第二節(jié)化學(xué)能與電能--2化學(xué)能與電能

1、第二節(jié) 化學(xué)能與電能,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Cu,Zn,稀硫酸,,,,Zn2+,H+,,H+,,,電流計(jì),【復(fù)習(xí)回顧】,現(xiàn)象：Zn片不斷溶解； Cu片上有氣泡產(chǎn)生，Zn片？,，（ Zn片沒(méi)有！ ）,,,,,,,Cu,Zn,,,,溶液中陰陽(yáng)離子的定向移動(dòng),Zn2+,負(fù)極,正極,靜電作用,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Cu,Zn,,,,Zn2+,H+,,H+,,,Zn－2e－=Z

2、n2+,2H++2e－=H2↑,氧化反應(yīng),還原反應(yīng),負(fù)極,正極,電子沿導(dǎo)線傳遞，產(chǎn)生電流,,陽(yáng)離子,失去電子,得到電子,陰離子,,正極,,負(fù)極,SO42-,原電池工作原理小結(jié),[練習(xí)2]已知空氣-鋅電池的電極反應(yīng)為：鋅粒：Zn + 2OH—－2e— = ZnO + H2O石墨：O2 + H2 + 2e— = 2OH—，鋅片是（ ）A．正極，并被還原 B．正極，并被氧化C．負(fù)極，并被還原

3、 D．負(fù)極，并被氧化,[練習(xí)1]下列燒杯中盛有稀硫酸，能夠形成原電池并且鐵為正極的是（ ）,D,C,Zn － 2e- = Zn 2+,Zn － 2e- = Zn 2+,2H+ + 2e- = H2 ↑,Cu2+ + 2e- = Cu,,總反應(yīng) : Zn + 2H+ = Zn 2+ + H2 ↑,總反應(yīng): Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu,或 Zn+H2SO4=ZnSO4+H2

4、↑,或 Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu,負(fù)極（鋅片）：,正極（石墨）：,負(fù)極（鋅片）：,正極（銅片）：,或,或,一、如何書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)方程式,1、負(fù)極：較活潑金屬（a） 電極反應(yīng)：a-ne-=an+ (氧化反應(yīng)),電極反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)方法,2、正極：較不活潑金屬或非金屬（b） 電極反應(yīng)： Cm+ + me- = C(還原反應(yīng)),注意：正負(fù)極得失電子數(shù)要相等。,3、總反應(yīng)：總反應(yīng)（離子方程式）= 負(fù)極反應(yīng)+正極反應(yīng),練習(xí)3：書(shū)

5、寫(xiě)電極反應(yīng)方程式,2Al －6e- = 2Al 3+,Cu － 2e- = Cu2+,6H+ + 6e- = 3H2 ↑,2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+,,總反應(yīng) : 2Al + 6H+ = 2Al3+ + 3H2 ↑,總反應(yīng): Cu + 2Fe3+ = 2Fe2+ + Cu2+,或 2Al+3H2SO4=2Al2(SO4)3+3H2↑,或 Cu+2FeCl3 = 2FeCl2+CuCl2,負(fù)極：,正極：,負(fù)極

6、：,正極：,或,或,2Ag+ + 2e- = 2Ag,,總反應(yīng) : Fe + 2Ag+ = Fe2+ + 2Ag,負(fù)極：,正極：,或,Fe － 2e- = Fe2+,或 Fe+2AgNO3=2Fe(NO3)2+2Ag,1）化學(xué)電池有三大類(lèi)型： 、 、

7、 .,一次性電池 二次電池 燃料電池,2）特點(diǎn)：①一次電池：不可充電， 如干電池（又稱(chēng)為鋅錳電池，是最早使用的化學(xué)電池）②二次電池：可循環(huán)利用， 放電過(guò)程是將 能轉(zhuǎn)化為 能； 充電過(guò)程是將 能轉(zhuǎn)化為 能。③燃料電池：可不斷充入氧化劑

8、、還原劑連續(xù)使用， 最理想的燃料是 。,（1）產(chǎn)物為水，無(wú)污染（2）與其它能源比，反應(yīng)相同質(zhì)量，放出能量多（3）來(lái)源廣,化學(xué) 電,電 化學(xué),H2,二、發(fā)展中的化學(xué)電源,：Zn-2e- = Zn 2+,：2NH4+ +2e- = 2NH3↑+ H2↑,：Zn+2NH4+=Zn 2++2NH3↑+H2↑,（鋅筒）,（石墨）,總反

