化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能

專題二化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化第三單元你知道嗎??化學(xué)能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能探究實(shí)驗(yàn)一：實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論實(shí)驗(yàn)1實(shí)驗(yàn)2實(shí)驗(yàn)3

實(shí)驗(yàn)4①鋅片表面有氣泡②銅片表面無(wú)氣泡同上銅片表面有氣泡電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)Zn+2H+=Zn2++H2↑Cu不與稀H2SO4反應(yīng)同上外電路有電流形成?一、原電池問(wèn)題探究：你了解原電池的正負(fù)極和工作原理嗎?1、定義:把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。Zn2+e-e-H+H+H+H+H+H+銅片鋅片SO2-4SO2-4SO2-4H+H+銅片鋅片Zn2+e-e-H+H+HHH2銅片鋅片Zn2+e-e-H+H+H+H+H+H+銅片鋅片SO2-4SO2-4SO2-4Zn2+e-e-H+H+H+H+H+H+銅片鋅片SO2-4SO2-4SO2-4H2電解質(zhì)溶液失e-，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生陽(yáng)離子負(fù)極正極

陽(yáng)離子2、原電池工作原理：電極材料原電池的電極電極反應(yīng)反應(yīng)類型Zn片Cu片電池總反應(yīng)氧化反應(yīng)Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑負(fù)極正極Zn+2H+＝Zn2++H2↑鋅銅原電池工作原理還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)探究實(shí)驗(yàn)二：探究原電池形成的條件序號(hào)材料組合原電池能否構(gòu)成正極負(fù)極1Zn、H2SO4、C2Zn、H2SO4、Zn3Zn、H2SO4、塑料棒4Fe、H2SO4、Cu5Zn、乙醇、Cu√××√×CZnCuFeZn2+e-e-H+H+H+H+H+H+銅片鋅片SO2-4SO2-4SO2-4H23、原電池的構(gòu)成條件通常情況下：①兩種活潑性不同的金屬（或一種金屬和另一種非金屬導(dǎo)體）構(gòu)成電極；②電解質(zhì)溶液；③電極用導(dǎo)線相連構(gòu)成閉合回路；

④要有能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)：試一試1、判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請(qǐng)說(shuō)明理由；若是，請(qǐng)指出正負(fù)極名稱，并寫(xiě)出電極反應(yīng)式.①②③(×)(×)(∨)2H++2e-＝H2↑負(fù)極：總反應(yīng)：正極：Zn－2e-＝Zn2+Zn+2H+＝Zn2++H2↑⑤④(∨)(∨)負(fù)極：正極：總反應(yīng)：正極：負(fù)極：總反應(yīng)：Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑Zn+2H+＝Zn2++H2↑Fe－2e-＝Fe2+Cu2++2e-＝CuFe+Cu2+＝Fe2++Cu2、X、Y、Z都是金屬，把X浸入Z的硝酸鹽溶液中，X的表面有Z析出，X與Y組成原電池時(shí)，Y是電池的負(fù)極。X、Y、Z三種金屬的活動(dòng)性順序?yàn)?)AX>Y>ZBX>Z>YCY>X>ZDY>Z>XC3、下列方程式能設(shè)計(jì)成原電池嗎?若能，判斷原電池的正負(fù)極。

⑴Fe+Cu2+=Fe2++Cu⑵2NaOH+H2S04=Na2SO4+2H2OCuZn稀硫酸---Zn2+H+H+等效電路 原電池的正負(fù)極判斷本節(jié)要點(diǎn):1，原電池概念。2，構(gòu)成原電池的條件。3，原電池的正負(fù)極和電子流向判斷。4，原電池的工作原理。小結(jié)她的病因是什么？

*格林太太,漂亮、開(kāi)朗、樂(lè)觀，身體健康，臉上有著“永恒的微笑”。只是她在開(kāi)懷大笑的時(shí)候，人們才可以發(fā)現(xiàn)她一口整齊而潔白的牙齒中鑲有兩顆假牙：其中一顆是黃金的—這是格林太太富有的標(biāo)志；另一顆是不銹鋼做的—這是一次車禍后留下的痕跡。令人百思不解的是，打從車禍以后，格林太太經(jīng)常頭痛，夜間失眠，心情煩躁……能為她開(kāi)一個(gè)處方嗎？二、原電池原理的應(yīng)用：1、研制分析化學(xué)電源；2、促進(jìn)某些氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行，加快反應(yīng)速率3、尋找鋼鐵防腐蝕的方法4、原電池的設(shè)計(jì)……閱讀教材41頁(yè)資料卡分析鋼鐵電化學(xué)腐蝕的原因，探討防止鋼鐵的方法及原理。5、判斷金屬的活潑性鋼鐵的吸氧腐蝕原理：在潮濕空氣中鋼鐵表面形成無(wú)數(shù)微小的原電池。負(fù)極：(Fe)2Fe-4e—=2Fe2+正極：(C)2H2O+O2+4e—=4OH—Fe2++2OH—=Fe(OH)24Fe(OH)2

+2H2O+O2=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3+3H2OFeCGNaCl鋼鐵的防腐蝕：（1）覆蓋保護(hù)層；（2）改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)；（3）鋼鐵表面鑲嵌活潑金屬，如鋅；（4）鋼鐵連接電源負(fù)極。電化學(xué)腐蝕：

不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸，發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子而被氧化，這種腐蝕叫電化學(xué)腐蝕。鋼鐵的腐蝕——電化學(xué)腐蝕原電池的設(shè)計(jì)（1）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。1、電解液：

