课件39张PPT。第二单元 化学能与电能的转化
第1课时 原电池的工作原理
化学电源实验引入：学生实验——将铜片、锌片插入番茄、苹果、梨等水果中，用导线连接，并接入检流计，观察指针的偏转情况。可以发现产生了电流，这种装置可称为水果电池。
【思考】（1）为什么这种装置可产生电流？
（2）产生电流的条件有哪些？1.了解原电池的工作原理及构成条件，能正确判断原电池的正、负极。2.能写出原电池的电极反应式和电池反应方程式。4.了解常见的一次电池、二次电池和燃料电池，了解废旧电池对环境的危害，树立环保意识。3.了解生活中常见的化学电源种类及工作原理,认识化学能转化为电能的实际意义。【设疑】请根据你的经验猜想:Zn与CuSO4溶液的反应是吸热反应还是放热反应？并设计实验方案加以证明。活动与探究一现象:温度迅速上升，有红色物质析出结论:Zn+Cu2+====Zn2++Cu化学能 热能向盛有30 mL 1.0 mol/L CuSO4溶液的小烧杯中,加入适量锌粉，用温度计测量溶液的温度，观察温度计的变化。【创设情景】除了可以将该反应放出的能量转化为热能之外，还能通过该反应将化学能转化为什么能量？一、原电池1.定义：2.原电池工作原理氧化—还原反应把化学能转化为电能的装置。（1）电路：外电路内电路电子流向：由失电子的一极流向得电子的一极电流方向：与电子流向相反阴离子流向与电子流向一致阳离子流向与电流方向一致电子流入的电极，通常是不活泼金属或石墨（2）电极电子流出的电极，通常是活泼金属正极：负极：（3）电极反应正极：负极：（4）电池反应 Cu2++2e-====Cu Zn-2e-====Zn2+Zn+Cu2+====Cu+Zn2+×√√×思考:下列装置能否构成原电池？得出原电池的构成条件。（5）形成原电池的一般条件前提条件：有自发的氧化还原反应 ①有两种活泼性不同的导电材料(不同的金属或金属与非金属导体）作电极。②两个电极必须插入电解质溶液中。③两极相连形成闭合回路（用导线连接或电极直接接触）。根据原电池的形成条件,设计出一个可以提供持续、稳定电流的装置。向盛有30 mL 1.0 mol/L CuSO4溶液和 30 mL 1.0 mol/L的ZnSO4溶液中分别插入铜片和锌片，连接导线和电流计，观察现象。将盐桥插入两只烧杯内的电解质溶液中，观察现象。现象:电流计指针发生偏转
锌片变薄 铜片变厚结论:Zn-2e- ==== Zn2+Cu2++2e- ====Cu【活动与探究】盐桥：在U型管中装满含饱和KCl
溶液的琼脂。思考：1.盐桥的作用是什么？（1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。
（2）平衡电荷（保证其连接的两个半电池中的电解质溶液呈电中性）。2.此电池的优点有哪些？能产生持续、稳定的电流，提高原电池电流效率。3.原电池的设计
例：利用Fe+Cu2+====Fe2++Cu设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应。负极：Fe–2e-====Fe2+ 正极：Cu2++2e-====Cu CuFeCuSO4FeSO4设计原电池的思路：半电池画出装置示意图电极材料电解质溶液根据电极反应确定外电路用导线连通，可以接用电器内电路是将电极浸入电解质溶液中，并通过盐桥沟通内电路根据负极氧化、正极还原写出电极反应式前提：是氧化还原反应4.原电池的正负极的判断方法电子流出的极
电子流入的极——负极
——正极较活泼的电极材料
较不活泼的电极材料质量增加的电极质量减少的电极——负极
——正极——正极
——负极工作后，有气泡冒出的电极为正极发生氧化反应的极
发生还原反应的极宏观判断：
①根据电极材料——负极
——正极②根据原电池电极
发生的反应③根据电极增重还是减重④根据电极是否有气泡冒出：5.原电池电极反应式的书写（1）确定原电池的正负极以及两极上发生反应的物质，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。
（2）重视介质是否参加反应，注意两极得失电子总数相等。
（3）将两极电极反应式相加即得原电池的总反应式。负极：Fe-2e-====Fe2+
正极：2H++2e-====H2↑
总反应：Fe+2H+====Fe2++H2↑负极：2Fe-4e-====2Fe2+
正极：2H2O+O2+4e-====4OH-
总反应：2Fe+2H2O+O2====
2Fe(OH)2↓不同的介质 不同的电极反应负极：2Al+8OH－-6e-====2AlO2－
+4H2O
正极：6H++6e-====3H2↑
总反应：2Al+2OH－+2H2O====
2AlO2－+3H2↑稀硫酸负极： Mg-2e-====Mg2+
正极： 2H++2e-====H2↑
