1、 第二单元第二单元 化学能与电能的转化化学能与电能的转化 思考：思考： 思考思考 实验实验 现象现象 结论或解释结论或解释 锌片表面有气泡锌片表面有气泡 铜片表面无气泡铜片表面无气泡 铜与稀硫酸不反应铜与稀硫酸不反应 锌与稀硫酸反应锌与稀硫酸反应 锌片表面有少量气泡，锌片表面有少量气泡， 锌片逐渐溶解，铜片锌片逐渐溶解，铜片 表面有大量气泡，电表面有大量气泡，电 流表指针偏转流表指针偏转 Cu Zn 稀稀H2SO4 Cu Zn 稀稀H2SO4 Cu 稀稀H2SO4 Zn 稀稀H2SO4 锌片表面有气泡锌片表面有气泡 铜片表面无气泡铜片表面无气泡 锌与稀硫酸反应锌与稀硫酸反应 铜与稀硫酸不反应铜
2、与稀硫酸不反应 G 实实 验验 与与 探探 究究 一、原电池一、原电池 这种将化学能直接转化为电能这种将化学能直接转化为电能 的装置叫做原电池的装置叫做原电池 化学能化学能 电能电能 从能量变化的角度分析这是什么装置从能量变化的角度分析这是什么装置? ? 铜片上氢气是怎么产生的？铜片上氢气是怎么产生的？ 原电池的原理是什么？原电池的原理是什么？ 讨论讨论 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+)在铜极上在铜极上 得到电子，发生还得到电子，发生还 原反应原反应 还原剂失去的还原剂失
3、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 电极反应电极反应 你是如何判定装置的正、负极？你是如何判定装置的正、负极？ 思考与交流思考与交流 正极正极 负极负极 电子流入的极电子流入的极 不活泼电极不活泼电极 发生还原反应发生还原反应 电子流出的极电子流出的极 较活泼电极较活泼电极 发生氧化反应发生氧化反应 电极电极 材料材料 电极反应电极反应 反应类型反应类型 原电池的原电池的 电极电极 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+
4、+ + 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 二、原电池的工作原理：二、原电池的工作原理： 氧化还原反应氧化还原反应分别在正、负两极进行，分别在正、负两极进行， 还原剂还原剂( (负极负极) )失去电子，通过导线流向失去电子，通过导线流向 正极，转移给氧化剂，从而产生电流。正极，转移给氧化剂，从而产生电流。 观察原电池的装置图，观察原电池的装置图， 思考构成原电池应具备哪些条件思考构成原电池应具备哪些条件 ？ 三、原电池的形成条件三、原电池的形成条件 电极材料均插入电解
5、质溶液中电极材料均插入电解质溶液中 两极相连形成闭合电路两极相连形成闭合电路 1. 电极电极 两个电极（活泼性不同） 两个电极（活泼性不同） 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. 电解质溶液电解质溶液 3. 回路回路 自发进行氧化还原反应是前提条件自发进行氧化还原反应是前提条件 练练 习习 判断下列哪些装置构成了原电池？若不判断下列哪些装置构成了原电池？若不 是，请说明理由是，请说明理由. . ( () ) ( () ) ( () ) ( () ) ( () ) 2 2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? ? 形
6、成原电池的写形成原电池的写 出电极反应式出电极反应式, ,并指出电子流动方向并指出电子流动方向。 3、 X、Y、Z都是金属都是金属，把把X浸入浸入Z的硝酸盐溶液中的硝酸盐溶液中，X 的表面有的表面有Z析出析出，X与与Y组成原电池时组成原电池时，Y是电池的负是电池的负 极极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为三种金属的活动性顺序为( ) A XYZ B XZY C YXZ D YZX C 5 5、 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? ?若能若能，判断原电池的正判断原电池的正 负极负极。 、Fe+CuFe+Cu2 2+ +=Fe=Fe2 2+ +Cu+Cu 、2 2NaOH+HN
