1、第六章第六章 化學(xué)反應(yīng)與能量化學(xué)反應(yīng)與能量第一節(jié) 化學(xué)反應(yīng)與能量變化第3課時(shí) 設(shè)計(jì)原電池 化學(xué)電源一設(shè)計(jì)原電池回顧構(gòu)成原電池的條件：回顧構(gòu)成原電池的條件：【前提前提】常溫下，能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)！常溫下，能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)！（1 1）有）有2 2種活動性不同的金屬（或金屬種活動性不同的金屬（或金屬+ + 非金屬導(dǎo)體）作電極；非金屬導(dǎo)體）作電極；（2 2）電極材料均插入電解質(zhì)溶液中；）電極材料均插入電解質(zhì)溶液中；（3 3）兩個(gè)電極相連形成閉合回路。）兩個(gè)電極相連形成閉合回路。e正極負(fù)極簡易電池的設(shè)計(jì)與制作【目的】根據(jù)原電池原理，設(shè)計(jì)和制作簡易電池，體會原電池的構(gòu)成要素?！居闷贰克ㄌO果、

2、柑橘或檸檬等），食鹽水，濾紙，銅片、鐵片、鋁片等金屬片，石墨棒，導(dǎo)線，小型用電器（發(fā)光二極管、電子音樂卡或小電動機(jī)等），電流表?！緦?shí)驗(yàn)】（1）水果電池（2）簡易電池1、設(shè)計(jì)原電池設(shè)計(jì)原電池(1)(1)依據(jù)：已知一個(gè)氧化還原反應(yīng)，首先分析找出氧化劑、還原劑，一依據(jù)：已知一個(gè)氧化還原反應(yīng)，首先分析找出氧化劑、還原劑，一般還原劑為負(fù)極材料般還原劑為負(fù)極材料( (或在負(fù)極上被氧化或在負(fù)極上被氧化) )，氧化劑，氧化劑( (電解質(zhì)溶液中的陽電解質(zhì)溶液中的陽離子離子) )在正極上被還原。在正極上被還原。(2)(2)選擇合適的材料。選擇合適的材料。電極材料：電極材料必須導(dǎo)電。負(fù)極材料一般選擇較活潑的金屬材料

3、，電極材料：電極材料必須導(dǎo)電。負(fù)極材料一般選擇較活潑的金屬材料，或者在該氧化還原反應(yīng)中，本身失去電子的材料?；蛘咴谠撗趸€原反應(yīng)中，本身失去電子的材料。電解質(zhì)溶液：電解質(zhì)溶液一般能與負(fù)極反應(yīng)。電解質(zhì)溶液：電解質(zhì)溶液一般能與負(fù)極反應(yīng)。(4)實(shí)例：以實(shí)例：以FeCuSO4=FeSO4Cu為例為例(3)設(shè)計(jì)思路：設(shè)計(jì)思路：定確定一個(gè)能夠自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)；拆將氧化還原反應(yīng)拆分為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)，分別作為負(fù)極和正極的電極反應(yīng)；找根據(jù)氧化還原反應(yīng)中的還原劑和氧化劑確定原電池的負(fù)極和電解質(zhì)溶液，正極一般選擇比負(fù)極穩(wěn)定的金屬或能導(dǎo)電的非金屬；畫連接電路形成閉合回路，畫出原電池示意圖。鋅空氣電

4、池鋅空氣電池(如圖所示如圖所示)適宜用作城市電動車的動力電源，該電池放電時(shí)適宜用作城市電動車的動力電源，該電池放電時(shí)Zn轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化為為ZnO。則該電池工作時(shí)，下列說法正確的。則該電池工作時(shí)，下列說法正確的是是（雙選雙選）()AZn電極是該電池的正極電極是該電池的正極BZn電極的電極反應(yīng)式為電極的電極反應(yīng)式為ZnH2O2e=ZnO2HCOH向向Zn電極電極移動移動D氧氣在石墨電極上發(fā)生還原反應(yīng)氧氣在石墨電極上發(fā)生還原反應(yīng)解析解析氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，石墨電極是正極，鋅電極是負(fù)極，氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，石墨電極是正極，鋅電極是負(fù)極，A項(xiàng)錯誤，項(xiàng)錯誤，D項(xiàng)正確；鋅作負(fù)極，堿性條件下，負(fù)極的電極反應(yīng)

5、式為項(xiàng)正確；鋅作負(fù)極，堿性條件下，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Zn2OH2e=ZnOH2O，B項(xiàng)錯誤；原電池工作時(shí)，溶液中的陰離子向負(fù)極移動，即項(xiàng)錯誤；原電池工作時(shí)，溶液中的陰離子向負(fù)極移動，即OH向向Zn極移極移動，動，C項(xiàng)項(xiàng)正確正確。CD訓(xùn)練訓(xùn)練1 1二化學(xué)電源一、鋅錳干電池（一次電池）常見的鋅錳干電池的構(gòu)造如圖所示。其中，石墨棒作正極，氯化銨糊作電解質(zhì)溶液，鋅筒作負(fù)極。在使用過程中，電子由鋅筒（負(fù)極）流向石墨棒（正極），鋅逐漸消耗，二氧化錳不斷被還原，電池電壓逐漸降低，最后失效。這種電池放電之后不能充電（內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)無法逆向進(jìn)行），屬于一次電池。負(fù)極（鋅筒）：Zn2e- = Zn2+ 氧化反

