化学能转化成电能好全解课件.ppt

1、现代社会中使用最为普遍的能源？现代社会中使用最为普遍的能源？v电能电能又称电力又称电力v目前我国主要通过什么形式发电？目前我国主要通过什么形式发电？一、化学能转化为电能一、化学能转化为电能化学能化学能（燃料）（燃料）热热能能机械能机械能电电能能燃烧燃烧蒸汽蒸汽发电机发电机（蒸汽轮机）（蒸汽轮机）（2）存在的缺陷：）存在的缺陷： 经经多次多次转换，能量转换，能量损耗损耗大，燃料的大，燃料的利利用率低用率低；环境；环境污染污染严重。严重。（1）能量转换：）能量转换：1、火力发电、火力发电化学能化学能电电能能一一 步步 到到 位位？? ?1 1、原电池原电池定义定义: :把把化学能直接化学能直接转化

2、转化为为电能电能的装置。的装置。实验现象：实验现象：锌片上有气泡产生而铜片锌片上有气泡产生而铜片上没有上没有,锌片逐渐溶解锌片逐渐溶解.实验现象：实验现象：1. Cu片上有气泡产生并更剧烈2.2.电流计指针发生偏转电流计指针发生偏转. .3.3.锌片不断溶解锌片不断溶解. .思考思考:1.溶液中溶液中c(H+)如何变化如何变化?2.写出锌片和铜片上变化的离子方程式写出锌片和铜片上变化的离子方程式,并指并指出反应类型出反应类型.Zn2e-=Zn2+（氧化反应）（氧化反应）2H+2e-=H2（还原反应）（还原反应）总反应：总反应：Zn+2H+=Zn2+H2实验现象结论实验实验实验实验锌片上有气泡产

3、生,铜片不无气泡产生锌能与稀硫酸反应,而铜片不能锌片上有气泡产生,铜片不无气泡产生锌能与稀硫酸反应,而铜片不能锌片不断溶解,铜片上有气泡产生并更剧烈锌片不断溶解,铜片上有气泡产生,电流计指针发生偏转有电流产生?1 1、原电池原电池定义定义: :把把化学能直接化学能直接转化为转化为电能电能的装置。的装置。一.化学能转化为电能原电池的原理： 氧化还原反应总反应：总反应：2H+2e-=H2Zn2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2+H2Zn+H2SO4=ZnSO4+H2(离子方程式）离子方程式）（化学方程式）（化学方程式）正极：正极：负极：负极：（氧化反应）（氧化反应）（还原反应）（还原反应）电极反应

4、电极反应实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件（可以）（可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成条件一：活泼性不同的两个电极形成条件一：活泼性不同的两个电极负极：较活泼的金属负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、碳棒等正极：较不活泼的金属、碳棒等第一组实验第一组实验（可以）（可以）（不可以）（不可以）形成条件二：电极需插进电解质溶液中形成条件二：电极需插进电解质溶液中第二组实验第二组实验实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件第三组实验第三组实验实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件形成条件三形成条件三:必须形成闭合回路必须形成闭合回路（不可以）（不可以）

5、（不可以） 实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件形成条件四：形成条件四：能自发的氧化还原反应能自发的氧化还原反应第四组实验第四组实验通常情况下：通常情况下： 两个电极两个电极: :活泼金属作负极活泼金属作负极, ,不活泼金属或不活泼金属或能导电的非金属导体能导电的非金属导体( (石墨石墨) )作正极；作正极； 两个电极插入电解质溶液中；两个电极插入电解质溶液中； 构成闭合回路构成闭合回路；负极能与电解质溶液负极能与电解质溶液自发发生自发发生氧化还原反应氧化还原反应. .1.下列装置哪些可以形成原电池下列装置哪些可以形成原电池( )AAAAAAZn CuFe C(石墨石墨) Zn C

6、uZn ZnFe 陶瓷陶瓷Fe Cu稀稀H2SO4 CuSO4 溶液溶液 稀稀H2SO4 稀稀H2SO4 A B C DZn CuA稀稀H2SO4 CuSO4溶液溶液 酒精酒精 E F GABCABC请指出请指出B C中的正负极，并写出电极反应式中的正负极，并写出电极反应式课堂练习实验现象：实验现象：锌片上有气泡产生而铜片锌片上有气泡产生而铜片上没有上没有,锌片逐渐溶解锌片逐渐溶解.实验现象：实验现象：1.Cu片上有气泡产生片上有气泡产生更剧烈更剧烈. .2.2.电流计指针发生偏转电流计指针发生偏转. .3.3.锌片不断溶解锌片不断溶解. .思考思考:1.溶液中溶液中c(H+)如何变化如何变化

