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1、专题二 化学反应与能量转化,第三单元 P40 化学能与电能的转化,作业P39-P40,现代社会中使用最为普遍的能源？,电能又称电力目前我国主要通过什么形式发电？,一、化学能转化为电能,化学能（燃料）,热能,机械能,电能,燃烧,蒸汽,发电机,（蒸汽轮机）,（2）存在的缺陷：,经多次转换，能量损耗大，燃料的利用率低；环境污染严重。,（1）能量转换：,1、火力发电,化学能,电能,你知道吗?,?,化学能直接电能,一、化学能转化为电能,1、原电池定义:把化学能直接转化为电能的装置。,实验现象：,锌片上有气泡产生而铜片上没有,锌片逐渐溶解.,实验现象：,1.Cu片上有气泡产生并更剧烈2.电流计指针发生偏转
2、.3.锌片不断溶解.,思考:1.溶液中c(H+)如何变化?2.写出锌片和铜片上变化的离子方程式,并指出反应类型.,Zn2e-=Zn2+,（氧化反应）,2H+2e-=H2,（还原反应）,总反应：,Zn+2H+=Zn2+H2,锌片上有气泡产生,铜片不无气泡产生,锌能与稀硫酸反应,而铜片不能,锌片上有气泡产生,铜片不无气泡产生,锌能与稀硫酸反应,而铜片不能,锌片不断溶解,铜片上有气泡产生并更剧烈,锌片不断溶解,铜片上有气泡产生,电流计指针发生偏转,有电流产生,?,1、原电池定义:把化学能直接转化为电能的装置。,一.化学能转化为电能,原电池的原理：,氧化还原反应,总反应：,2H+2e-=H2,Zn2e
3、-=Zn2+,Zn+2H+=Zn2+H2,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2,(离子方程式）,（化学方程式）,正极：,负极：,（氧化反应）,（还原反应）,电极反应,实验探究形成原电池的条件,（可以）,（可以）,（不可以）,形成条件一：活泼性不同的两个电极,负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、碳棒等,第一组实验,（可以）,（不可以）,形成条件二：电极需插进电解质溶液中,第二组实验,实验探究形成原电池的条件,第三组实验,实验探究形成原电池的条件,形成条件三:必须形成闭合回路,（不可以）,（不可以）,实验探究形成原电池的条件,形成条件四：能自发的氧化还原反应,第四组实验,2、原电池的形成条件,通
4、常情况下：两个电极:活泼金属作负极,不活泼金属或能导电的非金属导体(石墨)作正极；两个电极插入电解质溶液中；构成闭合回路；,负极能与电解质溶液自发发生氧化还原反应.,1.下列装置哪些可以形成原电池(),Zn Cu,Fe C(石墨),Zn Cu,Zn Zn,Fe 陶瓷,Fe Cu,稀H2SO4 CuSO4 溶液 稀H2SO4 稀H2SO4 A B C D,Zn Cu,稀H2SO4 CuSO4溶液 酒精 E F G,ABC,请指出B C中的正负极，并写出电极反应式,课堂练习,实验现象：,锌片上有气泡产生而铜片上没有,锌片逐渐溶解.,实验现象：,1.Cu片上有气泡产生更剧烈.2.电流计指针发生偏转.
5、3.锌片不断溶解.,思考:1.溶液中c(H+)如何变化?2.写出锌片和铜片上变化的离子方程式,并指出反应类型.,电解质溶液,失e-，沿导线传递，有电流产生,阳离子,负极,正极,阳离子,3、原电池工作原理：,Cu,Zn,Zn2+,H+,H+,电子沿导线传递，产生电流,阳离子,阴离子,正极,负极,SO42-,Cu-Zn原电池的工作原理,I,还原剂(Zn)失去电子，发生氧化反应,氧化剂(H+)在铜极上得到电子，发生还原反应,还原剂失去的电子从锌极流出,流入铜极,经外电路,Zn2+,H+,SO42-,电流方向,氧化反应,Zn-2e=Zn2+,铜锌原电池,电解质溶液,失e，沿导线传递，有电流产生,还原反
6、应,Cu2+2e-=Cu,阴离子,阳离子,总反应：,负极,正极,Cu2+2e-=Cu,Zn-2e-=Zn2+,Zn+Cu2+=Zn2+Cu,Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu,(离子方程式）,（化学方程式）,电极反应,正极：,负极：,（氧化反应）,（还原反应）,阳离子,原 电 池 原 理,外电路,内电路,Cu-Zn原电池的工作原理,锌(负极),电子流向与电流方向：,总反应方程式：,铜(正极),Zn2eZn2+(锌板溶解,发生氧化反应),氧化反应,Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,负极,正极,Zn+2H+Zn2+H2,锌 铜 原 电 池 工 作 原 理,还原反应,氧化还原反应,4、原电池的正
7、负极的判断方法,微观判断（外电路）,电子从负极流出电子经导线流入正极,负极正极,较活泼的电极材料较不活泼的电极材料,质量增加的电极质量减少被腐蚀的电极,负极正极,正极负极,有气泡冒出的电极为正极,发生氧化反应的电极发生还原反应的电极,宏观判断：根据电极材料根据原电池电极的反应根据电极增重还是减重根据电极有气泡冒出：,负极正极,阴离子移向负极阳离子移向正极,（内电路）,(),(),(),2H+2e-H2,负极：,总反应：,正极：,Zn2e-Zn2+,Zn+2H+Zn2+H2,(),(),负极：,正极：,总反应：,正极：,负极：,总反应：,Zn2e-Zn2+,2H+2e-H2,Zn+2H+Zn2+
