1、.,第三單元 化學能與電能的轉化,.,.,.,1.原電池的工作原理,鋅銅原電池,.,.,將Zn片插入H2SO4溶液中有什么現(xiàn)象？為什么？,將Cu片插入H2SO4溶液中有什么現(xiàn)象？為什么？,.,若將Zn片,Cu片用一導線連接再浸在H2SO4溶液中，有什么現(xiàn)象？為什么？,將一Zn片,Cu片平行插入H2SO4溶液中，有什么現(xiàn)象？為什么？,.,導線間接一電流計有何現(xiàn)象產(chǎn)生？為什么？,.,銅片上沒有明顯現(xiàn)象，鋅片上有無色氣體產(chǎn)生。,銅片上沒有明顯現(xiàn)象，鋅片上有無色氣體產(chǎn)生。,銅片上有無色氣體產(chǎn)生，鋅片無明顯現(xiàn)象。,銅片上有無色氣體產(chǎn)生，鋅片無明顯現(xiàn)象，電流計發(fā)生偏轉。,H+在銅片上得到電子被還原成氫氣。

2、,H+在銅片上得到電子被還原成氫氣，說明有電子從鋅片流入到銅片.,.,問題探究 1、你能找到原電池的正負極嗎? 原電池在工作時的電流流動方向是怎樣的？,2、你知道原電池的工作原理嗎？ 能不能寫出在二個電極上的離子反應方程式？,.,電子由鋅片經(jīng)導線流向銅片，電流由銅片流出，從鋅片流入。,問題探究 1、你能找到原電池的正負極嗎? 這一原電池在工作時的電流流動方向是怎樣的？,2、你知道原電池的工作原理嗎？ 能不能寫出在二個電極上的離子反應方程式？,、 鋅片： Zn2eZn2+（氧化反應） 銅片： 2H+2eH2（還原反應）,原電池的工作原理：氧化還原反應,.,鋅銅原電池原理,.,氧化反應,Zn2e-

3、 Zn2+,2H+ + 2e-H2,負極,正極,Zn+2H+Zn2+H2,鋅銅原電池原理,還原反應,.,實驗探究形成原電池的條件,2.原電池的形成條件,.,形成條件一：活潑性不同的兩個電極,負極：較活潑的金屬 正極：較不活潑的金屬、石墨等,2.原電池的形成條件,.,2.原電池的形成條件,.,形成條件二：電極需插進電解質溶液中,電解質溶液一般要能與負極材料發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應。,2.原電池的形成條件,.,2.原電池的形成條件,.,2.原電池的形成條件,形成條件三：必須形成閉合回路,.,2.原電池的形成條件,.,形成條件四：必須存在自發(fā)的氧化還原反應,2.原電池的形成條件,.,2.原電池的形成條

4、件,總結,.,3.原電池正負極判斷,(1)根據(jù)組成原電池的兩極材料判斷 (2)根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷 (3)根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷 (4)根據(jù)原電池中電解質溶液內離子的定向移動方向判斷 (5)根據(jù)現(xiàn)象判斷,.,(1)根據(jù)組成原電池的兩極材料判斷 一般是活動性較強的金屬為負極；活動性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極。 (2)根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷 原電池的負極總是失電子發(fā)生氧化反應，正極總是得電子發(fā)生還原反應。 (3)根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷 電流是由正極流向負極；電子流動方向是由負極流向正極。 (4)根據(jù)原電池中電解質溶液內離子的定向移動方向判斷 在原電池的電解質

