高一化學(xué)必修第二章第二節(jié)化學(xué)能與電能教學(xué)精選PPT

關(guān)于高一化學(xué)必修第二章第二節(jié)化學(xué)能與電能教學(xué)第1頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三第二節(jié)化學(xué)能與電能一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化第2頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三

電能是現(xiàn)代社會(huì)中應(yīng)用最廣泛、使用最方便、污染最小的一種二次能源，又稱為電力。第3頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三思考與交流

在你的生活與學(xué)習(xí)中，或你了解的范圍里，還有那些需要使用電池的產(chǎn)品或器具？各使用什么樣的電池？電池的廣泛應(yīng)用第4頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三估計(jì)在2050年火電仍居首位

火電，又稱為火力發(fā)電。那么，火究竟是如何轉(zhuǎn)化為電？2001年我國發(fā)電總量構(gòu)成圖第5頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三化學(xué)能熱能機(jī)械能電能燃燒蒸汽發(fā)電機(jī)1.火力發(fā)電的原理一、化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化第6頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三2.火力發(fā)電的利弊分析

思考1：火力發(fā)電有何利與弊？燃料燃燒轉(zhuǎn)化為電能后，社會(huì)中應(yīng)用最廣泛、使用最方便。利弊產(chǎn)生二氧化硫和氮的氧化物，導(dǎo)致空氣污染，也會(huì)造成酸雨，破壞生態(tài)環(huán)境；會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，會(huì)使地球的溫室效應(yīng)惡化。

思考2：假設(shè)你是電力工程師，面對(duì)這些利弊，你會(huì)如何應(yīng)對(duì)呢？a、改進(jìn)火力發(fā)電b、研究新的發(fā)電方式

方式之一就是嘗試將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。就像電池。其好處就是減少中間環(huán)節(jié)能損，高效、清潔利用燃料，不浪費(fèi)能源，更方便。第7頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三化學(xué)能電能？（閱讀教材P40頁，回答問題）1、當(dāng)氧化劑和還原劑直接接觸進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，化學(xué)能要經(jīng)過一系列能量轉(zhuǎn)換才能轉(zhuǎn)換為電能。2、把氧化劑和還原劑分開，使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)在兩個(gè)不同區(qū)域進(jìn)行。3、需要在氧化劑和還原劑之間架設(shè)橋梁使電子從還原劑區(qū)域流向氧化劑區(qū)域。4、考慮氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)發(fā)生的條件和環(huán)境，化學(xué)物質(zhì)的選擇。5、從電學(xué)角度考慮儀器選擇和組裝問題。第8頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三3.原電池：把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。[實(shí)驗(yàn)2-4]原電池原理的動(dòng)畫模擬化學(xué)能電能？第9頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三電極材料現(xiàn)象電子得失電極反應(yīng)原電池的電極Zn片Cu片總的離子反應(yīng)方程式失得Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑負(fù)極正極Zn+2H+

＝Zn2++H2↑有氣體產(chǎn)生Zn片溶解第10頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三與原電池相關(guān)的概念1.電路：外電路內(nèi)電路電子流向：失電子的一極流向得電子的一極電流方向：與電子流動(dòng)方向相反陰離子流動(dòng)方向與電子流動(dòng)方向一致陽離子流動(dòng)方向與電流方向一致2.電極：正極：電子流入的一極（Cu）負(fù)極：電子流出的一極（Zn）3.電極反應(yīng)式：正極：2H++2e-＝H2↑負(fù)極：Zn－2e-＝Zn2+4.總反應(yīng)式：Zn+2H+

＝Zn2++H2↑第11頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三原電池“負(fù)極出電子，電子回正極”發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)發(fā)生得電子的還原反應(yīng)一、原電池工作原理第二課時(shí)第12頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三氧化反應(yīng)Zn-2e-=Zn2+

銅鋅原電池電解質(zhì)溶液失e-,沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應(yīng)2H++2e-=H2↑陰離子陽離子總反應(yīng)：負(fù)極正極2H++2e-=H2↑Zn－2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑(離子方程式）（化學(xué)方程式）電極反應(yīng)正極：負(fù)極：（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）第13頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三探究討論:下列裝置能否作為原電池Zn—Zn與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn).Zn—石墨與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn).Fe—Zn與稀硫酸進(jìn)行實(shí)驗(yàn).Cu—Zn與乙醇進(jìn)行實(shí)驗(yàn).Cu—Zn與一瓣柑桔(或一個(gè)蘋果)進(jìn)行實(shí)驗(yàn).Cu—Zn與硫酸銅溶液進(jìn)行實(shí)驗(yàn).第14頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三電極材料介質(zhì)同一容器現(xiàn)象能否形成原電池Zn—Zn稀硫酸Zn—石墨Fe—ZnCu—Zn乙醇Cu—Zn一瓣柑桔Cu—Zn硫酸銅溶液第15頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三二、原電池的構(gòu)成條件

