6.3.1化学能转换为电能 课件（30张） 2022-2023学年高一下学期化学苏教版（2020）必修第二册

1.3.1化学能转化为电能

学习目标
1.了解原电池的概念与构成条件
2.学会判断正负极
3.学会判断电子流动方向
3.学会书写电极方程式
课前导入
思考1：电流形成的条件是什么？
思考2：氧化还原反应的本质是什么？
两者之间有何联系？
电子的定向移动形成电流
电子发生转移(得失或偏移)
基础实验
实验现象
实验1
实验2
实验3
锌片上产生气泡，
铜片上无明显现象
铜片上产生气泡
电流计指针发生偏转，有电流产生。
思考探究
Zn
Cu
稀硫酸
现象：
(3)电流表指针有偏转
(2)铜片上有气泡产生
(1)锌片不断溶解
Zn
Cu
e-
e-
H+
H+
SO42-
Zn2+
H2
Zn－2e-＝ Zn2+
2H++ 2e-＝ H2↑
Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑
负极
正极
一、原电池
1.定义:
把化学能转化为电能的装置。
A
Zn
Cu
SO42－
H+
H+
正极
负极
e－
锌片:
负极:
正极:
电子，发生 反应
电子，发生 反应
失去
氧化
得到
还原
总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑
Zn-2e-=Zn2+
铜片：
2H++2e-=H2↑
一、原电池
①有两个活泼性不同的电极
负极
正极
②有电解质溶液
③构成闭合的回路
④能自发发生氧化还原反应
2.简单原电池的构成条件:
A
Zn
Cu
SO42－
H+
H+
正极
负极
e－
相对活泼的一极
相对不活泼的一极
一般不参与反应，起导电作用
学以致用
1.判断下列装置能否形成原电池
Zn
Cu
苹果汁
Zn
Cu
酒精
Cu
Cu
AgCl溶液
×
×
√
Zn
Cu
稀硫酸
√
二、原电池工作原理
9
Zn-2e-=Zn2+
2H+ +2e-=H2
还原剂(Zn)失去电子，发生氧化反应
氧化剂(H+)在铜极上得到电子，发生还原反应
还原剂失去的电子从锌极流出
流入铜极.
经外电路
Zn2+
H+
SO42-
电流方向
二、原电池工作原理

{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}电极材料
Zn
Cu
电极名称
反应类型
电极反应式
电子移动方向
电流方向
阴阳离子移动方向
负极
正极
氧化反应
还原反应
Zn － 2e- = Zn2+
2H+ + 2e- = H2
从负极(Zn) → 经外电路 → 正极(Cu)
从正极(Cu) → 经外电路 → 负极(Zn)
溶液中，阳离子→正极，阴离子→负极
三、原电池正负极的判断
负极
电极名称
正极
活泼性较强的金属
电极材料
活泼性较弱的金属
流出电子的一极
电子流向
发生氧化反应
反应类型
流入电子的一极
发生还原反应
阴离子移向的一极
离子流向
阳离子移向的一极
溶解的一极
实验现象
增重或有气泡放出
学以致用
1.如图装置，电流表G发生偏转，同时A极逐渐变粗，B极逐渐变细，C为电解质溶液，则A、B、C应是下列各组中的哪一组（ ）
A、A是锌，B是铜，C为稀H2SO4
B、A是铜，B是锌，C为稀硫酸
C、A是铁，B是银，C为AgNO3溶液
D、A是Ag，B是铁，C为AgNO3溶液
A
C
A
B
D
学以致用
2．由A、B两种金属和稀硫酸组成的原电池，A是正极，则下列推断正确的是（ ）
A．A的金属性强于B
B．A电极上发生的电极反应是还原反应
C．电子不断由A电极经外电路流向B电极
D．A在金属性活动顺序表中一定排在氢前面
B
四、电极反应方程式的书写
(1)确定正负极和在正负极上反应的物质
(4) 注意酸性介质或碱性介质
负极：
正极：
Fe极失电子
Ag极得电子
Fe－2e - = Fe2+
(2)确定得失电子的数目与生成微粒
(3)完全电离的物质以离子形式表示
(5)写总方程式时注意电子得失守恒
总反应：
即: 负极与电解质溶液反应
Fe+2H+ = Fe 2+ +H2↑
2H++2e - = H2↑
H2SO4 (aq)
Ag
Fe
I
e-
电极反应方程式的书写
负极：
正极：
Fe－2e - = Fe2+
对于比较复杂的反应，可以根据总方程式来写电极反应：
总反应：
Fe+2H+ = Fe 2+ +H2↑
2H++2e - = H2↑
H2SO4 (aq)
Ag
Fe
I
e-
-
根据化合价升降判断正负极
学以致用
2.请写出右边原电池的电极方程式。
总反应方程式：
Mg - 2e－ ＝ Mg2+
Mg + 2H+＝Mg2++ H2↑
Mg Al
①HCl溶液
A
负极：
正极：
2H+ +2e- =H2↑
Zn Cu
②CuSO4 (aq)
A
负极：
正极：
Zn－2e - = Zn2+
总反应方程式：
Zn + Cu2+ = Zn2 ++ Cu
Cu2+ +2e - = Cu
学以致用
总反应方程式：
Cu C
③FeCl3溶液
A
负极：
正极：
Cu - 2e- = Cu2+
Fe3+ + e- = Fe2+
2 2 2
Cu + 2Fe3＋ = Cu2＋ + 2Fe2＋
Mg Al
④NaOH溶液
A
总反应：
2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑
2Al + 2OH－ + 2H2O = 2AlO2－ + 3H2↑
根据化合价升降判断正负极
负极：
Al - 3e－ ＝ Al3+
Al +4OH- －3e－ ＝AlO2- + 2H2O
×????
?
总方程式-负极
正极：
6H2O ＋6e－ ＝6OH—＋ 3H2↑
Al为负极
作业布置
1.写出下列原电池的电极反应和总反应(属于离子反应的，用离子方程式表示)。
(1)负极：________；正极：_________；总反应式：_________。
(2)负极：________；正极：_________；总反应式：_________。
(3)负极：________；正极：_________；总反应式：_________。
{69CF1AB2-1976-4502-BF36-3FF5EA218861}序号
电极1
电极2
电解质溶液
（1）
铁
铜
稀硫酸
（2）
铜
银
AgNO3溶液
（3）
镁
铝
NaOH溶液
学以致用
负极（Fe): Fe - 2e- = Fe2+
正极（C): 2H+ + 2e- = H2↑
总反应式： Fe+ 2H+ = Fe2+ + H2↑
五、原电池原理的应用
(1)比较金属活泼性
(2)加快氧化还原反应速度
负极:活泼性较强
正极:活泼性较弱
实验室用Zn与稀硫酸反应制H2时
a.用粗Zn代替纯Zn
b.向稀硫酸中滴加CuSO4溶液
原理：原电池中，氧化反应和还原反应分别在两极进行，使溶液中离子运动时相互的干扰减小，使反应速率增大。
实验室制氢气，用纯锌还是粗锌（含碳）好？
学以致用
4.把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。
若a、b相连时，a为负极；
c、d相连时，电流由d到c；
a、c相连时，c极上产生大量气泡；
b、d相连时，b上有大量气泡产生，
则四种金属的活动性顺序由强到弱的为( )
A．a > b > c > d B．a > c > d > b

