化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能化學(xué)電源

化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能化學(xué)電源第一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五1.學(xué)生通過實驗探究認識原電池的工作原理和原電池的構(gòu)成條件，初步理解原電池的概念。2.學(xué)生通過對化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的學(xué)習(xí)，體驗科學(xué)探究的過程。3.學(xué)生通過探究化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的奧秘，提高學(xué)習(xí)化學(xué)的興趣和熱情，體驗科學(xué)探究的艱辛與喜悅，感受化學(xué)世界的奇妙與和諧。第二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五英國有一位貴婦人因蛀牙補過一顆黃金假牙，后因車禍又補了顆不銹鋼假牙。從此出現(xiàn)頭痛、失眠、心情煩躁等癥狀，四處求醫(yī)總是找不到病因。這種痛苦的經(jīng)歷一直持續(xù)了十年，直到有一次在上流社會的舞會上巧遇一位著名化學(xué)家，這位化學(xué)家?guī)退业讲∫?，才解除了病痛。讓我們帶著這兩個疑問到下面的學(xué)習(xí)中去尋找答案吧！1780年，意大利生物學(xué)家伽伐尼為給妻子看病，遵醫(yī)囑買了不少青蛙。當用金屬解剖刀觸動靠近銅盤的青蛙腿皮時，已死去的青蛙竟然發(fā)生了抽搐。第三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五一、原電池第四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五實驗現(xiàn)象結(jié)論實驗1實驗2實驗3實驗4Zn表面冒氣泡，Cu表面無明顯的變化Zn表面冒氣泡，Cu表面無明顯的變化Zn表面冒氣泡，Cu表面也有氣泡Zn表面冒氣泡，Cu表面也有氣泡，指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)有電流產(chǎn)生問題：為什么Cu表面也冒氣泡呢？后面我們再解釋第五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五探究1：若將兩塊鋅片用導(dǎo)線相連插入盛有稀硫酸的燒杯里，將觀察到什么現(xiàn)象？可得出什么結(jié)論？結(jié)論：Zn的表面冒氣泡，但電流表的指針不偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象：無電流產(chǎn)生第六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五探究2：若將原裝置中的一塊鋅片換成石墨棒，現(xiàn)象又將如何呢？可得出什么結(jié)論？Zn、C的表面冒氣泡，電流表的指針有偏轉(zhuǎn)現(xiàn)象：有電流產(chǎn)生結(jié)論：第七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五探究3：若將原裝置中的鋅片換成石墨棒和銅片，又有何現(xiàn)象？可得出什么結(jié)論？現(xiàn)象：Cu、C的表面無氣泡，電流表的指針無偏轉(zhuǎn)結(jié)論：無電流產(chǎn)生第八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五負極正極Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2還原劑(Zn)失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)氧化劑(H+)在銅極上得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)還原劑失去的電子從鋅極流出流入銅極.經(jīng)外電路Zn2+H+SO42-電流方向裝置中電流方向、正負電極、電子流動方向、電極上的反應(yīng)情況分析思考:化學(xué)能是如何轉(zhuǎn)變成電能的呢？思考:構(gòu)成原電池的條件有哪些呢？第九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五2.形成原電池的條件：(1)有自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應(yīng)。(2)有兩個活潑性不同的電極。(3)有電解質(zhì)溶液。(4)形成閉合電路。1.定義：我們把將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置稱為原電池。原電池反應(yīng)的實質(zhì)第十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五問題：根據(jù)前面所學(xué)的知識，我們知道Zn失去的電子給了Cu，好像Zn表面應(yīng)該沒有氣泡的嘛。為什么實驗中Zn表面也冒氣泡呢？結(jié)論:鋅表面也形成了原電池提示：實驗用的Zn不純，表面看到黑色的物質(zhì)是石墨。第十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五Zn-2e-====Zn2+負極：氧化反應(yīng)，價升高，失去電子

得失電子守恒，兩極反應(yīng)式相加即得總的方程式：2H++Zn=Zn2++H2↑正極：還原反應(yīng)，價降低，得到電子2H++2e-====H2↑注意問題：負極失電子，正極得電子。電解質(zhì)有時參與電極反應(yīng)。3.電極反應(yīng)的規(guī)律和電極反應(yīng)式書寫：第十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五4.原電池正負極的判斷（1）電極材料：活潑性強的金屬為___極，活潑性弱或惰性電極為____極。（2）電流方向或電子流向：外電路（導(dǎo)線）上，電流由___極向___極，電子由___極到_____極。（3）電解質(zhì)溶液中離子定向移動：陽離子移向___極，陰離子移向____極。（4）電極反應(yīng)：負極____電子，發(fā)生_____反應(yīng)；正極_____電子發(fā)生______反應(yīng)。（5）現(xiàn)象：溶解的一極為____極，增重或有氣泡產(chǎn)生的一極為_____極。負正正負負正正負負氧化得還原負正第十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五5.原電池原理的應(yīng)用（1）加快反應(yīng)速率。如實驗室用Zn和稀H2SO4制取H2，可加入少量CuSO4，使產(chǎn)生H2速率加快。（2）比較金屬活潑性。原電池中，一般活潑性強的金屬為負極，活潑性弱的金屬為正極。第十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五（3）設(shè)計原電池。理論上說，任何氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池。如Cu+2FeCl3====2FeCl2+CuCl2，可用Cu作負極，C作正極，F(xiàn)eCl3溶液為電解質(zhì)構(gòu)成原電池。第十五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五在一塊表面無銹的鐵片上滴一大滴含酚酞的食鹽水，放置一段時間后可以看到液滴周圍逐漸呈現(xiàn)紅色，并慢慢形成褐色的銹斑。試說明產(chǎn)生此現(xiàn)象的原因。形成了鐵-碳原電池第十六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五二、化學(xué)電源1.分類一次電池：用過之后不能復(fù)原，如干電池。二次電池：充電后可重復(fù)使用的電池，如鉛蓄電池。普通鋅錳電池鎳鎘電池一次電池二次電池第十七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五2.常見化學(xué)電源（1）鋅-錳干電池第十八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五負極（鋅筒）Zn-2e-====Zn2+正極（石墨）2MnO2+2NH4++2e-====2MnO(OH)+2NH3總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2NH4+====Zn2++2MnO(OH)+2NH3第十九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五（2）鉛蓄電池負極：Pb+SO42--2e-====PbSO4