5、溶液內，陽離子移向正極，陰離子移向負極。 (5)根據(jù)現(xiàn)象判斷 溶解的一極為負極，增重或有氣泡放出的一極為正極。,3.原電池正負極判斷,.,.,4.原電池的表示方法,(1) 負極(如Zn棒與Zn2+離子溶液)寫在電池符號表示式的左邊 正極(如Cu棒與Cu2+離子溶液)寫在電池符號表示式的右邊 (2) 以化學式表示電池中各物質的組成，溶液要標上活度或濃度(mol/L) 若為氣體物質應注明其外壓(Pa)，還應標明當時的溫度。 如不寫出,則溫度為298.15 K,氣體分壓為101.325 kPa,溶液濃度為1 mol/L。 (3) 以符號“|”表示不同物相之間的接界,用“|”表示鹽橋。 同一相中的不同

6、物質之間用“ ，”隔開。 (4) 非金屬或氣體不導電,因此非金屬元素在不同氧化值時構成的氧化還原電對作半 電池時,需外加惰性導體(如鉑或石墨等)做電極導體。其中,惰性導體不參與電極反應, 只起導電(輸送或接送電子)的作 用,故稱為“惰性”電極。,.,5.電極反應式的書寫,(1)負極反應式的書寫 活潑金屬作負極時，本身被氧化： 若生成的陽離子不與電解質溶液反應，可直接寫成產(chǎn)物為金屬陽離子，如Zn2e=Zn2，Cu2e=Cu2。,若生成的金屬陽離子與電解質溶液反應，應寫成“金屬失電子的反應式”與“陽離子與電解質溶液反應的反應式”相疊加的形式。 如：MgAl (KOH為電解質)原電池， 負極反應式為

7、：Al3e4OH=AlO2-2H2O； 鉛蓄電池負極反應式：Pb2eSO42-=PbSO4。,.,5.電極反應式的書寫,負極材料本身不反應時 常見書寫方法為： H2O2(H2SO4)燃料電池，負極反應式為： H22e=2H H2O2(KOH)燃料電池，負極反應式為： H22e2OH=2H2O,.,5.電極反應式的書寫,(2)正極反應式的書寫 首先根據(jù)化合價變化或氧化性強弱判斷哪種微粒得電子。 其次確定該微粒得電子后變成哪種形式。 如H2O2(H2SO4)原電池，正極反應式為： O24e4H=2H2O H2O2(KOH)原電池，正極反應式為： O24e2H2O=4OH,.,5.電極反應式的書寫,

8、.,6.設計原電池,.,6.設計原電池,.,6.設計原電池,請利用氧化還原反應Cu2FeCl3=2FeCl2CuCl2，設計一個原電池。,.,6.設計原電池,請利用氧化還原反應Cu2FeCl3=2FeCl2CuCl2，設計一個原電池。,【解析】該氧化還原反應可拆分為如下兩個半反應：氧化反應(負極反應)：Cu2e=Cu2。 還原反應(正極反應)：2Fe32e=2Fe2。綜合原電池的構成條件可確定，負極材料為銅，正極材料可用石墨，電解質溶液為FeCl3溶液。,【答案】 該原電池可設計成如下圖所示裝置。,.,7.化學電源,（1）一次電池（如干電池）:用過后不能復原 （2）二次電池（如蓄電池）:充電后

9、能繼續(xù)使用 （3）燃料電池 （4）海水電池,.,負極（鋅筒）： 正極（石墨）： 總反應：,干電池 Zn- Mn普通干電池,（1）一次電池,7.化學電源,.,負極（鋅筒）：Zn-2e-=Zn2+ 正極（石墨）：2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O 總反應：Zn+ 2MnO2+2NH4+=Zn2+ Mn2O3+2NH3+H2O,干電池 Zn- Mn普通干電池,（1）一次電池,7.化學電源,.,鋅錳堿性電池是一種新型的干電池。 正極材料為MnO2 ,負極材料為Zn， 還原產(chǎn)物為MnOOH,電解質是KOH溶液， 總： Zn + 2MnO2 + 2H2O = Zn(OH)2 + 2

