高中化学 专题二 第三单元 第1课时《化学能转化为电能 化学电源》课件（苏教版必修2）

欢迎进入化学课堂 第三单元化学能与电能的转化 第1课时 化学能转化为电能 化学电源 AD 解析 注意同素异形体之间的转化是非氧化还原反应 2 在化学反应中伴随着能量变化 有的化学反应需要吸收能量 有的化学反应则放出能量 试写一个放热反应的例子 用化学方程式表示 3 在氧化还原反应中 氧化剂 电子 发生 反应 还原剂 电子 发生 反应 氧化还原反应的本质是 的过程 得到 还原 失去 氧化 电子转移 NaOH HCl NaCl H2O 任举一例 一 化学能转化为电能 1 原电池 化学能 电能 1 含义 将 转化为 的装置 2 原电池的原理 氧化还原反应 失去电子 负 在原电池中 发生的化学反应是 还原剂在发生氧化反应的一极上 作 极 电子通过原电池的 极经导线 或外电路 流向 极 在 极上氧化剂得到电子 发生还原反应 在电解质溶液中 阳离子向 极移动 阴离子向 极移动 形成闭合回路 正 正 正 负 负 负极 电极反应式 反应 正极 电极反应式 反应 总反应式 电子流向 用电极表示 Zn Cu Zn Zn 2e Zn2 氧化 Cu 2H 2e H2 还原 Zn 2H Zn2 H2 3 铜锌原电池 图2 3 1 2 钢铁的电化学腐蚀 1 电化学腐蚀 电解质溶液 原电池 氧化 不纯的金属跟 接触 发生 反应 比较活泼的金属失去电子而被 2 钢铁腐蚀 H 和OH O2 环境 在潮湿的空气里钢铁表面吸附一层水膜 水膜里含有少量 还溶解了 形成电解质溶液 电极反应 负极 Fe 2Fe 4e 2Fe2 正极 C O2 2H2O 4e 4OH 二 化学电源 1 化学电源的分类 一次 二次 1 电池 用过之后不能复原 如锌锰干电池 2 电池 充电之后能够继续使用 如铅蓄电池 2 常见的化学电源 1 锌锰干电池 锌筒为负极 石墨为正极 总反应式 Zn 2NH4Cl 2MnO2 Zn NH3 2Cl2 2MnO OH 2 铅蓄电池 PbO2 Pb 稀硫酸 正极材料为 负极材料为 电解质为 电池总反应式 PbO2 Pb 2H2SO4 2PbSO4 2H2O 3 氢氧燃料电池 特点 燃料可以源源不断输入电池 是一种高效 低污染的电源 电极反应式 以KOH为电解质溶液 负极 正极 总反应式 2H2 O2 2H2O 2H2 4OH 4e 4H2O O2 2H2O 4e 4OH 原电池形成条件的探究 1 实验原理 Zn H2SO4 ZnSO4 H2 2 实验装置 以铜锌原电池为例 图2 3 2 3 实验步骤及现象 无现象 产生无色气泡 偏转 1 实验1 2 4均产生无色气泡 其成分是 填化学 式 由实验1 2可知活泼性 Zn Cu H2 2 实验4中电子流向 用电极表示 下同 电流方向 Zn Cu Cu Zn 3 实验 填实验序号 形成了原电池 3和4 4 若其他条件相同 实验1 2 4比较 实验4 填实验序号 产生气泡的速率最快 可以得出什么结论 发生原电池 反应可以加快化学反应速率 原电池的形成条件及正负极的判断 1 形成原电池的四个条件 1 具有能自发发生的氧化还原反应 2 有两个电极 3 有电解质 电解质溶液或熔融态电解质或固态电解质 4 电极和电解质组成闭合电路 只有满足原电池形成的条件的装置才能构成原电池 2 原电池正 负极的判断方法 1 由组成原电池的两极电极材料判断 一般是活泼性强的金属为负极 活泼性较弱的金属或能导电的非金属 石墨 为正极 2 根据电流方向或电子流向判断 在外电路 或导线 上 电流是由正极流向负极 电子是由负极流向正极 3 根据原电池电解质溶液中离子的移动方向判断 在原电池的电解质溶液中 阳离子移向正极 阴离子移向负极 4 根据原电池两极发生的变化来判断 原电池的负极总是失电子发生氧化反应 而正极总是得电子发生还原反应 5 根据现象判断 溶解的一极为负极 增重或有气泡放出 的一极为正极 电极反应式 原电池反应式的书写 1 书写方法 1 首先判断原电池的正 负极 负极发生氧化反应 正极 发生还原反应 然后再写正 负极的电极反应式 2 如果一极的电极反应式较难直接写出 可用电池总反应 式减去另一极的电极反应式得到 3 原电池反应式由正 负极反应式相加得到 但要注意正 负极电荷守恒 2 书写电极反应式应注意的问题 1 注意分析正 负极是否直接参与反应 如氢氧燃料电池的正 负极为Pt 直接参与反应的是通入的氢气和氧气 2 注意分析原电池中电解质溶液成分 看是否与负极产生的阳离子 