1、兩種活潑性不同的金屬（或一種金屬和另一種非金屬導(dǎo)體）構(gòu)成電極。

相對(duì)活潑的金屬作負(fù)極2、電解質(zhì)溶液。3、電極用導(dǎo)線相聯(lián)構(gòu)成閉合回路。4、必須有自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。負(fù)極：電子流出的電極(較活潑的金屬)正極：電子流入的電極(較不活潑的金屬、石墨等)第16頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三CH2SO4（不可以）（不可以）（可以）（不可以）第17頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三電極材料電子流向反應(yīng)類型組成負(fù)極正極電解質(zhì)相對(duì)活潑的金屬流出電子氧化反應(yīng)酸、堿或鹽的溶液相對(duì)不活潑的金屬（或能導(dǎo)電的非金屬）流入電子還原反應(yīng)原電池的組成復(fù)習(xí)第18頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三普通鋅錳電池堿性電池

鎳鎘電池小型高性能燃料電池

鋰離子電池鎳氫電池

第19頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三干電池

上圖是鋅－錳干電池第20頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三干電池負(fù)極：Zn–2e-=Zn2+（負(fù)極）（正極）2NH4++2e-=2NH3+H2總反應(yīng)：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H22MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=[Zn(NH3)4]Cl2正極：鋅筒石墨棒MnO2和C普通鋅-錳干電池的結(jié)構(gòu)NH4Cl、ZnCl2

和

H2O等第21頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三干電池負(fù)極：Zn–2e-=Zn2+（負(fù)極）（正極）正極：2NH4++2e-=2NH3+H2總反應(yīng)：Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H22MnO2+H2=2MnO(OH)ZnCl2+4NH3=[Zn(NH3)4]Cl2其他干電池：堿性鋅-錳干電池、銀-鋅紐扣電池等優(yōu)點(diǎn)：攜帶方便缺點(diǎn)：電量小，污染大鋅筒石墨棒MnO2和C普通鋅-錳干電池的結(jié)構(gòu)NH4Cl、ZnCl2

和

H2O等第22頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三2、蓄電池（1）鉛蓄電池正極材料上涂有棕褐色的PbO2，負(fù)極材料是海綿狀的金屬鉛，兩極浸在H2SO4溶液中。寫出電極反應(yīng)式。第23頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三鉛蓄電池第24頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三鉛蓄電池第25頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三鉛蓄電池總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O負(fù)極：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正極：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O第26頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三鉛蓄電池總反應(yīng)：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O負(fù)極：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正極：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O其他蓄電池：鎳-鎘蓄電池、銀-鋅蓄電池等優(yōu)點(diǎn)：可反復(fù)使用

缺點(diǎn)：污染大第27頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三

隨著用電器朝著小型化、多功能化發(fā)展的要求，對(duì)電池的發(fā)展也提出了小型化、多功能化發(fā)展的要求。

體積小、性能好的堿性鋅－錳電池應(yīng)運(yùn)而生。這類電池的重要特征是電解液由原來的中性變?yōu)殡x子導(dǎo)電性更好的堿性，負(fù)極也由鋅片改為鋅粉，反應(yīng)面積成倍增長，使放電電流大幅度提高。第28頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三銀鋅電池正極殼填充Ag2O和石墨，負(fù)極蓋填充鋅汞合金，電解質(zhì)溶液KOH。反應(yīng)式為：2Ag+Zn(OH)2

Zn+Ag2O+H2O

寫出電極反應(yīng)式。充電放電1970-1975,開發(fā)了先進(jìn)的銀鋅、鎳鎘電池技術(shù)。1975-1983,為美國海軍生產(chǎn)潛水艇用銀鋅電池。1979-1987,為美國國家能源部發(fā)展電動(dòng)車用的鎳鋅電池。1998-1992,為美國海軍發(fā)展世界上最大的鎳鎘電池用于核潛水艇。第29頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三鎘鎳電池NiO2+Cd+2H2ONi(OH)2+Cd(OH)2