7、?2.写出锌片和铜片上变化的离子方程式写出锌片和铜片上变化的离子方程式,并指并指出反应类型出反应类型.电解质溶液电解质溶液失失e-，沿导线传递，有电流产生，沿导线传递，有电流产生阳离子阳离子负极负极正极正极 阳离子阳离子3、原电池工作原理：、原电池工作原理：CuZn- - -Zn2+H+H+电子沿导线传递，产生电流电子沿导线传递，产生电流阳离子阳离子阴离子阴离子正极正极负极负极SO42-Cu-Zn原电池的工作原理原电池的工作原理I负极负极正极正极Zn-2e-=Zn2+2H+ +2e-=H2还原剂还原剂(Zn)失去电失去电子，发生氧化反应子，发生氧化反应氧化剂氧化剂(H+)在铜极在铜极上得到电子

8、，发生上得到电子，发生还原反应还原反应还原剂失去的还原剂失去的电子从锌极流电子从锌极流出出流入铜极流入铜极经外电路经外电路Zn2+H+SO42-电流方向电流方向氧化反应氧化反应Zn-2e=Zn2+ 铜锌原电池铜锌原电池电解质电解质溶液溶液失失e，沿导线传递，有电流产生，沿导线传递，有电流产生还原反应还原反应Cu2+2e- =Cu阴离子阴离子阳离子阳离子总反应：总反应：负极负极正极正极 Cu2+2e- =CuZn-2e- =Zn2+Zn+Cu2+=Zn2+CuZn+CuSO4=ZnSO4+Cu(离子方程式）离子方程式）（化学方程式）（化学方程式）电极反应电极反应正极：正极：负极：负极：（氧化反应

9、）（氧化反应）（还原反应）（还原反应）阳离子阳离子外电路外电路内电路内电路Cu-Zn原电池的工作原理原电池的工作原理锌锌(负极负极)电子流向与电流方向：电子流向与电流方向：总反应方程式总反应方程式：铜铜(正极正极)电子流向：负极（电子流向：负极（Zn) 外电路外电路 正极（正极（Cu）电流方向：正极（电流方向：正极（Cu） 外电路外电路 负极（负极（Zn）Zn2eZn2+ ( (锌板溶解锌板溶解,发生发生氧化氧化反应反应 ) )2H+ + 2e H2 （铜板上有气泡铜板上有气泡,发生发生还原还原反应反应)Zn+2H+=Zn2+H2 电极电极材料材料原电池原电池的电极的电极电极反应电极反应反应类

10、型反应类型ZnZn片片CuCu片片电池总电池总反应反应氧化氧化反应反应ZnZn2e2e- - ZnZn2+2+2H2H+ + + 2e+ 2e- -H H2 2负极负极正极正极Zn+2HZn+2H+ +ZnZn2+2+H+H2 2锌锌 铜铜 原原 电电 池池 工工 作作 原原 理理还原还原反应反应氧化还原反应氧化还原反应4、原电池的正负极的判断方法、原电池的正负极的判断方法 微观判断微观判断（外电路（外电路）电子从负极流出电子从负极流出电子经导线流入正极电子经导线流入正极负极负极正极正极较活泼的电极材料较活泼的电极材料较不活泼的电极材料较不活泼的电极材料 质量增加的电极质量增加的电极质量减少被

11、腐蚀质量减少被腐蚀的电极的电极负极负极正极正极正极正极负极负极有气泡冒出的电极为正极有气泡冒出的电极为正极发生氧化反应的电极发生氧化反应的电极发生还原反应的电极发生还原反应的电极宏观判断宏观判断：根据电极材料根据电极材料根据原电池电极的反应根据原电池电极的反应根据电极增重还是减重根据电极增重还是减重根据电极有气泡冒出：根据电极有气泡冒出：负极负极正极正极阴离子移向负极阴离子移向负极阳离子移向正极阳离子移向正极 （内电路（内电路）试试一一试试1、判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，、判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并请说明理由；若是，请指出正负极名称，

