合回路探究形成原电池的条件探究形成原电池的条件探究形成原电池的条件探究形成原电池的条件形成条件四:必须存在形成条件四:必须存在自发自发的氧化还原反应的氧
4、化还原反应判断下列装置能否形成原电池判断下列装置能否形成原电池资料卡资料卡在一块表面无锈的铁片上滴一大滴含酚酞在一块表面无锈的铁片上滴一大滴含酚酞的食盐水,放置一段时间后可以看到液滴的食盐水,放置一段时间后可以看到液滴周围逐渐呈现红色,并慢慢形成褐色的锈周围逐渐呈现红色,并慢慢形成褐色的锈斑。试说明产生此现象的原因。斑。试说明产生此现象的原因。交流与讨论交流与讨论钢铁的钢铁的电化学腐蚀电化学腐蚀钢铁的防腐蚀:钢铁的防腐蚀:(1 1)覆盖保护层;)覆盖保护层;(2 2)改变金属内部结构;)改变金属内部结构;(3 3)钢铁表面镶嵌活泼金属,如锌;)钢铁表面镶嵌活泼金属,如锌;(4 4)钢铁连接电源
5、负极。)钢铁连接电源负极。电极名称电极名称负极负极正极正极电极材料电极材料电子流向电子流向电极反应电极反应电极反应式电极反应式原电池的总反应原电池的总反应离子方程式离子方程式作用结果作用结果外电路电流方向:外电路电流方向:电子流动方向:电子流动方向:较活泼的金属较活泼的金属(Zn)较不活泼的非金属较不活泼的非金属(C)电子流出电子流出(Zn)电子流入电子流入(C)氧化反应氧化反应(Zn)还原反应还原反应(C)Zn-2e-=Zn2+2Cu2+2e-=Cu Zn+Cu2+=Zn2+Cu 被腐蚀被腐蚀 没被腐蚀(被保护)没被腐蚀(被保护)从正极从正极(C)流向负极流向负极(Zn)从负极从负极(Zn)
6、流向正极流向正极(C)化学能转化成电能化学能转化成电能 原电池的形成加快了化学反应的速度原电池的形成加快了化学反应的速度原电池总结原电池总结有下列材料:有下列材料:Zn片、片、Cu片、导线、水果片、导线、水果、电流计,请设计一个装置使电流计指针发生电流计,请设计一个装置使电流计指针发生偏转。偏转。例题:例题:把把A A、B B、C C、D4D4块金属片浸入稀硫酸中,用导线块金属片浸入稀硫酸中,用导线两两相连组成两两相连组成原电池原电池。若若A A、B B相连时,相连时,A A为负极;为负极;C C、D D相连时,相连时,D D上产生大量气泡;上产生大量气泡;A A、C C相连时,电流由相连时,
7、电流由C C经导线流向经导线流向A A;B B、D D相连时,电子由相连时,电子由D D经导线流向经导线流向B B,则此则此4 4种金属的活动性由强到弱的顺序为(种金属的活动性由强到弱的顺序为()A AB BC CD AD AC CD DB B C CA AB BD BD BA AC CD D A AB BC CD DA AC CD DB B、四种金属,将和用导线连接、四种金属,将和用导线连接起来,浸入电解质溶液中,不易腐蚀。将、分起来,浸入电解质溶液中,不易腐蚀。将、分别放入等浓度盐酸中,比反应剧烈。将浸入别放入等浓度盐酸中,比反应剧烈。将浸入的盐溶液中无明显变化,如果把浸入的盐溶的盐溶液中
8、无明显变化,如果把浸入的盐溶液中,有金属析出。其活动顺序为:(液中,有金属析出。其活动顺序为:()、B试试一一试试1、判断下列哪些装置构成了原电池?若不是,判断下列哪些装置构成了原电池?若不是,请说明理由;若是,请指出正负极名称,并请说明理由;若是,请指出正负极名称,并写出电极反应式写出电极反应式.()()()2H+2e-H2负极:负极:总反应:总反应:正极正极:Zn2e-Zn2+Zn+2H+Zn2+H2()()负极负极:正极正极:总反应总反应:正极:正极:负极负极:总反应:总反应:Zn2e-Zn2+2H+2e-H2Zn+2H+Zn2+H2Fe2e-Fe2+Cu2+2e-CuFe+Cu2+Fe
9、2+Cu2 2、一个原电池的总反应的离子方程式是、一个原电池的总反应的离子方程式是Zn+CuZn+Cu2+2+=ZnZn2+2+Cu+Cu,该反应的原电池的组成正确的是(,该反应的原电池的组成正确的是()A AB BC CD D正极正极ZnZnAgAgCuCuCuCu负极负极CuCuCuCuZnZnZnZn电解质溶液电解质溶液 CuClCuCl2 2H H2 2SOSO4 4CuSOCuSO4 4FeClFeCl2 2C5.原电池的设计原电池的设计(1)请结合组成原电池的条件,将氧化还原反请结合组成原电池的条件,将氧化还原反 应:应:Fe+Cu2+=Cu+Fe2+设计成一个原电池。设计成一个原
10、电池。1、电解液:、电解液:。2、电极材、电极材料:料:正极正极 ,负极,负极 。3、电极反应式电极反应式:负极负极:.正极正极:.5.原电池的设计原电池的设计(2)将氧化还原反将氧化还原反 应:应:Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2设计成一个原电池。设计成一个原电池。1、电解液:、电解液:。2、电极材、电极材料:料:正极正极 ,负极,负极 。3、电极反应式电极反应式:负极负极:.正极正极:.5.原电池的设计原电池的设计(3)将氧化还原反将氧化还原反 应:应:2Al+6HCl=2AlCl3+3H2 设计成一个原电池。设计成一个原电池。1、电解液:、电解液:。2、电极材、电极材料:料:
11、正极正极 ,负极,负极 。3、电极反应式电极反应式:负极负极:.正极正极:.5.原电池的设计原电池的设计(4)将氧化还原反将氧化还原反 应:应:2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 设计成一个原电池。设计成一个原电池。1、电解液:、电解液:。2、电极材、电极材料:料:正极正极 ,负极,负极 。3、电极反应式电极反应式:负极负极:.正极正极:.问题探究问题探究 将铜棒和铝棒用导线连接后将铜棒和铝棒用导线连接后插入浓硝酸中插入浓硝酸中,是否构成了原电池是否构成了原电池?若构成了原电池若构成了原电池,负极材料是负极材料是什么什么?电极反应式电极反应式?二二.化学电源化学电源1.一次电