总反应：Mg+2H+====Mg2++H2↑负极： Cu-2e-====Cu2+
正极： 4H++2NO3－+2e- ====
2NO2↑+2H2O
总反应：Cu+4H++2NO3－====
2NO2↑+Cu2++2H2O稀硫酸负极：2Al-6e-====2Al3+
正极： 6H++6e-====3H2↑
总反应：2Al+6H+====2Al3++3H2↑（5）利用原电池原理设计新型化学电池（2）改变化学反应速率，如实验室用粗锌与稀硫酸反应制取氢气（1）进行金属活动性强弱的比较（3）电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护，如在铁器表面镀锌6.原电池的主要应用（4）解释某些化学现象化学电源一次电池二次电池燃料电池：碱性锌锰电池铅蓄电池氢氧燃料电池等锂离子电池银锌蓄电池普通锌锰干电池银锌钮扣电池二、化学电源1.一次电池（1）银锌钮扣电池正极：Ag2O+H2O+2e- ====2Ag+2OH－负极：Zn +2OH－-2e- ====Zn（OH）2总反应：Zn+Ag2O+H2O==== Zn（OH）2 +2Ag 电极分别为Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH溶液(2)普通干电池负极(Zn)正极电池反应：氢氧化氧锰Zn+2NH4Cl–2e- ====
Zn(NH3)2Cl2+2H+（MnO2和C）： 优点：制作简单、价格便宜。
缺点：放电时间短，电压下降快。(3)碱性锌-锰干电池缺点：多数只能一次使用，不能充电；价格较贵优点：比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电电池反应：Zn + 2MnO2 + 2H2O ==== 2MnOOH + Zn(OH)22.二次电池可充电电池也称为______电池，可以反复_____电和
_____电，是电池发展的一个重要方向。二次放充锂电池放电过程总反应：Pb+PbO2+2H2SO4====2PbSO4+2H2O Pb + SO42--2e-====PbSO4 正极：PbO2+4H++SO42-+2e-====PbSO4+2H2O 氧化反应 还原反应负极：（1）放电过程铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程。铅蓄电池（2）充电过程PbSO4+2e-====Pb+SO42- 还原反应阴极：阳极：PbSO4+2H2O-2e-====PbO2+4H++SO42- 氧化反应接电源负极接电源正极充电过程总反应：2PbSO4+2H2O====Pb+PbO2+2H2SO4铅蓄电池的充放电过程：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O缺点：比能量低、废弃电池污染环境优点：可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉其他二次电池镍镉电池、镍氢电池、银锌电池、锂电池、锂离子电池……铅蓄电池 燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。（氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池……） 氢氧燃料电池 酸性电解质：碱性电解质
负极: 2H2-4e-+4OH-====4H2O
正极:O2+2H2O+4e-====4OH-
总反应: 2H2+O2====2H2O负极： 2H2-4e-====4H+正极： O2+4H++4e-====2H2O总反应：2H2+O2====2H2O3.燃料电池书写燃料电池电极反应式应注意以下几点：(2)负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如＋4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32－形式存在）；(1)将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；(3)溶液中不存在O2－,在酸性溶液中它与H＋结合成H2O,在碱性或中性溶液中它与水结合成OH－。减 少 污 染
节 约 资 源一、原电池二、化学电源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为稀硫酸
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是银，B是铁，C为AgNO3溶液 D 2.（双选）下列关于如图所示原电池的说法正确的是( )
A.铝片为正极
B.正极上有H2产生