放電充電負(fù)極材料：Cd，正極材料：涂有NiO2

，電解質(zhì)：KOH溶液。反應(yīng)式如下：寫出電極反應(yīng)式。第30頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三氫氧燃料電池第31頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三氫氧燃料電池Pt電極H2O2氫氧燃料電池模擬KOH航天技術(shù)上使用的一種電池，它具有高能、輕便、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。用Pt做電極，KOH溶液做電解液，因其反應(yīng)與氫氧燃燒相似，故稱為氫氧燃燒電池。請(qǐng)寫出各電極的電極反應(yīng)。若將氫氣換成甲烷，寫出各電極的電極反應(yīng)第32頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三新型燃料電池

燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是在工作時(shí)，不斷從外界輸入，同時(shí)將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池第33頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三燃料電池

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點(diǎn)燃?xì)溲跞剂想姵囟嗫仔越饘匐姌O，具有催化性能第34頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三燃料電池

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點(diǎn)燃?xì)溲跞剂想姵?/p>

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(diǎn)：效率高、無污染，裝置可持續(xù)使用多孔性金屬電極，具有催化性能第35頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三鋰電池

鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負(fù)極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作負(fù)極相比較，使用壽命大大延長。第36頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三鋰電池干電池疊層電池紐扣電池各類電池第37頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三減少污染節(jié)約資源第38頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三練習(xí)1、請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)原電池的原理，指出下列原電池的正極與負(fù)極分別是什么？寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式。思考：若將該裝置中的電解質(zhì)溶液換成氯化鐵溶液或鹽酸，又作何解答？第39頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三練習(xí)2判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請(qǐng)說明理由；若是，請(qǐng)指出正負(fù)極名稱，并寫出電極反應(yīng)式.①②③(×)(×)(∨)2H++2e-＝H2↑負(fù)極：總反應(yīng)：正極：Zn－2e-＝Zn2+Zn+2H+＝Zn2++H2↑第40頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三⑤④(∨)(∨)負(fù)極：正極：總反應(yīng)：正極：負(fù)極：總反應(yīng)：Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑Zn+2H+＝Zn2++H2↑Fe－2e-＝Fe2+Cu2++2e-＝CuFe+Cu2+＝Fe2++CuFe+CuSO4＝Cu+FeSO4第41頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三⑦⑥(×)(∨)負(fù)極：正極：總反應(yīng)：Zn－2e-＝Zn2+Cu2++2e-＝CuZn+Cu2+＝Zn2++Cu或Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu第42頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三⑧⑨(×)(∨)負(fù)極：正極：總反應(yīng)：Fe－2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑Fe+2H+＝Fe2++H2↑或Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑第43頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三3.如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是4。試將下列兩個(gè)氧化還原反應(yīng)分別設(shè)計(jì)成兩個(gè)原電池⑴.Zn+2AgNO3=Zn(NO3)2+2Ag⑵.2Fe3++Fe=3Fe2+(D)(Zn∣AgNO3∣C)(Fe∣Fe2(SO4)3∣C)A.鐵圈和銀圈左右搖擺不定；B.保持平衡狀態(tài)；C.鐵圈向下傾斜；D.銀圈向下傾斜；第44頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三思考

什么類型的化學(xué)反應(yīng)可設(shè)計(jì)成原電池？

理論上講，常溫下可自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都能設(shè)計(jì)成原電池。第45頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三小結(jié)化學(xué)電池的反應(yīng)本質(zhì)是——氧化還原反應(yīng)化學(xué)能化學(xué)電池氧化還原反應(yīng)電能1、原電池原理；2、原電池形成條件；3、電極反應(yīng)式的書寫。第46頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三作業(yè)：課本P44——451、2第47頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三-ne-金屬原子金屬陽離子被氧化金屬腐蝕的實(shí)質(zhì):[知識(shí)拓展]第48頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三電流例如條件種類相互關(guān)系本質(zhì)有微弱的電流無鋼鐵腐蝕2Fe＋3Cl2＝2FeCl3

不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸發(fā)生原電池反應(yīng)電化腐蝕化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕、電化腐蝕常同時(shí)發(fā)生，但電化學(xué)腐蝕更普遍，危害更大。較活潑金屬被氧化金屬被氧化金屬與非電解質(zhì)等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)金屬腐蝕的種類第49頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三鋼鐵的析氫腐蝕示意圖鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖電化學(xué)腐蝕（1）析氫腐蝕水膜酸性較強(qiáng)

H2O＋CO2H2CO3H＋＋HCO3-

正極(C)：2H＋＋2e-＝H2↑

負(fù)極(Fe)：Fe－2e-＝Fe2＋（2）吸氧腐蝕水膜酸性較弱或中性正極(C)：2H2O＋O2＋4e-＝4OH－負(fù)極(Fe)：Fe－2e-＝Fe2＋第50頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較Fe2O3·nH2O（鐵銹）通常兩種腐蝕同時(shí)存在，但以后者更普遍。析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜呈酸性。水膜呈中性或酸性很弱。CO2+H2OH2CO3