12、池(如干电池)一次电池(如干电池):用过后不能复原用过后不能复原2.二次电池(如蓄电池)二次电池(如蓄电池):充电后能继续使用充电后能继续使用3.燃料电池燃料电池4.海水电池海水电池 负极(锌筒):负极(锌筒):Zn-2e-=Zn2+正极(石墨):正极(石墨):2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O总反应:总反应:Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2+Mn2O3+2NH3+H2O干电池Zn-Mn普通普通干电池干电池1、一次电池锌锰碱性电池是一种新型的干电池。锌锰碱性电池是一种新型的干电池。正极材料为正极材料为MnO2,负极材料为负极材料为Zn,还原产物为还原产物为MnOOH
13、,电解质是电解质是KOH溶液,溶液,总:总:Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH请写出电极反应式并分析其工作原理。请写出电极反应式并分析其工作原理。负极:负极:Zn+2OH2e-=Zn(OH)2正极:正极:2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH总反应:总反应:Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO(OH)碱性碱性Zn-Mn干电池干电池银锌电池银锌电池钮扣电池钮扣电池该电池使用寿命较长,广该电池使用寿命较长,广泛用于电子表和电子计算机。其电极分别为泛用于电子表和电子计算机。其电极分别为Ag2O和和Zn,电解质为,电解质为KOH溶液。发生反应后生成
14、溶液。发生反应后生成Ag和和ZnO,其电极反应式为:其电极反应式为:负极:负极:Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O正极:正极:Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-银锌银锌纽纽扣电池扣电池总反应式为:总反应式为:Zn+Ag2O=ZnO+2Ag2、二次电池铅蓄电池铅蓄电池(1)电极材料及原料)电极材料及原料(2)电解质溶液)电解质溶液(3)电极反应式:)电极反应式:正极:正极:PbO2负极:负极:PbH2SO4溶液溶液负极(负极(Pb):Pb-2e-+SO4 2-=PbSO4Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O正极(正极(PbO2):PbO2+4H+SO42-+2e-=Pb
15、SO4+2H2O总反应:总反应:负极:负极:Pb+SO42-=PbSO4+2e-正极:正极:PbO2+SO42-+4H+2e-=PbSO4+2H2O电池总反应:电池总反应:Pb+PbO2+2SO42-+4H+=2PbSO4+2H2O阴极:阴极:PbSO4+2e-Pb+SO42-阳极:阳极:PbSO4+2H2O PbO2+SO42-+4H+2e-电池总反应:电池总反应:2PbSO4+2H2O Pb+PbO2+2SO42-+4H+铅蓄电池的放电过程铅蓄电池的放电过程原电池原电池铅蓄电池的充电过程铅蓄电池的充电过程电解池电解池放电放电充电充电2 PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4铅蓄电
16、池的充放电过程铅蓄电池的充放电过程 把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器能量转换器”优点:优点:效率高、无污染,装置可持续使用效率高、无污染,装置可持续使用 燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内,而是在工作时,不断从外部贮藏在电池内,而是在工作时,不断从外界输入,同时将电极反应产物不断排出电池界输入,同时将电极反应产物不断排出电池 3、新型燃料电池、新型燃料电池演示探究演示探究教材教材4040页页燃料电池燃料电池负极:负极:2H2+4OH-4e-=4H2O正极:正极:O2+2H2O+4
17、e-=4OH-总反应:总反应:O2+2H2=2H2O常见的燃料电池有氢氧燃料电池、甲烷燃料电池、常见的燃料电池有氢氧燃料电池、甲烷燃料电池、铝铝-空气燃料电池、熔融盐燃料电池等。空气燃料电池、熔融盐燃料电池等。如图电池反应如图电池反应4、海水电池、海水电池1991年,我国首创以年,我国首创以铝铝-空气空气-海水海水为能源的新型电为能源的新型电池,用作航海标志灯。该电池以取之不的海水为电池,用作航海标志灯。该电池以取之不的海水为电解质,靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。解质,靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。这种海水电池的能量比这种海水电池的能量比“干电池干电池”高高2050倍。电极倍。
18、电极反应式为:反应式为:负极:负极:正极:正极:电池总反应:电池总反应:4Al-12e-=4Al 3+3O2+6H2O+12e-=12 OH-4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3怎样书写燃料电池的电极反应式和总反应式?怎样书写燃料电池的电极反应式和总反应式?书写步骤书写步骤:(:(1)写出燃烧反应,根据电解液改写燃写出燃烧反应,根据电解液改写燃料电池总反应;料电池总反应;(2)写出正极的电极反应式)写出正极的电极反应式(一般较简单一般较简单);(3)由燃料电池总反应减去正极的电极反应式得负极)由燃料电池总反应减去正极的电极反应式得负极的电极反应式。的电极反应式。正极反应一般为正极反应一般
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