專(zhuān)題1

化學(xué)反應(yīng)與能量變化第二單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化龍海一中吳惠玲請(qǐng)問(wèn)：Zn和硫酸銅反應(yīng)是吸熱反應(yīng)還是放熱反應(yīng)？活動(dòng)與探究一

向盛有30ml1.0mol/LCuSO4溶液的小燒杯中,加入適量鋅粉，用手摸燒杯的外壁。現(xiàn)象:結(jié)論:Zn+Cu2+

＝Zn2++Cu化學(xué)能熱能鋅粉逐漸溶解，產(chǎn)生紅色物質(zhì)；溶液溫度升高。請(qǐng)問(wèn)：

有沒(méi)有什么方法將該反應(yīng)中的能量以電能的形式釋放出來(lái)呢？原電池：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。ABCDEF下列哪些裝置能構(gòu)成原電池？CuZn酒精A硫酸銅ZnZnAZnCu稀H2SO4CCu稀硫酸

想一想CuZn硫酸銅溶液稀硫酸CFeA原電池的形成硫酸銅溶液鋅片：Zn–2e-=Zn2+銅片：Cu2++2e-=Cue-氧化反應(yīng)(負(fù)極)還原反應(yīng)(正極)總式：Zn+Cu2+=Zn2++Cu2、

此電池的優(yōu)點(diǎn)？

鹽橋：在U型管中裝

滿(mǎn)用瓊脂封口的飽和KCl溶液。1、鹽橋的作用（1）使整個(gè)裝置構(gòu)成通路能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流，提高原電池電流效率。（2）平衡電荷（保證其連接的兩個(gè)半電池中的電解質(zhì)溶液呈電中性）小結(jié):一、原電池形成1.由兩個(gè)半電池組成（用鹽橋連接）半電池:

電極材料(金屬或石墨)和電解質(zhì)溶液2.兩個(gè)半電池和外電路要形成閉合回路3.有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)發(fā)生

電解質(zhì)溶液失e-，沿導(dǎo)線(xiàn)傳遞，有電流產(chǎn)生陽(yáng)離子負(fù)極正極陽(yáng)離子二、原電池工作原理：發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)陰離子正、負(fù)極的確定陽(yáng)離子三、簡(jiǎn)單原電池正負(fù)極的判斷方法:負(fù)極（–）：

電子電流是不活潑金屬或非金屬，正極（+）：是活潑金屬，本身失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，進(jìn)電子

，本身不反應(yīng)，得電子發(fā)生還原反應(yīng)，是溶液中的陽(yáng)離子要用到金屬活動(dòng)性順序表：注意：K,Ca,Na,Mg,Al,Zn,Fe,Sn,Pb,(H),Cu,Hg,Ag,Pt,Au…活潑性，還原性依次減弱。質(zhì)量減小。質(zhì)量增加或生成氣體把a(bǔ)、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線(xiàn)兩兩相連可以組成幾個(gè)原電池。若a、b相連時(shí)a為負(fù)極；c、d相連時(shí)電流由d到c；a、c相連時(shí)c極上產(chǎn)生大量氣泡；b、d相連時(shí)b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動(dòng)性順序由強(qiáng)到弱為（）A．a(chǎn)＞b＞c＞dB．a(chǎn)＞c＞d＞bC．c＞a＞b＞dD．b＞d＞c＞aB稀硫酸CFeA寫(xiě)一寫(xiě)判斷下列原電池正負(fù)極，寫(xiě)出電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)式.負(fù)極（）________________正極（）_______________電池反應(yīng)：_________________CuZn硫酸銅溶液食鹽水FeCA四、原電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě):1.先判斷正負(fù)極：2.負(fù)極:M－ne-=Mn+3.正極:(1)在酸溶液中:2H++2e-=H2↑(2)在含不活潑金屬陽(yáng)離子的鹽溶液中:

