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1、化学反应与电能原电池的工作原理直接从自然界取得的能源称为直接从自然界取得的能源称为一次一次能源能源。【科学视野】【科学视野】能源的分类能源的分类一次能源经加工、转换得到的能源称为一次能源经加工、转换得到的能源称为二次能源。二次能源。电能是现代社会中应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称为电力。我国化石燃料和水电能源消耗构成图2015年我国发电总量构成年我国发电总量构成图图2.火力发电原理及过程燃烧蒸汽发电机_能 _能 _能 电能化学热机械？实验实验实验现象实验现象结结 论论把一块锌片和铜片分别插把一块锌片和铜片分别插入盛有稀硫酸的烧杯中入盛有稀硫酸的烧杯中,注注意两块金属片不要相
2、接触意两块金属片不要相接触锌片表面有气泡铜片表面无气泡Zn+2H+=Zn2+H2Cu不与稀H2SO4反应铜片表面有气泡锌片溶解？实验实验实验现象实验现象结结 论论电流计指针偏转有电流形成1.定义：将化学能直接转变成电能的装置，称为原电池电源2.电极：+-负极：电子流进（或电流流出）的一极正极：电子流出（或电流流进）的一极原电池从能量转变看：原电池是将从能量转变看：原电池是将能转变为能转变为的装置。的装置。化学电能 本质：氧化还原反应CuZn-Zn2+H+H+Zn2e=Zn2+2H+2e=H2氧化反应氧化反应还原反应还原反应负极负极正极正极SO42-发生溶解发生溶解产生气泡产生气泡原电池总反应：
3、原电池总反应：Zn+2H+=Zn2+H2工作原理工作原理宏观宏观微观微观氧化还原氧化还原CuZn-Zn2+H+H+Zn2e=Zn2+2H+2e=H2氧化反应氧化反应还原反应还原反应负极负极正极正极阳离子阳离子阴离子阴离子SO42-发生溶解发生溶解产生气泡产生气泡原电池总反应：原电池总反应：Zn+2H+=Zn2+H2电子流向：负极电子流向：负极沿导线沿导线正极正极电流方向：正极电流方向：正极沿导线沿导线负极负极外外电电路路内内电电路路阴离子阴离子负极负极阳离子阳离子正极正极外电路外电路内电路内电路eI化学能转化为电能【变式训练】【变式训练】若若X为银，为银，Y为硝酸银溶液，则为硝酸银溶液，则X为
4、为_极，判断依据：极，判断依据：_；铜电极的名称是；铜电极的名称是_，溶液中的溶液中的Ag移向移向_(填填“Cu”或或“X”)电极。电极。【思考】若把若把ZnCu原电池原电池装置改动如下，能形成原能形成原电池电池吗？观察电流表指针，总结形成原电池的条件吗？观察电流表指针，总结形成原电池的条件能能不能不能不能不能条件条件2：活泼性：活泼性不不同的两个电极同的两个电极AgCu条件条件1:有自发氧化有自发氧化还原还原反应反应【学习【学习任务】任务】探究探究构成原电池的组成构成原电池的组成能能能能不能不能条件条件3:电极电极必须插必须插入入电解质溶液中电解质溶液中不能不能能能条件条件4:两极两极相连形
5、成相连形成闭合回路闭合回路3、原电池的构成要素、原电池的构成要素离子离子导体导体电子导体电子导体活动性不同金属+石墨氧化还原电解质闭合回路1 1、下列装置中能够组成原电池的是下列装置中能够组成原电池的是_(_(填序号填序号)，其他不能，其他不能构成原电池的试分别说明理由构成原电池的试分别说明理由2下列各组材料中，不能组成原电池的是下列各组材料中，不能组成原电池的是()选项ABCD两极材料Zn片，石墨Cu片，Ag片Ag片，Cu片Fe片，Cu片插入溶液稀硫酸AgNO3溶液稀硫酸稀盐酸4、原电池工作原理的应用1比较金属的活动性比较金属的活动性一般情况下，两种金属与电解质溶液构一般情况下，两种金属与电
6、解质溶液构成原电池，作负极的金属活泼性较强。成原电池，作负极的金属活泼性较强。2用于金属的防护用于金属的防护4、原电池工作原理的应用1比较金属的活动性比较金属的活动性一般情况下，两种金属与电解质溶液构一般情况下，两种金属与电解质溶液构成原电池，作负极的金属活泼性较强。成原电池，作负极的金属活泼性较强。2用于金属的防护用于金属的防护3制成各种化学电源制成各种化学电源4加快氧化还原反应的进行加快氧化还原反应的进行在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶在原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中粒子运动相互间的干扰减小，使反应加快。液中粒子运动相互间的干扰减小，使反应加快。例如
