化學(xué)能與電能轉(zhuǎn)化

第三單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化討論探究銅片:無現(xiàn)象鋅片:有無色氣體產(chǎn)生銅片:無現(xiàn)象鋅片:有無色氣體產(chǎn)生銅片:有無色氣體產(chǎn)生鋅片:有無色氣體產(chǎn)生電流計(jì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)原電池

問題探究

1、你能找到原電池的正負(fù)極嗎?這一原電池在工作時(shí)的電流流動(dòng)方向是怎樣的？定義:把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。電子由鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片，電流由銅片流出，從鋅片流入。電極材料電極反應(yīng)反應(yīng)類型原電池的電極Zn片Cu片電池總反應(yīng)氧化反應(yīng)Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑負(fù)極正極Zn+2H+＝Zn2++H2↑鋅銅原電池原理還原反應(yīng)負(fù)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-電流方向意大利物理學(xué)家亞歷山德羅.伏打(AlessandroVolta)伏打電池探究形成原電池的條件形成條件一：活潑性不同的兩個(gè)電極負(fù)極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等形成條件二：電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中探究形成原電池的條件形成條件三：必須形成閉合回路探究形成原電池的條件探究形成原電池的條件形成條件四：必須存在自發(fā)的氧化還原反應(yīng)判斷下列裝置能否形成原電池√√√√資料卡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(shí)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。交流與討論鋼鐵的

電化學(xué)腐蝕鋼鐵的防腐蝕：（1）覆蓋保護(hù)層；（2）改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)；（3）鋼鐵表面鑲嵌活潑金屬，如鋅；（4）鋼鐵連接電源負(fù)極。電極名稱負(fù)極正極電極材料電子流向電極反應(yīng)電極反應(yīng)式原電池的總反應(yīng)離子方程式作用結(jié)果外電路電流方向：電子流動(dòng)方向：較活潑的金屬(Zn)較不活潑的非金屬(C)

電子流出(Zn)

電子流入(C)

氧化反應(yīng)(Zn)還原反應(yīng)(C)Zn-2e-=Zn2+2Cu2++2e-=Cu

Zn+Cu2+

=Zn2++Cu

被腐蝕沒被腐蝕（被保護(hù)）從正極(C)流向負(fù)極(Zn)

從負(fù)極(Zn)流向正極(C)

化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能原電池的形成加快了化學(xué)反應(yīng)的速度原電池總結(jié)動(dòng)腦動(dòng)手有下列材料：Zn片、Cu片、導(dǎo)線、水果

、電流計(jì)，請?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)裝置使電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。例題：把A、B、C、D4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)，D上產(chǎn)生大量氣泡；A、C相連時(shí)，電流由C經(jīng)導(dǎo)線流向A；B、D相連時(shí)，電子由D經(jīng)導(dǎo)線流向B，則此4種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)椋ǎ貯＞B＞C＞D②A＞C＞D＞B③C＞A＞B＞D④B＞A＞C＞D②

A＞BC＞DA＞CD＞B２、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ四種金屬，將Ａ和Ｂ用導(dǎo)線連接起來，浸入電解質(zhì)溶液中，Ｂ不易腐蝕。將Ａ、Ｄ分別放入等濃度鹽酸中，Ｄ比Ａ反應(yīng)劇烈。將Ｃｕ浸入Ｂ的鹽溶液中無明顯變化，如果把Ｃｕ浸入Ｃ的鹽溶液中，有金屬Ｃ析出。其活動(dòng)順序?yàn)椋海ǎ?、ＤＣＡＢＢ、ＤＡＢＣＣ、ＤＢＡＣＤ、ＢＡＤＣB試一試1、判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請說明理由；若是，請指出正負(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↑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++Cu2、一個(gè)原電池的總反應(yīng)的離子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu，該反應(yīng)的原電池的組成正確的是（）ABCD正極ZnAgCuCu負(fù)極CuCuZnZn電解質(zhì)溶液CuCl2H2SO4CuSO4FeCl2C5.原電池的設(shè)計(jì)（1）請結(jié)合組成原電池的條件，將氧化還原反應(yīng)：

Fe+Cu2+=Cu+Fe2+設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池。1、電解液：

。2、電極材料：正極

，負(fù)極

。3、電極反應(yīng)式：負(fù)極:.