8、H2,Fe2e-Fe2+,Cu2+2e-Cu,Fe+Cu2+Fe2+Cu,C,3、下列方程式能设计成原电池吗?若能，判断 原电池的正负极。,Fe+Cu2+=Fe2+Cu,2NaOH+H2S04=Na2SO4+2H2O,本节要点:1，原电池概念。2，原电池的形成成条件。3，原电池的工作原理。4，原电池的正负极判断5,原电池实质:原电池是把氧化反应和还原反应分别在不同的电极上发生,实现化学能向电能的直接转化(了解)。,二、原电池原理的应用：,1、研制分析化学电源；,2、促进某些氧化还原反应的进行，加快反应速率,3、寻找钢铁防腐蚀的方法,4、原电池的设计,阅读教材41页 资料卡 分析钢铁电化学腐蚀的
9、原因，探讨防止钢铁的方法及原理。,5、判断金属的活泼性,钢铁的吸氧腐蚀,原理：在潮湿空气中钢铁表面形成无数微小的原电池。负极：(Fe)2Fe-4e=2Fe2+正极：(C)2H2O+O2+4e=4OHFe2+2OH=Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O,钢铁的防腐蚀：,电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触，发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫电化学腐蚀。,钢铁的腐蚀电化学腐蚀,原电池的设计,（1）请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+设计成一个原电池。,1、电解液：。2、电极
10、材料：正极，负极。3、电极反应式：负极:.正极:.,硫酸铜溶液,铜,铁,Fe2e-Fe2+,Cu2+2e-Cu,原电池的设计,（2）将氧化还原反应：Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2设计成一个原电池。,1、电解液：。2、电极材料：正极，负极。3、电极反应式：负极:.正极:.,氯化铁溶液,碳,铜,Cu-2e-Cu2+,2Fe3+2e-2Fe2+,课本 P46 第1题,作业,化学电源,化学电源,（1）一次电池（如干电池）:用过后不能复原（2）二次电池（如蓄电池）:充电后能继续使用（3）燃料电池（4）海水电池,负极（锌筒）：Zn-2e-=Zn2+正极（石墨）：2MnO2+2NH4+2e-=
11、Mn2O3+2NH3+H2O总反应：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2+Mn2O3+2NH3+H2O,干电池 Zn-Mn普通干电池,（1）一次电池,银锌电池钮扣电池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Ag2O和Zn，电解质为KOH溶液。发生反应后生成Ag和ZnO,其电极反应式为：,负极：Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-,银锌纽扣电池,总反应式为：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag,（2）二次电池,铅蓄电池,（1）电极材料及原料（2）电解质溶液（3）电极反应式：,正极：PbO2 负极：Pb,H2SO4溶液,负极（Pb）:P
12、b-2e-+SO4 2-=PbSO4,Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,正极（PbO2）:PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O,总反应：,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”,优点：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,（3）新型燃料电池,教材42页,燃料电池,负极：2H2+4OH-4e-=4H2O 正极：O2+2H2O+4e-=4OH-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、铝-空气燃料电池
13、、熔融盐燃料电池等。,如图电池反应,怎样书写燃料电池的电极反应式和总反应式？书写步骤：（1）写出燃烧反应，根据电解液改写燃料电池总反应；（2）写出正极的电极反应式(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的电极反应式。,正极反应一般为酸性介质 碱性介质,O2+4H+4e=2H2O,O2+2H2O+4e=4OH-,CH4、O2、KOH组成的燃料电池1.燃烧总化学反应：CH4+2O2CO2+2H2O2.燃料电池总反应：3.正极：4.负极：,CH4+2OH-+2O2=CO3 2-+3H2O,2O2+4H2O+8e=8OH-,CH4+10OH-8e=CO32-+7H2O,（4）海水电池,1991年，我国首创以铝-空气-海水为能源的新型电池，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“干电池”高2050倍。电极反应式为：负极：正极：电池总反应：,4Al-12e-=4Al 3+,3O2+6H2O+12e-=12 OH-,4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3,