12、并写出电极反应式写出电极反应式.()()()2H+2e-H2负极：负极：总反应：总反应：正极正极：Zn2e-Zn2+Zn+2H+Zn2+H2()()负极负极：正极正极：总反应总反应：正极：正极：负极负极：总反应：总反应：Zn2e- Zn2+2H+2e- H2Zn+2H+Zn2+H2Fe2e - Fe2+Cu2+2e- CuFe+Cu2+Fe2+Cu2、X、Y、Z都是金属，把都是金属，把X浸入浸入Z的硝酸盐的硝酸盐溶液中，溶液中，X的表面有的表面有Z析出，析出，X与与Y组成原电池组成原电池时，时，Y是电池的负极。是电池的负极。X、Y、Z三种金属的活三种金属的活动性顺序为动性顺序为( ) A XY

13、Z B XZY C YXZ D YZXC3 3、下列方程式能设计成原电池吗、下列方程式能设计成原电池吗? ?若能，判断若能，判断 原电池的正负极。原电池的正负极。 Fe+Cu Fe+Cu2+2+=Fe=Fe2+2+Cu+Cu 2NaOH+H 2NaOH+H2 2S0S04 4=Na=Na2 2SOSO4 4+2H+2H2 2O O本节要点本节要点:1，原电池概念。，原电池概念。2，原电池的形成成条件。，原电池的形成成条件。3，原电池的工作原理。，原电池的工作原理。4，原电池的正负极判断，原电池的正负极判断5, 原电池实质原电池实质:原电池是把氧化反应和还原原电池是把氧化反应和还原反应分别在不同

14、的电极上发生反应分别在不同的电极上发生,实现化学能实现化学能向电能的直接转化向电能的直接转化(了解了解) 。小小 结结二、二、 原电池原理的应用：原电池原理的应用：1 1、研制分析化学电源、研制分析化学电源；2 2、促进某些氧化还原反应的进行，加快反应速率促进某些氧化还原反应的进行，加快反应速率 3 3、寻找钢铁防腐蚀的方法、寻找钢铁防腐蚀的方法4、原电池的设计、原电池的设计 阅读教材阅读教材41页页 资料卡资料卡 分析钢铁电化学腐蚀分析钢铁电化学腐蚀的原因，探讨防止钢铁的方法及原理。的原因，探讨防止钢铁的方法及原理。5、判断金属的活泼性、判断金属的活泼性钢铁的吸氧腐蚀原理：在潮湿空气中钢铁表

15、面形成无数微小的原电池。负极：(Fe) 2Fe - 4e = 2Fe2+正极：(C) 2H2O+O2+4e= 4OHFe2+ +2OH =Fe(OH)24Fe(OH)2 +2H2O+O2 = 4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3+3H2OFeCGNaCl钢铁的防腐蚀：钢铁的防腐蚀：（1 1）覆盖保护层油漆）覆盖保护层油漆；（2 2）改变金属内部结构；合金）改变金属内部结构；合金（3 3）钢铁表面镶嵌活泼金属，如锌；原电池）钢铁表面镶嵌活泼金属，如锌；原电池（4 4）钢铁连接电源负极。电解池）钢铁连接电源负极。电解池电化学腐蚀：电化学腐蚀： 不纯的金属跟电解质溶液接触，发不纯的金属跟电解

16、质溶液接触，发生原电池反应，比较活泼的金属失去电生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫电化学腐蚀。子而被氧化，这种腐蚀叫电化学腐蚀。钢铁的腐蚀钢铁的腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀 原电池的设计原电池的设计（1） 请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应： Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+ 设计成一个原电池。设计成一个原电池。1、电解液：、电解液： 。2、电极材、电极材料：料： 正极正极 ，负极，负极 。3、电极反应式电极反应式 ： 负极负极: . 正极正极: . 硫酸铜溶液硫酸铜溶液 铜铜 铁铁Fe2e - Fe2+Cu2+2e- C

17、u原电池的设计原电池的设计（2） 将氧化还原反应：将氧化还原反应：Cu+2FeCl3= 2FeCl2 +CuCl2设计成一个原电池。设计成一个原电池。1、电解液：、电解液： 。2、电极材、电极材料：料： 正极正极 ，负极，负极 。3、电极反应式电极反应式 ： 负极负极: . 正极正极: . 氯化铁溶液氯化铁溶液 碳碳铜铜Cu -2e- Cu2+2Fe3+ +2e - 2Fe2+课本课本 P P46 46 第第1 1题题 化学电源化学电源（1）一次电池（如干电池）一次电池（如干电池）: :用过后不能复原用过后不能复原（2）二次电池（如蓄电池）二次电池（如蓄电池）: :充电后能继续使用充电后能继续

