课件74张PPT。专题1 化学反应与能量变化第二单元 化学能与电能的转化原电池的工作原理判断下列装置能否构成原电池，并思考原电池的构成条件 [知识回顾]CuZn形成原电池的条件前提条件：有自发的氧化还原反应、放热反应 （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）原电池：把化学能转变为电能的装置 H2SO4Cu-Zn原电池原理示意图1、由组成原电池两极的电极材料判断 相对活泼的是负极，活泼性较弱的是正极
2、根据原电池里电解质溶液内离子流动方向判断. 在原电池的电解质溶液里， 阳离子移向的极为正极。
3、根据原电池的两极发生的现象判断。 原电池的负极总是发生氧化反应，正极发生还原反应.正极（铜电极）：
2H+ + 2e- = H2 ↑
负极（锌电极）：
Zn - 2e- = Zn2+电池反应：Zn+ 2H+ = H2↑+ Zn2+（总反应）原电池电极反应、电池反应的书写ZnCuZnCuABCDEF√下列哪些装置能构成原电池？相应的电极反应√负极Zn： Zn－2e- ＝Zn2+正极C：2H++2e- ＝H2↑总反应：Zn+2H+＝Zn2++H2↑负极Cu： Cu－2e- ＝ Cu 2+正极C：2Ag++2e- ＝2Ag总反应：Cu+2Ag+＝Cu2++2Ag[设疑]若F中两烧杯中的电解质溶液用能使阴阳离子移动的装置连接起来，能否形成原电池？探究一：预测Ｐ１２[实验1] 的现象和结论 现象:锌粉溶解,有红色物质析出,温度计显示温度迅速上升.结论:Zn+ Cu2+ ＝ Zn2+ + Cu探究二：预测Ｐ１２[实验2] 的现象和结论 现象:锌片变细,铜上有红色物质析出,电流计指针发生偏转.结论:Zn-2e-=Zn2+Cu2++2e-=Cu盐桥：在U型管中装满用饱和KCl溶液和琼脂作成的冻胶。1、盐桥的作用：
使Cl-向锌盐方向移
动，K+向铜盐方向移动，
使Zn盐和Cu盐溶液一直
保持电中性，从而使电
子不断从Zn极流向Cu极。正极（铜电极）：
Cu2+ + 2e- = Cu
负极（锌电极）：
Zn - 2e- = Zn2+电池反应：Zn+ Cu2+ = Cu+ Zn2+（总反应）此电池的优点：能产生持续、稳定的电流。[活动探究] 请结合组成原电池的条件，将氧化还原反应：
Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+ 设计成一个原电池。1、电解溶液： 。
2、电极材料：
正极 ，负极 。
3、电极反应式 ：
正极: 。
负极: 。 CuSO4溶液FeCCu2++2e- ＝CuFe－2e - ＝Fe2+1、判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称，并写出电极反应式.2H++2e-＝H2↑负极：总反应：正极：Zn－2e-＝Zn2+Zn+2H+＝Zn2++H2↑(×)[随堂检测 ]正极：负极：总反应：Fe－2e - ＝Fe2+Cu2++2e- ＝CuFe+Cu2+＝Fe2++CuFe+CuSO4＝Cu+FeSO4负极：Zn－2e-＝Zn2+正极：Cu2++2e-＝Cu总反应：Zn+Cu2+＝Zn2++Cu或 Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu2、一个原电池的总反应的离子方程式是Zn + Cu2+ =
Zn2+ + Cu，该反应的原电池的组成正确的是
3、已知氧化还原反应
Cu ＋ 2FeCl3 = 2FeCl2 ＋ CuCl2，
利用这一反应设计一个原电池，画出示意图，
标出电极材料，电解质溶液，写出电极反应式。
正极：负极：总反应：Cu－2e - ＝Cu2+2Fe3++2e- ＝2Fe2+2Fe3++Cu＝2Fe2++Cu2+负极： Fe — 2e- = Fe2+
正极： 2H+ + 2e- = H2↑
总：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ↑
负极： Fe — 2e- = Fe2+
正极： 2H2O + O2 + 4e- = 4OH-
总：2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2↓
不同的介质 不同的电极反应负极： Al+ 4OH－—3e- =Al O2－ +2H2O
正极：2H2O + 2 e- = H2+ 2OH－
总：2Al+ 2OH－ +2H2O =2Al O2－ + 3H2
负极： Mg — 2e- = Mg2+ + 2H2O
正极： 2H+ + 2e- = H2↑
总：Mg +2H+ = Mg 2+ + H2 ↑
负极： Cu —2e- = Cu 2+
正极： 2H+ +NO3－ + e- = NO2 + H2O
总：Cu + 4H+ +2NO3－=
2NO2 + Cu 2+ + 2H2O
负极： Al — 3e- =Al 3+ + 2H2O