正極:.5.原電池的設(shè)計(jì)（2）將氧化還原反應(yīng)：Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池。1、電解液：

。2、電極材料：正極

，負(fù)極

。3、電極反應(yīng)式：負(fù)極:.

正極:.5.原電池的設(shè)計(jì)（3）將氧化還原反應(yīng)：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2?設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池。1、電解液：

。2、電極材料：正極

，負(fù)極

。3、電極反應(yīng)式：負(fù)極:.

正極:.5.原電池的設(shè)計(jì)（4）將氧化還原反應(yīng)：2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2?設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池。1、電解液：

。2、電極材料：正極

，負(fù)極

。3、電極反應(yīng)式：負(fù)極:.

正極:.問題探究將銅棒和鋁棒用導(dǎo)線連接后插入濃硝酸中,是否構(gòu)成了原電池?若構(gòu)成了原電池,負(fù)極材料是什么?電極反應(yīng)式?二.化學(xué)電源一次電池（如干電池）:用過后不能復(fù)原二次電池（如蓄電池）:充電后能繼續(xù)使用燃料電池海水電池

負(fù)極（鋅筒）：Zn-2e-=Zn2+正極（石墨）：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O干電池——Zn-Mn普通干電池1、一次電池鋅錳堿性電池是一種新型的干電池。正極材料為MnO2,負(fù)極材料為Zn，還原產(chǎn)物為MnOOH,電解質(zhì)是KOH溶液，總：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH請寫出電極反應(yīng)式并分析其工作原理。負(fù)極：Zn+2OH－－2e-=Zn(OH)2正極：2MnO2+2H2O+2e-

=2MnO（OH）

+2OH－

總反應(yīng)：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，廣泛用于電子表和電子計(jì)算機(jī)。其電極分別為Ag2O和Zn，電解質(zhì)為KOH溶液。發(fā)生反應(yīng)后生成Ag和ZnO,其電極反應(yīng)式為：

負(fù)極：Zn+2OH--2e-

=

ZnO+H2O

正極：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-銀鋅紐扣電池總反應(yīng)式為：Zn+

Ag2O=

ZnO+2Ag2、二次電池鉛蓄電池（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(fù)極：PbH2SO4溶液負(fù)極（Pb）:

Pb-2e-+SO42

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

-+2e-=PbSO4+2H2O總反應(yīng)：負(fù)極：Pb+SO42-=PbSO4+2e-正極：PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O電池總反應(yīng)：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(yīng)：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——電解池放電充電2PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4鉛蓄電池的充放電過程

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”優(yōu)點(diǎn)：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(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

3、新型燃料電池演示探究教材40頁燃料電池負(fù)極：2H2+4OH--4e-=4H2O

正極：O2+2H2O+4e-=4OH-

總反應(yīng)：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(yīng)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(biāo)志燈。該電池以取之不的海水為電解質(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20～50倍。電極反應(yīng)式為：負(fù)極：正極：電池總反應(yīng)：4Al-12e-=4Al3+3O2+6H2O+12e-=12OH-4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3↓怎樣書寫燃料電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式？

書寫步驟：（1）寫出燃燒反應(yīng)，根據(jù)電解液改寫燃料電池總反應(yīng)；（2）寫出正極的電極反應(yīng)式(一般較簡單);（3）由燃料電池總反應(yīng)減去正極的電極反應(yīng)式得負(fù)極的電極反應(yīng)式。正極反應(yīng)一般為

①酸性介質(zhì)