7、aOH+H2 2S S0 04 4=Na=Na2 2SOSO4 4+ +2 2H H2 2O O 4、在锌与盐酸的反应过程当中、在锌与盐酸的反应过程当中,某同学为了加快反应速率某同学为了加快反应速率, 在盐酸和锌的混合物中滴加几滴在盐酸和锌的混合物中滴加几滴CuCl2溶液溶液,请分析其机理请分析其机理. 四、原电池原理的应用 a、加快氧化还原反应的速率、加快氧化还原反应的速率 b、比较金属的活动性强弱、比较金属的活动性强弱 c、设计原电池、设计原电池 如利用如利用 Cu+2FeCl3= CuCl2+2FeCl2 的氧化的氧化 还原反应设计原电池还原反应设计原电池 负极：负极： 正极：正极： C
8、u2e = Cu2+ 2Fe3+ +2e =2Fe2+ 氧化反应氧化反应 还原反应还原反应 d、金属的腐蚀、金属的腐蚀 金属阳离子金属阳离子 失失e- 氧化反应氧化反应 化学腐蚀化学腐蚀 电化学腐蚀电化学腐蚀 析氢腐蚀析氢腐蚀 吸氧腐蚀吸氧腐蚀 （常见普遍）（常见普遍） 金属腐蚀金属腐蚀 金属原子金属原子 2、 金属腐蚀的本质：金属腐蚀的本质： 金属腐蚀的类型金属腐蚀的类型 3、 1、 金属腐蚀：金属腐蚀： 是指金属或合金跟接触的气体或液体发生化学是指金属或合金跟接触的气体或液体发生化学 反应（氧化反应（氧化还原）而腐蚀损耗的过程。还原）而腐蚀损耗的过程。 化学腐蚀（次要）化学腐蚀（次要） 金
9、属跟接触到的物质金属跟接触到的物质( (如如OO2 2、ClCl2 2、SOSO2 2等等) )直接直接 发生化学反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。这类反发生化学反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。这类反 应比较简单，仅仅是金属跟氧化剂之间的氧化还原应比较简单，仅仅是金属跟氧化剂之间的氧化还原 反应。反应。 电化学腐蚀（主要）电化学腐蚀（主要） 不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池 反应，比较活泼的金属失电子而被氧化，这种腐蚀反应，比较活泼的金属失电子而被氧化，这种腐蚀 叫做电化学腐蚀。叫做电化学腐蚀。 化学腐蚀化学腐蚀 电化学腐蚀电化学腐蚀 条件条件 金
10、属与接触的金属与接触的 氧化剂反应氧化剂反应 不纯金属或合金与电解不纯金属或合金与电解 质溶液接触质溶液接触 现象现象 没有电流没有电流 产生微弱电流产生微弱电流 反应反应 金属被氧化金属被氧化 活泼金属被氧化活泼金属被氧化 相相 互关互关 系系 化学腐蚀与电化学腐蚀同步发生化学腐蚀与电化学腐蚀同步发生 负极（负极（FeFe）：）：2Fe 2Fe - - 4e 4e = 2Fe = 2Fe2+ 2+ 正极（正极（C C）：）： 2H2H2 2OOOO2 24e 4e = 4OH = 4OH Fe Fe2+ 2+与 与OHOH- -形成形成Fe(OH)Fe(OH)2 2，又被氧化成，又被氧化成F
11、e(OH)Fe(OH)3 3， 分解后形成铁锈分解后形成铁锈FeFe2 2OO3 3. . 电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。电化学腐蚀是造成钢铁腐蚀的主要原因。 在潮湿的空气里，钢铁表面吸在潮湿的空气里，钢铁表面吸 附了一层薄薄的水膜，这层水附了一层薄薄的水膜，这层水 膜里含有少量膜里含有少量H H+ +和和OHOH ，还溶 ，还溶 解了氧气，结果在钢铁表面形解了氧气，结果在钢铁表面形 成了一层电解质溶液，它跟钢成了一层电解质溶液，它跟钢 铁里的铁和少量的碳恰好形成铁里的铁和少量的碳恰好形成 无数微小的原电池。在这些原无数微小的原电池。在这些原 电池里，铁是负极，碳是正极。电池里，铁是负极
