高中化學(xué) 專題二 第三單元 第1課時《化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 化學(xué)電源》課件(蘇教版必修2)

1、第三單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化第1課時化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能化學(xué)電源AD解析：注意同素異形體之間的轉(zhuǎn)化是非氧化還原反應(yīng)。2在化學(xué)反應(yīng)中伴隨著能量變化，有的化學(xué)反應(yīng)需要吸收能量，有的化學(xué)反應(yīng)則放出能量，試寫一個放熱反應(yīng)的例子：_ (用化學(xué)方程式表示)。3在氧化還原反應(yīng)中，氧化劑_電子，發(fā)生_反應(yīng)，還原劑_電子，發(fā)生_ 反應(yīng)，氧化還原反應(yīng)的本質(zhì)是_的過程。得到還原失去氧化電子轉(zhuǎn)移NaOHHCl=NaClH2O(任舉一例)一、化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能1原電池化學(xué)能電能(1)含義：將_轉(zhuǎn)化為_的裝置。(2)原電池的原理。氧化還原反應(yīng)失去電子負(fù)在原電池中，發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是_。還原劑在發(fā)生氧化反應(yīng)的一極上_，作_極，電子通

2、過原電池的_極經(jīng)導(dǎo)線(或外電路)流向_極，在_極上氧化劑得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，在電解質(zhì)溶液中，陽離子向_極移動，陰離子向_極移動，形成閉合回路。正正正負(fù)負(fù)負(fù)極：_，電極反應(yīng)式：_(_反應(yīng))。正極：_，電極反應(yīng)式：_(_反應(yīng))?？偡磻?yīng)式：_。電子流向：_(用電極表示)。ZnCuZnZn2e=Zn2氧化Cu2H2e=H2還原Zn2H=Zn2H2(3)銅鋅原電池。 圖 2312鋼鐵的電化學(xué)腐蝕(1)電化學(xué)腐蝕。電解質(zhì)溶液原電池氧化不純的金屬跟_接觸，發(fā)生_反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子而被_。(2)鋼鐵腐蝕。H和 OHO2環(huán)境：在潮濕的空氣里鋼鐵表面吸附一層水膜，水膜里含有少量_，還溶解了_，形成電

3、解質(zhì)溶液。電極反應(yīng)：負(fù)極(Fe)：_；2Fe4e=2Fe2正極(C)：_。O22H2O4e=4OH二、化學(xué)電源1化學(xué)電源的分類一次二次(1)_電池：用過之后不能復(fù)原，如鋅錳干電池。(2)_電池：充電之后能夠繼續(xù)使用，如鉛蓄電池。2常見的化學(xué)電源(1)鋅錳干電池。鋅筒為負(fù)極，石墨為正極，總反應(yīng)式： Zn 2NH4Cl 2MnO2=Zn(NH3)2Cl22MnO(OH)。(2)鉛蓄電池。PbO2Pb稀硫酸正極材料為_，負(fù)極材料為_，電解質(zhì)為_。電池總反應(yīng)式：PbO2Pb2H2SO42PbSO42H2O。(3)氫氧燃料電池。特點：燃料可以源源不斷輸入電池，是一種高效、低污染的電源。電極反應(yīng)式(以 K

4、OH 為電解質(zhì)溶液)負(fù)極：_。正極：_?？偡磻?yīng)式：2H2O2=2H2O。2H24OH4e=4H2OO22H2O4e=4OH原電池形成條件的探究1實驗原理ZnH2SO4=ZnSO4H2。2實驗裝置(以銅鋅原電池為例)圖 232實驗序號實驗步驟實驗現(xiàn)象實驗 1把一塊鋅片和一塊銅片分別插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現(xiàn)象銅片表面_，鋅片表面產(chǎn)生無色氣泡且不斷溶解實驗 2把一塊鋅片和一塊銅片同時插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現(xiàn)象實驗 3用導(dǎo)線把實驗 2 中的鋅片和銅片連接起來，觀察現(xiàn)象銅片表面_，鋅片不斷溶解實驗 4在實驗 3 的導(dǎo)線中間連接一個靈敏電流計，觀察現(xiàn)象銅片表面產(chǎn)生無色氣泡，鋅片不斷溶解，電流計