正极： 2H+ + 2e- = H2↑
总：2Al + 6H+ = 2Al 3+ + 3H2 ↑
下列关于下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
D 当转移0.04 mol e- 时，产生 0.01 mol O2 化学电源各类电池蓄电池化学电池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锂离子电池银锌蓄电池普通锌锰干电池锌银纽扣电池一、化学电池的分类银锌纽扣电池
是用不锈钢制成的小圆盒，形似纽扣，故称纽扣电池。两极分别为氧化银和锌，电解质为KOH溶液，发生氧化还原反应后生成银和氧化锌。锌是 极，发生 反应；
氧化银是 极，发生 反应。
总反应为：Zn+Ag2O= ZnO+2Ag
负极（锌）：
正极（氧化银）：负氧 化正还 原1、干电池----一次电池Zn+2OH--2e-=ZnO+H2OAg2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-负极（锌筒）：Zn-2e-=Zn2+
正极（石墨）：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O普通锌锰干电池总反应：Zn+ 2MnO2+2NH4+=Zn2++ Mn2O3+2NH3+H2O优点：制作简单、价格便宜。 缺点：放电时间短，电压下降快。碱性锌锰干电池（用KOH代替NH4Cl能提高 性能，延长寿命）负极（锌筒）：
正极（石墨）：
总反应：Zn+ 2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+ 2MnOOHZn-2e-+2OH-=Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-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2、充电电池 充电电池又称二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又逆向进行，使生成物恢复原状，如此充放电可循环进行，至一定周期后终止。铅蓄电池放电时的电极反应：
负极：Pb + SO42-—2e-＝PbSO4
正极：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-＝PbSO4 + 2H2O 总反应 ：PbO2 + Pb + 4H++ 2SO42- = 2PbSO4 + 2H2O铅蓄电池充电时的电极反应：
阴极： PbSO4 +2e- ＝ Pb + SO42-
阳极： PbSO4 + 2H2O -2e-＝ PbO2 + 4H+ + SO42-总反应 ：2PbSO4 + 2H2O = PbO2 + Pb + 4H++ 2SO42-缺点：比能量低、笨重、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、价格低廉其它二次电池镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池……氢氧燃料电池的工作原理酸性条件： 负极（H2）：2H2 -4e￣ = 4H+碱性或中性条件： 负极（H2）：2H2 + 4OH￣ - 4e￣ = 4H2O正极（O2）： O2 + 2H2O + 4e￣ = 4OH￣ 总反应： 2H2＋O2＝2H2O总反应： 2H2＋O2＝2H2O3、燃料电池正极（O2）： O2 + 4H+ + 4e￣ = 2H2O【拓展】一种新型燃料电池，它是以两根金属铂片插入
KOH溶液中作电极，又在两极上分别通入甲烷
和氧气。电极反应为：
电池总反应：
负极：
正极：
2O2+ 4H2O +8e-= 8OH -CH4+ 10OH --8e-= CO32- + 7H2OCH4+ 2O2 + 2KOH = K2CO3 + 3 H2O海水电池1991年，我国首创以铝-空气-海水为能源的新型电
池，用作航海标志灯。该电池以取之不的海水为电
解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。
这种海水电池的能量比“干电池”高20～50倍。电极
反应式为：4Al+3O2+ 6H2O = 4Al (OH)3
负极：
正极：
电池总反应：4Al - 12e-= 4Al 3+3O2+ 6H2O +12e-= 12 OH -4Al+3O2+ 6H2O = 4Al (OH)3【拓展】练习1: 2004年江苏高考）碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌-锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电流总反应式为：
Zn?s?＋2MnO2?s?＋H2O?l?＝Zn?OH?2?s?＋Mn2O3?s?