7、：实验室用例如：实验室用Zn和稀和稀H2SO4反应制取反应制取H2，常用粗锌。，常用粗锌。3.找出下列原电池中的负极自发的氧化还原反应Zn+H2SO4=ZnSO4+H2Zn+2H+=Zn2+H2Fe+NO3-+4H+=Fe3+NO+2H2O【能力提升】判断原电池中的电极找负极的方法：（1）发生氧化反应（升失氧）（2）一般活泼性更强的金属；（3）溶解，质量减少正极：冒出气泡质量增加电子、电流、离子的移动方向4、有a、b、c、d四个金属电极，有关的实验装置及部分实验现象如下：实验装置部分实验现象a极质量减小，b极质量增大b极有气体产生，c极无变化d极溶解，c极有气体产生电流从a极流向d极由此可判断
8、这四种金属的活动性顺序是A.abcd B.bcdaC.dabcD.abdcC2H+2H2O5 5、书写电极方程式、书写电极方程式自发的氧化还原反应（离子方程式）Zn+2H+=Zn2+H2Zn2e-=Zn2+2H+2e-=H2双线桥（桥头、桥上、桥尾）配平（利用H+、OH-、H2O）Cu2e-=Cu2+2NO3-+2e-=2NO2Cu+2NO3-+4H+=Cu2+2NO2+2H2O负极（升失氧）【能力提升】判断原电池中的电极找负极的方法：（1）发生氧化反应（升失氧）（2）一般活泼性更强的金属；（3）溶解，质量减少正极：冒出气泡或质量增加电子、电流、离子的移动方向负极（升失氧）4H2O+6OH-8
9、OH-+4H2O5 5、书写电极方程式、书写电极方程式自发的氧化还原反应（离子方程式）双线桥（桥头、桥上、桥尾）配平（利用H+、OH-、H2O）2Al6e-=2AlO2-2H2O+6e-=3H22Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H26 6、设计原电池、设计原电池以FeCuSO4=FeSO4Cu为例材料选择材料选择装置装置电极反应式电极反应式负极：负极：_正极：正极：_电解质溶液电解质溶液:_负极：负极：_正极：正极：_Fe2e=Fe2Cu22e=CuFeCu或或C等等CuSO4溶液溶液(活泼性比活泼性比Fe差的金属差的金属或导电的石墨棒均可或导电的石墨棒均可)（-）Fe（+）AgFe
10、Cl3趁热打铁请根据反应Fe+2Fe3+=3Fe2+设计原电池，标出正负极如图为银锌纽扣电池，其电池总反应为：如图为银锌纽扣电池，其电池总反应为：Ag2OZn=ZnO2Ag电极分别是电极分别是Ag2O和和Zn，电解质溶液为，电解质溶液为KOH溶液，请写出该溶液，请写出该电池的电极反应：电池的电极反应：负极：负极：_正极：正极：_Ag2OH2O2e=2Ag2OHZn2OH-2e=ZnOH2O化学电池的分类一次电池（干电池）：电池消耗到一定程度，就不能使用；化学电池的分类一次电池（干电池）：电池消耗到一定程度，就不能使用；最早使用的化学电池是锌锰电池，即大家熟悉的干电池，最早使用的化学电池是锌锰电
11、池，即大家熟悉的干电池，其结构如图所示其结构如图所示。尽管这种电池的历史悠久，但对于它的化学过程人们尚尽管这种电池的历史悠久，但对于它的化学过程人们尚未完全了解。一般认为，放电时，电池中的总反应式：未完全了解。一般认为，放电时，电池中的总反应式：负极：负极：正正极：极：2MnO2Zn2NH4+=Mn2O3Zn22NH3H2OZn2e=Zn22MnO22e2NH4+=Mn2O3H2O2NH3缺陷：锌锰干电池电量小。锌锰干电池电量小。放电过程中容易发生胀气放电过程中容易发生胀气或漏液，会导致电器设备的腐蚀。或漏液，会导致电器设备的腐蚀。改进在外壳套上防腐金属筒或塑料筒制成防漏电池。在外壳套上防腐金
12、属筒或塑料筒制成防漏电池。将电池内的电解质将电池内的电解质NH4Cl换成湿的换成湿的KOH，并在构，并在构造上进行改进，制成碱性锌锰电池。造上进行改进，制成碱性锌锰电池。已知碱性锌锰干电池电解液中电解液中KOH的浓度？的浓度？视野拓展：深度思考：已知常见锂锰电池总反应为：Li+LiMn2O4=Li2Mn2O4负极：负极：正正极：极：、写出较简单一极的电极反应式(正极或负极):Li-e-=Li+、总反应式减去简单一极的反应式，即得另一个电极的反应式：LiMn2O4+Li+e-=Li2Mn2O4化学电池的分类一次电池（干电池）：电池消耗到一定程度，就不能使用；二次电池（充电电池或蓄电池）：放电后可
