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1、第三单元 化学能与电能的转化,第一课时 化学能转化为电能,2、若将Zn片,Cu片用一导线连接再浸在H2SO4溶液中，有什么现象？为什么？铜片是否参加反应？,1、将一Zn片,Cu片平行插入H2SO4溶液中，有什么现象？在此反应中有无能量的转化？若有，是 能转化为 能,演示探究,3、导线间接一电流计有何现象产生？这说明导线中有 通过。在此过程中， 能转化为 能。,4、用一干电池连接电流计验证电子流向，确定Zn片, Cu片的正负极是怎样的？,要将化学能直接转化为电能，必须 将氧化反应和还原反应在不同区域 进行，同时架设桥梁，是电子从还 原剂区域转移到氧化剂区域，从而 形成电流。,原电池,实验探究 原
2、电池的构成条件有哪些？,1、定义:把化学能转变为电能的装置。,实验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,负极：较活泼的金属 正极：较不活泼的金属、石墨等,形成条件二：电极需插进电解质溶液中,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,实验探究形成原电池的条件,实验探究形成原电池的条件,形成条件四：必须存在自发的氧化还原反应,2.构成原电池的条件,(1)有活泼性不同的两个电极,(2)两电极都接触电解质溶液,（3）正极、负极、电解质溶液构成闭合回路,( 4 )在电极表面上能发生自发进行的氧化还原反应。,问题探究 你知道原电池的工作原理吗？ 能不能写出在两个电极上的离子
3、反 应方程式？,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： 将氧化还原反应中还原剂失去的电子经过导线传递给氧化剂，从而使氧化还原反应分别在两个电极上进行。,氧化反应,Zn2e- Zn2+,2H+ + 2e-H2,负极,正极,Zn+2H+Zn2+H2,锌铜原电池原理,还原反应,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,问题探究 你能找到该原电池的正负极吗? 这一原电池在工作时的电流流动方向 是怎样的？ 如何判断原电池的正
4、负极？,电子由锌片经导线流向铜片，电流由铜片流出，从锌片流入。,e、从反应现象来判断： 逐渐溶解，质量减少的一极是负极, 有气泡或质量增加 的一极是正极 f、从离子的移动方向来判断： 一般 离子向负极移动， 离子向正极移动。,5、原电池的正负极的判断方法 a、从材料上来判断：一般来说， 活泼金属 作为负极， 不活泼金属或，导电 非金属 作为正极 b、从电子流向来判断：电子流出 的一极为负极，电子 流入 的一极为正极 c、从电流的方向来判断：电流 流入 的一极为负极，电流 流出 的一极为正极 d、从反应类型来判断：发生 氧化 反应的一极是负极，发生 还原 反应的一极是正极,6、原电池中电极反应式
5、的书写步骤,写出原电池总反应（写成离子方程式），分析其中电子转移； 找出在正极和负极上的反应物及生成物； 根据原子守恒，把反应物和生成物中没有推断出的物质拼凑出来； 由电荷守恒、得失电子守恒配平写出半反应。,课堂练习,写出下列原电池的电极反应式和总反应化学方程式。 负极 正极 电解质溶液 （1） 铁 铜 稀硫酸 （2） 铜 银 硝酸银溶液 （3） 铁 石墨 氯化钠溶液,问题探究 将铜棒和铝棒用导线连接后 插入浓硝酸中,是否构成了原电池?,若构成了原电池,负极材料是什么? 电极反应式?,动脑动手,有下列材料：Zn片、Cu片、导线、水果 、 电流计，请设计一个装置使电流计指针发生 偏转。,例题：,
6、把A、B、C、D4块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。 若A、B相连时，A为负极； C、D相连时，D上产生大量气泡； A、C相连时，电流由C经导线流向A； B、D相连时，电子由D经导线流向B， 则此4种金属的活动性由强到弱的顺序为（ ） ABCD ACDB CABD BACD,AB,CD,AC,DB,(),(),(),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+H2,Fe2e - Fe2+,Cu2+2e- Cu,
7、Fe+Cu2+Fe2+Cu,、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，如果把浸入的盐溶液中，有金属析出。其活动顺序为：（ ） 、 、 、 、,B,3、一个原电池的总反应的离子方程式是Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu，该反应的原电池的组成正确的是（ ）,C,二、原电池原理的应用,二、 原电池原理的应用：,1、比较金属的活动性强弱： 原电池中，一般活动性较强的金属为 极，活动性较弱的金属为 极。 【练习】把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连