5、指針_3實驗步驟及現(xiàn)象無現(xiàn)象產(chǎn)生無色氣泡偏轉(zhuǎn)1實驗 1、2、4 均產(chǎn)生無色氣泡，其成分是_(填化學(xué)式)。由實驗 1、2 可知活潑性：Zn_Cu。H22實驗 4 中電子流向：_(用電極表示，下同)，電流方向：_。ZnCuCuZn3實驗_(填實驗序號)形成了原電池。3 和44若其他條件相同，實驗 1、2、4 比較，實驗 4(填實驗序號)產(chǎn)生氣泡的速率最快。可以得出什么結(jié)論：_。發(fā)生原電池反應(yīng)可以加快化學(xué)反應(yīng)速率原電池的形成條件及正負(fù)極的判斷1形成原電池的四個條件(1)具有能自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)。(2)有兩個電極。(3)有電解質(zhì)(電解質(zhì)溶液或熔融態(tài)電解質(zhì)或固態(tài)電解質(zhì))。(4)電極和電解質(zhì)組成閉合電

6、路。只有滿足原電池形成的條件的裝置才能構(gòu)成原電池。2原電池正、負(fù)極的判斷方法(1)由組成原電池的兩極電極材料判斷：一般是活潑性強(qiáng)的金屬為負(fù)極；活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬(石墨)為正極。(2)根據(jù)電流方向或電子流向判斷：在外電路(或?qū)Ь€)上，電流是由正極流向負(fù)極；電子是由負(fù)極流向正極。(3)根據(jù)原電池電解質(zhì)溶液中離子的移動方向判斷：在原電池的電解質(zhì)溶液中，陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。(4)根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷：原電池的負(fù)極總是失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，而正極總是得電子發(fā)生還原反應(yīng)。(5)根據(jù)現(xiàn)象判斷：溶解的一極為負(fù)極，增重或有氣泡放出的一極為正極。電極反應(yīng)式、原電池反應(yīng)式的書寫1書

7、寫方法(1)首先判斷原電池的正、負(fù)極，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，然后再寫正、負(fù)極的電極反應(yīng)式。(2)如果一極的電極反應(yīng)式較難直接寫出，可用電池總反應(yīng)式減去另一極的電極反應(yīng)式得到。(3)原電池反應(yīng)式由正、負(fù)極反應(yīng)式相加得到，但要注意正、負(fù)極電荷守恒。2書寫電極反應(yīng)式應(yīng)注意的問題(1)注意分析正、負(fù)極是否直接參與反應(yīng)。如氫氧燃料電池的正、負(fù)極為 Pt，直接參與反應(yīng)的是通入的氫氣和氧氣。(2)注意分析原電池中電解質(zhì)溶液成分，看是否與負(fù)極產(chǎn)生的陽離子(或物質(zhì))發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)，若發(fā)生，則需要將兩個反應(yīng)合并。如某氫氧燃料電池，電解質(zhì)溶液為 KOH，負(fù)極反應(yīng)式原電池工作原理的應(yīng)用1加快氧化還原反應(yīng)

8、速率如實驗室用 Zn 和稀 H2SO4(或稀 HCl)反應(yīng)制 H2，常用粗鋅而不用純鋅的原因是粗鋅中的雜質(zhì)和鋅、稀 H2SO4 溶液形成原電池，使產(chǎn)生 H2 的速率加快。2比較金屬的活動性強(qiáng)弱原電池中，一般活動性較強(qiáng)的金屬為負(fù)極，活動性較弱的金屬為正極。例如有兩種金屬 A 和 B，用導(dǎo)線連接后插入到稀硫酸中，觀察到 A 極溶解，B 極上有氣泡產(chǎn)生，由原電池原理可知，金屬活動性：AB。3設(shè)計原電池從理論上說，任何一個氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池。例如反應(yīng) Cu2FeCl3=2FeCl2CuCl2 可設(shè)計成如圖 233所示的原電池，該原電池的電極反應(yīng)式為：圖 233負(fù)極(Cu)：Cu2e=Cu2

