化学能与电能的转化

3、构成原电池的一般条件 构成原电池的一般条件
①一般有两个活泼性不同的电极 一般有两个活泼性不同的电极 负极：较活泼的电极 负极：较活泼的电极 氧化反应, 电子流出) (氧化反应, 电子流出) 正极：较不活泼的电极 金属、 的电极: 正极：较不活泼的电极:金属、石墨 还原反应, 电子流入) (还原反应, 电子流入) ②有电解质溶液 ③形成闭合回路 ④有自发进行的氧化还原反应
研 究 性 学 习
“解剖”一节废弃的一号干电池,了解其构造及组 解剖”一节废弃的一号干电池 了解其构造及组 解剖 成；调查日常所用电池的种类及用途 。 利用日常用品设计原电池,并检测电流的产生 利用日常用品设计原电池 并检测电流的产生。 调查废电池对环境产生的污染及产生的原因， 调查废电池对环境产生的污染及产生的原因， 我们应如何应对? 我们应如何应对 中国电池网 / 中华电池网 / 中国燃料电池网/ 中国燃料电池网
(氧化反应) 电子流出 氧化反应) (还原反应) 还原反应)
电子流入
总反应： 总反应：
Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
Zn+H2SO4= ZnSO4+H2↑
原电池形成的实质： 原电池形成的实质：
氧化还原反应分开 在两极进行， 在两极进行，还原 剂所失去的电子通 过导线转移给氧化 剂。
还原剂失去的 电子从锌极流 出 负极
④
总反应： 总反应： Zn+2H+＝Zn2++H2↑ 负极： － 负极：Fe－2e - ＝Fe2+ 正极： 正极：Cu2++2e- ＝Cu 总反应： Fe+Cu2+＝Fe2++Cu 总反应：
(∨) ∨
⑤
(×) × 思考： 思考：如何利用氧化还原反应设计原电池
例.一个电池反应的离子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2+ +Cu, 该反应的的原电池正确组合是（ 该反应的的原电池正确组合是（ A B 正极 负极 电解质溶 液 Zn Cu CuCl2 Cu Zn ） C Cu Zn D Fe Zn
H2SO4 CuSOபைடு நூலகம் HCl
拓展： 拓展：
1912年4月11日， 当时世界上最豪华的客轮“泰坦尼 年 月 日 当时世界上最豪华的客轮“ 克号”在纽芬兰海岸外与冰山相撞，船上1513人与船一 克号”在纽芬兰海岸外与冰山相撞，船上 人与船一 如今…… 起沉没，如今……
水下摄影机拍摄到的残骸--船头部分 水下摄影机拍摄到的残骸 船头部分
餐具
主控室
客房内贵妇人们的帽子
金属(铁 的电化腐蚀 金属 铁)的电化腐蚀
负极(Fe)：2Fe – 4e- = 2Fe2+ ： 负极 正极( 正极 C ): 2H2O ＋ O2 ＋ 4e- ＝ 4OH－ 在溶液中发生反应: 在溶液中发生反应 Fe2+ ＋ 2OH － ＝ Fe(OH)2 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O＝4Fe(OH)3(形成褐色锈斑 形成褐色锈斑) ＝ 形成褐色锈斑
（可以） 可以）
形成条件一： 形成条件一： 活泼性不同的两个电极 负极： 负极：较活泼的金属 正极：较不活泼的金属、 正极：较不活泼的金属、石墨等
（不可以） 不可以）
实验探究形成原电池的条件
（可以） 可以）
（不可以） 不可以）
形成条件二： 形成条件二：电极需插进电解质溶液中
实验探究形成原电池的条件
经外电路
流入铜极. 流入铜极
正极 氧化剂(H+)在铜极上 氧化剂 在铜极上 得到电子， 得到电子，发生还 原反应 Zn2+ H+ SO422H+ +2e-=H2
还原剂(Zn)失去电 失去电 还原剂 子，发生氧化反应 Zn-2e-=Zn2+
电流方向
10
实验探究形成原电池的条件
（可以） 可以）
（可以） 可以）
思考： 思考：从能量转化角度分析此装置和锌单独与 稀硫酸的反应有何不同。 稀硫酸的反应有何不同。
一、原电池
1.概念：将化学能转化成电能的装置称为原电池 概念：将化学能转化成电能的装置称为原电池 概念
2、原电池工作原理 、
(以铜-锌原电池为例) 以铜-锌原电池为例)
负极（锌片）： 负极（锌片）： Zn-2e- =Zn2+ 正极（铜片）： 正极（铜片）： 2H++2e- =H2↑
1、 、
试 一 试
判断下列哪些装置构成了原电池？ 判断下列哪些装置构成了原电池？ 若不是，请说明理由；若是， 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. 出正负极名称，并写出电极反应式
① ②
× × (×) ×
(×) ×
负极： － 负极：Zn－2e-＝Zn2+
③
正极： 正极 2H++2e-＝H2↑ (∨) ∨
丹尼尔电池
Zn2+ Zn2+ Zn2+ Zn2+ Zn2+