H++HCO3-電極反應(yīng)負(fù)極Fe(-)Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正極C(+)2H++2e=H2↑O2+2H2O+4e=4OH-總反應(yīng):Fe+2H+=Fe2+↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3聯(lián)系第51頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三練習(xí)如圖,水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：（1）若液面上升，則溶液呈性，發(fā)生腐蝕,電極反應(yīng)式為：負(fù)極：,正極：；若液面下降，則溶液呈性，發(fā)生腐蝕，電極反應(yīng)式為：負(fù)極：正極：。（2）中性或堿性吸氧Fe–2e-＝Fe2+O2+2H2O+4e-＝4OH－酸性析氫Fe–2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑第52頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三原電池原理的應(yīng)用1在輪船船殼水線以下部分鑲上Zn塊，來防止船殼的腐蝕FeZnne-e-e-e-e-正極：被保護(hù)金屬負(fù)極：外加一種更活潑的金屬

第53頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三原電池原理的應(yīng)用2請(qǐng)根據(jù)反應(yīng)2Fe3++Cu=2Fe2++Cu2+設(shè)計(jì)原電池，你有哪些可行方案?ACCuFeCl3溶液第54頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三⑶原電池設(shè)計(jì)思路：１)能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)２)通常須兩個(gè)活性不同的電極３)電解質(zhì)溶液４)還原劑在負(fù)極失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化劑在正極得電子,發(fā)生還原反應(yīng)．4.化學(xué)電池的本質(zhì)——氧化還原反應(yīng)第55頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三

相同條件下，純鋅粒和粗鋅粒與同濃度的稀硫酸反應(yīng)的速率一樣嗎？為什么？假如要求你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來證明你的觀點(diǎn)，你的實(shí)驗(yàn)方案是怎樣的？證據(jù)和結(jié)論又是什么？原電池原理的應(yīng)用3第56頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三

把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時(shí)，a為負(fù)極；c、d相連時(shí)，電流由d到c；a、c相連時(shí)，c極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時(shí)，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱的為：()A．a(chǎn)>b>c>dB．a(chǎn)>c>d>bC．c>a>b.>dD．b>d>c>aB原電池原理的應(yīng)用4第57頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三(4)原電池原理的應(yīng)用：１)利用原電池原理設(shè)計(jì)新型化學(xué)電池；２)改變化學(xué)反應(yīng)速率，如實(shí)驗(yàn)室用粗鋅與硫酸反應(yīng)制取氫氣；３)進(jìn)行金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱比較；４)電化學(xué)保護(hù)法，即將金屬作為原電池的正極而受到保護(hù)。如在鐵器表面鍍鋅。第58頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三病例分析第59頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三病例分析第60頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三病例分析第61頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三你能為她開一個(gè)藥方嗎？第62頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三1-2.火力發(fā)電的原理及火力發(fā)電的利弊3.原電池：⑴原電池原理⑵原電池的構(gòu)成條件構(gòu)成電極：兩種活潑性不同的金屬（或一種金屬和另一種非金屬導(dǎo)體）；電解質(zhì)溶液；電極用導(dǎo)線相聯(lián)構(gòu)成閉合回路；如何判斷正負(fù)極⑶原電池原理的應(yīng)用4.化學(xué)電池的本質(zhì)---氧化還原反應(yīng)小結(jié)第63頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三1.下列裝置中能組成原電池形成電流的是()CAZnCuH2SO4CuZnA酒精ABZnH2SO4ACuH2SO4CDACuCuH2SO4原電池的判斷典型例題：第64頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三2.某金屬能跟稀鹽酸作用發(fā)出氫氣，該金屬與鋅組成原電池時(shí)，鋅為負(fù)極，此金屬是()A.MgB.FeC.AlD.Cu原電池的工作原理B3.由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液的PH()A.不變B先變大后變小C逐漸變大D.逐漸變小C典型例題：第65頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三4.一個(gè)電池反應(yīng)的離子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu,