6、應(yīng)： 還原反應(yīng)：二、鉛酸蓄電池（二次電池）有些電池放電時(shí)所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，在充電時(shí)可以逆向進(jìn)行，使電池恢復(fù)到放電前的狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)放電（化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能）與充電（電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能）的循環(huán)。這種充電電池屬于二次電池。常見的充電電池有鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池等，目前汽車上使用的大多是鉛酸蓄電池?？偡磻?yīng)：總反應(yīng)：Pb + PbOPb + PbO2 2 + 2H+ 2H2 2SOSO4 4 = 2PbSO = 2PbSO4 4 + 2H+ 2H2 2O O正極：正極：PbOPbO2 2負(fù)極：負(fù)極：PbPb電解質(zhì)：電解質(zhì)：H H2 2SOSO4 4溶液溶液正負(fù)極材料正負(fù)極材料 氧化反應(yīng)： 還

7、原反應(yīng)：Pb + PbO2 + 4H+ +2SO42- 2PbSO4 + 2H2O放電充電三、燃料電池 燃料電池是一種將燃料（如氫氣、甲烷、乙醇）和氧化劑（如氧氣）的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的電化學(xué)反應(yīng)裝置，具有清潔、安全、高效等特點(diǎn)。燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到80%以上。當(dāng)以氫氣為燃料時(shí)，產(chǎn)物為水；以甲烷為燃料時(shí)，產(chǎn)物為水和二氧化碳。1氫氧燃料電池總反應(yīng)：2H2 + O2 = 2H2O電解質(zhì)H2SO4溶液KOH溶液負(fù)極反應(yīng)式正極反應(yīng)式2H2-4e-=4H+2H2+4OH-4e-=4H2OO2+4H+4e-=2H2OO2+2H2O+4e-=4OH-三、燃料電池2甲烷燃料電池甲烷電池H2SO4作電

8、解質(zhì)KOH作電解質(zhì)負(fù)極反應(yīng)式正極反應(yīng)式總反應(yīng)式CH4+2H2O-8e-=CO2+8H+2O2+8H+8e-=4H2O2O2+8e-+4H2O=8OH-CH4+2O2=CO2+2H2O歸納：幾種電池的特點(diǎn)歸納：幾種電池的特點(diǎn)名稱名稱干電池干電池( (一次電池一次電池) )充電電池充電電池( (二次電池二次電池) )燃料電池燃料電池特點(diǎn)特點(diǎn)活性物質(zhì)活性物質(zhì)( (發(fā)生氧化還發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì)原反應(yīng)的物質(zhì)) )消耗到一消耗到一定程度后，不能再使用定程度后，不能再使用電解質(zhì)溶液為膠狀，不電解質(zhì)溶液為膠狀，不流動流動放電后可再充電放電后可再充電使活性物質(zhì)獲得再使活性物質(zhì)獲得再生生可以多次充電可以多次充

9、電，重復(fù)使用重復(fù)使用電極本身不包含活性物質(zhì)，電極本身不包含活性物質(zhì)，只是一個(gè)催化轉(zhuǎn)換元件只是一個(gè)催化轉(zhuǎn)換元件工作時(shí)，燃料和氧化劑連工作時(shí)，燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給，在電極上續(xù)地由外部供給，在電極上不斷地進(jìn)行反應(yīng)，生成物不不斷地進(jìn)行反應(yīng)，生成物不斷地被排出斷地被排出利用反應(yīng)Zn CuSO4 =ZnSO4Cu設(shè)計(jì)一個(gè)原電池。在圖中方格內(nèi)畫出實(shí)驗(yàn)裝置圖，并指出正極為_，電極反應(yīng)式為_；負(fù)極為_，電極反應(yīng)式為_。碳棒、Cu、鉑Cu2+ + 2e - =CuZnZn2e- Zn2+訓(xùn)練訓(xùn)練2 2下列說法正確的是（ ）A、圖1所示裝置能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B、圖2所示反應(yīng)為吸熱反應(yīng)C、鋅錳干電池中，鋅筒

10、做正極D、蓄電池充電時(shí)也發(fā)生了氧化還原反應(yīng)【解析】A、圖1不能形成閉合回路，不能構(gòu)成原電池；B、圖2反應(yīng)物能量高于生成物，為放熱反應(yīng)；C鋅錳干電池中，鋅作負(fù)極；D、蓄電池放電和充電均發(fā)生了氧化還原反應(yīng)。D正確D訓(xùn)練訓(xùn)練3 3三課堂小結(jié)原原 電電 池池 相相 關(guān)關(guān) 的的 概概 念念2.2.電路：電路：外電路外電路內(nèi)電路內(nèi)電路電子流向：失電子的一極流向得電子的一極電子流向：失電子的一極流向得電子的一極電流方向：與電子流動方向相反電流方向：與電子流動方向相反陰離子流動方向與電子流動方向一致陰離子流動方向與電子流動方向一致陽離子流動方向與電流方向一致陽離子流動方向與電流方向一致1.1.電極：電極：正極：電子流入的一極（正極：電子流入的一極（CuCu）負(fù)極：電子流出的