13、以再充电重新使用；燃料电池：一种将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。原电池的电极反应：负极：正极：铅蓄电池充电和放电的总化学方程式：PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O放电充电2、二次电池、二次电池用途：目前汽车上使用的电瓶大多仍是铅蓄电池，它还广泛用于国防、生产、生活等领域。特点：铅蓄电池的电压稳定，使用方便安全可靠，可再次充电使用。【当堂训练】【当堂训练】高铁电池是一种新型可充电电池高铁电池是一种新型可充电电池,高铁电池的总反应为高铁电池的总反应为.放电时负极反应为：放电时负极反应为：.充电时复原得充电时复原得到到 FeO42-的电极的电极反应为：反应为：.放电时
14、每转移放电时每转移3mol电子电子,正极有正极有molK2FeO4被还原被还原.放电时正极附近溶液的碱性放电时正极附近溶液的碱性。（填。（填“增强增强”或或“减弱减弱”）3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH1 增强 电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池放电时电池总反应为：放电时电池总反应为：LixC6 Li1xCoO2=LiCoO2C6(x1)LixC6xe=xLiC6Li1xCoO2 xLi+xe=LiCoO2三、三、燃料电池请写出H2作为燃料燃烧时的化学反应方程式，并判断其是否氧化还原反应。2H2+O2=2H2O燃
15、料燃烧的化学反应都是氧化还原反应，理论上都可用于设计原电池。请按照总方程式写出电极方程式（已知原电池的电解质溶液为碱性）正极：O2+4e-+2H2O=4OH-负极：2H24e-+4OH-=4H2O负极：2H2+4OH4e=4H2O正极：O2+2H2O+4e=4OH总反应：2H2+O2=2H2O（1）H2与O2是否有接触？（2）H2有没有燃烧现象？（3）电极有没有参加反应？（4）KOH的物质的量如何变化？（5）KOH的物质的量浓度如何变化？3 3、电极不参与反应，所以两个电极可、电极不参与反应，所以两个电极可以材料一样，常用以材料一样，常用C C或或PtPt等惰性电极等惰性电极5 5、反应生成的
16、水会稀释电解质溶液、反应生成的水会稀释电解质溶液KOHKOH负极：2H2+4OH4e=4H2O正极：O2+2H2O+4e=4OH总反应：2H2+O2=2H2OKOHKOHH H2 2SOSO4 4总反应：2H2+O2=2H2O负极：2H24e-=4H+正极：正极：O2+4e-+4H+=2H2O燃料电池的规律燃料做负极，助燃剂氧气为正极电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。能量转化率高(超过80%)，普通的只有30%，有利于节约能源。燃料电池与前几种电池的差别氧化剂与还原剂在工作时不断补充；反应产物不断排出正极O O2 2在不同电解质条件下的电极方程式O24e4H=2H2OO24e2H
17、2O=4OH-O24e=2O2-O24e2CO2=2CO32-酸性电解质碱性电解质固体电解质熔融碳酸盐电解质改变燃料正极：2O2+4H2O+8e=8OHCH4+2O2=CO2+2H2O总反应：2KOH+CO2=K2CO3+H2OKOHKOHCH41780年意大利著名生物学家伽伐尼做了如下实验：年意大利著名生物学家伽伐尼做了如下实验：用一根铜钩插入死青蛙的脊髓中，再挂在铁栏杆上，用一根铜钩插入死青蛙的脊髓中，再挂在铁栏杆上，当青蛙腿碰到铁栏杆时，就发生颤抖。当青蛙腿碰到铁栏杆时，就发生颤抖。善于质疑的意大利物理学家伏打，提出了疑问：为什么只有青善于质疑的意大利物理学家伏打，提出了疑问：为什么只有青蛙腿与铜器和铁器接触时才发生抽搐？伏打用实验证明，两种活蛙腿与铜器和铁器接触时才发生抽搐？伏打用实验证明，两种活泼性不同的金属同时接触蛙腿，蛙腿才会抽搐，其原因是构成了泼性不同的金属同时接触蛙腿，蛙腿才会抽搐，其原因是构成了原电池，有电流产生。这就是举世闻名的伏打电池的来源。原电池，有电流产生。这就是举世闻名的伏打电池的来源。FeCuCuSO4