10、MnOOH 請寫出電極反應式并分析其工作原理。,堿性Zn- Mn干電池,.,鋅錳堿性電池是一種新型的干電池。 正極材料為MnO2 ,負極材料為Zn， 還原產(chǎn)物為MnOOH,電解質是KOH溶液， 總： Zn + 2MnO2 + 2H2O = Zn(OH)2 + 2MnOOH 請寫出電極反應式并分析其工作原理。,負極：Zn + 2OH2e- = Zn(OH)2 正極：2MnO2 + 2H2O + 2 e- = 2MnO（OH） + 2OH 總反應：Zn + 2MnO2 + 2H2O = Zn(OH)2 + 2MnO（OH）,堿性Zn- Mn干電池,.,銀鋅電池鈕扣電池 該電池使用壽命較長，廣泛用于

11、電子表和電子計算機。其電極分別為Ag2O和Zn，電解質為KOH溶液。發(fā)生反應后生成Ag和ZnO,其電極反應式為：,銀鋅紐扣電池,（2）二次電池,.,銀鋅電池鈕扣電池 該電池使用壽命較長，廣泛用于電子表和電子計算機。其電極分別為Ag2O和Zn，電解質為KOH溶液。發(fā)生反應后生成Ag和ZnO,其電極反應式為：,負極：Zn+2OH-2e- = ZnO+H2O 正極：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-,銀鋅紐扣電池,總反應式為：Zn+ Ag2O= ZnO+2Ag,（2）二次電池,.,（2）二次電池,鉛蓄電池,（1）電極材料及原料 （2）電解質溶液 （3）電極反應式：,正極： 負極：,.,（2）

12、二次電池,鉛蓄電池,（1）電極材料及原料 （2）電解質溶液 （3）電極反應式：,正極：PbO2 負極：Pb,H2SO4溶液,負極（Pb）: Pb- 2e-+ SO4 2 - =PbSO4,Pb+PbO2+2H2SO4 =2PbSO4 +2H2O,正極（PbO2）: PbO2+4H+SO42 -+ 2e-= PbSO4 +2H2O,總反應：,.,鉛蓄電池的放電過程原電池,鉛蓄電池的充電過程電解池,鉛蓄電池的充放電過程,.,負極：Pb+SO42- =PbSO4+2e- 正極：PbO2+SO42-+4H+2e- =PbSO4+ 2H2O 電池總反應：Pb+ PbO2+2SO42- +4H+ =2Pb

13、SO4+2H2O,鉛蓄電池的放電過程原電池,鉛蓄電池的充電過程電解池,鉛蓄電池的充放電過程,.,陰極： PbSO4 +2e- Pb+SO42- 陽極： PbSO4+ 2H2O PbO2+SO42-+4H+2e- 電池總反應：2PbSO4+2H2O Pb+ PbO2+2SO42- +4H+,鉛蓄電池的放電過程原電池,鉛蓄電池的充電過程電解池,鉛蓄電池的充放電過程,負極：Pb+SO42- =PbSO4+2e- 正極：PbO2+SO42-+4H+2e- =PbSO4+ 2H2O 電池總反應：Pb+ PbO2+2SO42- +4H+ =2PbSO4+2H2O,.,負極：Pb+SO42- =PbSO4+

14、2e- 正極：PbO2+SO42-+4H+2e- =PbSO4+ 2H2O 電池總反應：Pb+ PbO2+2SO42- +4H+ =2PbSO4+2H2O,陰極： PbSO4 +2e- Pb+SO42- 陽極： PbSO4+ 2H2O PbO2+SO42-+4H+2e- 電池總反應：2PbSO4+2H2O Pb+ PbO2+2SO42- +4H+,鉛蓄電池的放電過程原電池,鉛蓄電池的充電過程電解池,鉛蓄電池的充放電過程,.,把能源中燃料燃燒反應的化學能直接轉化為電能的“能量轉換器”,優(yōu)點：效率高、無污染，裝置可持續(xù)使用,燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質全部貯藏在電池內，而是在工作時，不斷從外界