正極：PbO2+4H++SO42-+2e-====PbSO4+2H2O負極：PbSO4+2e-====Pb+SO42-

正極：PbSO4+2H2O-2e-====PbO2+4H++SO42-第二十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五①電極材料及原料：②電解質(zhì)溶液：③電極反應(yīng)式：正極：PbO2

負極：PbH2SO4溶液負極（Pb）:Pb-2e-+SO42

-====PbSO4Pb+PbO2+2H2SO4====2PbSO4+2H2O正極（PbO2）:PbO2+4H++SO42

-+2e-====PbSO4+2H2O總反應(yīng)：④優(yōu)點：⑤應(yīng)用領(lǐng)域：電壓穩(wěn)定，使用方便、安全、可靠，可以循環(huán)使用廣泛用于國防、科研、交通、生產(chǎn)和生活第二十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五1.電極材料及原料：2.電解質(zhì)溶液：3.優(yōu)點：4.應(yīng)用領(lǐng)域：（3）鋰電池摩托羅拉6188/6288原裝鋰電池正極：金屬氧化物負極：鋰使用壽命長，質(zhì)量輕、電壓高、工作效率高、體積小有機溶劑電腦、照相機、手表、心臟起搏器索尼數(shù)碼相機鋰電池第二十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五

銀鋅原電池是用不銹鋼制成的小圓盒，形似紐扣，故稱紐扣電池。盒內(nèi)一端填充氧化銀和石墨組成的活性材料，另一端填充鋅汞合金組成的活性材料。電極反應(yīng)如下：鋅：Zn+2OH--2e-====Zn（OH）2

氧化銀：Ag2O+H2O+2e-====2Ag+2OH-鋅是

極，發(fā)生

反應(yīng)；氧化銀是

極，發(fā)生

反應(yīng)。總反應(yīng)為：_____________________________.負氧化正還原Zn+Ag2O+H2O====Zn（OH）2+2Ag（4）銀鋅電池第二十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五3.燃料電池(1)氫氧燃料電池請移動鼠標觀看相應(yīng)內(nèi)容第二十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五20世紀60年代應(yīng)用于美國載人飛船，也曾用于叉車、牽引車等。燃料電池是繼水力、火力、核能發(fā)電之后的第四類發(fā)電—化學(xué)能發(fā)電負極：

2H2+4OH--4e-====4H2O正極：

O2+2H2O+4e-====4OH-2H2+O2====2H2O4e-燃料電池的反應(yīng)方程式：第二十五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五燃料電池：把能源中燃料燃燒反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的“能量轉(zhuǎn)換器”2H2+O2====2H2O氫氧燃料電池

常見的燃料電池還有甲烷燃料電池、鋁—空氣燃料電池、熔融鹽燃料電池等優(yōu)點：效率高、無污染，裝置可持續(xù)使用電極選用多孔性金屬電極，具有催化性能第二十六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五(2)磷酸型燃料電池

以磷酸為電解質(zhì)，利用廉價的碳材料為骨架。除了以氫氣為燃料外，還可使用甲醇、天然氣、城市煤氣等低廉燃料，是目前最成熟的燃料電池。目前世界上大容量的燃料電池發(fā)電廠，都使用磷酸型燃料電池。如東京電能公司經(jīng)營的11MW美日合作磷酸型燃料電池發(fā)電廠。第二十七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五(3)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。該電池以取之不盡的海水為電解質(zhì)，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20倍～50倍。電極反應(yīng)式為：負極：正極：電池總反應(yīng)：4Al-12e-====4Al3+3O2+6H2O+12e-====12OH-4Al+3O2+6H2O====4Al(OH)3第二十八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五4.其他電能火力發(fā)電太陽能電池風(fēng)力發(fā)電第二十九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五水力發(fā)電海浪發(fā)電地?zé)岚l(fā)電潮汐發(fā)電第三十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五[回應(yīng)故事情境]開始上課時講的故事中貴婦人經(jīng)常頭痛的原因是什么？如何醫(yī)治？2.伽伐尼青蛙抽搐實驗的原因是什么？都是因為形成了原電池第三十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五原電池的原理常見電源形成原電池的條件有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)形成完整閉合回路有兩個活潑性不同的電極化學(xué)電源電解質(zhì)溶液燃料電池其他電能第三十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五1.如下圖所示的裝置能夠組成原電池且產(chǎn)生電流的是（）GGGG稀硫酸A稀硫酸B硫酸銅溶液C乙醇水溶液D銅銀銅鋅銅鋅鋅銅BC這是雙選題哦！第三十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期五2.（2012·中山高一檢測）已知空氣-鋅電池的電極反應(yīng)為：鋅片：Zn+2OH－－2e－====ZnO+H2O石墨：O2+2H2O+4e