例如：Cu2++2e-=Cu或Ag++e-=Ag(3)在中性或堿性溶液中(NaCl、NaOH):O2+2H2O+4e-=4OH–

4.檢查:

正負(fù)電極得失電子守恒活動(dòng)與探究根據(jù)離子反應(yīng)Fe+Cu2＋

=Fe2＋

+Cu設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，并與同學(xué)討論解決課本P14“活動(dòng)與探究”中問(wèn)題1和2。根據(jù)離子反應(yīng)Zn+2Fe3＋

=2Fe2＋

+Zn2＋設(shè)計(jì)一個(gè)原電池。利用反應(yīng)Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2

，設(shè)計(jì)一個(gè)單液原電池，一個(gè)雙液原電池（使用鹽橋），畫(huà)出原電池的示意圖，并寫(xiě)出電極反應(yīng)。參考答案(+)(-)

G

ZnPtFeCl3溶液負(fù)極（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反應(yīng)）正極（Pt或C）：2Fe3++2e-=2Fe2+（還原反應(yīng)）(+)(-)鹽橋ZnCZnCl2溶液FeCl3溶液G

五.原電池的設(shè)計(jì)：方法點(diǎn)撥：理論上能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。1、將氧化還原反應(yīng)拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)，分別做原電池的負(fù)極和正極。2、確定電極材料如發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)為金屬單質(zhì)，可用該金屬直接做負(fù)極，如為氣體或溶液中的還原性離子可用惰性電極做負(fù)極；發(fā)生還原反應(yīng)的電極材料必須不如負(fù)極材料活潑。3、確定電解質(zhì)溶液一般選用反應(yīng)物中的電解質(zhì)溶液4、構(gòu)成閉合回路(2007年高考海南化學(xué)卷)依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag＋(aq)＋Cu(s)=Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。鹽橋XYACuSO4溶液電流計(jì)Ag請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)電極X的材料是________；電解質(zhì)溶液Y是___________；(2)銀電極為電池的________極，發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)________________X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)___________________________；(3)外電路中的電子是從_______電極流向________電極。銅(或Cu)AgNO3溶液正Ag＋＋e－

=

AgCu-2e－

=Cu2＋負(fù)(Cu)正(Ag)高考回顧：（08廣東高考）用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線(xiàn)和鹽橋（裝有瓊脂-KNO3的U型管）構(gòu)成一個(gè)原電池。以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是（）①在外電路中，電流由銅電極流向銀電極②正極反應(yīng)為：Ag++e-=Ag③實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作④將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同A.①② B.②③ C.②④ D.③④C注意點(diǎn)：1、原電池的工作原理是將氧化還原反應(yīng)分在正（還原）、負(fù)（氧化）兩極進(jìn)行，負(fù)極上失去的電子沿導(dǎo)線(xiàn)流入正極，從而產(chǎn)生電流。2、正負(fù)兩極上進(jìn)出電子總數(shù)相等，根據(jù)電子守恒原理可進(jìn)行許多有關(guān)電極反應(yīng)的計(jì)算。3、原電池反應(yīng)跟直接反應(yīng)差別：反應(yīng)速率加快。4、利用原電池原理可制作各種化學(xué)電池，如干電池、鉛蓄電池、銀鋅電池、鋰電池、氫氧燃料電池……。第二節(jié)化學(xué)電源CompanyLogo鋰電池干電池紐扣電池各類(lèi)電池蓄電池CompanyLogo銀鋅紐扣電池是用不銹鋼制成的小圓盒，形似紐扣，故稱(chēng)紐扣電池。兩極分別為氧化銀和鋅，電解質(zhì)為KOH溶液，發(fā)生氧化還原反應(yīng)后生成銀和氧化鋅。鋅是

極，發(fā)生

反應(yīng)；氧化銀是

極，發(fā)生

反應(yīng)。總反應(yīng)為：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag負(fù)極（鋅）：

