資源簡介

第六章 化學反應與能量
第一節 化學反應與能量變化
6.1.2 化學反應與電能
學習目標
1、能夠簡述簡單原電池的構成要素，工作原理
2、能正確判斷原電池的正、負極
3、了解各類電池在生產、生活實際中的應用，能夠舉例說明化學電源對提高生活質量的重要意義。
學習重點
學習難點
原電池的工作原理
原電池的工作原理
火力發電
核電站
水力發電
風力發電
太陽能發電
地熱發電
我們的生活很難離開電，電是從哪來的？
我們日常使用的電能主要來自火力發電。
2015年我國發電總量構成圖
一、火力發電
能不能直接轉化？
電能
發電機
熱能
機械能
（渦輪機）
燃燒
蒸汽
化學能
（燃料）
1.煤炭是不可再生資源，會造成能源危機
2.煤炭燃燒會產生污染性氣體
3.經多次轉換，能量損耗大，燃料的利用率低
煤炭發電存在的問題？
優點：煤炭我國資源豐富，廉價方便；快捷方便。
火力發電：化學能經過一系列能量轉化過程，間接轉化為電能。
火力發電的化學深層本質分析
燃燒
氧化還原反應
氧化劑與還原劑之間發生電子的轉移
火力發電
將化學能經一系列能量轉化為電能
舊鍵斷裂和新鍵形成、體系能量變化
過程
關鍵
本質
本質
引起
思考：如何將化學能直接轉化為電能？
二、原電池
實驗6-3
實驗步驟
(1) 將鋅片和銅片插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現象。
(2) 用導線連接鋅片和銅片，觀察、比較導線連接前后的現象。
(3)如圖所示，用導線在鋅片和銅片之間串聯一個電流表，觀察電流表的指針是否偏轉。
【實驗一】
銅鋅未連接時：
現象：
反應
離子方程式
Zn＋2H＋ = Zn2＋＋H2↑
0
+1
0
+2
失 2e-
得 2×e-
結論：
鋅片表面有氣泡，銅片無明顯變化
鋅與稀硫酸反應生成氫氣，
銅與稀硫酸不反應
【實驗二】
銅鋅用導線連接時，
現象：
結論：
銅表面出現大量氣泡
鋅失去電子，經導線流向銅片，
H+在銅片上得到電子還原成H2。
【實驗三】
現象：
結論：
銅片（鋅片）上有氣泡，電流表指針發生偏轉
導線中有電流產生，說明物質在發生化學反應的同時產生了電流，
即化學能轉化為電能
思考：你能分析兩極發生的電極反應嗎？
負極：Zn － 2e- = Zn2+（氧化反應）
正極：2H+ + 2e- = H2 ↑（還原反應）
電池總反應：Zn + 2H+ =Zn2+ + H2↑
實驗Ⅰ和實驗Ⅲ中能量轉化形式有什么不同的？
化學能 熱能
化學能 電能
Zn逐漸溶解
Zn表面產生氣泡
溶液變熱
Zn逐漸溶解
Cu表面產生氣泡
指針偏轉
二、原電池
通過實驗我們知道，化學能不僅可以轉化為熱能，還可以轉化為電能
1、概念：像這種由化學能直接轉化為電能的裝置叫做原電池
2、本質：自發的氧化還原反應
二、原電池
Cu
Zn
-
-
-
Zn2+
H+
H+
Zn－2e－===Zn2+
2H++2e－===H2↑
氧化反應
還原反應
負極
正極
陽離子
陰離子
SO42?
?
發生溶解
產生氣泡
原電池總反應：Zn+2H+===Zn2++H2↑
外電路
內電路
e－
I
電子不下水，離子不上岸
3、工作原理
C
如何構成原電池？
序號
① ② ③ ④
實驗
裝置

能否
構成原電池

構成原電池
的條件

能
2個電極：活動性不同的2種金屬
或 金屬+能導電的非金屬
能
不能
能
序號
⑤ ⑥ ⑦
實驗
裝置
　　　　　　　
能否
構成原電池
構成原電池
的條件
能
電極必須插在電解質溶液中或熔融電解質中
能
不能
序號
⑧ ⑨ ⑩ ?
實驗
裝置