下列说法错误的是 （ ）
A? 电池工作时，锌失去电子
B? 电池正极电极反应式为：
2MnO2?s?＋H2O?l?＋2e?＝Mn2O3?s?＋2OH??aq?
C? 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D? 外电路中每通过0?2 mol电子，锌的质量理论上减小6?5 g C练习2：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 如图是2004年批量生产的笔记本电脑所用的甲醇燃料电池的结构示意图。甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子。电子经外电路到达另一极与氧气反应。电池总反应式为：
2CH3OH＋3O2＝2CO2＋4H2O。
下列说法中正确的是
A．左边的电极为电池的负极，
a处通入的是甲醇
B．右边的电极为电池的负极，
b处通入的是空气
C．电池负极的反应式为：
CH3OH + H2O － 6e－ = CO2 + 6H+
D．电池的正极反应式为：
O2+2H2O+4e－=4OH－A、C锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受
到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池
的总反应为Li + MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是（ ）
A、 Li是正极，电极反应为Li － e- = Li+
B、 Li是负极，电极反应为Li － e- = Li+
C、 Li是负极，电极反应为MnO2 + e- = MnO2 –
D、 Li是负极，电极反应为Li －2e- = Li2+
电解池的工作原理及应用1.电解：在直流电的作用下，在两电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。
2.电解池:借助于电流引起氧化还原反应的装置，即把 电能转化为化学能的装置叫电解池或电解槽我们知道常温下金属与氯气能发生反应，放出大量的热。金属也能在常温下与氧气发生反应。
工业上分别以NaCl和Al2O3为原料生产金属钠和金属铝。你知道工业生产中是如何实现此过程的吗？上述过程中发生了什么形式的能量转化？
图1－20是电解熔融态氯化钠的原理。请讨论下列问题2.通电后电极表面分别发生了什么变化？请写出两电极上发生的电极反应式。
3.请分析电解过程中的电子的流向。1.通电前，（图1－21左图）和通电后（图1－21右图），熔融态氯化钠中Na+和Cl-的运动有何差异？请在图1－21中用箭头表示Na+和Cl-的运动情况。电解熔融氯化钠(见课本P17原理图)通电前, Na+ Cl- 在 __________运动。
通电后, Na+向__ 极(与电源____相连)移动，Cl-向___极(与电源____相连)移动。
电子从电源负极流向_________极,电极反应为____ ______,发生_______反应。
电子从电解池阳极流向_______极,电极反应为________ __,发生_______反应。
总反应为_______________________。 阴无规则自由负极阳正极电解池阴氧化还原电源正2Na++ 2e- == 2Na2Cl -－2e-==Cl2↑下面以石墨为电极电解氯化铜溶液为例来分析。这是电解熔融盐的情况。
电解电解质溶液又会发生什么反应呢？分析电解反应的一般思路：明确溶液中存在哪些离子根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物阴阳两极附近有哪些离子判断阳极的电极材料阴极： ___电子，发生____反应，离子 _____越强，反应越容易。
常见阳离子放电顺序：
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+
阳极：___电子，发生____反应，离子 _____越强，反应越容易。
①当阳极为惰性电极(石墨、铂、金)时,常见阴离子放电顺序：
S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F-
得还原氧化性失氧化还原性想一想： 若以铜为阳极,铁为阴极,电解氯化铜溶液，情况又如何？阳极：Cu – 2e- = Cu 2+
阴极：Cu 2+ + 2e- = Cu【交流与讨论】p19试写出电解饱和食盐水的电极反应： 阴极：
阳极：
总反应：2H+ + 2e- = H2↑2Cl- -2e- = Cl2↑NaOH【观察与思考】p19(1)原理：应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属或合金的过程.
