第二節(jié)化學能與電能--2化學能與電能

1、第二節(jié) 化學能與電能,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Cu,Zn,稀硫酸,,,,Zn2+,H+,,H+,,,電流計,【復習回顧】,現(xiàn)象：Zn片不斷溶解； Cu片上有氣泡產(chǎn)生，Zn片？,，（ Zn片沒有！ ）,,,,,,,Cu,Zn,,,,溶液中陰陽離子的定向移動,Zn2+,負極,正極,靜電作用,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,Cu,Zn,,,,Zn2+,H+,,H+,,,Zn－2e－=Z

2、n2+,2H++2e－=H2↑,氧化反應,還原反應,負極,正極,電子沿導線傳遞，產(chǎn)生電流,,陽離子,失去電子,得到電子,陰離子,,正極,,負極,SO42-,原電池工作原理小結,[練習2]已知空氣-鋅電池的電極反應為：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．負極，并被還原

3、 D．負極，并被氧化,[練習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 : Zn + 2H+ = Zn 2+ + H2 ↑,總反應: Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu,或 Zn+H2SO4=ZnSO4+H2

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

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

6、：,正極：,或,或,2Ag+ + 2e- = 2Ag,,總反應 : Fe + 2Ag+ = Fe2+ + 2Ag,負極：,正極：,或,Fe － 2e- = Fe2+,或 Fe+2AgNO3=2Fe(NO3)2+2Ag,1）化學電池有三大類型： 、 、

7、 .,一次性電池 二次電池 燃料電池,2）特點：①一次電池：不可充電， 如干電池（又稱為鋅錳電池，是最早使用的化學電池）②二次電池：可循環(huán)利用， 放電過程是將 能轉化為 能； 充電過程是將 能轉化為 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，無污染（2）與其它能源比，反應相同質量，放出能量多（3）來源廣,化學 電,電 化學,H2,二、發(fā)展中的化學電源,：Zn-2e- = Zn 2+,：2NH4+ +2e- = 2NH3↑+ H2↑,：Zn+2NH4+=Zn 2++2NH3↑+H2↑,（鋅筒）,（石墨）,總反

9、應,[討論] 干電池用久后會有什么現(xiàn)象？試解釋出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因。,[應用] 廣泛用于卡式錄音機、閃光燈、電動玩具、袖珍電視機等。,1.干電池（鋅錳電池） 使用最早的化學電池，屬于一次性電池。,鉛蓄電池,2.充電電池（又稱二次電池，能夠重復使用）,總反應：,（Pb）,:Pb + SO42- -2e- = PbSO4,（PbO2）,:PbO2+4H++SO42-+2e- =PbSO4+2H2O,Pb+PbO2+2H2SO4

10、= 2PbSO4+2H2O,電池工作一段時間后，電解質溶液PH值 。,升高,或 Pb+PbO2+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O,優(yōu)點：可反復使用 缺點：污染大,3、鋰電池,鋰是密度最小的金屬，用鋰作為電池的負極，跟用相同質量的其他金屬作負極相比較，使用壽命大大延長。,4、新型燃料電池,燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質全部貯藏在電池內，而是在工作時，不斷從外界輸入，同時將電極反應產(chǎn)物不斷排出電

11、池。,氫氧燃料電池工作原理,b.電解質溶液: 鹽酸[酸性] 負極 : 正極:總反應：,a.電解質溶液:KOH溶液[堿性] 負極: 正極: 總反應：,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,反應原理,電極: Pt制作的惰性電極,燃料,氧

12、化劑,O2,[練習6]燃料電池是目前電池研究的熱點之一。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)極是負極，該電極上發(fā)生氧化反應B．b極反應是O2＋4OH－－4e－ = 2H2OC．總反應方程式為2H2＋O2 = 2H2OD．氫氧燃料電池是具有應用前景的綠色電源。,,[練習5]鋰電池是一代新型高能電池，它以質量輕、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、電池的總反應為Li + MnO2=LiMnO2,下列說法正確的是( ) A、 Li是正極，電極反應為Li － e- = Li+B、 Li是負極，電極反應為Li － e- = Li+C、 MnO2是負極，電極反應為MnO2 + e- = MnO2-D、 Li是負極，電極反應為Li －2e- = Li2+,,B,B,UltraCell XX25燃料電池筆記本電腦可連續(xù)工作三個工作日。,西門

14、子發(fā)電(PG)集團燃料電池發(fā)電機組,,燃料電池機器人,鈴木ionis燃料電池概念車,三、原電池原理的應用,①加快反應速率：形成原電池，反應速率加快 例如，實驗室制H2時，由于鋅太純，反應一般較慢，可加入少量CuSO4以加快反應速率。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)生原電池反應而使鋼鐵遭到腐蝕。,,③判斷金屬活動性的強弱,[練習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，鋅為負極，此金屬是A．鎂 B．鐵 C．鋁 D．銅,B,請結合組成原電池的條件，將氧化還原反應：Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+設計成一個原電池。,設計原電池步驟：1、拆分出2個電極反應 2、選擇電極材料和 電解質溶液。,Fe － 2e - = Fe 2+ Cu2+ +2e - = Cu,④制作化學電源,1、電解液： 。2、

16、電極材料： 正極 ，負極 。3、電極反應式 ：負極: .正極: .,和,CuSO4 溶液,銅片,鐵片,3、Cu+2FeCl3 = 2FeCl2+CuCl2,練習5：請將下列反應設計成原電池：,1、Sn+H2SO4=SnSO4+H2↑,2、Zn+2AgN

17、O3=2Zn(NO3)2+2Ag,1,2,3,[練習6]下列實驗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7]鋼鐵表面鍍有下列金屬時，當鍍層部分被破壞時，鐵不易被腐蝕的是（ ）A、Sn B、Zn C、Cu D、Ag,B,[練習8]某原電池總反應離子方程式為2Fe3+

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

19、入NaOH溶液中分別形成原電池:（1）在這兩組原電池中,負極分別是①_____、②______（2）寫出插入濃硝酸中形成原電池的電極反應式:,金屬的活潑是相對于電解質溶液來說的，先能與電解質溶液反應的做負極,負極： 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，同時A極逐漸變粗，B極逐漸變細，C為電解質溶液，則A、B、C應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,2、對于鋅-銅-稀硫酸組成的原電池裝置中，當導線中有1 mol電子通過時，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)代生活中有廣泛應用，它的充放電反應按下式進行： Cd(OH)2＋2Ni(OH)2 C

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

23、沿導線流向Al電極 C. Al片作負極， 電極反應：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，所以俗稱銀鋅電池，該電池的電極反應式為：Zn+2OH－－2e－=Zn(OH)2；Ag2O+H2O+2e－=2Ag+2OH－下列說法正確的是（ ）①鋅為負極，Ag2O為正極 ②放電時，正極附近pH值上升③放電