該反應(yīng)的的原電池正確組合是（）C原電池構(gòu)成條件ABCD正極ZnCuCuFe負(fù)極CuZnZnZn電解質(zhì)溶液CuCl2H2SO4CuSO4HCl典型例題：第66頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三科學(xué)工作者為心臟病人設(shè)計(jì)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)液體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（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___________________原電池電極反應(yīng)式的書寫Zn2Zn-4e-=2Zn2+PtO2+2H2O+4e-=4OH-典型例題：第67頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三(1)比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。例1：下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強(qiáng)的是C.將甲乙作電極組成原電池時(shí)甲是負(fù)極；A.甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶解，甲上有H2氣放出；B.在氧化–還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多；D.同價(jià)態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強(qiáng)；（C）原電池原理應(yīng)用：第68頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三(2)比較反應(yīng)速率例2：下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是粗鋅和1mol/L鹽酸；B.A.純鋅和1mol/L硫酸；純鋅和18mol/L硫酸；C.粗鋅和1mol/L硫酸的反應(yīng)中加入幾滴CuSO4溶液。D.（D

）原電池原理應(yīng)用：第69頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三(3)比較金屬腐蝕的快慢例3：下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是(5)(2)(1)(3)(4)原電池原理應(yīng)用：第70頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三例4：下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時(shí)間后腐蝕速率由慢到快的順序是(4)(2)(1)(3)第71頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三(4)判斷溶液pH值變化例5：在Cu-Zn原電池中，200mLH2SO4溶液的濃度為0.125mol/L,若工作一段時(shí)間后，從裝置中共收集到0.168L升氣體，則流過導(dǎo)線的電子為————mol,溶液的pH值變_________？（溶液體積變化忽略不計(jì)）0.2解得：y

＝0.015(mol)x＝0.015(mol)＝＝3.75×10﹣4(mol/L)∴pH＝-lg3.75×10－4＝4-lg3.75答：……－0.015根據(jù)電極反應(yīng)：正極：負(fù)極：Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-

＝H2↑得：2222.4x

y0.168解：0.2×0.125×2c(H+)余∴2H+——

2e——H2↑大

0.015原電池原理應(yīng)用：第72頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三(5)原電池原理的綜合應(yīng)用例6：市場(chǎng)上出售的“熱敷袋”的主要成分為鐵屑、炭粉、木屑、少量氯化鈉和水等?！盁岱蟠眴⒂弥坝盟芰洗蛊渑c空氣隔絕，啟用時(shí)，打開塑料袋輕輕揉搓就會(huì)放出熱量。使用完后，會(huì)發(fā)現(xiàn)有大量鐵銹存在?！盁岱蟠笔抢?/p>

放出熱量。2)炭粉的主要作用是

。3)加入氯化鈉的主要作用是

。4)木屑的作用是

。鐵被氧化與鐵屑、氯化鈉溶液構(gòu)成原電池，加速鐵屑的氧化氯化鈉溶于水、形成電解質(zhì)溶液使用“熱敷袋”時(shí)受熱均勻原電池原理應(yīng)用：第73頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三

拓展練習(xí)（1）若燒杯中溶液為稀硫酸，則觀察到的現(xiàn)象。

兩極反應(yīng)式為：正極

；負(fù)極

。

該裝置將

能轉(zhuǎn)化為

能。（2）若燒杯中溶液為氫氧化鈉溶液，則負(fù)極為

，總反應(yīng)方程為

。鎂逐漸溶解，鋁極上有氣泡冒出，電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)；2H++2e—=H2↑Mg－2e—=Mg2+

化學(xué)能電能Al2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑第74頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三原電池分析電極反應(yīng)式的書寫總反應(yīng)方程式的書寫化學(xué)電池的反應(yīng)本質(zhì)：氧化還原反應(yīng)原電池電極名稱的確定方法①根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定。通常是活潑金屬是負(fù)極，不活潑金屬、碳棒、化合物是正極。②根據(jù)電極反應(yīng)的本身確定。失電子的反應(yīng)→氧化反應(yīng)→負(fù)極得電子的反應(yīng)→還原反應(yīng)→正極總結(jié)第75頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三謝謝大家第76頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三——電極方程式的書寫各類電池簡介二、發(fā)展中的化學(xué)電源第77頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三電池的種類鋰電池鋅錳電池鎳鎘電池鎳氫電池等等第78頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三伏打電池供電量小，電壓低，電流不穩(wěn)定；攜帶不便實(shí)用電池供電量大，電壓高，電流穩(wěn)定；安全、耐用、便攜；有特殊用途；便于回收、污染小。分類1、不可充電電池——如：干電池