(2)阴极：待镀件
阳极：镀层金属
(3)电镀液：含有镀层金属的离子
电镀 电镀银工作原理
示意图问题:1.分析电镀过程中的电子的流向
2.写出电镀银时阳极和阴极的电极反应式
3.指出电镀过程中发生的能量转化形式铜的电解精炼⑴、粗铜所含的杂质Zn、Fe、Ni、Ag、Au等⑵、粗铜的精炼 以粗铜为阳极，以纯
铜为阴极， 以CuSO4溶液
为电解液进行电解阳极： Zn －2e－＝Zn2+ Fe－2e－＝Fe2+
Ni －2e－＝Ni2+ Cu－2e－＝Cu2+ 阴极： Cu2+ +2e－＝Cu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负极 正极
阴极： 得电子，发生还原反应，离子氧化性越强，反应越容易。
常见阳离子放电顺序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+> Al3+>Mg2+>Na+
阳极：失电子，发生氧化反应，离子还原性越强，反应越容易。
①当阳极为惰性电极(石墨、铂、金)时,常见阴离子放电顺序：
S2- > I- > Br - > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F-
②当阳极为金属电极(除铂、金)时，金属电极优先放电。
练习： 完成下列溶液的电极反应(以石墨为电极电解)硫酸溶液：
盐酸：
NaOH溶液:
CuBr2溶液：
KCl溶液：
CuSO4溶液：
Na2SO4溶液：
不变1.28Zn －2e－＝Zn2+Cu2+ +2e－＝Cu1．下列说法或实验现象的描述不正确的是（ ）。
A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡
B．把铜片插入氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁
C．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速度加快
D．与电源负极相连的是电解槽的阴极
2．100mL浓度为2mol/L的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是（ ）。
A．加入适量的6mol/L的盐酸 B．加入数滴氯化铜溶液
C．加入适量蒸馏水 D．加入适量的氯化钠溶液 3．用石墨作电极，电解1mol/L下列物质的溶液，溶液的PH值保持不变的是（ ）。
A．HCl B．NaOH
C．Na2SO4 D．NaCl
4．下列关于铜电极的叙述，正确的是（ ）。
A．铜锌原电池中铜是正极
B．用电解法精炼粗铜时，铜作阳极
C．在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极
D．电解稀硫酸制H2、O2时，铜作阳极 【原电池与电解池的结合】阳极：4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑
阴极：4H+ + 4e- = 2H2↑
总反应：2H2O 2H2↑ + O2↑阳极：2Cl - - 2e- == Cl2↑阴极：2H+ + 2e- == H2 ↑阳极：4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑
阴极：2Cu 2+ + 4e- = 2Cu
总反应：2CuSO4 + 2H2O2Cu + 2H2SO4 + O2↑电化学腐蚀-ne-被氧化金属腐蚀的实质一、金属的腐蚀金属原子金属阳离子有微弱的电流 无 钢铁腐蚀 2Fe＋3Cl2＝2FeCl3 不纯金属或合金跟电解质溶液接触发生原电池反应 电化腐蚀 化学腐蚀 化学腐蚀、电化腐蚀常同时发生 较活泼金属被氧化 金属被氧化 金属与非电解质等直接发生化学反应 2、金属腐蚀的种类 3、电化学腐蚀水膜酸性较强(1) 析氢腐蚀 正极(C)2H＋＋2e-＝H2↑Fe－2e-＝Fe2＋负极(Fe)水膜酸性较弱或中性（2）吸氧腐蚀正极 (C)：负极(Fe)： Fe - 2e- = Fe2+2H2O + O2 + 4e- = 4OH-2Fe - 4e- = 2Fe2+*铁锈的生成Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2↓4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)32Fe(OH)3＝Fe2O3·xH2O＋(3-x)H2O生成的Fe2O3·xH2O就是铁锈 。4、金属的防护（1）腐蚀因素：金属本性、介质（2）方法a、涂层：b、电镀、喷镀：c、表面钝化：d、合金：e、电化学不锈钢——铁铬合金白铁皮（Zn）、马口铁（Sn）枪炮表面致密的Fe3O4保护膜 表面涂矿物性油脂、油漆、覆盖搪瓷e、电化学在轮船船壳水线以下部分镶上Zn块，来防止船壳的腐蚀正极：被保护金属
负极：外加一种更活泼的金属 例1、下列叙述正确的为A、原电池中阳离子向负极移动
B、原电池中的负极发生氧化反应
C、马口铁（镀锡）的表面一旦破损，铁腐蚀加快
D、白铁（镀锌）的表面一旦破损，铁腐蚀加快
