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第三单元第三单元 化学能与电能的转化化学能与电能的转化1.化学能化学能电能电能2.3.1.1.原电池的工作原理原电池的工作原理锌铜原电池锌铜原电池4.5.将Zn片插入H2SO4溶液中有什么现象？为什么？将Cu片插入H2SO4溶液中有什么现象？为什么？6.若将Zn片,Cu片用一导线连接再浸在H2SO4溶液中，有什么现象？为什么？将一Zn片,Cu片平行插入H2SO4溶液中，有什么现象？为什么？7.导线间接一电流计有何现象产生？为什么？8.实验现象实验结论实验 1、2实验3实验4实验5铜片上没有明显现象，锌片铜片上没有明显现象，锌片上有无色气体产生。上有无色气体产生。铜片上没有明显现象，锌片铜片上没有明显现象，锌片上有无色气体产生。上有无色气体产生。铜片上有无色气体产生，锌铜片上有无色气体产生，锌片无明显现象。片无明显现象。铜片上有无色气体产生，锌铜片上有无色气体产生，锌片无明显现象，电流计发生片无明显现象，电流计发生偏转。偏转。H H+在铜片上得到电子被在铜片上得到电子被还原成氢气。还原成氢气。H H+在铜片上得到电子被在铜片上得到电子被还原成氢气，说明有电还原成氢气，说明有电子从锌片流入到铜片子从锌片流入到铜片.铜片与稀硫酸不反应，铜片与稀硫酸不反应，2H2H+Zn=Zn+Zn=Zn2+2+H+H2 2铜片与稀硫酸不反应，铜片与稀硫酸不反应，2H2H+Zn=Zn+Zn=Zn2+2+H+H2 29.问题探究问题探究 1 1、你能找到原电池的正负极吗、你能找到原电池的正负极吗?原电池在工作时的电流流动方向是怎样的？原电池在工作时的电流流动方向是怎样的？2 2、你知道原电池的工作原理吗？、你知道原电池的工作原理吗？能不能写出在二个电极上的离子反应方程式能不能写出在二个电极上的离子反应方程式？10.电子由锌片经导线流向铜片，电流由铜片流出，从锌片流入。电子由锌片经导线流向铜片，电流由铜片流出，从锌片流入。问题探究问题探究 1 1、你能找到原电池的正负极吗、你能找到原电池的正负极吗?这一原电池在工作时的电流流动方向是怎样的？这一原电池在工作时的电流流动方向是怎样的？2 2、你知道原电池的工作原理吗？、你知道原电池的工作原理吗？能不能写出在二个电极上的离子反应方程式能不能写出在二个电极上的离子反应方程式？、锌片：锌片：ZnZn2e2eZnZn2+2+（氧化反应）（氧化反应）铜片：铜片：2H2H+2e+2eH H2 2（还原反应）（还原反应）原电池的工作原理：原电池的工作原理：氧化还原反应氧化还原反应11.电极电极材料材料电极反应电极反应反应类型反应类型原电池的电极原电池的电极ZnZn片片CuCu片片电池总反电池总反应应锌铜原电池原理锌铜原电池原理12.电极电极材料材料电极反应电极反应反应类型反应类型原电池的电极原电池的电极ZnZn片片CuCu片片电池总反电池总反应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锌铜原电池原理锌铜原电池原理还原还原反应反应13.实验探究形成原电池的条件实验探究形成原电池的条件2.2.原电池的形成条件原电池的形成条件14.形成条件一：形成条件一：活泼性不同的两个电极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、石墨等正极：较不活泼的金属、石墨等2.2.原电池的形成条件原电池的形成条件15.2.2.原电池的形成条件原电池的形成条件16.形成条件二：电极需插进形成条件二：电极需插进电解质溶液电解质溶液中中电解质溶液一般要能与负极材料发生自电解质溶液一般要能与负极材料发生自发的氧化还原反应。发的氧化还原反应。2.2.原电池的形成条件原电池的形成条件17.2.2.原电池的形成条件原电池的形成条件18.2.2.原电池的形成条件原电池的形成条件形成条件三：必须形成闭合回路形成条件三：必须形成闭合回路19.2.2.原电池的形成条件原电池的形成条件20.形成条件四：必须存在形成条件四：必须存在自发自发的氧化还原反应的氧化还原反应2.2.原电池的形成条件原电池的形成条件21.(1)(1)有有活泼性不同活泼性不同的两个电极的两个电极(2)(2)两电极都接触两电极都接触电解质溶液电解质溶液（3 3）正极、负极、电解质溶液构成）正极、负极、电解质溶液构成闭合回路闭合回路(4)(4)在电极表面上能发生在电极表面上能发生自发进行自发进行的氧化还原反应的氧化还原反应2.2.原电池的形成条件原电池的形成条件总结总结22.3.3.原电池正负极判断原电池正负极判断(1)根据组成原电池的两极材料判断根据组成原电池的两极材料判断(2)根据原电池两极发生的变化来判断根据原电池两极发生的变化来判断 (3)根据电流方向或电子流动方向判断根据电流方向或电子流动方向判断(4)根据原电池中电解质溶液内离子的定向移动方向判根据原电池中电解质溶液内离子的定向移动方向判断断(5)根据现象判断根据现象判断23.(1)根据组成原电池的两极材料判断根据组成原电池的两极材料判断一般是活动性较强的金属为负极；活动性较弱的金属或能导电的非金属为正极。一般是活动性较强的金属为负极；活动性较弱的金属或能导电的非金属为正极。(2)根据原电池两极发生的变化来判断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，正极总是得电子发生还原反应。原电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极总是得电子发生还原反应。(3)根据电流方向或电子流动方向判断根据电流方向或电子流动方向判断电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。