2、充電電池又稱二 次電池——蓄電池

3、燃料電池第79頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三鋰電池干電池疊層電池紐扣電池各類電池第80頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三電池的用途電子鐘表、袖珍記數(shù)器照相機(jī)、手機(jī)、攝像機(jī)、電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車、家用電腦等。第81頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三1、干電池(普通鋅錳電池）干電池用鋅制桶形外殼作負(fù)極，位于中央的頂蓋有銅帽的石墨作正極，在石墨周圍填充NH4Cl、ZnCl2和淀粉作電解質(zhì)溶液，還填充MnO2的黑色粉末吸收正極放出的H2，防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象。電極總的反應(yīng)式為：4NH4Cl+2Zn+2MnO2=[Zn(NH3)4]Cl2+ZnCl2+Mn2O3+H2O請(qǐng)寫出各電極的電極反應(yīng)。第82頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三干電池負(fù)極:Zn－2e-＝Zn2＋

普通鋅錳干電池：（-）ZnZnCl2、NH4Cl（糊狀）石墨(ＭnO2)(+）

正極:2NH4+＋2e-＝2NH3↑＋H2↑

總電池反應(yīng)方程式：2NH4Cl＋Zn＝ZnCl2＋2NH3↑＋H2↑

缺點(diǎn)：放電量小，放電過程中易氣漲或漏液

改進(jìn)后堿性鋅錳電池的優(yōu)點(diǎn)：電流穩(wěn)定，放電容量、時(shí)間增大幾倍，不會(huì)氣漲或漏液。H2O+4MnO2＋2Zn＝Zn(OH)2+ZnO＋2Mn2O3

二氧化錳的用途第83頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三1.寫出鋅錳干電池的電極反應(yīng)和總化學(xué)反應(yīng)方程式。負(fù)極————————————————正極————————————————總反應(yīng)———————————————通常我們可以通過干電池的外觀上的哪些變化判斷它已經(jīng)不能正常供電了？_____________________________我們?cè)谑褂酶呻姵氐倪^程中并沒有發(fā)現(xiàn)有氣體產(chǎn)生，請(qǐng)推測(cè)可能是干電池中的什么成分起了作用？Zn-2e-=Zn2+2NH4++2e-=2NH3+H2Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H2鋅筒變軟，電池表面變得不平整MnO2第84頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三鋅錳堿性電池鋅錳堿性電池是一種新型的干電池。正極材料為MnO2,還原產(chǎn)物為Mn2O3,電解質(zhì)是KOH溶液，其放電曲線如圖所示：請(qǐng)寫出電極反應(yīng)式并分析其工作原理。該電池有何優(yōu)點(diǎn)？優(yōu)點(diǎn):工作電動(dòng)勢(shì)穩(wěn)定負(fù)極：Zn+2OH－－2e-=Zn(OH)2正極：2MnO2+H2O+2e-=Mn2O3+2OH－

總：

Zn+2MnO2+H2O=Zn(OH)2+

Mn2O3第85頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三第86頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三第87頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三2、充電電池——蓄電池（1）鉛蓄電池

正極材料上涂有棕褐色的PbO2，負(fù)極材料是海綿狀的金屬鉛，兩極浸在H2SO4溶液中。寫出電極反應(yīng)式。第88頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三鉛蓄電池

特點(diǎn)：電壓高穩(wěn)定，可反復(fù)使用，安全、方便、可靠。鉛易產(chǎn)生氫氣損耗，充電時(shí)需加水。

用途：汽車電源負(fù)極Pb＋SO42-－2e-＝PbSO4↓正極PbO2＋4H+＋SO42-＋2e-＝2PbSO4↓＋2H2O總反應(yīng)方程式：

Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O放電充電第89頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三鉛蓄電池（原電池）工作時(shí)，總反應(yīng)為Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O,由此可以判斷：（1）原電池的電極材料：正極為_____

負(fù)極為_____（2）兩極的電極反應(yīng)式：正極為__________________負(fù)極為_______________________（3）工作一段時(shí)間后，蓄電池里電解質(zhì)溶液的pH______（填變大、變小、不變）PbO2PbPbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2OPb-2e-+SO42-=PbSO4變大充電放電第90頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三（2）銀鋅蓄電池

正極殼填充Ag2O和石墨，負(fù)極蓋填充鋅汞合金，電解質(zhì)溶液KOH。反應(yīng)式為：2Ag+Zn(OH)2

Zn+Ag2O+H2O

寫出電極反應(yīng)式。充電放電1970-1975,開發(fā)了先進(jìn)的銀鋅、鎳鎘電池技術(shù)。1975-1983,為美國海軍生產(chǎn)潛水艇用銀鋅電池。1979-1987,為美國國家能源部發(fā)展電動(dòng)車用的鎳鋅電池。1998-1992,為美國海軍發(fā)展世界上最大的鎳鎘電池用于核潛水艇。第91頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三銀-鋅蓄電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充電和放電過程可以表示為：2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+H2O放電充電此電池放電時(shí)，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是（）A.AgB.Zn(OH)2C.Ag2OD.ZnD電極反應(yīng)：負(fù)極：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2