或物质 发生复分解反应 若发生 则需要将两个反应合并 如某氢氧燃料电池 电解质溶液为KOH 负极反应式 原电池工作原理的应用 1 加快氧化还原反应速率 如实验室用Zn和稀H2SO4 或稀HCl 反应制H2 常用粗锌而不用纯锌的原因是粗锌中的杂质和锌 稀H2SO4溶液形成原电池 使产生H2的速率加快 2 比较金属的活动性强弱 原电池中 一般活动性较强的金属为负极 活动性较弱的金属为正极 例如有两种金属A和B 用导线连接后插入到稀硫酸中 观察到A极溶解 B极上有气泡产生 由原电池原理可知 金属活动性 A B 3 设计原电池 从理论上说 任何一个氧化还原反应都可以设计成原电池 例如反应Cu 2FeCl3 2FeCl2 CuCl2可设计成如图2 3 3所示的原电池 该原电池的电极反应式为 图2 3 3 负极 Cu Cu 2e Cu2 氧化反应 正极 C 2Fe3 2e 2Fe2 还原反应 原电池判断及其工作原理 例1 2011年广东中山检测 下列各装置能组成原电池的是 B 解析 A中两个电极都是Zn 活泼性相同 无法形成原电池 B中满足原电池的形成条件 可形成原电池 C中酒精是非电解质 在水溶液中不存在自由移动的离子 也不能形成原电池 D中没有形成闭合回路 也不能形成原电池 判断能否形成原电池常会出现以下设计错误 设计两个活泼性相同的电极 但是需注意燃料电池的电极可以相同 电解质为非电解质 没有形成闭合回路 所发生的反应是非氧化还原反应或不发生反应 1 2011年广东汕头检测 如下图 下列装置能产生有效电 流的是 C 解析 A中所给的物质间不发生反应 B中酒精是非电解质 D中虽然能形成原电池 但不能产生有效电流 2 由铝 铁 铜 银和硝酸银溶液 可以组成原电池的总 数为 D A 3种C 5种 B 4种D 6种 解析 可以形成铜 铝 铜 铁 银 铜 银 铝 银 铁 铁 铝 且电解质均为AgNO3的六种原电池 电极的判断 电极反应式的书写及原电池的应用 例2 科学工作者为心脏病人设计的心脏起搏器的电池是以Pt和Zn为电极材料 依靠人体内体液中含有一定浓度的溶 解氧 H 和Zn2 进行工作 回答下列问题 Zn 1 负极材料是 电极反应式是 2 正极材料是 电极反应式是 解析 电极材料分别是Pt和Zn Zn比Pt活泼 所以Zn作负极 Pt作正极 在负极上 Zn失电子变为Zn2 正极的Pt不能得电子 只能是人体内体液中的溶解氧得电子 Pt 2Zn 4e 2Zn2 O2 4H 4e 2H2O 的CuSO4溶液 负极为 电极反应式为 正极为 电极反应式为 Cu 3 如图2 3 4所示装置 烧杯中盛有200mL1mol L 1 图2 3 4 Zn Zn 2e Zn2 Cu2 2e Cu 4 2011年广东广州检测 将纯锌片和纯铜片按图2 3 5所示的方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间 以下叙述正确的 是 C 图2 3 5A 甲中铜片是负极B 两烧杯中铜片表面均无气泡产生C 产生气泡的速度甲比乙快D 两烧杯中溶液的pH均减小 实用型化学电源 例3 以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图 2 3 6所示 关于该电池的叙述正确的是 图2 3 6 答案 B 解析 高温下 微生物的蛋白质发生变性 A错误 放电过程中 H 移向正极区 C错误 葡萄糖燃料电池的总反应式为 C6H12O 6O2 6CO2 6H2O 即1molO2 1molCO2 每消耗1molO2 理论上生成标准状况下CO2气体为22 4L D错误 5 2011年广东揭阳检测 下列说法中正确的是 A 镍氢电池 锂离子电池和碱性锌锰干电池都是二次电池B 燃料电池是一种高效但是会污染环境的新型电池C 化学电池的反应基础是氧化还原反应D 铅蓄电池放电的时候正极是Pb 负极是PbO2解析 碱性锌锰干电池是一次电池 不能反复充放电 氢氧燃料电池产物是水 不会污染环境 铅蓄电池放电时负极是Pb 正极是PbO2 C 6 2011年广东梅州检测 氢氧燃料电池可以使用在航天飞机上 其反应原理示意图如图2 3 7 下列有关氢氧燃料电 池的说法正确的是 D A 该电池工作时电能转化为化学能B 该电池中电极b是负极C 外电路中电子由电极b通过导线流向电极aD 该电池的总反应 2H2 O2 2H2O图2 3 7 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全