电流是由正极流向负极；电子流动方向是由负极流向正极。(4)根据原电池中电解质溶液内离子的定向移动方向判断根据原电池中电解质溶液内离子的定向移动方向判断在原电池的电解质溶液内，阳离子移向正极，阴离子移向负极。在原电池的电解质溶液内，阳离子移向正极，阴离子移向负极。(5)根据现象判断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。溶解的一极为负极，增重或有气泡放出的一极为正极。3.3.原电池正负极判断原电池正负极判断24.25.4.4.原电池的表示方法原电池的表示方法(1)负极负极(如如Zn棒与棒与Zn2+离子溶液离子溶液)写在电池符号表示式的写在电池符号表示式的左边左边正极正极(如如Cu棒与棒与Cu2+离子溶液离子溶液)写在电池符号表示式的写在电池符号表示式的右边右边(2)以以化学式化学式表示电池中各物质的组成，溶液要标上表示电池中各物质的组成，溶液要标上活度或浓度活度或浓度(mol/L)若为若为气体气体物质应注明其物质应注明其外压外压(Pa)，还应标明当时的，还应标明当时的温度温度。如不写出如不写出,则则温度为温度为298.15K,气体分压为气体分压为101.325kPa,溶液浓度为溶液浓度为1mol/L。(3)以符号以符号“|”表示不同物相之间的接界表示不同物相之间的接界,用用“|”表示盐桥。表示盐桥。同一相中的不同物质之间用同一相中的不同物质之间用“，”隔开。隔开。(4)非金属或气体不导电非金属或气体不导电,因此非金属元素在不同氧化值时构成的氧化还原电对作半因此非金属元素在不同氧化值时构成的氧化还原电对作半电池时电池时,需外加惰性导体需外加惰性导体(如铂或石墨等如铂或石墨等)做电极导体。其中做电极导体。其中,惰性导体不参与电极反应惰性导体不参与电极反应,只起导电只起导电(输送或接送电子输送或接送电子)的作的作用用,故称为故称为“惰性惰性”电极。电极。26.5.5.电极反应式的书写电极反应式的书写(1)负极反应式的书写负极反应式的书写活泼金属作负极时，本身被氧化：活泼金属作负极时，本身被氧化：若若生生成成的的阳阳离离子子不不与与电电解解质质溶溶液液反反应应，可可直直接接写写成成产产物物为为金金属属阳阳离离子，如子，如Zn2e=Zn2，Cu2e=Cu2。若若生生成成的的金金属属阳阳离离子子与与电电解解质质溶溶液液反反应应，应应写写成成“金金属属失失电电子子的的反反应应式式”与与“阳离子与电解质溶液反应的反应式阳离子与电解质溶液反应的反应式”相叠加的形式。相叠加的形式。如：如：MgAl(KOH为电解质为电解质)原电池，原电池，负极反应式为：负极反应式为：Al3e4OH=AlO2-2H2O；铅蓄电池负极反应式：铅蓄电池负极反应式：Pb2eSO42-=PbSO4。27.5.5.电极反应式的书写电极反应式的书写负极材料本身不反应时负极材料本身不反应时常见书写方法为：常见书写方法为：H2O2(H2SO4)燃料电池，负极反应式为：燃料电池，负极反应式为：H22e=2HH2O2(KOH)燃料电池，负极反应式为：燃料电池，负极反应式为：H22e2OH=2H2O28.5.5.电极反应式的书写电极反应式的书写(2)正极反应式的书写正极反应式的书写首先根据化合价变化或氧化性强弱判断哪种微粒得电子。首先根据化合价变化或氧化性强弱判断哪种微粒得电子。其次确定该微粒得电子后变成哪种形式。其次确定该微粒得电子后变成哪种形式。如如H2O2(H2SO4)原电池，正极反应式为：原电池，正极反应式为：O24e4H=2H2OH2O2(KOH)原电池，正极反应式为：原电池，正极反应式为：O24e2H2O=4OH29.5.5.电极反应式的书写电极反应式的书写30.6.6.设计原电池设计原电池31.6.6.设计原电池设计原电池32.6.6.设计原电池设计原电池请利用氧化还原反应请利用氧化还原反应Cu2FeCl3=2FeCl2CuCl2，设计一个原电池。，设计一个原电池。33.6.6.设计原电池设计原电池请利用氧化还原反应请利用氧化还原反应Cu2FeCl3=2FeCl2CuCl2，设计一个原电池。，设计一个原电池。【解析】【解析】该氧化还原反应可拆分为如下两个半该氧化还原反应可拆分为如下两个半反应：氧化反应反应：氧化反应(负极反应负极反应)：Cu2e=Cu2。还原反应还原反应(正极反应正极反应)：2Fe32e=2Fe2。综合原电池的构成条件可确定，负极材料为铜，正极综合原电池的构成条件可确定，负极材料为铜，正极材料可用石墨，电解质溶液为材料可用石墨，电解质溶液为FeCl3溶液。溶液。【答案】【答案】该原电池可设计成如下图所示装置。该原电池可设计成如下图所示装置。34.7.7.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使用（3）燃料电池）燃料电池（4）海水电池）海水电池 35.负极（锌筒）：负极（锌筒）：正极（石墨）：正极（石墨）：总反应：总反应：干电池 Zn-Mn普通普通干电池干电池（1）一次电池7.7.化学电源化学电源36.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7.7.化学电源化学电源37.锌锰碱性电池是一种新型的干电池。锌锰碱性电池是一种新型的干电池。正极材料为正极材料为MnO2,负极材料为负极材料为Zn，还原产物为还原产物为MnOOH,电解质是电解质是KOH溶液，溶液，总：总：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH请写出电极反应式并分析其工作原理。请写出电极反应式并分析其工作原理。碱性碱性Zn-Mn干电池干电池38.锌锰碱性电池是一种新型的干电池。