正極：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-第92頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三（3）鎘鎳電池NiO2+Cd+2H2ONi(OH)2+Cd(OH)2

放電充電負(fù)極材料：Cd；正極材料：涂有NiO2，電解質(zhì)：KOH溶液。反應(yīng)式如下：寫出電極反應(yīng)式。

特點(diǎn)：比鉛蓄電池耐用，可密封反復(fù)使用。第93頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三鎳—鎘可充電電池可發(fā)生如下反應(yīng)：Cd+2NiO(OH)+2H2O由此可知，該電池的負(fù)極材料是Cd(OH)2+2Ni(OH)2放電充電A.Cd

（A

）B.

NiO(OH)

D.Ni(OH)2C.Cd(OH)2電極反應(yīng)：負(fù)極：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2

正極：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-第94頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三3、迷你型電池

優(yōu)點(diǎn)：電壓高、穩(wěn)定，低污染。

用途：手表、相機(jī)、心率調(diào)節(jié)器HgO（S）+Zn（S）=Hg（l）+ZnO（S）Ag2O（S）+Zn（S）=2Ag（l）+ZnO（S）第95頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三4、鋰電池鋰電池：（-）Li（S）LiI（晶片）I2(+）

用途：質(zhì)輕、高能、高工作效率、高穩(wěn)定電壓。可使用十年第96頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三大有發(fā)展前景的燃料電池

燃料電池是利用氫氣、天然氣、甲醇等燃料與氧氣或空氣進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)時(shí)釋放出來的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的一類原電池。目前燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可達(dá)近80%，約為火力發(fā)電的2倍。這是因?yàn)榛鹆Πl(fā)電中放出的廢熱太多。燃料電池的噪聲及硫氧化物、氮氧化物等廢氣污染都接近零；燃料電池發(fā)明于19世紀(jì)30年代末，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)、改進(jìn)，到20世紀(jì)60年代才開始進(jìn)入實(shí)用階段。第一代燃料電池的

大致情況如下：

第97頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三氫氧燃料電池第98頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三第99頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三ThisfuelcellwasusedtosupplyelectricityfortheApolloSpaceProgram第100頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三燃料電池

優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)化率高，可持續(xù)使用，不污染環(huán)境

用途：宇宙飛船，應(yīng)用前景廣闊負(fù)極:2H2+4OH-－4e-＝4H2O正極:O2+2H2O＋4e-＝4OH-

總反應(yīng)方程式：

2H2＋O2＝2H2O（-）Ni（多孔）KOH（溶液）NiO2(+）

第101頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三燃料電池介質(zhì)電池反應(yīng)：2H2+Ｏ２=2H2O

酸性負(fù)極正極中性負(fù)極

正極堿性負(fù)極正極2H2-4e-=4H+

O2+4H+

+4e-=2H2O2H2-4e-=4H+

O2+2H2O+4e-=4OH-2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-第102頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三固體燃料電池介質(zhì)電池反應(yīng)：

2H2+Ｏ２=2H2O

負(fù)極正極負(fù)極

正極2H2-4e-+2O2－=2H2O

O2+4e-=2O2－

2H2-4e-=4H+

O2+4H+

+4e-=2H2O第103頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三航天技術(shù)上使用的一種電池，它具有高能、輕便、不污染環(huán)境等優(yōu)點(diǎn)。用Pt做電極，KOH溶液做電解液，因其反應(yīng)與氫氧燃燒相似，故稱為氫氧燃燒電池。請(qǐng)寫出各電極的電極反應(yīng)。氫氧燃料電池若將氫氣換成甲烷，寫出各電極的電極反應(yīng)Pt電極H2O2氫氧燃料電池模擬KOH第104頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三將鉑絲插入KOH溶液作電極，然后向兩個(gè)電極上分別通入甲烷和氧氣，可以形成原電池，由于發(fā)生的反應(yīng)類似于甲烷的燃燒，所以稱作燃料電池，根據(jù)兩極上反應(yīng)的實(shí)質(zhì)判斷，通入甲烷的一極為____，這一極的電極反應(yīng)為___________________；通入氧氣的一極為_______，電極反應(yīng)為__________________________________，總反應(yīng)為__________________________。負(fù)極CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O正極O2+4e-+2H2O=4OH-CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O若將氫氣換成甲烷，寫出各電極的電極反應(yīng)第105頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三問題討論1:

作為一個(gè)電池的消費(fèi)者，你希望使用怎樣的電池？假如你是一個(gè)電池的研究生產(chǎn)者，你應(yīng)該開發(fā)生產(chǎn)怎樣的電池？第106頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三電池的危害性電池中的汞能造成水俁病,佝僂病等電池中的鉛:能引起人體神經(jīng)紊亂,腎炎電池中的鎘:能造成腎損傷,骨質(zhì)疏松,軟骨病。第107頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三大有發(fā)展前景的燃料電池

燃料電池是利用氫氣、天然氣、甲醇等燃料與氧氣或空氣進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)時(shí)釋放出來的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的一類原電池。目前燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可達(dá)近80%，約為火力發(fā)電的2倍。這是因?yàn)榛鹆Πl(fā)電中放出的廢熱太多。燃料電池的噪聲及硫氧化物、氮氧化物等廢氣污染都接近零；燃料電池發(fā)明于19世紀(jì)30年代末，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)、改進(jìn)，到20世紀(jì)60年代才開始進(jìn)入實(shí)用階段。第一代燃料電池的

大致情況如下：

第108頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三

可用兩個(gè)多孔石墨電極（分別含有不同的催化劑）插入作為電解質(zhì)的30%的KOH水溶液中，氧氣和氫氣分別不斷通入正極和負(fù)極并不斷被消耗。兩極發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)：負(fù)極:H2+2OH--2e=2H2O,正極:(1/2)O2+H2O+2e=2OH-總反應(yīng)為:H2+(1/2)O2=H2O

該類型的燃料電池曾在1967年首次被用作阿波羅宇宙飛船的電源。第109頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三

迅猛發(fā)展的綠色環(huán)保電池是指近年來研制、開發(fā)和已投入使用的高性能、無污染電池。金屬氫化物鎳電池與鎘鎳電池有相同的工作電壓(12伏)，但由于采用了稀土合金或TiNi合金儲(chǔ)氫材料作為負(fù)極活性物質(zhì)，取代了致癌物質(zhì)鎘，使其成為一種綠色環(huán)保電池。鋰離子蓄電池系由碳作負(fù)極，嵌鋰的金屬氧化物作正極和有機(jī)電解質(zhì)構(gòu)成，其工作電壓為36伏，因此一個(gè)鋰離子電池相當(dāng)三個(gè)鎘鎳或金屬氫化物鎳電池?？沙潆妷A錳電池是在堿性鋅錳原電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，由于應(yīng)用了無汞化的鋅粉及新型添加劑，不僅保持了原電池的電流放電特性，而且能充電使用幾十次至幾百次。太陽能電池利用P—N結(jié)的光電效應(yīng)，把太陽光能直接轉(zhuǎn)換成電能，滿足用戶需要。這種發(fā)電具有無需燃料、無污染、無噪聲、運(yùn)行簡單可靠、減少維護(hù)、建設(shè)周期短等特點(diǎn)，已被空間和無常規(guī)能源的地域廣泛采用。綠色電池種種第110頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三問題討論2:

作為地球村的一員，無論是電池的研究者，生產(chǎn)商，還是消費(fèi)者，我們都應(yīng)承擔(dān)什么義務(wù)？第111頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三電池的發(fā)展方向光電池使用方便,特別是近年來微小型半導(dǎo)體逆變器迅速發(fā)展,促使其應(yīng)用更加快捷.美,日,歐和發(fā)展中國家都制定出龐大的光伏技術(shù)發(fā)展計(jì)劃,開發(fā)方向是大幅度提高光電池轉(zhuǎn)換效率和穩(wěn)定性,降低成本,不斷擴(kuò)大產(chǎn)業(yè).目前已有80多個(gè)國家和地區(qū)形成商業(yè)化,半商業(yè)化生產(chǎn)能力,年均增長達(dá)16,市場(chǎng)開拓從空間轉(zhuǎn)向地面系統(tǒng)應(yīng)用。第112頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三課堂總結(jié)1、僅有一個(gè)電極材料參與反應(yīng)的原電池：

負(fù)極：M-xe=Mx+

正極：析氫或吸氧或析出不活潑金屬2、兩個(gè)電極均參與反應(yīng)的原電池（如蓄電池，紐扣電池）①電極材料：金屬為負(fù)極，金屬化合物為正極．第113頁，講稿共121頁，2023年5月2日，星期三②電子得失均由兩電極本身發(fā)生．③電極反應(yīng)需考慮電解質(zhì)溶液的參與．

3、電極材料本身均不參與反應(yīng)的電池（燃料電池）①兩電極材料均為惰性電極．②負(fù)極－可燃性氣體失電子，正極－助燃性氣體得電子．③電