e K+ e NO3ee 2+ K+ e e Zn 2+ Zn Zn2+ ee e Zn2+ ee Zn2+ e e ee Zn2+ e e Zn2+ e Zn2+ e Zn2+ ee e e Zn2+ ee Zn2+
NO3-
K+ NO3-
正极： 正极： O2+2H2O+4e- =4OH—
4、原电池原理的应用
1、制造多种多样的化学电源 、 2、防止金属腐蚀 、 3.加快化学反应速度如实验室制取 3.加快化学反应速度如实验室制取 氢气常用粗锌与稀硫酸反应或在稀
硫酸中滴加少量硫酸铜（为什么） 硫酸中滴加少量硫酸铜（为什么）
Fe
Cu
1.一次电池（如干电池）:用过后不能复原 一次电池（如干电池） 一次电池 干电池—— Zn- Mn普通干电池 普通干电池 普通
电解质溶液的酸碱性对电极反应的影响 负极： 负极：2H2 – 4e- == 4H+ 正极： 正极：O2 + 2H2O + 4e- == 4OH酸性条件下 负极：2H2 – 4e- == 4H+ 负极： 正极： 正极：O2 + 4H+ + 4e- == 2H2O 碱性条件下 负极： 负极：2H2 + 4OH- – 4e- == 4H2O 正极： 正极：O2 + 2H2O + 4e- == 4OH-
铁的电化学腐蚀
1.析氢腐蚀 析氢腐蚀
（酸性较强的条件下的腐蚀） 酸性较强的条件下的腐蚀）
负极： 负极： Fe—2e-=Fe2+ 正极： 正极： 2H++ 2e- =H2↑ 2.吸氧腐蚀 吸氧腐蚀 负极： 负极：
（酸性较弱或中性条件下的腐蚀） 酸性较弱或中性条件下的腐蚀）
2Fe—4e- =2Fe2+
善于质疑的意大利物理学家伏打，提出了疑问： 善于质疑的意大利物理学家伏打，提出了疑问： 为什么只有青蛙腿和铜器和铁器接触时才发生抽搐？ 为什么只有青蛙腿和铜器和铁器接触时才发生抽搐？ 实验如下 如下： 实验如下： 实验1:将青蛙腿放在铜盘里，用解剖刀去接触， 1:将青蛙腿放在铜盘里 实验1:将青蛙腿放在铜盘里，用解剖刀去接触， 蛙腿抽搐。 蛙腿抽搐。 实验2:将青蛙腿放在木盘里，用解剖刀去接触， 2:将青蛙腿放在木盘里 实验2:将青蛙腿放在木盘里，用解剖刀去接触， 蛙腿不动。 蛙腿不动。 经过一番研究，伏打用实验推翻了伽伐尼的结论， 经过一番研究，伏打用实验推翻了伽伐尼的结论， 他发现两种活泼性不同的金属同时接触蛙腿， 他发现两种活泼性不同的金属同时接触蛙腿，蛙腿 就会抽搐，蛙腿只是起了显示电流通过的作用， 就会抽搐，蛙腿只是起了显示电流通过的作用，所 谓特殊的“动物电”是不存在的。 谓特殊的“动物电”是不存在的。 联想到肌肉、 联想到肌肉、神经类似于能导电的电解质的 溶液，那么， 溶液，那么，电解质溶液与活泼性不同的金属作 用会不会产生电流呢？ 用会不会产生电流呢？
有自发进行的氧化还原反应 是相对电解质溶液而言
负极：较活泼的电极 负极：较活泼的电极 正极：较不活泼的电极 金属、 的电极:金属 正极：较不活泼的电极 金属、石墨 1.Mg片,Al片插入稀 2SO4溶液中 片 片插入稀 片插入稀H 2.Mg片,Al片插入 片插入NaOH溶液中 片 片插入 溶液中 3.Fe片,Cu片插入稀 2SO4溶液中 片插入稀H 片 片插入稀 4.Fe片,Cu片插入浓 片插入浓HNO3溶液中 片 片插入浓
1800年发明了人类历 年 史上第一个化学电池-史上第一个化学电池---伏打电池 --伏打电池
Fe
Cu
第一课时 化学能转化为电能
e e e e e
Cu2+ Cu2+
2+ Cu2+ e e Cu e e Cu2+ e e Cu2+ Cu2+ e Cu2+ e e e Cu2+ Cu2+ ee Cu2+ e
Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cu2+
Cu2+ Cu2+
Cu2+ Cu2+
伏打对生物电观点质疑
（Volta,A.1745-1827） ）
第一课时 化学能转化为电能
化学史话：奇妙的青蛙腿 化学史话： 1780年，伽伐尼(Galvani,L.意大利生物学家 年 伽伐尼 意大利生物学家) 意大利生物学家
解释 ：生物电
化学史话
伏打与电池的发明
1780年意大利著名生物学家伽伐尼在解剖青 1780年意大利著名生物学家伽伐尼在解剖青 蛙时，已死去的青蛙竟然发生了抽搐。 蛙时，已死去的青蛙竟然发生了抽搐。伽伐尼做 了如下实验： 了如下实验： 实验1: 用一枝铜钩插入死青蛙的脊髓中， 实验1: 用一枝铜钩插入死青蛙的脊髓中，再 挂在铁栏杆上，当青蛙腿碰到铁栏杆时， 挂在铁栏杆上，当青蛙腿碰到铁栏杆时，就发生 抽搐。 抽搐。 实验2:将青蛙放到铜制的解剖盘里 将青蛙放到铜制的解剖盘里， 实验2:将青蛙放到铜制的解剖盘里，当解剖 刀接触蛙腿时，蛙腿发生抽搐。 刀接触蛙腿时，蛙腿发生抽搐。 他根据实验得出： 他根据实验得出：青蛙自身肌肉和神经里的 生物电”是导致抽搐的原因。1791年 “生物电”是导致抽搐的原因。1791年，伽伐 尼发表了《论肌肉中的生物电》论文， 尼发表了《论肌肉中的生物电》论文，引起广泛 关注。 关注。