正極（氧化銀）：負(fù)氧化正還原1、干電池----一次電池Zn+2OH--2e-=ZnO+H2OAg2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-CompanyLogo負(fù)極（鋅筒）：Zn-2e-=Zn2+正極（石墨）：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O普通鋅錳干電池總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2OCompanyLogo堿性鋅錳干電池（用KOH代替NH4Cl能提高性能，延長(zhǎng)壽命）負(fù)極（鋅筒）：正極（石墨）：總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOHZn-2e-+2OH-=Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-CompanyLogo氫氧燃料電池的工作原理酸性條件：負(fù)極（H2）：2H2-4e￣=4H+堿性或中性條件：負(fù)極（H2）：2H2+4OH￣-4e￣=4H2O正極（O2）：

O2+2H2O+

4e￣=4OH￣總反應(yīng)：2H2＋O2＝2H2O總反應(yīng)：2H2＋O2＝2H2O2、燃料電池氫氧燃料電池結(jié)構(gòu)正極（O2）：

O2+4H++

4e￣=2H2OCompanyLogo【拓展】一種新型燃料電池，它是以?xún)筛饘巽K片插入KOH溶液中作電極，又在兩極上分別通入甲烷和氧氣。電極反應(yīng)為：負(fù)極：正極：電池總反應(yīng)：2O2+4H2O+8e-=8OH-CH4+10OH--8e-=CO32-+

7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3

+

3H2OCompanyLogo3、充電電池充電電池又稱(chēng)二次電池，它在放電時(shí)所進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，在充電時(shí)又逆向進(jìn)行，使生成物恢復(fù)原狀，如此充放電可循環(huán)進(jìn)行，至一定周期后終止。汽車(chē)用蓄電池CompanyLogo鉛蓄電池放電時(shí)的電極反應(yīng)：負(fù)極：Pb+SO42-—2e-＝PbSO4正極：PbO2+4H++SO42-+2e-＝PbSO4+2H2O鉛蓄電池充電和放電的總化學(xué)方程式：

PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O放電充電總反應(yīng)：PbO2+Pb+4H++2SO42-=2PbSO4+2H2O鉛蓄電池充電時(shí)的電極反應(yīng)：陰極：PbSO4+2e-＝

Pb+SO42-陽(yáng)極：PbSO4+2H2O-2e-＝

PbO2+4H++SO42-總反應(yīng)：2PbSO4+2H2O=

PbO2+Pb+4H++2SO42-CompanyLogo海水電池1991年，我國(guó)首創(chuàng)以鋁-空氣-海水為能源的新型電池，用作航海標(biāo)志燈。該電池以取之不的海水為電解質(zhì)，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。這種海水電池的能量比“干電池”高20～50倍。電極反應(yīng)式為：負(fù)極：正極：電池總反應(yīng)：4Al-12e-=4Al3+3O2+6H2O+12e-=12OH-4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3【拓展】CompanyLogo1、電極材料及原料2、電解質(zhì)溶液3、優(yōu)點(diǎn)4、應(yīng)用領(lǐng)域鋰電池摩托羅拉6188/6288原裝鋰電池正極：金屬氧化物

負(fù)極：鋰使用壽命長(zhǎng)，質(zhì)量輕、電壓高、工作效率高、壽命長(zhǎng)、質(zhì)量輕、體積小有機(jī)溶劑電腦、照相機(jī)、手表、心臟起博器索尼數(shù)碼相機(jī)鋰電池CompanyLogo熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，CO為陽(yáng)極燃?xì)猓諝馀cCO2的混合氣體為陰極助燃?xì)猓频迷?50℃下工作的燃料電池，完成有關(guān)的電池反應(yīng)式：陽(yáng)極反應(yīng)式：2CO+2CO32-=4CO2+4e-陰極反應(yīng)式：________________________總電池反應(yīng)式：______________________[練習(xí)]2CO+O2=2CO2O2+2CO2+4e-=2CO32-

CompanyLogo如圖是2004年批量生產(chǎn)的筆記本電