8、时，外电路的电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡；b、d相连时，d极逐渐溶解，则四种金属的活动性由强到弱的顺序为（ ）A、abcd B、acdb C、cadb D、bdca,二、 原电池原理的应用：,2、加快氧化还原反应速率 如实验室中制氢气，常用粗锌。因为粗锌中的杂质、锌、稀硫酸形成原电池，加快了锌的腐蚀，使产生氢气的速率加快。 【练习】实验室中欲制氢气,最好的方法是（ ） A.纯锌与稀硫酸反应 B.纯锌与浓硫酸反应 C.纯锌与稀盐酸反应 D.粗锌(含铅、铜杂质)与稀硫酸反应,3、 原电池的设计：首先找出氧化剂、还原剂，一般还原剂为负极材料（或在负极上被氧化）、氧化剂（电解质溶液中
9、的阳离子）在正极上被还原。,（1） Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+ 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: .,二、 原电池原理的应用：,3. 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: .,3. 原电池的设计,（3） 将氧化还原反应：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2 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
10、 ： 负极: . 正极: .,3. 原电池的设计,（4） 将氧化还原反应：Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2 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: .,二、 原电池原理的应用：,4、判断金属腐蚀的快慢 （1）原电池腐蚀化学腐蚀有防护的腐蚀 （2）对同一金属来说，金属腐蚀的快慢：离子浓度大的电解质溶液离子浓度小的电解质溶液非电解质溶液 （3）活动性不同的两金属作电极时，活动性差别越大，腐蚀越快,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：Fe2e=Fe2+ 正极：2H20+O2+
11、4e=4OH Fe2+ +2OH =Fe（OH）2 4Fe（OH）2 +2H20+O2 = 4Fe（OH）3 2Fe（OH）3=Fe2O3+3H2O,钢铁的防腐蚀：,发展中的化学电源,（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-=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,锌锰碱性电池是一种新型的干电池。 正极材料为MnO2
12、,负极材料为Zn， 还原产物为MnOOH,电解质是KOH溶液， 总： Zn + 2MnO2 + 2H2O = Zn(OH)2 + 2MnOOH 请写出电极反应式并分析其工作原理。,负极：Zn + 2OH2e- = Zn(OH)2 正极：2MnO2 + 2H2O + 2 e- = 2MnO（OH） + 2OH 总反应：Zn + 2MnO2 + 2H2O = Zn(OH)2 + 2MnO（OH）,碱性Zn- Mn干电池,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-
13、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）: Pb- 2e-+ SO4 2 - =PbSO4,Pb+PbO2+2H2SO4 =2PbSO4 +2H2O,正极（PbO2）: PbO2+4H+SO42 -+ 2e-= PbSO4 +2H2O,总反应：,负极：Pb+SO42- =PbSO4+2e- 正极：PbO2+SO42-+4H+2e - =PbSO4+ 2H2
14、O 电池总反应：Pb+ PbO2+2SO42- +4H+ =2PbSO4+2H2O,阴极： PbSO4 +2e- Pb+SO42- 阳极： PbSO4+ 2H2O PbO2+SO42-+4H+2e- 电池总反应：2PbSO4+2H2O Pb+ PbO2+2SO42- +4H+,铅蓄电池的放电过程原电池,铅蓄电池的充电过程电解池,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“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,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、熔融盐燃料电池等。,如图电池反应,（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