C.Al是电池的负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出，且随后溶解
D.当转移0.04 mol e- 时，产生 0.01 mol O2 CuBC 3.（2013·江苏高考）Mg-H2O2电池可用于驱动无人
驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意
图如下。该电池工作时，下列说法正确的是( )
A.Mg电极是该电池的正极
B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应
C.石墨电极附近溶液的pH增大
D.溶液中Cl－向正极移动C4.将X、Y、Z、W四种金属片浸入稀盐酸中,用导线连接,可以组成原电池,实验结果如下图所示:
则四种金属的活泼性由强到弱的顺序_________。Z>Y>X>W5.航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无
污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放
电时的总反应都可以表示为2H2+O2====2H2O，酸式电池中
电解质是酸，其负极反应可表示为2H2-4e-====4H+ ，则
其正极反应式为 。碱式电池的电
解质是碱，其正极反应式为O2+2H2O+4e-====4OH-，则其负
极反应可表示为 。O2 +4e-+4H+====2H2O 2H2-4e-+4OH- ====4H2O 6.氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受
到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合
物，如甲烷、汽油等。请写出将氢气换成甲烷时所构成
的甲烷燃料电池(如图所示)中a极的电极反应式：
，
此时电池内总的反应式:
。 CH4 +10OH--8e- ====CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH====K2CO3+3H2O 你不能决定生命的长度，但你可以控制它的宽度；你不能左右天气，但你可以改变心情；你不能预知明天，但你可以利用今天；你不能样样顺利，但你可以事事尽力。课件29张PPT。第2课时 电解池的工作原理及应用电解法在元素发现史中的重要地位1.了解电解池的结构，理解电解原理。能够正确书写电极反应式和总反应式。（重点）
2.了解电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜以及电冶金等电解原理的应用。
3.掌握电解原理的计算。（重点）钠的化学性质很活
泼，这给钠的制取带来一定的困难，目前，世界上金属钠的生产多数采用电解熔融氯化钠的方法。钠的制备1.熔融NaCl中存在的微粒是什么？它们处于怎样的状态？
2.接通电源后，熔融氯化钠中Na+和Cl-各向哪个方向移动？ Na+和Cl-将发生什么变化？【思考与讨论】正极负极Na+Cl-熔融NaCl石墨铁棒阳极
阴极
电解过程2Cl- -2e-====Cl2↑
氧化反应2Na++2e-====2Na
还原反应总反应式：电解：让直流电通过电解质溶液或熔融的电解质，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。电解池:借助氧化还原反应，把电能转化为化学能的装置。1.定义一、电解的原理电能转化为化学能。 电解池中，电解质溶液的导电过程就是电解过程＋－阴极 阳极 ｅ－阳离子阴离子得电子还原反应失电子氧化反应离子放电顺序规律①金属材料(Pt、Au、Ti等除外)作电极时：金属在阳极失电子被氧化成阳离子进入溶液，阴离子不容易在电极上放电。(电极参与氧化反应)
②用惰性电极(Pt、Au、石墨、Ti等)时：溶液中阴离子的放电顺序与失电子能力一致（由易到难）是：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子>F-阳极：Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>Na+>Ca2+>K+无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极上放电顺序与得电子能力一致（由易到难）：阴极: 电能转化为化学能阳极（接电源正极）阴极（接电源负极）阴离子向阳极迁移阳离子向阴极迁移化学能转化为电能负极正极阴离子向负极迁移
阳离子向正极迁移都是氧化还原反应电解过程不仅可以在熔融电解质中进行，也可以在电解质溶液中进行。二、电解质溶液用惰性电极电解的规律1.电解饱和食盐水制备烧碱、氢气和氯气（氯碱工业）离子的放电顺序：