18、使用（3）燃料电池）燃料电池（4）海水电池）海水电池 负极（锌筒）：负极（锌筒）：Zn-2e-=Zn2+正极（石墨）：正极（石墨）：2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O总反应：总反应：Zn+ 2MnO2+2NH4+=Zn2+ Mn2O3+2NH3+H2O干电池 Zn- Mn普通普通干电池干电池（1）一次电池 银锌电池银锌电池钮扣电池钮扣电池 该电池使用寿命较长，广该电池使用寿命较长，广泛用于电子表和电子计算机。其电极分别为泛用于电子表和电子计算机。其电极分别为Ag2O和和Zn，电解质为，电解质为KOH溶液。发生反应后生成溶液。发生反应后生成Ag和和ZnO,其电极反应式为：

19、其电极反应式为：负极：负极：Zn+2OH-2e- = ZnO+H2O 正极：正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-银锌银锌纽纽扣电池扣电池总反应式为：总反应式为：Zn+ Ag2O= ZnO+2Ag（2）二次电池铅蓄电池铅蓄电池（1）电极材料及原料）电极材料及原料（2）电解质溶液）电解质溶液（3）电极反应式：）电极反应式：正极：正极：PbO2 负极：负极：PbH2SO4溶液溶液负极（负极（Pb）: Pb- 2e-+ SO4 2 - =PbSO4Pb+PbO2+2H2SO4 =2PbSO4 +2H2O正极（正极（PbO2）: PbO2+4H+SO42 -+ 2e-= PbSO4 +2H2

20、O总反应：总反应： 把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器能量转换器”优点：优点：效率高、无污染，装置可持续使用效率高、无污染，装置可持续使用 燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池界输入，同时将电极反应产物不断排出电池 （3）新型燃料电池）新型燃料电池演示探究演示探究教材教材4242页页燃料电池燃料电池负极：负极：2H2+4OH-4e-=4H2O 正极：正极：O2+2H2O+4e-=4OH

21、- 总反应：总反应：O2+2H2=2H2O常见的燃料电池有氢氧燃料电池、甲烷燃料电池、常见的燃料电池有氢氧燃料电池、甲烷燃料电池、铝铝- -空气燃料电池、熔融盐燃料电池等。空气燃料电池、熔融盐燃料电池等。如图电池反应如图电池反应怎样书写燃料电池的电极反应式和总反应式？怎样书写燃料电池的电极反应式和总反应式？书写步骤书写步骤：（：（1）写出燃烧反应，根据电解液改写燃写出燃烧反应，根据电解液改写燃料电池总反应；料电池总反应；（2）写出正极的电极反应式）写出正极的电极反应式(一般较简单一般较简单);（3）由燃料电池总反应减去正极的电极反应式得负极）由燃料电池总反应减去正极的电极反应式得负极的电极反应

22、式。的电极反应式。正极反应一般为正极反应一般为酸性介质酸性介质 碱性介质碱性介质O2+4H+4e=2H2OO2+2H2O+4e=4OH- CH4、O2、KOH组成的燃料电池组成的燃料电池1.燃烧总化学反应燃烧总化学反应： CH4+2O2CO2+2H2O2.燃料电池总反应：燃料电池总反应：3.正极：正极：4.负极：负极：CH4+2OH-+2O2 = CO3 2 -+3H2O2O2+4H2O+8e= 8OH-CH4+10OH-8e= CO32-+7H2O（4）海水电池）海水电池1991年，我国首创以年，我国首创以铝铝-空气空气-海水海水为能源的新型电为能源的新型电池，用作航海标志灯。该电池以取之不的海水为电池，用作航海标志灯。该电池以取之不的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。这种海水电池的能量比这种海水电池的能量比“干电池干电池”高高2050倍。电极倍。电极反应式为：反应式为：负极：负极：正极：正极：电池总反应：电池总反应：4Al - 12e-= 4Al 3+3O2+ 6H2O +12e-= 12 OH -4Al+3O2+ 6H2O = 4Al (OH)3