1、专题六 第1课时 化学能转化为电能水电站水电站直接直接从自然界从自然界取得取得的能源称为的能源称为一次能源一次能源(如流水、风力、原煤、石油、天然气、天然铀矿如流水、风力、原煤、石油、天然气、天然铀矿) 电能电能是现代社会中应是现代社会中应用最广泛、使用最方便、用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能污染最小的一种二次能源，又称为电力。源，又称为电力。一次能源一次能源经加工、转换经加工、转换得到的能源称为得到的能源称为二次能源二次能源如电力、蒸汽等如电力、蒸汽等化学能化学能 热能热能 机械能机械能 电能电能燃烧燃烧蒸汽蒸汽发电机发电机一、化学能与电能的相互转化一、化学能与电能的相互转化 1、
2、火力发电、火力发电发电量首位发电量首位【思考与交流思考与交流】火力发电有什么缺点1.煤炭是非可再生资源，会造成煤炭是非可再生资源，会造成能源危机能源危机2.煤炭燃烧会产生煤炭燃烧会产生污染污染性气体性气体3.经多次转换，能量损耗大，燃料的经多次转换，能量损耗大，燃料的 利用率低利用率低 化学能化学能 电能电能直接？直接？伏伏 特特 和和 伏伏 打打 电电 池池 伏打电池的发明源于一个有趣的生物实验：伏打电池的发明源于一个有趣的生物实验：在死去的青蛙腿上在死去的青蛙腿上同时插入用导线连接着两同时插入用导线连接着两种不同材料的电极种不同材料的电极，青蛙腿就像触电似的痉，青蛙腿就像触电似的痉挛起来。
3、挛起来。你知道其中的奥秘吗？你知道其中的奥秘吗？开开 题题你听说过伏打电池吗？【实验一】【实验一】:将锌片、铜片插入稀硫酸，有何将锌片、铜片插入稀硫酸，有何现象？现象？CuZn 稀硫酸稀硫酸锌片上锌片上有有气泡气泡产生，铜片上无现象产生，铜片上无现象原理原理:Zn + 2H+ = Zn2+ + H22e-【实验二】锌片和铜片用【实验二】锌片和铜片用导线导线连接后插入稀硫酸中连接后插入稀硫酸中实验现象实验现象：铜片上有气泡产生铜片上有气泡产生CuZn 稀硫酸稀硫酸Zn2e = Zn2+2H+ + 2e=H2 产生气体的原因产生气体的原因CuZn 稀硫酸稀硫酸Zn2+H+H+电流计电流计AH2-电
4、流方向电流方向电子方向电子方向 2、组成、组成: 电极：电极：活泼金属活泼金属发生氧化反应发生氧化反应向外向外线路提供电子线路提供电子原电池的负极；原电池的负极； 不活泼金属（或石墨）不活泼金属（或石墨）发生还原反应发生还原反应接受外线路提供的电子接受外线路提供的电子原电池的正极。原电池的正极。 电解质溶液电解质溶液 闭合回路闭合回路一、原电池一、原电池1、定义定义:把把化学能化学能转变为转变为电能电能的装置的装置.CuZn稀硫酸稀硫酸3、电极反应、电极反应2H+2e=H2 负极：负极： Zn2e=Zn2+正极：正极：氧化反应氧化反应还原反应还原反应氧氧化化还还原原反反应应总反应：总反应：Zn
5、 + 2H+ = Zn2+ + H2(离子方程式离子方程式)失去电子失去电子得到电子得到电子Zn + H2SO4 = ZnSO4 + H2(化学方程式化学方程式)外电路电子导电 电子从负极正极内电路自由离子导电 阴离子移向负极 阳离子移向正极4、原电池的闭合回路是怎样形成的？Zn2+ H+SO42-e-e-Zn Cu内电路H2SO4外电路形成原电池的条件形成原电池的条件（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（可以）（不可以）（不可以）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【实
6、验探究】【实验探究】（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形成原电池的条件形成原电池的条件【实验探究】【实验探究】形成原电池的条件形成原电池的条件形成条件三：必须形成闭合回路形成条件三：必须形成闭合回路（不可以）（不可以）【实验探究】【实验探究】 二二、 原电池的构成条件：原电池的构成条件： 一般有两种活动性不同的金属（或非金属一般有两种活动性不同的金属（或非金属导体）作电极。导体）作电极。 电解质溶液（电极与电解质溶液接触）。电解质溶液（电极与电解质溶液接触）。 两极相连形成闭合电路。两极相连形成闭合电路。有一个自发的氧化还原