15、輸入，同時將電極反應產(chǎn)物不斷排出電池,（3）燃料電池,.,燃料電池,負極：2H2+4OH-4e-=4H2O 正極：O2+2H2O+4e-=4OH- 總反應：O2+2H2=2H2O,常見的燃料電池有氫氧燃料電池、甲烷燃料電池、鋁-空氣燃料電池、熔融鹽燃料電池等。,如圖電池反應,.,（4）海水電池,1991年，我國首創(chuàng)以鋁-空氣-海水為能源的新型電 池，用作航海標志燈。該電池以取之不的海水為電 解質，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。 這種海水電池的能量比“干電池”高2050倍。電極 反應式為： 負極： 正極： 電池總反應：,4Al - 12e-= 4Al 3+,3O2+ 6H2O +12e-

16、= 12 OH -,4Al+3O2+ 6H2O = 4Al (OH)3,.,怎樣書寫燃料電池的電極反應式和總反應式？ 書寫步驟： （1）寫出燃燒反應，根據(jù)電解液改寫燃料電池總反應； （2）寫出正極的電極反應式(一般較簡單); （3）由燃料電池總反應減去正極的電極反應式得負極的電極反應式。,.,怎樣書寫燃料電池的電極反應式和總反應式？ 書寫步驟： （1）寫出燃燒反應，根據(jù)電解液改寫燃料電池總反應； （2）寫出正極的電極反應式(一般較簡單); （3）由燃料電池總反應減去正極的電極反應式得負極的電極反應式。,正極反應一般為 酸性介質 堿性介質,O2+4H+4e=2H2O,O2+2H2O+4e=4OH

17、-,.,CH4、O2、NaOH組成的燃料電池 1.燃燒總化學反應： CH4+2O2CO2+2H2O 2.燃料電池總反應： 3.正極： 4.負極：,.,CH4、O2、NaOH組成的燃料電池 1.燃燒總化學反應： CH4+2O2CO2+2H2O 2.燃料電池總反應： 3.正極： 4.負極：,CH4+2OH-+2O2 = CO3 2 -+3H2O,.,CH4、O2、NaOH組成的燃料電池 1.燃燒總化學反應： CH4+2O2CO2+2H2O 2.燃料電池總反應： 3.正極： 4.負極：,CH4+2OH-+2O2 = CO3 2 -+3H2O,2O2+4H2O+8e= 8OH-,CH4+10OH-8e

18、= CO32-+7H2O,.,8.金屬的腐蝕/防護,.,8.金屬的腐蝕/防護,.,8.金屬的腐蝕/防護,金屬的防護,.,9.常用原電池方程式,.,9.常用原電池方程式,.,9.常用原電池方程式,.,9.常用原電池方程式,.,9.常用原電池方程式,.,10.習題講解,.,1：,判斷下列哪些裝置構成了原電池？若不是，請說明理由；若是，請指出正負極名稱，并寫出電極反應式.,(),(),(),2H+2e-H2,負極：,總反應：,正極：,Zn2e-Zn2+,Zn+2H+Zn2+H2,.,1：,判斷下列哪些裝置構成了原電池？若不是，請說明理由；若是，請指出正負極名稱，并寫出電極反應式.,( ),( ),.,1：,判斷下列哪些裝置構成了原電池？若不是，請說明理由；若是，請指出正負極名稱，并寫出電極反應式.,(),(),負極：,正極：,總反應：,正極：,負極：,總反應：,Zn2e- Zn2+,2H+2e- H2,Zn+2H+Zn2+H2,Fe2e - Fe2+,Cu2+2e- Cu,Fe+Cu2+Fe2+Cu,.,2(2012經(jīng)典習題選萃)下列敘述是某同學做完銅鋅原電池的實驗后得出的結論和認識，你認為正確的是( ) A構成原電池正極和負極的材料必須是兩種金屬 B由銅、鋅作為電極與硫酸