阳离子放电：H+ >Na+ 阴离子放电：Cl->OH-书写电极反应:
阴极： 2H++2e-====H2↑ 还原反应
阳极：2Cl--2e-====Cl2↑ 氧化反应怎样防止Cl2和NaOH反应影响产品的质量呢？阳离子交换膜的作用:只允许阳离子通过,阻止阴离子和气体通过阳极：2Cl- -2e-====Cl2↑（氧化反应、失去电子）
阴极：Cu2++2e- ====Cu（还原反应、得到电子）
电解反应：CuCl2====Cu+Cl2↑电解2.电解CuCl2溶液 CuCl2溶液电解的实质？——电解CuCl2电解质复原加 。CuCl23.电解Na2SO4溶液总反应式： 阳极 ： 电解 Na2SO4溶液电解的实质？阴极 ： （用惰性电极） 2H+ + 2e- ==== H2↑ 4OH- - 4e- ==== O2↑+ 2H2O 2H2O ==== 2H2↑+ O2↑电解后分析溶液pH的变化pH过程中？不变——电解水电解质复原加 。水氢离子放电，阴极碱性增强氢氧根放电，阳极酸性增强 电解不活泼金属的含氧酸盐时，电解质和水都有一部分被电解，如电解CuSO4溶液、AgNO3溶液等。 电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原
来的组成和浓度，需加入一定量的_______________。4.电解CuSO4溶液金属氧化物CuO三、分析电解反应的思路判断是否为电解池(直流电源)根据阳极氧化、阴极还原分析得出产物接通电源后阴、阳两极附近有哪些离子明确阴、阳极及材料（阳极的材料）依据溶液阴、阳离子的放电顺序阳离子：Ag+＞Fe3+＞Cu2+＞H+＞Fe2+＞Zn2+＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞K+
阴离子：S2-＞I-＞Br-＞Cl- ＞OH-＞含氧酸根 离子放电顺序（惰性电极）注意事项：1.阳离子的放电顺序与金属活动性顺序相反(Fe3+大于Cu2+)，阴离子的放电顺序与常见的几种非金属单质的活泼性顺序相反。2.当Fe3+和Cu2+共同在溶液中时，首先Fe3+放电（Fe3++e- ==Fe2+），然后Cu2+放电。3.金属电极做阳极，金属本身被氧化（金、铂除外），溶液中的阴离子不放电。
4.无论活性电极还是惰性电极做阴极，阴极均不参加反应。四、电解原理的应用1.铜的电解精炼粗铜：含杂质(Zn、Fe、Ni、Ag、Au 等)阳极： Zn-2e-====Zn2+
Fe-2e-====Fe2+
Ni-2e-====Ni2+
Cu-2e-====Cu2+Zn
Fe
Ni
Cu
Ag Au 阴极: Cu2++2e-====Cu阳极泥问：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？硫酸铜溶液2.电镀(1)定义：利用电解原理在某些金属或非金属的表面镀上一薄层其他金属或是合金的过程。(2)装置硫酸铜溶液阳极：Cu-2e-====Cu2+阴极：Cu2++2e-====Cu (3)电镀材料的选择：阴极——镀件 阳极——镀层金属
电镀液——含有镀层金属离子的溶液。(4)电镀的结果：电镀液的浓度保持不变。1.在蒸馏水中加入等物质的量的Ag＋、Pb2＋、Na+、
NO3－、SO42－、Cl－，再用惰性电极电解该溶液，并
收集两极气体产物，则所得到的氧化产物与还原产
物的质量比最接近（ ）
A.16︰207 B.108︰35.5
C.39.5︰108 D.8︰1D2. (2012·福建高考)将如图所示实验装置的K闭合,
下列判断正确的是 ( )
A.Cu电极上发生还原反应
B.电子沿Zn→a→b→Cu路径流动
C.片刻后甲池中c(SO42-)增大
D.片刻后可观察到滤纸b点变红色A3.下列四种装置中，溶液的体积均为250mL，开始时电解质
溶液的浓度均为0.10mol-L-1，工作一段时间后，测得导线
上均通过0.02mole-，若不考虑溶液体积的变化，则下列叙
述正确的是( )A.工作一段时间后溶液的浓度:①＝②＝③＝④
B.工作一段时间后溶液的pH：④＞③＞①＞②
C.产生气体的总体积：④＞③＞①＞②
D.电极上析出的固体的质量：①＞②＞③＞④B4.近年来，加碘食盐较多使用了碘酸钾，KIO3在工业上可用
电解法制取，以石墨和不锈钢为电极，以KI溶液（加少量
K2CrO4）为电解液在一定条件下电解，反应方程式为
KI+3H2O==== KIO3+3H2↑。下列有关说法中正确的是（ ）
A.电解时，石墨作阴极，不锈钢作阳极
B.电解液调节至强酸性比较合适
C.电解后得到KIO3产品的步骤有：过滤→浓缩→结晶→灼烧
D.电解中每转移0.6 mol电子，理论上可得到21.4 g无水
KIO3晶体D 一个人的生活完全是可以由态度来改变的。一个人先天的性格、后天的机遇、固有的价值观，最终会决定自己的命运。