7、反应有一个自发的氧化还原反应【小结】【小结】氧化反应氧化反应Zn-2e=ZnZn-2e=Zn2+2+ 铜锌原电池铜锌原电池电解质溶液电解质溶液失失e,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2H2H+ +2e=H+2e=H2 2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 2H2H+ +2e+2e- - =H =H2 2ZnZn2e2e- -=Zn=Zn2+2+Zn+2HZn+2H+ +=Zn=Zn2+2+H+H2 2Zn+HZn+H2 2SOSO4 4=ZnSO=ZnSO4 4+H+H2 2( (离子方程式）离子方程式）（化学方程式）（化学方程式）电极反应
8、电极反应正极：正极：负极：负极：（氧化反应）（氧化反应）（还原反应）（还原反应）小结：小结：【实验探究】：将铝片、石墨插入稀硫【实验探究】：将铝片、石墨插入稀硫酸溶液中，是否可以形成原电池？酸溶液中，是否可以形成原电池？石墨石墨Al 稀硫酸稀硫酸石墨石墨Al 稀硫酸稀硫酸（1）说明反应的现象；）说明反应的现象；（2）判断正负极；）判断正负极；（3）写出电极反应式；）写出电极反应式；（4）写出总反应的离子方程式和化学方程式。）写出总反应的离子方程式和化学方程式。巩固巩固练习练习1MgFe 稀硫酸稀硫酸（1）说明反应的现象；）说明反应的现象；（2）判断正负极；）判断正负极；（3）写出电极反应式；）
9、写出电极反应式；（4）写出总反应的离子方程式和化学方程式。）写出总反应的离子方程式和化学方程式。巩固巩固练习练习2CuZn硫酸铜硫酸铜【实验探究】：将锌片、铜片插入硫酸铜【实验探究】：将锌片、铜片插入硫酸铜溶液中，是否可以形成原电池？溶液中，是否可以形成原电池？CuZn硫酸铜硫酸铜（1）说明两个电极质量的变化情况；）说明两个电极质量的变化情况；（2）判断正负极；）判断正负极；（3）写出电极反应式；）写出电极反应式；（4）写出总反应的离子方程式和化学方程式。）写出总反应的离子方程式和化学方程式。巩固巩固练习练习3三、判断原电池正、负极的方法三、判断原电池正、负极的方法1 1、由组成原电池的两极材
10、料判断：、由组成原电池的两极材料判断：负极：一般活泼的金属负极：一般活泼的金属正极：活泼性较弱的金属或能导电的非金属正极：活泼性较弱的金属或能导电的非金属2 2、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：负极：电子流出、电流流入负极：电子流出、电流流入正极：电子流入、电流流出正极：电子流入、电流流出3 3、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：负极：总是失电子发生氧化反应，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。正极：总是得电子发生还原反应。4、电极反应现象电极反应现象 负极：不断溶解（变细），质量减少负极：不断溶解（变细
11、），质量减少 正极：正极：有气体产生有气体产生,或质量增加（变粗）或质量增加（变粗）1. 在如下图所示的在如下图所示的8 8个装置中，属于原电池的有个装置中，属于原电池的有 . . e课堂练习课堂练习: :练习练习1、写出下列原电池的电极反应式和原电、写出下列原电池的电极反应式和原电池总反应式。池总反应式。负极（负极（Fe): Fe - 2e- = Fe2+正极（正极（C): 2H+ + 2e- = H2总反应式：总反应式： Fe+ 2H+ = Fe2+ + H2练习练习2、若把、若把1中的稀中的稀H2SO4改为改为NaCl溶液，能溶液，能否构成原电池，若能，请写出电极反应式和原否构成原电池，
12、若能，请写出电极反应式和原电池总反应式。电池总反应式。负极（负极（Fe) Fe - 2e- = Fe2+正极（正极（C) 2H2O + O2 + 4e- = 4OH-总反应式：总反应式： 2Fe+ 2H2O + O2 =2 Fe(OH)23讨论：讨论： 在下列（1）（2）两个装置中，Fe极分别是原电池的什么极？写出Fe极上发生反应的方程式。Fe是负极Fe2e-Fe2+Fe是正极2H+2e-H2（1） （2） （3）比较Fe被腐蚀的快慢：（1）（3）（2）说明：Fe作原电池负极时，腐蚀加快，作正极时不被腐蚀。四、金属的电化腐蚀四、金属的电化腐蚀1、金属腐蚀如钢铁的生锈、铜绿的形成等。金属或合金与