9、(氧化反應(yīng))正極(C)：2Fe32e=2Fe2(還原反應(yīng)) 原電池判斷及其工作原理例 1(2011 年廣東中山檢測)下列各裝置能組成原電池的是()。B解析：A 中兩個電極都是 Zn，活潑性相同，無法形成原電池；B 中滿足原電池的形成條件，可形成原電池；C 中酒精是非電解質(zhì)，在水溶液中不存在自由移動的離子，也不能形成原電池；D 中沒有形成閉合回路，也不能形成原電池。判斷能否形成原電池常會出現(xiàn)以下設(shè)計錯誤：設(shè)計兩個活潑性相同的電極，但是需注意燃料電池的電極可以相同；電解質(zhì)為非電解質(zhì)；沒有形成閉合回路；所發(fā)生的反應(yīng)是非氧化還原反應(yīng)或不發(fā)生反應(yīng)。1(2011 年廣東汕頭檢測)如下圖，下列裝置能產(chǎn)生有效

10、電流的是()。C解析：A 中所給的物質(zhì)間不發(fā)生反應(yīng)；B 中酒精是非電解質(zhì)；D 中雖然能形成原電池，但不能產(chǎn)生有效電流。2由鋁、鐵、銅、銀和硝酸銀溶液，可以組成原電池的總數(shù)為()。DA3 種C5 種B4 種D6 種解析：可以形成銅鋁、銅鐵、銀銅、銀鋁、銀鐵、鐵鋁，且電解質(zhì)均為AgNO3 的六種原電池。電極的判斷、電極反應(yīng)式的書寫及原電池的應(yīng)用例 2科學(xué)工作者為心臟病人設(shè)計的心臟起搏器的電池是以 Pt 和 Zn 為電極材料，依靠人體內(nèi)體液中含有一定濃度的溶解氧、H和 Zn2進(jìn)行工作，回答下列問題：Zn(1)負(fù)極材料是_，電極反應(yīng)式是_。(2)正極材料是_，電極反應(yīng)式是_。解析：電極材料分別是Pt

11、和 Zn，Zn 比 Pt 活潑，所以 Zn作負(fù)極，Pt 作正極。在負(fù)極上，Zn 失電子變?yōu)閆n2，正極的Pt 不能得電子，只能是人體內(nèi)體液中的溶解氧得電子。Pt2Zn4e=2Zn2O24H4e=2H2O的 CuSO4 溶液。負(fù)極為_，電極反應(yīng)式為_。正極為_，電極反應(yīng)式為_。Cu3如圖234所示裝置，燒杯中盛有200 mL 1 molL1圖 234ZnZn2e=Zn2Cu22e=Cu4(2011 年廣東廣州檢測)將純鋅片和純銅片按圖 235所示的方式插入同濃度的稀硫酸中一段時間，以下敘述正確的是()。C 圖 235A甲中銅片是負(fù)極B兩燒杯中銅片表面均無氣泡產(chǎn)生C產(chǎn)生氣泡的速度甲比乙快D兩燒杯中

12、溶液的 pH 均減小實用型化學(xué)電源例3以葡萄糖為燃料的微生物燃料電池結(jié)構(gòu)示意圖如圖236 所示。關(guān)于該電池的敘述正確的是( )。圖 236答案：B解析：高溫下，微生物的蛋白質(zhì)發(fā)生變性，A錯誤；放電過程中，H移向正極區(qū)，C錯誤；葡萄糖燃料電池的總反應(yīng)式為：C6H12O6O26CO26H2O，即1 mol O21 mol CO2，每消耗1 mol O2，理論上生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體為22.4 L，D錯誤。5(2011 年廣東揭陽檢測)下列說法中正確的是()。A鎳氫電池、鋰離子電池和堿性鋅錳干電池都是二次電池B燃料電池是一種高效但是會污染環(huán)境的新型電池C化學(xué)電池的反應(yīng)基礎(chǔ)是氧化還原反應(yīng)D鉛蓄電池放電的時候正極是 Pb，負(fù)極是 PbO2解析：堿性鋅錳干電池是一次電池，