②堿性介質(zhì)O2+4H++4e－=2H2OO2+2H2O+4e－=4OH-

CH4、O2、NaOH組成的燃料電池1.燃燒總化學(xué)反應(yīng)：

CH4+2O2→CO2+2H2O2.燃料電池總反應(yīng)：

3.正極：4.負(fù)極：CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O2O2+4H2O+8e－=8OH-CH4+10OH--8e－=CO32-+7H2O甲醇燃料電池是由甲醇和氧氣及強(qiáng)堿電解質(zhì)溶液構(gòu)成的新型手機(jī)電池，電量可達(dá)現(xiàn)用鎳氫或鋰電池的十倍，可連續(xù)使用一個(gè)月才充一次電。據(jù)此回答：

(1)甲醇是

極,電極反應(yīng)式是:

;(2)電池反應(yīng)的離子方程式:

2CH3OH+16OH--12e－=2CO32-+12H2O2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O.

負(fù)

在生產(chǎn)和生活中我們不但要利用化學(xué)反應(yīng)，使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，而且要利用化學(xué)反應(yīng)使電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能一般通過電解的方法來完成。你能舉出在我們已學(xué)過的化學(xué)課程里涉及利用電解反應(yīng)來制取新物質(zhì)的例子嗎？實(shí)例被電解物質(zhì)電解產(chǎn)物化學(xué)方程式電解水水H2、O22H2O==2H2?

+O2?電解食鹽水H2O、NaClNaOH

、H2、

Cl22NaCl+2H2O=2NaOH+H2?

+

Cl2?電解融熔氯化鈉NaClNa、Cl22NaCl=2NaCl+

Cl2?電解融熔氧化鋁Al2O3Al、O22Al2O3==2Al+3O2?在U形管中加入飽和氯化銅溶液，用石墨棒作電極，接通電源，電解數(shù)分鐘后，觀察現(xiàn)象。（1）接電源負(fù)極的石墨棒上有＿＿＿＿＿＿＿＿，電極反應(yīng)為＿＿＿＿＿＿＿＿。（2）接電源正極的石墨棒上有＿＿＿＿＿＿＿＿，電極反應(yīng)為＿＿＿＿＿＿＿＿。（3）電解反應(yīng)的化學(xué)方程式＿＿＿＿＿＿＿＿。（4）在上述電解反應(yīng)中，被氧化的物質(zhì)是＿＿＿＿，被還原的物質(zhì)是＿＿＿＿。（5）比較電解飽和氯化鈉溶液與電解飽和氯化銅溶液，有什么不同？為什么？有銅析出Cu2++2e-=Cu有Cl2放出2Cl--2e-=Cl2CuCl2

==Cu+Cl2?

CuCl2CuCl2因參與電解的微粒不同。三.電解原理及電解池

3.電極名稱和電極反應(yīng)

與電源負(fù)極相連的電極叫陰極，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)。與電源正極相連的電極叫陽極，陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)。構(gòu)成電解池有什么條件？構(gòu)成條件:（1）與外加電源相連的兩個(gè)電極

（2）有電解質(zhì)溶液

（3）形成閉合回路1.電解:使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程.2.電解池:借助于電流引起氧化還原反應(yīng)的裝置，即把

電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置叫電解池或電解槽比較原電池、電解池的異同點(diǎn)。原電池電解池定義化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。自發(fā)的氧化還原反應(yīng)將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)形成條件①活動(dòng)性不同兩電極②電解質(zhì)溶液③形成閉合回路①兩電極接直流電源②電極插入電解質(zhì)溶液③形成閉合回路電極名稱負(fù)極：較活潑金屬；正極：較不活潑金屬(或能導(dǎo)電的非金屬等)陽極：電源正極相連陰極：電源負(fù)極相連電極反應(yīng)負(fù)極：氧化反應(yīng)正極：還原反應(yīng)陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)原電池、電解池的比較陰極:與電源負(fù)極相連，電子流入，發(fā)生還原反應(yīng)陽極:與電源正極相連，電子流出，發(fā)生氧化反應(yīng)4.電極的判斷e－e－CC陰極陽極電解質(zhì)溶液5.電子、離子的流向電子從陽極通過電源流向陰極陽離子在電解質(zhì)溶液中移向陰極陰離子在電解質(zhì)溶液中移向陽極稀硫酸稀硫酸稀硫酸硫酸