13、周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程2、金属腐蚀的本质 金属原子失去电子而被氧化3、金属腐蚀的类型化学腐蚀电化学腐蚀（为主）4、化学腐蚀 金属跟接触到的物质（O2、Cl2、SO2等）直接发生化学反应而引起的腐蚀5、电化学腐蚀、电化学腐蚀 不纯的金属跟电解质溶液接触时，发生原电池反应，较不纯的金属跟电解质溶液接触时，发生原电池反应，较活泼的金属失去电子被氧化而腐蚀活泼的金属失去电子被氧化而腐蚀钢铁的电化腐蚀 Fe和少量的C与表面的水膜形成无数的微小原电池Fe(负极负极)：2Fe4e-2Fe2+ C(正极正极)：O24e-2H2O4OH-溶液中： Fe2+2OH- Fe(OH)24F
14、e(OH)2O22H2O4Fe(OH)3 铁锈(Fe2O3H2O)CFe电解质溶液 O2Fe2+OH-【思考】钢铁及其制品通常为含碳的铁合金，在干燥空 气里长时间不易生锈，但在潮湿的空气里却很 快就会生锈，为什么？化学腐蚀和电化学腐蚀的比较化学腐蚀和电化学腐蚀的比较化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀反应条件反应条件有无电流有无电流反应本质反应本质相互关系相互关系金属跟氧化剂直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触无有金属被氧化的过程较活泼的金属被氧化的过程化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生 以下现象与电化腐蚀无关的是：A、黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿B、生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生
15、锈C、铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D、银质奖牌久置后表面变暗【讨论】【讨论】1）写出钢铁在酸性较强的水膜里发生腐蚀的电极反应Fe(负极)：Fe2e-Fe2+ C(正极)：2H+2e-H2析氢腐蚀2）写出马口铁（铁镀锡）、白铁皮（铁镀锌）镀层破 损后，发生电化腐蚀的电极反应式，并解释铁被腐 蚀快慢的原因。马口铁负极(Fe)正极(Sn)负极(Zn)正极(Fe)白铁皮：2Zn4e-2Zn2+：O24e-2H2O4OH-：2Fe4e-2Fe2+：O24e-2H2O4OH-形成原电池，铁是负极，加速腐蚀。形成原电池，锌作负极对铁(正极)起保护作用。（1）将反应将反应:2FeCl3+Fe=3Fe
16、Cl2设计成原电池。设计成原电池。（2）判断正负极并写出电极反应。）判断正负极并写出电极反应。石墨石墨FeFeCl3溶液溶液负极（铁）：负极（铁）： Fe2e=Fe2+正极（石墨）：正极（石墨）： 2Fe3+ + 2e=3Fe2+1、制作干电池、蓄电池、高能电池等。、制作干电池、蓄电池、高能电池等。2、比较金属活动性强弱。、比较金属活动性强弱。下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有甲上
17、有H2气放出气放出；B.在氧化在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多还原反应中，甲比乙失去的电子多；D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；把把A、B、C、D四块金属泡在稀四块金属泡在稀H2SO4中，用导线中，用导线两两相连可以组成各种原电池。若两两相连可以组成各种原电池。若A、B相连时，相连时，A为负极；为负极；C、D相连，相连，D上有气泡逸出；上有气泡逸出；A、C相相连时连时A极减轻；极减轻；B、D相连，相连，B为正极。则四种金属为正极。则四种金属的活泼性顺序由大到小排列为（的活泼性顺序由大到小排列为（ ） A： A B C D B： A C B D C： A
18、 C D B D： B D C A 一般情况下：一般情况下： 负极金属的活动性大于正极金属负极金属的活动性大于正极金属C3、比较反应速率、比较反应速率下列制氢气的反应速率最快的是下列制氢气的反应速率最快的是C.粗锌和粗锌和 1mol/L 硫酸；硫酸；A.纯锌和纯锌和1mol/L 硫酸；硫酸；B.纯锌和纯锌和18 mol/L 硫酸；硫酸；D.粗锌和粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。溶液。形成原电池，可以加快反应速率形成原电池，可以加快反应速率下列各情况，在其中下列各情况，在其中Fe片腐蚀由片腐蚀由快快到到慢慢的顺序是的顺序是(2)(1)(3)4、比较金属
