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1、厦大附中厦大附中 黄耿阳黄耿阳第三单元第三单元化学能与电能的转化化学能与电能的转化化学能转化为电能化学能转化为电能钮扣电池钮扣电池 摄像机摄像机专用电池专用电池多姿多彩的电池多姿多彩的电池普通干电池普通干电池手机电池手机电池笔记本电脑笔记本电脑 专用电池专用电池稀稀稀稀HH2 2SOSO4 4ZnCu实验实验2 2锌片表面产生气泡锌片表面产生气泡,锌片不锌片不断溶解，铜片无明显现象断溶解，铜片无明显现象同实验同实验1铜片表面有气泡、锌片无气铜片表面有气泡、锌片无气泡产生，但锌片不断溶解泡产生，但锌片不断溶解锌能置换硫酸中的氢，锌能置换硫酸中的氢，铜不能；锌比铜活泼铜不能；锌比铜活泼CuCu片表
2、面为什么有气片表面为什么有气泡而锌片没有？泡而锌片没有？同实验同实验1实验现象实验现象实验结论实验结论实验实验一一实验实验二二实验实验三三稀稀稀稀HH2 2SOSO4 4ZnCu稀稀稀稀HH2 2SOSO4 4实验实验1 1稀稀稀稀HH2 2SOSO4 4ZnCu实验实验3 3实验现象实验现象铜片表面有气泡铜片表面有气泡而锌片无气泡，而锌片无气泡，但锌片不断溶解但锌片不断溶解1、铜片表面是什么气体？、铜片表面是什么气体？2、铜片表面的、铜片表面的H2是由什么粒子怎么转变而来的？是由什么粒子怎么转变而来的？3、 H+在铜片表面得到的电子是谁提供的？在铜片表面得到的电子是谁提供的？4、锌失去的电子
3、是如何到达铜片上的、锌失去的电子是如何到达铜片上的?5、你怎样才能证明导线中有电子通过？、你怎样才能证明导线中有电子通过？稀稀稀稀H H2 2SOSO4 4ZnCu实验现象实验现象实验结论实验结论 实验实验44CuZnZn稀稀H2SO4有电流产生有电流产生电流计指针发生偏转电流计指针发生偏转Zn - 2eZn - 2e- - = Zn= Zn2+2+锌片上：锌片上：2H2H+ + + 2e + 2e- - = H= H2 2铜片上：铜片上：总反应：总反应： Zn+H2SO4=ZnSO4+H2 Zn+2H+=Zn2+H2一、原电池一、原电池1.1.定义：把定义：把化学能转化为电能化学能转化为电能
4、的装置的装置2.2.原电池的电极原电池的电极 稀稀稀稀H H2 2SOSO4 4ZnCu 负极：电子流出负极：电子流出 正极：电子流入正极：电子流入 （Zn片、较活泼金属）片、较活泼金属） （Cu片、较不活泼金属）片、较不活泼金属）3 3. .原电池的电极反应：原电池的电极反应：负极负极( (锌片锌片) )：Zn-2e- = Zn2+ 正极正极( (铜片铜片) )：2H+2e-=H2 氧化反应氧化反应还原反应还原反应电池总反应：电池总反应： Zn+H2SO4=ZnSO4+H2 Zn+2H+=Zn2+H2原电池实质：氧化还原反应原电池实质：氧化还原反应4.4.原电池的构成条件原电池的构成条件两极
5、相连形成闭合电路。两极相连形成闭合电路。有两种有两种活动性不同活动性不同的金属的金属（或一种金属另一种是非金属导体）作电极；（或一种金属另一种是非金属导体）作电极；电极材料均插入电极材料均插入电解质溶液电解质溶液中（能中（能自发进行氧化自发进行氧化还原反应还原反应）;电子从较活泼的金属（负极）流向较不活泼的金属或电子从较活泼的金属（负极）流向较不活泼的金属或非金属导体（正极）非金属导体（正极） ，实质是发生了氧化还原反应。，实质是发生了氧化还原反应。5.5.原电池的原理：原电池的原理：稀稀稀稀H H2 2SOSO4 4ZnCu探究原电池形成的材料探究原电池形成的材料序序号号材料组合材料组合原电
6、池能原电池能否构成否构成正极正极 负极负极1Zn、稀、稀H2SO4、C2Fe、稀、稀H2SO4、CuCZnCuFe试试一一试试1.判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；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，并写出电极反应式若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.()()4.4.原电池的构成条件原电池的构成条件两极相连形成闭合电路。两极相连形成闭合电路。有两种有两种活动性不同活动性不同的金属的金属（或一种金属另一种是非金属导体）作电极；（或一种金属另一种是非金属导体）作电极；电极材料均插入电极材料均插入电解质溶液电解质溶液中（能中（能自发进行氧化
