歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂 第三單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化 第1課時(shí) 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(xiě)一個(gè)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(guò)程 得到 還原 失去 氧化 電子轉(zhuǎn)移 NaOH HCl NaCl H2O 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 電子通過(guò)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(yáng)離子向 極移動(dòng) 陰離子向 極移動(dòng) 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) 總反應(yīng)式 電子流向 用電極表示 Zn Cu Zn Zn 2e Zn2 氧化 Cu 2H 2e H2 還原 Zn 2H Zn2 H2 3 銅鋅原電池 圖2 3 1 2 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OH O2 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 形成電解質(zhì)溶液 電極反應(yīng) 負(fù)極 Fe 2Fe 4e 2Fe2 正極 C O2 2H2O 4e 4OH 二 化學(xué)電源 1 化學(xué)電源的分類(lèi) 一次 二次 1 電池 用過(guò)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(jiàn)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 2Cl2 2MnO OH 2 鉛蓄電池 PbO2 Pb 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 PbO2 Pb 2H2SO4 2PbSO4 2H2O 3 氫氧燃料電池 特點(diǎn) 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KOH為電解質(zhì)溶液 負(fù)極 正極 總反應(yīng)式 2H2 O2 2H2O 2H2 4OH 4e 4H2O O2 2H2O 4e 4OH 原電池形成條件的探究 1 實(shí)驗(yàn)原理 Zn H2SO4 ZnSO4 H2 2 實(shí)驗(yàn)裝置 以銅鋅原電池為例 圖2 3 2 3 實(shí)驗(yàn)步驟及現(xiàn)象 無(wú)現(xiàn)象 產(chǎn)生無(wú)色氣泡 偏轉(zhuǎn) 1 實(shí)驗(yàn)1 2 4均產(chǎn)生無(wú)色氣泡 其成分是 填化學(xué) 式 由實(shí)驗(yàn)1 2可知活潑性 Zn Cu H2 2 實(shí)驗(yàn)4中電子流向 用電極表示 下同 電流方向 Zn Cu Cu Zn 3 實(shí)驗(yàn) 填實(shí)驗(yàn)序號(hào) 形成了原電池 3和4 4 若其他條件相同 實(shí)驗(yàn)1 2 4比較 實(shí)驗(yàn)4 填實(shí)驗(yàn)序號(hào) 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(gè)條件 1 具有能自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應(yīng) 2 有兩個(gè)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(dòng)方向判斷 在原電池的電解質(zhì)溶液中 陽(yáng)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(lái)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(shū)寫(xiě) 1 書(shū)寫(xiě)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(xiě)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(xiě)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(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式應(yīng)注意的問(wèn)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(yáng)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(gè)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)速率 如實(shí)驗(yàn)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(dòng)性強(qiáng)弱 原電池中 一般活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬為負(fù)極 活動(dòng)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(dòng)性 A B 3 設(shè)計(jì)原電池 從理論上說(shuō) 任何一個(gè)氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池 例如反應(yīng)Cu 2FeCl3 2FeCl2 CuCl2可設(shè)計(jì)成如圖2 3 3所示的原電池 該原電池的電極反應(yīng)式為 圖2 3 3 負(fù)極 Cu Cu 2e Cu2 氧化反應(yīng) 正極 C 2Fe3 2e 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(cè) 下列各裝置能組成原電池的是 B 解析 A中兩個(gè)電極都是Zn 活潑性相同 無(wú)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(dòng)的離子 也不能形成原電池 D中沒(méi)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(huì)出現(xiàn)以下設(shè)計(jì)錯(cuò)誤 設(shè)計(jì)兩個(gè)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(méi)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(cè) 如下圖 下列裝置能產(chǎn)生有效電 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 D A 3種C 5種 B 4種D 6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(shū)寫(xiě)及原電池的應(yīng)用 例2 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)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(wèn)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 Pt 2Zn 4e 2Zn2 O2 4H 4e 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 Cu 3 如圖2 3 4所示裝置 燒杯中盛有200mL1mol L 1 圖2 3 4 Zn Zn 2e Zn2 Cu2 2e Cu 4 2011年廣東廣州檢測(cè) 將純鋅片和純銅片按圖2 3 5所示的方式插入同濃度的稀硫酸中一段時(shí)間 以下敘述正確的 是 C 圖2 3 5A 甲中銅片是負(fù)極B 兩燒杯中銅片表面均無(wú)氣泡產(chǎn)生C 產(chǎn)生氣泡的速度甲比乙快D 兩燒杯中溶液的pH均減小 實(shí)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 2 3 6所示 關(guān)于該電池的敘述正確的是 圖2 3 6 答案 B 解析 高溫下 微生物的蛋白質(zhì)發(fā)生變性 A錯(cuò)誤 放電過(guò)程中 H 移向正極區(qū) C錯(cuò)誤 葡萄糖燃料電池的總反應(yīng)式為 C6H12O 6O2 6CO2 6H2O 即1molO2 1molCO2 每消耗1molO2 理論上生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下CO2氣體為22 4L D錯(cuò)誤 5 2011年廣東揭陽(yáng)檢測(cè) 下列說(shuō)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(huì)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(shí)候正極是Pb 負(fù)極是PbO2解析 堿性鋅錳干電池是一次電池 不能反復(fù)充放電 氫氧燃料電池產(chǎn)物是水 不會(huì)污染環(huán)境 鉛蓄電池放電時(shí)負(fù)極是Pb 正極是PbO2 C 6 2011年廣東梅州檢測(cè) 氫氧燃料電池可以使用在航天飛機(jī)上 其反應(yīng)原理示意圖如圖2 3 7 下列有關(guān)氫氧燃料電 池的說(shuō)法正確的是 D A 該電池工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能B 該電池中電極b是負(fù)極C 外電路中電子由電極b通過(guò)導(dǎo)線流向電極aD 該電池的總反應(yīng) 2H2 O2 2H2O圖2 3 7 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全