19、腐蚀的快慢、比较金属腐蚀的快慢四四.常见的化学电源常见的化学电源一次电池一次电池二次电池二次电池高能电池高能电池燃料电池燃料电池锌锰干电池锌锰干电池四四.常见的化学电源常见的化学电源.干电池干电池( (一次电池一次电池) )电极电极: Zn为负极为负极,碳棒为正极碳棒为正极电解液：电解液：NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊和淀粉糊另有黑色的另有黑色的MnO2粉末，吸收正极粉末，吸收正极产生的产生的H2，防止产生极化现象。，防止产生极化现象。 负极负极(Zn):Zn-2e-Zn2+ 正极正极(C):2NH4+ + 2e-2NH3+H2 H2 + 2MnO2 Mn2O3+H2O 去氢去氢 4NH3 +
20、 Zn2+ Zn(NH3)42+ 去氨去氨电极方程式：电极方程式：四四.常见的化学电源常见的化学电源铅蓄电池铅蓄电池电极：电极：Pb为负极；为负极；PbO2为正极为正极.电解液电解液:30%的的H2SO4溶液溶液电极反应式电极反应式:负极负极(Pb)： Pb + SO42 -2e-PbSO4正极正极(PbO2)：PbO2 + 4H+ +SO42- + 2e PbSO4 +2H2O总电池反应总电池反应:PbO2 + Pb +2H2SO42PbSO4+ 2H2O.铅蓄电池铅蓄电池( (二次电池二次电池) )(1.251.28g/cm-3)电极电极: Zn为负极，为负极，Ag2O为正极为正极电解液电
21、解液: KOH溶液溶液电极反应式电极反应式:负极负极: Zn + 2OH- -2e- Zn(OH)2正极正极: Ag2O + H2O + 2e- 2Ag + 2OH-总反应式总反应式: Zn + Ag2O + H2O 2Ag + Zn(OH)2拓展创新拓展创新银锌电池银锌电池.高能电池高能电池( (银锌电池、锂电池银锌电池、锂电池) )电极电极: Pt制作的惰性电极制作的惰性电极电解质溶液电解质溶液: KOH溶液溶液负极负极: 2H2 - 4e- + 4OH- 4H2O正极正极: O2 + 2H2O + 4e- 4OH- 总反应总反应：2H2+ O22H2O若为酸性介质，试写出电极反应式？若为
22、酸性介质，试写出电极反应式？思考思考: :负极：负极：2H2 - 4e- 4H+正极正极: O2+ 4H+ + 4e- 2H2O.新型燃料电池新型燃料电池(氢氧燃料电池氢氧燃料电池/甲烷电池甲烷电池/煤气电池煤气电池/海水海水-空气电池空气电池)甲烷甲烷-氧气燃料电池氧气燃料电池 该电池用金属铂片插入该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两溶液中作电极，又在两极极上分别通甲烷和氧气上分别通甲烷和氧气: 负极：负极：CH4 + 10OH- - 8e- CO32- + 7H2O 正极：正极：2O2 + 4H2O + 8e- 8OH- 电池总反应式为：电池总反应式为：CH4+2O2+2KOH
23、K2CO3+3H2O.新型燃料电池新型燃料电池(氢氧燃料电池氢氧燃料电池/甲烷电池甲烷电池/煤气电池煤气电池/海水海水-空气电池空气电池).新型燃料电池新型燃料电池(氢氧燃料电池氢氧燃料电池/甲烷电池甲烷电池/ 煤气电池煤气电池/铝铝-海水海水-空气电池空气电池) 1991年，我国首创，用作海上标志灯。以海水为年，我国首创，用作海上标志灯。以海水为电解液，靠空气中的氧使铝不断氧化而产电流。电解液，靠空气中的氧使铝不断氧化而产电流。 负极：负极：4A1-12e- 4A13+ 正极：正极：3O2+6H2O+12e- 12OH- 电池总反应式为：电池总反应式为：4A1+3O2+6H2O4A1(OH)