9、應(yīng),[討論] 干電池用久后會(huì)有什么現(xiàn)象？試解釋出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因。,[應(yīng)用] 廣泛用于卡式錄音機(jī)、閃光燈、電動(dòng)玩具、袖珍電視機(jī)等。,1.干電池（鋅錳電池） 使用最早的化學(xué)電池，屬于一次性電池。,鉛蓄電池,2.充電電池（又稱(chēng)二次電池，能夠重復(fù)使用）,總反應(yīng)：,（Pb）,:Pb + SO42- -2e- = PbSO4,（PbO2）,:PbO2+4H++SO42-+2e- =PbSO4+2H2O,Pb+PbO2+2H2SO4

10、= 2PbSO4+2H2O,電池工作一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液PH值 。,升高,或 Pb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O,優(yōu)點(diǎn)：可反復(fù)使用 缺點(diǎn)：污染大,3、鋰電池,鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負(fù)極，跟用相同質(zhì)量的其他金屬作負(fù)極相比較，使用壽命大大延長(zhǎng)。,4、新型燃料電池,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

11、池。,氫氧燃料電池工作原理,b.電解質(zhì)溶液: 鹽酸[酸性] 負(fù)極 : 正極:總反應(yīng)：,a.電解質(zhì)溶液:KOH溶液[堿性] 負(fù)極: 正極: 總反應(yīng)：,氫氧燃料電池,,2H2+4OH－－4e-＝4H2O,O2＋2H2O ＋ 4e-＝4OH－,2H2＋O2＝2H2O,2H2-4e-=4H+,O2+4H++4e- =2H2O,2H2＋O2＝2H2O,反應(yīng)原理,電極: Pt制作的惰性電極,燃料,氧

12、化劑,O2,[練習(xí)6]燃料電池是目前電池研究的熱點(diǎn)之一。現(xiàn)有某課外小組自制的氫氧燃料電池，如圖所示，a、b均為惰性電極。下列敘述不正確的是(　 　)A．a(chǎn)極是負(fù)極，該電極上發(fā)生氧化反應(yīng)B．b極反應(yīng)是O2＋4OH－－4e－ = 2H2OC．總反應(yīng)方程式為2H2＋O2 = 2H2OD．氫氧燃料電池是具有應(yīng)用前景的綠色電源。,,[練習(xí)5]鋰電池是一代新型高能電池，它以質(zhì)量輕、能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰電池，某種鋰

13、電池的總反應(yīng)為L(zhǎng)i + MnO2=LiMnO2,下列說(shuō)法正確的是( ) A、 Li是正極，電極反應(yīng)為L(zhǎng)i － e- = Li+B、 Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為L(zhǎng)i － e- = Li+C、 MnO2是負(fù)極，電極反應(yīng)為MnO2 + e- = MnO2-D、 Li是負(fù)極，電極反應(yīng)為L(zhǎng)i －2e- = Li2+,,B,B,UltraCell XX25燃料電池筆記本電腦可連續(xù)工作三個(gè)工作日。,西門(mén)

14、子發(fā)電(PG)集團(tuán)燃料電池發(fā)電機(jī)組,,燃料電池機(jī)器人,鈴木ionis燃料電池概念車(chē),三、原電池原理的應(yīng)用,①加快反應(yīng)速率：形成原電池，反應(yīng)速率加快 例如，實(shí)驗(yàn)室制H2時(shí)，由于鋅太純，反應(yīng)一般較慢，可加入少量CuSO4以加快反應(yīng)速率。②揭示鋼鐵腐蝕的原因及防止鋼鐵的腐蝕。 鋼鐵中含有碳，可與Fe組成原電池，發(fā)生原電池反應(yīng)而使鋼鐵遭到腐蝕。,,③判斷金屬活動(dòng)性的強(qiáng)弱,[練習(xí)4]某金屬能跟稀鹽酸作用放出氫氣，該

15、金屬與鋅組成原電池，鋅為負(fù)極，此金屬是A．鎂 B．鐵 C．鋁 D．銅,B,請(qǐng)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。,設(shè)計(jì)原電池步驟：1、拆分出2個(gè)電極反應(yīng) 2、選擇電極材料和 電解質(zhì)溶液。,Fe － 2e - = Fe 2+ Cu2+ +2e - = Cu,④制作化學(xué)電源,1、電解液： 。2、

16、電極材料： 正極 ，負(fù)極 。3、電極反應(yīng)式 ：負(fù)極: .正極: .,和,CuSO4 溶液,銅片,鐵片,3、Cu+2FeCl3 = 2FeCl2+CuCl2,練習(xí)5：請(qǐng)將下列反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池：,1、Sn+H2SO4=SnSO4+H2↑,2、Zn+2AgN