锌锰碱性电池是一种新型的干电池。正极材料为正极材料为MnO2,负极材料为负极材料为Zn，还原产物为还原产物为MnOOH,电解质是电解质是KOH溶液，溶液，总：总：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH请写出电极反应式并分析其工作原理。请写出电极反应式并分析其工作原理。负极：负极：Zn+2OH2e-=Zn(OH)2正极：正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnO（OH）+2OH总反应：总反应：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnO（OH）碱性碱性Zn-Mn干电池干电池39.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，广泛用于电子表和电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。发生反应溶液。发生反应后生成后生成Ag和和ZnO,其电极反应式为：其电极反应式为：银锌纽扣电池银锌纽扣电池（2）二次电池40.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，广泛用于电子表和电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。发生反应溶液。发生反应后生成后生成Ag和和ZnO,其电极反应式为：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-银锌纽扣电池银锌纽扣电池总反应式为：总反应式为：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag（2）二次电池41.（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：负极：负极：42.（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-+SO42-=PbSO4Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O正极（正极（PbO2）:PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O总反应：总反应：43.铅蓄电池的放电过程铅蓄电池的放电过程原电池原电池铅蓄电池的充电过程铅蓄电池的充电过程电解池电解池铅蓄电池的充放电过程铅蓄电池的充放电过程44.负极：负极：Pb+SO42-=PbSO4+2e-正极：正极：PbO2+SO42-+4H+2e-=PbSO4+2H2O 电池总反应：电池总反应：Pb+PbO2+2SO42-+4H+=2PbSO4+2H2O铅蓄电池的放电过程铅蓄电池的放电过程原电池原电池铅蓄电池的充电过程铅蓄电池的充电过程电解池电解池铅蓄电池的充放电过程铅蓄电池的充放电过程45.阴极：阴极：PbSO4+2e-Pb+SO42-阳极：阳极：PbSO4+2H2O PbO2+SO42-+4H+2e-电池总反应：电池总反应：2PbSO4+2H2O Pb+PbO2+2SO42-+4H+铅蓄电池的放电过程铅蓄电池的放电过程原电池原电池铅蓄电池的充电过程铅蓄电池的充电过程电解池电解池铅蓄电池的充放电过程铅蓄电池的充放电过程负极：负极：Pb+SO42-=PbSO4+2e-正极：正极：PbO2+SO42-+4H+2e-=PbSO4+2H2O 电池总反应：电池总反应：Pb+PbO2+2SO42-+4H+=2PbSO4+2H2O46.负极：负极：Pb+SO42-=PbSO4+2e-正极：正极：PbO2+SO42-+4H+2e-=PbSO4+2H2O 电池总反应：电池总反应：Pb+PbO2+2SO42-+4H+=2PbSO4+2H2O阴极：阴极：PbSO4+2e-Pb+SO42-阳极：阳极：PbSO4+2H2O PbO2+SO42-+4H+2e-电池总反应：电池总反应：2PbSO4+2H2O Pb+PbO2+2SO42-+4H+铅蓄电池的放电过程铅蓄电池的放电过程原电池原电池铅蓄电池的充电过程铅蓄电池的充电过程电解池电解池放电放电充电充电2PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4铅蓄电池的充放电过程铅蓄电池的充放电过程47.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：效率高、无污染，装置可持续使用优点：效率高、无污染，装置可持续使用燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，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，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池出电池（3）燃料电池48.燃料电池燃料电池负极：负极：2H2H2 2+4OH+4OH-4e-4e-=4H=4H2 2O O 正极：正极：O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-=4OH=4OH-总反应：总反应：O O2 2+2H+2H2 2=2H=2H2 2O O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49.