。2、電極材料：正極

，負(fù)極

。3、電極反應(yīng)式：負(fù)極:.正極:.硫酸銅溶液

銅鐵Fe－2e-＝Fe2+Cu2++2e-＝Cu原電池的設(shè)計(jì)（2）將氧化還原反應(yīng)：Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池。1、電解液：

。2、電極材料：正極

，負(fù)極

。3、電極反應(yīng)式：負(fù)極:.正極:.氯化鐵溶液碳銅Cu-2e-＝Cu2+2Fe3++2e-＝2Fe2+有下列材料:Al條,Cu條,電線,水果(西紅柿),電流計(jì)等,請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)能使電流計(jì)轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置.1、如何在一個(gè)地處僻遠(yuǎn)的小島上設(shè)置一座燈塔？（從能量角度考慮）思考討論負(fù)極：較活潑的金屬（如鋁等金屬）正極：較不活潑的金屬或石墨等電解質(zhì)溶液：海水（NaCl、MgCl2等）化學(xué)電源發(fā)明電池的故事伏特是意大利帕維亞大學(xué)的研究電學(xué)的物理學(xué)家。有一天，伏特看了一位名叫加伐尼的解剖學(xué)家的一篇論文，說(shuō)動(dòng)物肌肉里貯存著電，可以用金屬接觸肌肉把電引出來(lái)。看了這篇論文，伏特非常興奮，便決定親自來(lái)做這個(gè)實(shí)驗(yàn)。他用許多只活青蛙反復(fù)實(shí)驗(yàn)，終于發(fā)現(xiàn)，實(shí)際情況并不像加伐尼所說(shuō)的那樣，而是兩種不同的金屬接觸產(chǎn)生的電流，才使蛙腿的肌肉充電而收縮。為了證明自己的發(fā)現(xiàn)是正確的，伏特決定更深入地了解電的來(lái)源。發(fā)明電池的故事一天，他拿出一塊錫片和一枚銀幣，把這兩種金屬放在自己的舌頭上，然后叫助手將金屬導(dǎo)線把它們連接起來(lái)，剎時(shí)，他感到滿嘴的酸味兒。接著，他將銀幣和錫片交換了位置，當(dāng)助手將金屬導(dǎo)線接通的一瞬間，伏特感到滿嘴的咸味。這些實(shí)驗(yàn)證明，兩種金屬在一定的條件下就能產(chǎn)生電流。伏特想，只要能把這種電流引出來(lái)，就能大有作用。伏特經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，終于發(fā)明了被后人稱做“伏特電堆”的電池，這就是在銅板和鋅板中間夾上卡紙和用鹽水浸過(guò)的布片，一層一層堆起來(lái)的蓄電池。這種電池，今天仍然在使用著為了紀(jì)念他的貢獻(xiàn)，人們把電壓的計(jì)量單位叫做伏特，簡(jiǎn)稱伏，符號(hào)V。比如我們手電筒里的電池的電壓是1.5伏特，我們家里的電燈的電壓是220伏特。

化學(xué)電源（1）一次電池（如干電池）:用過(guò)后不能復(fù)原（2）二次電池（如蓄電池）:充電后能繼續(xù)使用（3）燃料電池（4）海水電池

負(fù)極（鋅筒）：Zn-2e-=Zn2+正極（石墨）：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O干電池——Zn-Mn普通干電池（1）一次電池銀鋅電池—鈕扣電池

該電池使用壽命較長(zhǎng)，廣泛用于電子表和電子計(jì)算機(jī)。其電極分別為Ag2O和Zn，電解質(zhì)為KOH溶液。發(fā)生反應(yīng)后生成Ag和ZnO,其電極反應(yīng)式為：

負(fù)極：Zn+2OH--2e-

=

ZnO+H2O

正極：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-銀鋅紐扣電池總反應(yīng)式為：Zn+

Ag2O=

ZnO+2Ag（2）二次電池鉛蓄電池（1）電極材料及原料（2）電解質(zhì)溶液（3）電極反應(yīng)式：正極：PbO2

負(fù)極：PbH2SO4溶液負(fù)極（Pb）:

Pb-2e-+SO42

-=PbSO4Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O正極（PbO2）:PbO2+4H++SO42

-+2e-=PbSO4+2H2O總反應(yīng)：

把能源中燃料燃燒反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的“能量轉(zhuǎn)換器”優(yōu)點(diǎn)：效率高、無(wú)污染，裝置可持續(xù)使用

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)物不斷排出電池

（3）新型燃料電池演示探究教材42頁(yè)燃料電池負(fù)極：2H2+4OH--4e-=4H2O

正極：O2+2H2O+4e-=4OH-

總反應(yīng)：O2+2H2=2H2O常見(jiàn)的燃料電池有氫氧燃料電池、甲烷燃料電池、鋁-空氣燃料電池、熔融鹽燃料電池等。如圖電池反應(yīng)怎樣書(shū)寫(xiě)燃料電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式？

書(shū)寫(xiě)步驟：（1）寫(xiě)出燃燒反應(yīng)，根據(jù)電解液改寫(xiě)燃料電池總反應(yīng)；（2）寫(xiě)出正極的電極反應(yīng)式(一般較簡(jiǎn)單);（3）由燃料電池總反應(yīng)減去正極的電極反應(yīng)式得負(fù)極的電極反應(yīng)式。正極反應(yīng)一般為

①酸性介質(zhì)

②堿性介質(zhì)O2+4H++4e－=2H2OO2+2H2O+4e－=4OH-CH4、O2、KOH組成的燃料電池1.燃燒總化學(xué)反應(yīng)：

CH4+2O2→CO2+2H2O2.燃料電池總反應(yīng)：

3.正極：4.負(fù)極：CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O2O2+4H2O+8e－=8