17、O3=2Zn(NO3)2+2Ag,1,2,3,[練習(xí)6]下列實(shí)驗(yàn)室制取少量氣體的方法最好的是（ ）A、加熱高錳酸鉀溶液制取氧氣B、用碳酸鈣和稀硫酸制取二氧化碳C、用純鋅和稀硫酸制取氫氣D、用粗鋅和稀硫酸制取氫氣,D,[練習(xí)7]鋼鐵表面鍍有下列金屬時(shí)，當(dāng)鍍層部分被破壞時(shí)，鐵不易被腐蝕的是（ ）A、Sn B、Zn C、Cu D、Ag,B,[練習(xí)8]某原電池總反應(yīng)離子方程式為2Fe3+

18、+Fe＝3Fe2＋不能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的原電池是 ( )A. Cu片，F(xiàn)e片，電解質(zhì)為FeCl3 溶液 B. 石墨，F(xiàn)e片，電解質(zhì)為Fe(NO3)3 溶液C. Zn片，F(xiàn)e片，電解質(zhì)為Fe2(SO4)3溶液 D. Ag片，F(xiàn)e片，電解質(zhì)為FeCl3 溶液,C,【討論】是否越活潑金屬一定作負(fù)極，活潑性較弱金屬一定作正極？,不一定,【例】①將Al片和Cu片用導(dǎo)線連接,插入濃硝酸中②將Al片和Cu片用導(dǎo)線連接,插

19、入NaOH溶液中分別形成原電池:（1）在這兩組原電池中,負(fù)極分別是①_____、②______（2）寫(xiě)出插入濃硝酸中形成原電池的電極反應(yīng)式:,金屬的活潑是相對(duì)于電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)的，先能與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的做負(fù)極,負(fù)極： Cu -2e- = Cu2+ 正極： 4H+ +2NO3－ + 2e- = 2NO2 ↑+2H2O總：Cu + 4H+ +2NO3－=2NO2 ↑+ Cu2+ + 2H2O,Cu片,Al片,1、如圖裝置，電流表G

20、發(fā)生偏轉(zhuǎn)，同時(shí)A極逐漸變粗，B極逐漸變細(xì)，C為電解質(zhì)溶液，則A、B、C應(yīng)是下列各組中的哪一組（ ）,A. A是鋅，B是銅，C為稀硫酸 B. A是銅，B是鋅，C為稀硫酸 C. A是鐵，B是銀，C為AgNO3溶液 D. A是Ag，B是鐵，C為AgNO3溶液,D,隨堂檢測(cè),2、對(duì)于鋅-銅-稀硫酸組成的原電池裝置中，當(dāng)導(dǎo)線中有1 mol電子通過(guò)時(shí)，理論上的兩極變化是（ ）

21、 ①鋅片溶解了32.5g ②鋅片增加了32.5g ③銅片上析出1g氫氣 ④銅片上析出2 g 氫氣A、 ① 和③ B、 ① 和④ C、 ② 和③ D、 ② 和④,A,3、鎳鎘（Ni－Cd）可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用，它的充放電反應(yīng)按下式進(jìn)行： Cd(OH)2＋2Ni(OH)2 C

22、d＋2NiO(OH)＋2H2O 由此可知，該電池放電時(shí)的負(fù)極材料是( ) A. Cd(OH)2 B. Ni(OH)2 C. Cd D. NiO(OH),B,4、以Mg片和Al片為電極，并用導(dǎo)線連接，同時(shí)插入NaOH溶液中，下列說(shuō)法正確的是（ ）A.Mg片作負(fù)極，電極反應(yīng)：Mg－2e－＝Mg2+ B. 電子從Mg電極

23、沿導(dǎo)線流向Al電極 C. Al片作負(fù)極， 電極反應(yīng)：Al＋4OH－－3e－＝AlO2－＋2H2O D.Al片上有氣泡產(chǎn)生,C,6、有一種紐扣微型電池，其電極分別是Ag2O和Zn。電解池是KOH溶液，所以俗稱(chēng)銀鋅電池，該電池的電極反應(yīng)式為：Zn+2OH－－2e－=Zn(OH)2；Ag2O+H2O+2e－=2Ag+2OH－下列說(shuō)法正確的是（ ）①鋅為負(fù)極，Ag2O為正極 ②放電時(shí)，正極附近pH值上升③放電