C．c > a > b > d D．b > d > c > a
B
五、原电池原理的应用
(3)解释生活中的现象
（1）潮湿的空气里钢铁容易生锈
原理：
负极反应： ；
正极反应： ；
总反应：2Fe＋ O2 ＋ 2H2O ＝2Fe(OH) 2
4Fe(OH) 2＋O2 ＋ 2H2O ＝4Fe(OH) 3
2Fe－4e-＝2Fe2+
O2＋2H2O＋4e-＝4OH-
钢铁的电化学腐蚀
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)：2Fe－4e--＝2Fe2+
C(正极)：O2＋4e-＋2H2O＝4OH-
溶液中： Fe2+＋2OH- ＝Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3
铁锈(Fe2O3·xH2O)
C
Fe
电解质溶液 O2
Fe2+
OH-
1.（吸氧腐蚀）
——水膜呈碱性、弱酸性或中性
2.（析氢腐蚀）
——水膜酸性较强
Fe(负极)：Fe－2e-＝Fe2+
C(正极)：2H+＋2e-＝H2↑
1.电化学腐蚀概念
不纯的金属跟电解质溶液接触,发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化的腐蚀。
五、原电池原理的应用
(3)解释生活中的现象
（2）暖贴
主要成分：铁粉、碳、食盐、水、吸水布（吸水棉）
使用方法：撕开后进入空气（提供氧气，供吸氧腐蚀用）
原理：
负极反应： 正极反应： ；
总反应：2Fe＋ O2 ＋ 2H2O ＝2Fe(OH) 2
4Fe(OH) 2＋O2 ＋ 2H2O ＝4Fe(OH) 3
在此反应过程中放热，因此成为“暖宝宝”“热敷袋”
2Fe－4e-＝2Fe2+ O2＋2H2O＋4e-＝4OH-
五、原电池原理的应用
（4 ）．设计原电池
(1)依据：
已知一个氧化还原反应，首先分析找出氧化剂、还原剂，
一般还原剂为负极材料(或在负极上被氧化)，
氧化剂(即电解质溶液中的阳离子)在正极上被还原。
(2)选择合适的材料
①电极材料：电极材料必须导电。负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料。
②电解质溶液：电解质溶液一般能与负极反应。
五、原电池原理的应用
（4 ）设计原电池
（5）保护金属设备
（被保护金属作正极）
思考：通常在轮船的尾部和在船壳的水线以下部分，装有一定数量的锌块，请解释原 因。
原因：轮船的船身一般是用铁做的，装上锌块后，铁跟锌形成原电池，此时锌作为负极发生氧化反应溶掉，而铁作为正极被保护起来不受腐蚀。
学以致用
2、A、B、C三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。
(1)A中反应的离子方程式为______________________。
(2)B中锡极为________极，电极反应式为_______________________，锡极附近溶液的酸性________(填“增强”“减弱”或“不变”)。B中Fe极为________极，电极反应式为_____________________________________。
(3)C中被腐蚀的金属是________，总反应的化学方程式为_____ _____________。
(4)A、B、C中铁被腐蚀由快到慢的顺序是________。
Fe＋2H＋==Fe2＋＋H2↑
正
2H＋＋2e－===H2↑
减弱
负
Fe－2e－===Fe2＋
Zn
Zn＋H2SO4===ZnSO4＋H2↑
B>A>C
学以致用
观
看
谢
谢