化学能与电能的转化

(共17张PPT)
化学能
原电池
电能
电解池
第二单元 化学能与电能的转化
*
温岭中学 陈成
锂电池
干电池
叠层电池
纽扣电池
原电池的工作原理
下列反应能实现化学能转化为电能的是 （ ）
A. H+＋OH-＝H2O
B. C＋CO2＝2CO
C. Cu+H2SO4=CuSO4+H2↑
D. Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
E. 2Na2O2＋2H2O＝4NaOH＋O2
F. O2 + 2H2 ＝2H2O
1、
满足原电池反应的三个条件：
自发氧化还原、 △H<0 、氧化剂还原剂为不同物质
重温原电池
2、以Zn + 2H+= Zn2+ + H2↑为例，分析原电池中如何将
化学能转变为电能？
再探原电池
预期现象 实验现象
锌片溶解
铜片上有气泡
电流表指针偏转
锌片溶解并锌片上有大量气泡
铜片上有气泡
电流表指针偏转，并不断减小
【实验 · 探究】
稀硫酸
Cu
Zn
A
思考：出现上述现象的原因是什么？用它作为我们平常用的干电池有什么不足之处？
让锌片与稀硫酸不直接接触
ZnSO4溶液
H2SO4溶液
Zn
Cu
A
？
改进
稀硫酸
Cu
Zn
A
改进原电池
1. 用什么溶液连接，选择的依据是什么？
不与锌、铜电极以及两杯中的电解液反应；导电能力强
2. 什么物质能作为离子通道，让离子沿着它移动呢 ？
【实验 · 探究】
SO42－
Zn2+
e－
e－
SO42－
H+
K+
盐桥工作示意图
H2
Zn
K+
Cl－
K+
Cl－
K+
Cl－
K+
Cl－
K+
Cl－
Cl－
K+
K+
Cl－
K+
K+
K+
Cl－
Cl－
K+
Cl－
Cl－
Cl－
连通内电路
使溶液呈电中性
ZnSO4
H2SO4
盐桥中一般装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻;
胶冻的作用是防止管中溶液流出;
K+和Cl-能在胶冻内自由移动。
让锌片与稀硫酸不直接接触
ZnSO4溶液
H2SO4溶液
Zn
Cu
A
改进
稀硫酸
Cu
Zn
A
改进原电池
将反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)＝Cu2＋(aq)＋2Ag(s) 设计成双液电池
【交流与讨论】
牛皮纸
制作化学电源
应用原电池
提炼模型
发现新问题：
电流密度依然较小，不足以使小灯泡发亮
放电时间短……
ZnSO4溶液
H2SO4溶液
Zn
Cu
A
创新原电池
原电池装置设计要求
提高电池的放电效率；
增大电池的电流密度，
延长电池的工作时间，
。。。。。。。
创新原电池
我们的骄傲…
创新原电池
2009年2月 奇瑞电动汽车下线
国内新能源汽车的先行者
创新原电池
“在科学上没有平坦的大道，只有不畏劳苦沿着陡峭山路攀登的人，才有希望达到光辉的顶点。”
马克思
科学视野
溶液的导电能力与离子的迁移速率有关
阴阳离子的迁移速率接近可以提高导电能力
298.15K时一些离子在水溶液中的离子迁移率U(m2 S-1 V-1)
正离子 负离子
H+ 36.30 OH- 20.52
K+ 7.62 SO42- 8.27
Ba2+ 6.59 Cl- 7.91
Na+ 5.19 NO3- 7.40
Li+ 4.01 HCO3- 4.61
引自：《物理化学》南京大学物理化学教研室（第五版） 傅献彩 沈文霞 主编
例：（07海南）依据氧化还原反应：
2Ag＋(aq)＋Cu(s)＝Cu2＋(aq)＋2Ag(s)
设计的原电池如图所示。
⑴电极X的材料是 ；
电解质溶液Y是 ；
⑵银电极为电池的 极，发生的电极反应为 ；
X电极上发生的电极
反应为 ；
⑶外电路中的电子
是从 电极
流向 电极。
Cu
AgNO3溶液
正
2Ag+ +2 e- = 2Ag
Cu - 2e- = Cu2+
铜
银
Zn2+
SO42-
原 电 池 工作原 理
氧化反应
还原反应
(–)
(＋)
Zn-2e-=Zn2+
2H++2e- =H2 ↑
Zn + 2H+= Zn2+ + H2↑
稀硫酸
Zn
Cu
e-
阴离子
阳离子
A
重温原电池