12、，碳是正极。 铁失去电子而被氧化：铁失去电子而被氧化： 2FeO2+2H2O=2Fe(OH)2 总式：总式： 例如铁的腐蚀例如铁的腐蚀 1、析氢腐蚀、析氢腐蚀 （酸性较强的条件下的腐蚀）（酸性较强的条件下的腐蚀） 负极：负极： 正极：正极： Fe2e =Fe2+ 2H+ 2e =H2 2、吸氧腐蚀、吸氧腐蚀 （酸性较弱或中性条件下的腐蚀） （酸性较弱或中性条件下的腐蚀） 负极：负极： 正极：正极： 2Fe4e =2Fe2+ O2+2H2O+4e =4OH 在溶液中发生反应在溶液中发生反应: Fe2+ 2OH Fe(OH)2 4Fe(OH)2O22H2O4Fe(OH)3(形成褐色锈斑形成褐色锈斑
13、) 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 A 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 C 两烧杯中溶液的pH均增大 D 产生气泡的速度甲比乙慢 练习练习 （C） 空气电池空气电池 锂电池锂电池 二、化学电源二、化学电源 二二.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：将燃料和氧化剂中的化学能燃料电池：将燃料和氧化剂中的化学能 直接、连续地转化为电能的发电装置。直接、连续地转
14、化为电能的发电装置。 化学电源：化学电源： 1、干电池、干电池 普通锌普通锌锰干电池锰干电池 正极正极 石墨棒石墨棒 负极负极 锌筒锌筒 电解质溶液电解质溶液 调成糊状的氯化铵调成糊状的氯化铵 碱性锌碱性锌锰干电池锰干电池 电解液改成碱液电解液改成碱液 负极改作锌粉负极改作锌粉 主要反应：主要反应： 负极：负极：Zn 2e- =Zn2+ 正极：正极： 2MnO2 + 2NH4+ + 2e- = 2MnO(OH) + 2NH3 Zn + 2MnO2 + 2NH4+ = Zn2+ + 2MnO(OH) + 2NH3 2、铅蓄电池、铅蓄电池 正极正极 PbO2 负极负极 Pb 电解质溶液电解质溶液
15、稀硫酸稀硫酸 又叫铅酸蓄电池又叫铅酸蓄电池 主要反应：主要反应： 负极：负极：Pb + SO42- 2e- =PbSO4 正极：正极：PbO2 + SO42- + 4H+ + 2e- = PbSO4 + 2H2O 总反应：总反应： Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O 镍镍镉蓄电池可广泛用于收录机、电话机镉蓄电池可广泛用于收录机、电话机 银银锌蓄电池是一种高能电池，体积小，质量轻锌蓄电池是一种高能电池，体积小，质量轻 锂电池也是一种高能电池，体积小，质量轻锂电池也是一种高能电池，体积小，质量轻 3、银锌纽扣电池、银锌纽扣电池 正极正极 负极负极 电解质溶液电解质
16、溶液 Zn + Ag2O + H2O Zn(OH)2 + 2Ag 放电放电 充电充电 Zn Zn 2e- = Zn2+ KOH溶液溶液 Zn 2e- + 2OH- = Zn(OH)2 Ag2O Ag2O 2e- + H2O = 2Ag +2OH- 4、镍氢电池、镍氢电池 NiO(OH) + MH NiO + M + H2O 放电放电 充电充电 正极正极 负极负极 MH NiO(OH) 5、氢氧燃料电池、氢氧燃料电池 极板为惰性电极极板为惰性电极 KOH溶液为电解质溶液溶液为电解质溶液 主要反应：主要反应： 负极：负极：2H2 + 4OH- 4e- =4H2O 正极：正极：O2 + 2H2O +
17、 4e- = 4OH- 总反应：总反应： 2H2 + O2 =2H2O 6、甲醇空气燃料电池、甲醇空气燃料电池 2CH3OH + 3O2 + 4 OH- = 2CO32- + 6H2O 负极：负极：2CH3OH + 16OH- 12e- =12H2O + 2CO32- 正极：正极：3O2 + 6H2O + 12e- = 12OH- 甲烷氧气燃料电池 该电池用铂片插入KOH溶液中作电极，在两极 上分别通甲烷和氧气 负极： 正极： 放电总反应式： CH4+10OH8e=CO32+7H2O 2O2+4H2O+8e= 8OH CH4+ 2O2+2KOH =K2CO3 +3H2O Al空气海水电池 负极： 正极： 放电总反应式： 4Al 12e = 4Al3+ 3O2+6H2O+12e= 12OH 4Al + 3O2+6H2O= 4Al( OH)3