7、自发进行氧化还原反应还原反应）;稀稀稀稀H H2 2SOSO4 4ZnCu试试一一试试1.判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；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，并写出电极反应式若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.()()()Cu()()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+Fe2+Cu二、二、 原电池原理的应用原电池原理的应用(1) (1) 比较金属性的强弱比较金属性的强弱活泼的金属作
8、负极（电子流出电极）活泼的金属作负极（电子流出电极）(2) (2) 比较反应速率比较反应速率(3) (3) 金属的腐蚀及防护金属的腐蚀及防护能构成原电池的反应比普通化学反应快能构成原电池的反应比普通化学反应快电化学腐蚀比普通化学腐蚀快电化学腐蚀比普通化学腐蚀快钢铁的电化学腐蚀负极（负极（FeFe）：）：2Fe - 4e2Fe - 4e = 2Fe= 2Fe2+2+正极（正极（C C）：）： 2H2H2 2O O O O2 2 4e4e = 4OH = 4OH Fe(OH)Fe(OH)2 2 Fe(OH) Fe(OH)3 3 Fe Fe2 2O O3 3应用应用3 3干电池纽扣电池蓄电池锂电池燃
9、料电池化化学学电电源源三、化学电源三、化学电源利用原电池原理制造的供电装置利用原电池原理制造的供电装置2.分类：分类：一次电池一次电池 用过之后不能复原用过之后不能复原 如：干电池如：干电池二次电池二次电池 充电过后可继续使用充电过后可继续使用 如：蓄电池如：蓄电池燃料电池燃料电池1.定义：定义：普通锌普通锌- -锰干电池的结构锰干电池的结构锌筒锌筒石墨棒石墨棒MnO2NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等A.A.一次电池（如干电池）一次电池（如干电池）锌锰干电池的电极反应锌锰干电池的电极反应负极：负极：Zn 2e- - = Zn2+2NH4 4+ 2e- = 2NH3+H2正极正极：总反应
10、：总反应：Zn +2NH4+= Zn2+ 2NH3+H22MnO2+ H2 = 2MnO(OH)ZnCl2+ 2NH3 = Zn(NH3)2Cl2优点：优点：电流稳定；安全；用途广泛；污染少。电流稳定；安全；用途广泛；污染少。缺点：是一次性电池；内部糊状电解质易泄漏出来，缺点：是一次性电池；内部糊状电解质易泄漏出来，使得电器被腐蚀。使得电器被腐蚀。资资 料：料：银锌原电池是用不锈钢制成的小圆盒，银锌原电池是用不锈钢制成的小圆盒，形似纽扣，故称纽扣电池。盒内一端填充氧化形似纽扣，故称纽扣电池。盒内一端填充氧化银和石墨组成的活性材料，另一端填充锌汞合银和石墨组成的活性材料，另一端填充锌汞合金组成的
11、活性材料，电解质溶液为氢氧化钾溶液。金组成的活性材料，电解质溶液为氢氧化钾溶液。电极反应如下：电极反应如下：锌：锌：Zn+2OHZn+2OH- -2e-2e- -=Zn(OH)=Zn(OH)2 2氧化银：氧化银：AgAg2 2O+HO+H2 2O+2eO+2e- -=2Ag+2OH=2Ag+2OH- -锌是锌是 极，发生极，发生 反应；反应；氧化银是氧化银是 极，发生极，发生 反应。反应。总反应为：总反应为： .负负氧氧 化化正正还还 原原特点：特点： 电流电流大大，放电电压平稳，体积小、重量轻，放电电压平稳，体积小、重量轻，已广泛用于小型电子计算器、高级仪表等方面。已广泛用于小型电子计算器、