24、3 这种海水电池比这种海水电池比“干电池干电池”的能量高的能量高2050倍。倍。 综合训练综合训练（）（）a a极是（）极，电极反应式是极是（）极，电极反应式是（）（）b b极是（）极，电极反应式是极是（）极，电极反应式是 美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新美国阿波罗宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池是一种新型的化学电源，其结构如右图所示。两个电极均由多孔型的化学电源，其结构如右图所示。两个电极均由多孔碳制成，通入的气体在空隙中逸出碳制成，通入的气体在空隙中逸出, , 并在电极表面放电。并在电极表面放电。负负2 2- -e e- - + 4OH+ 4OH- - = 4H= 4H2 2O
25、O正正 O O2 2 + + 2H2H2 2O O + +e e- - = 4OH = 4OH- -回答：回答： 阿波罗宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池，其电池阿波罗宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池，其电池反应式为：反应式为：2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O，电解质溶液为，电解质溶液为KOHKOH溶液，反溶液，反应保持在一定温度下，使生成应保持在一定温度下，使生成H H2 2O O蒸发，下列叙述正蒸发，下列叙述正确的是（确的是（ ）A A、H H2 2为正极，为正极，O O2 2为负极为负极B B、电极反应（正极）：、电极反应（正极）：O O2 2+2H+2H2 2O+4e=4
26、OHO+4e=4OH- - 电极反应（负极）：电极反应（负极）：2H2H2 2+4OH+4OH- - =4H=4H2 2O+4eO+4eC C、负极发生氧化反应，正极发生还原反应。、负极发生氧化反应，正极发生还原反应。D D、工作中电解质溶液、工作中电解质溶液PHPH值不断增大。值不断增大。B、C ( (燃料电池燃料电池) )宇宙飞船上的氢氧燃料电池，其电池反应宇宙飞船上的氢氧燃料电池，其电池反应为：为：2H2H2 2O O2 22H2H2 2O O，试写出电解质溶液为盐酸时的电极反，试写出电解质溶液为盐酸时的电极反应式，并指出各电极和电解质溶液的应式，并指出各电极和电解质溶液的PHPH值的变
27、化，若电解值的变化，若电解质溶液为质溶液为KOHKOH时又如何？时又如何？1 1、电解质为盐酸时：、电解质为盐酸时： 负极：负极：2H2H2 24e4e- - 4H4H PHPH值变小值变小 正极：正极：O O2 24H4H4e4e- -2H2H2 2O PHO PH值变大值变大 溶液被稀释，溶液被稀释，PHPH值变大值变大2 2、电解质为、电解质为KOHKOH时：时： 负极：负极：2H2H2 24e4e- -4OH4OH4H4H2 2O PHO PH值变小值变小 正极：正极：O O2 22H2H2 2O O4e4e- -4OH4OH PHPH值变大值变大 溶液被稀释，溶液被稀释，PHPH值变
28、小值变小电子表和电子计算机的电源通常用微型银电子表和电子计算机的电源通常用微型银-锌电池，锌电池，其电极分别是其电极分别是Ag2O和和Zn,电解质溶液为电解质溶液为KOH溶液溶液总反应式：总反应式：Ag2O + H2O + Zn = Zn(OH)2 + 2Ag 下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ）A、Zn是正极是正极 ，Ag2O是负极是负极 B、 Ag2O是正极是正极 ， Zn是负极是负极 C、工作时，电池负极区溶液、工作时，电池负极区溶液PH减少减少D、工作时，电子由、工作时，电子由Ag2O极经外电路流向极经外电路流向Zn极极B 、C 银锌电池（钮扣式电池）的两个电极分别是由氧化银锌电池
29、（钮扣式电池）的两个电极分别是由氧化银与少量石墨组成的活性材料和锌汞合金构成，电解质银与少量石墨组成的活性材料和锌汞合金构成，电解质为氢氧化钾溶液，电极反应为为氢氧化钾溶液，电极反应为 ZnZn2OH2OH2e2e- -ZnOZnOH H2 2O O；AgAg2 2O OH H2 2O O2e2e- - 2Ag2Ag2OH2OH ；总反应为：；总反应为：AgAg2 2O OZnZn2Ag2AgZnOZnO，下列判断正确的是（，下列判断正确的是（ ）A A、锌为正极，、锌为正极，AgAg2 2O O为负极为负极B B、锌为负极，、锌为负极，AgAg2 2O O为正极为正极C C、原电池工作时，负极区、原电池工作时，负极区PHPH减小减小D D、原电池工作时，负极区、原电池工作时，负极区PHPH增大增大B、C