ABCD例題1：下列裝置中屬于原電池的是（）屬于電解池的是（）

BCD怎樣區(qū)分原電池、電解池？原電池、電解池的區(qū)分關(guān)鍵看是否有外接電源；

多池組合判斷：

①無外電源：一池為原電池，其余為電解池；②有外電源：全部為電解池或電鍍池、精煉池。

1.(05上海)10、關(guān)于如圖所示裝置的敘述，正確的是（）A、銅是陽極，銅片上有氣泡產(chǎn)生B、銅片質(zhì)量逐漸減少C、電流從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片D、氫離子在銅片表面被還原D高考題例析2.（2002廣東10）在原電池和電解池的電極上所發(fā)生的反應(yīng)，同屬氧化反應(yīng)或同屬還原反應(yīng)的是A.原電池的正極和電解池的陽極所發(fā)生的反應(yīng)B.原電池的正極和電解池的陰極所發(fā)生的反應(yīng)C.原電池的負(fù)極和電解池的陽極所發(fā)生的反應(yīng)D.原電池的負(fù)極和電解池的陰極所發(fā)生的反應(yīng)高考題例析BC

3.（05全國卷I）11．關(guān)于電解NaCl水溶液，下列敘述正確的是A．電解時(shí)在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉B．若在陽極附近的溶液中滴入KI試液，溶液呈棕色C．若在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶液呈無色D．電解一段時(shí)間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行訠4.（2003上海16．右圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極。則下列有關(guān)的判斷正確的是A.a為負(fù)極、b為正極B.a為陽極、b為陰極C.電解過程中，d電極質(zhì)量增加D.電解過程中，氯離子濃度不變C（2）活潑金屬的冶煉鈉的制取鎂的制取鋁的制取總反應(yīng)式:2NaCl2Na+Cl2↑總反應(yīng)式:MgCl2Mg+Cl2↑總反應(yīng)式:2Al2O32Al+3O2↑（1）氯堿工業(yè)——電解飽和食鹽水總反應(yīng)：2NaCl+2H2O＝＝2NaOH+Cl2↑+H2↑電解5.電解原理的應(yīng)用（3）電鍍銅

(1)電鍍是利用電解原理在某些鍍件上鍍上一層其他金屬或合金的過程，是電解的一個(gè)重要應(yīng)用。

(2)電鍍池的形成條件

陰極：待鍍金屬制品

陽極：鍍層金屬

電鍍液：含有鍍層金屬陽離子的可溶性鹽溶液

鍍件銅氯化銅溶液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象陽極：陰極：銅變小有紅色固體產(chǎn)生反應(yīng)方程式Cu－2e-＝Cu2+Cu2++2e-＝Cu電鍍液的組成及酸堿性不會變化（4）銅的電解精煉⑴、粗銅所含的雜質(zhì)Zn、Fe、Ni、Ag、Au等+純銅粗銅－CuSO4溶液⑵、粗銅的精煉以粗銅為陽極，以純銅為陰極，以CuSO4溶液為電解液進(jìn)行電解陽極：Zn－2e－＝Zn2+Fe－2e－＝Fe2+Ni－2e－＝Ni2+Cu－2e－＝Cu2+

陰極：

Cu2++2e－＝Cu長時(shí)間電解后必須補(bǔ)充電解液6.電極產(chǎn)物的判斷及電極反應(yīng)的書寫陽極:先看電極后看溶液

(1)活潑金屬電極:金屬電極失電子（除金和鉑)(2)惰性電極:溶液中陰離子失去電子,

失電子能力為:S2->I->Br->Cl

->OH->含氧酸根>F-陰極:溶液中陽離子得電子,得電子能力為:

Ag+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）

>Al3+>Mg2+>……如電解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液時(shí)其電極反應(yīng)式為：陽極：4OH－－4e－＝2H2O+O2↑陰極：4H++4e－＝2H2↑