12、高级仪表等方面。Zn + Ag2O + H2O = Zn(OH)2 + 2AgB.B.二次电池（银锌纽扣电池）二次电池（银锌纽扣电池）铅铅蓄蓄电电池池 18591859年由普南特年由普南特(Plante(Plante) )发明发明 , ,一个半世纪一个半世纪以来，广泛以来，广泛应用于汽车、轮船应用于汽车、轮船、火车等交通工具的点火、火车等交通工具的点火电源电源和照明和照明。1、电极材料、电极材料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 - =PbSO4正极（正极（PbO2）
13、: PbO2+4H+SO42 -+ 2e-= PbSO4 +2H2O放电放电充电充电总方程式：总方程式：Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2OC.C.二次电池（铅蓄电池）二次电池（铅蓄电池）在汽车修理方面，有时需要向铅蓄电池中补充在汽车修理方面，有时需要向铅蓄电池中补充一种溶液，你知道是什么溶液吗？一种溶液，你知道是什么溶液吗？ 燃料电池燃料电池是利用是利用氢气、天然气、甲醇氢气、天然气、甲醇等燃料等燃料与与氧气或空气氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。能直接转化成电能的一类原电池。 目前燃料电池的目前燃
14、料电池的能量转化率近能量转化率近80%80%，约为火，约为火力发电的力发电的2 2倍。这是因为火力发电中放出的废热倍。这是因为火力发电中放出的废热太多。燃料电池太多。燃料电池没有噪声及硫、氮氧化物等废气没有噪声及硫、氮氧化物等废气污染污染；燃料电池发明于；燃料电池发明于1919世纪世纪3030年代末，经反复年代末，经反复试验、改进，到试验、改进，到2020世纪世纪6060年代才开始进入实用阶年代才开始进入实用阶段。段。D.D.燃料电池燃料电池新型绿色环保燃料电池车优点：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
15、工作时不断从外界输入氧化剂和还原电池内，而是在工作时不断从外界输入氧化剂和还原剂，同时将电极反应产物不断排出电池。它是把能源剂，同时将电极反应产物不断排出电池。它是把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转能量转换器换器”。( (1)1)碱性介质碱性介质正负两极正负两极：多孔金属：多孔金属电解质溶液：电解质溶液：KOH溶液溶液2H2 + 4OH-4e- 4H2O 正极：正极：O2+2H2O+4e- 4OH- 2H2 + O2 2H2O电池总反应式：电池总反应式：负极：负极：有水生成有水生成. .电解质溶液的电解质溶液的PHPH将变小将变小(2)(
16、2)酸性介质酸性介质正负两极正负两极：多孔金属：多孔金属电解质溶液：电解质溶液：稀硫酸稀硫酸负极：负极：2H2 -4e- =4H+正极：正极：O2+4H+4e- =2H2O总反应式：总反应式： 2H2+O2 =2H2O有水生成有水生成. .电解质溶液电解质溶液的的PHPH将增大将增大氢氧燃料电池氢氧燃料电池电极反应电极反应总反应：总反应： 2H2 + O2 = 2H2O 中中性性负极负极 正极正极碱碱性性负极负极正极正极2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-2H2 + 4OH- - 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-2其他燃料电池：其他燃料电池：甲烷燃料电池甲烷燃料电池:该电池用金属铂片插入该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气。又在两极上分别通甲烷和氧气。电极反应：电极反应：负极：负极：CH4 + 10OH- - 8e-CO32- + 7H2O正极：正极：2O2 + 4H2O + 8e-8OH-总反应：总反应：CH4 + 2O2 + 2KOHK2CO3 + 3H2O电解液的电解液的PH将变小将变小