（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-=4Al3+3O2+6H2O+12e-=12OH-4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)350.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，根据电解液改写燃料电池总反应；写出燃烧反应，根据电解液改写燃料电池总反应；（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的电极反应式。）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式。51.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，根据电解液改写燃料电池总反应；写出燃烧反应，根据电解液改写燃料电池总反应；（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的电极反应式。）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-52.CH4、O2、NaOH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：53.CH4、O2、NaOH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=CO32-+3H2O54.CH4、O2、NaOH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=CO32-+3H2O2O2+4H2O+8e=8OH-CH4+10OH-8e=CO32-+7H2O55.8.8.金属的腐蚀金属的腐蚀/防护防护56.8.8.金属的腐蚀金属的腐蚀/防护防护57.8.8.金属的腐蚀金属的腐蚀/防护防护金属的防护金属的防护58.9.9.常用原电池方程式常用原电池方程式59.9.9.常用原电池方程式常用原电池方程式60.9.9.常用原电池方程式常用原电池方程式61.9.9.常用原电池方程式常用原电池方程式62.9.9.常用原电池方程式常用原电池方程式63.10.10.习题讲解习题讲解 1 1：判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，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，并写出电极反应式请指出正负极名称，并写出电极反应式.()()()64.1 1：判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，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，并写出电极反应式请指出正负极名称，并写出电极反应式.()()()2H2H+2e+2e-H H2 2负极：负极：总反应：总反应：正极正极：ZnZn2e2e-ZnZn2+2+Zn+2HZn+2H+ZnZn2+2+H+H2 265.1 1：判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，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，并写出电极反应式请指出正负极名称，并写出电极反应式.()()66.1 1：判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，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，并写出电极反应式请指出正负极名称，并写出电极反应式.()()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+Cu67.2(2012经经典典习习题题选选萃萃)下下列列叙叙述述是是某某同同学学做做完完铜铜锌锌原原电电池池的实验后得出的结论和认识，你认为正确的是的实验后得出的结论和认识，你认为正确的是()A构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属构成原电池正极和负极的材料必须是两种金属 B由铜、锌作为电极与硫酸铜溶液组成的原电池中，由铜、锌作为电极与硫酸铜溶液组成的原电池中，铜是负极铜是负极 C电子沿外导线由锌流向铜，通过硫酸溶液被氢离子电子沿外导线由锌流向铜，通过硫酸溶液被氢离子得到而放出氢气得到而放出氢气 D铜锌原电池工作时，若有铜锌原电池工作时，若有13g锌被溶解，电路中就锌被溶解，电路中就有有0.4mol电子通过电子通过68.69.3(2012经典习题选萃经典习题选萃)关于下图所示的装置的叙述中正确的是关于下图所示的装置的叙述中正确的是()A铜是正极铜是正极B溶液中的溶液中的Fe3向铜棒移动向铜棒移动C电子从铜片经导线流向碳棒电子从铜片经导线流向碳棒D碳棒上有红色铜生成碳棒上有红色铜生成70.71.4(2011辽宁瓦房店高中高一下学期辽宁瓦房店高中高一下学期4月份月考月份月考)将纯锌片和纯铜片将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是()A两烧杯中铜片表面均无气泡产生两烧杯中铜片表面均无气泡产生B甲中铜片是正极，乙中铜片是负极甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C两烧杯中溶液的酸性均减弱两烧杯中溶液的酸性均减弱D产生气泡的速度甲比乙慢产生气泡的速度甲比乙慢72.73.