能否
構成原電池

構成原電池
的條件
不能
兩極用導線連接形成閉合回路
能
能
不能
序號
? ?
實驗
裝置

能否
構成原電池

構成原電池
的條件
能
不能
1、自發進行的氧化還原反應
2、反應實質：一般 原電池的負極和電解質溶液發生氧化反應
Cu
二、原電池
4、原電池的構成條件
理論上，自發的 反應均可構成原電池。
具體條件是：
①具有 的兩個電極(金屬與金屬或金屬與能導電的非金屬)；
②溶液：兩電極均插入 溶液中或熔融電解質中；
③導線：兩極用導線相連，形成閉合回路。
活動性不同
電解質
氧化還原
兩極一液一回路，負極氧化失電子
C
二、原電池
5、原電池的正、負極判斷
{5C22544A-7EE6-4342-B048-85BDC9FD1C3A}判斷依據
正極
負極
電極材料
電子流向
反應類型
電極現象
離子流向
一般為還原性較弱的金屬或能導電的非金屬（石墨、O2、Cl2）
一般為較活潑金屬或燃料有機物（CH4）、H2
電子流入
電子流出
還原反應
氧化反應
電極增重或產生氣體
電極減輕
陽離子流向正極
陰離子流向負極
二、原電池
6、原電池的應用
（1）比較金屬活潑性 一般：負極>正極
（2）加快反應速率
（3）保護金屬材料
例外： Al / NaOH / Mg 原電池 ： 是Al作負極
Cu / HNO3 （濃） / Fe 原電池 ： 是Cu作負極
（注意：選擇合適電解質）
下列現象中，不是由于原電池反應造成的是（ ）
A．含雜質的鋅與鹽酸反應比純鋅與鹽酸反應速率快
B．金屬在潮濕的空氣中易腐蝕
C．純鐵和鹽酸反應，如滴入幾滴硫酸銅溶液，則可加快反應速率
D．純銀器表面變黑
D
(2021·吉林白山檢測)X、Y、Z都是金屬，把X浸入Z的硝酸鹽溶液中，X的表面有Z析出，X和Y組成原電池時，Y為電池的負極。X、Y、Z三種金屬的活動性順序為( )
A．X>Y>Z
B．X>Z>Y
C．Y>X>Z
D．Y>Z>X
C
三、設計原電池
原理：理論上任何自發的氧化還原反應都可以設計成原電池
(1)定反應：確定一個能夠自發進行的氧化還原反應。
(2)拆兩半：將氧化還原反應拆分為氧化反應和還原反應兩個半反應，
分別作為負極和正極的電極反應
還原劑－ne－===氧化產物(負極電極反應)；
氧化劑＋ne－===還原產物(正極電極反應)。
(3)找材料：電極材料必須導電，負極材料一般選擇較活潑的金屬材料，
或者在該氧化還原反應中，本身失去電子的材料；
電解質溶液一般能與負極反應。
(4)畫裝置：連接電路形成閉合回路，畫出原電池示意圖。
設計思路
設計化學電源
設計原電池，以Fe+CuSO4==FeSO4+Cu進行設計，畫出原電池示意圖，標出正負極和電子移動方向，并寫出該電池的正負極電極反應式。
利用生活中或實驗室中常用的物品，根據所學知識，自己動手設計一個原電池。請填寫下列空白。
(1)實驗用品：電極[鋅片、銅片]、水果、 (填寫所缺的實驗用品)、小燈泡。
(2)原電池設計及注意的問題
①制作水果電池時，銅片與鋅片應隔開一定距離插入選定的材料中，不能互相接觸。
②注意區分發光二極管的正負極，銅片連出來的導線與發光二極管的正極相連，鋅片連出來的導線應該與發光二極管的負極相連。
設計水果電池
導線
(3)請回答下列問題
①連接好實驗儀器，注意觀察小燈泡是否發光： .
其原因是：在原電池中，由 能轉化為 能。
②水果的作用是什么？
③小燈泡亮度是否相同： .電流大小受什么影響？
④如果將裝置中的小燈泡改為電流計，則鋅片應該接電流計的 極，銅片應該接電流計的 極，電極發生了 (填“氧化”或“還原”)反應。
還原
正
負
電
化學
是
否
1. 電化學分析模型
2. 詠 原電池
兩極一液一線牽，氧化還原分兩邊。
原電池中浮只羊，正極還原來相湊。
電子不下水，離子不上岸。
原電池
電極
正極
負極
電子流出(失電子)的一極
電極材料：
較活潑金屬
電極材料：
電子流入(得電子)的一極
較不活潑金屬或碳棒
電極
反應
負極:
正極:
電解質溶液中的陽離子得電子，發生還原反應
電極本身失電子，發生氧化反應
電池反應：
兩電極反應式相加
電子流動方向：
負極 導線 正極
溶液中離子移動方向：
陽離子移向正極,陰離子移向負極
定義:把化學能轉變為電能的裝置
原電池形成條件
自發的氧化還原反應,電極材料,電解質溶液,閉合回路
原電池的應用
設計原電池
判斷金屬活潑性
加快反應速率
防止金屬被腐蝕
1.一個電池反應的離子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2+ +Cu， 該反應的原電池正確組合是（ ）
C
A
B
C
D
正極
Zn
Cu
Cu
Fe
負極
Cu
Zn
Zn
Zn
電解質溶液
CuCl2
H2SO4
CuSO4
HCl
2.如圖所示的裝置，M為活動性順序位于氫之前的金屬，N為石墨棒，關于此裝置的下列敘述中，不正確的是（ ）
A.N上有氣體放出
B.M為負極，N為正極
C.稀硫酸中 SO42- 移向M極
D.導線中有電流通過，電流方向是由M到N
D
A.①②⑤⑥ B.①④⑥⑦
C.②⑤⑥⑦ D.④⑥⑦
如果能形成原電池，請找出負極是哪一極？
3.哪些能形成原電池（ ）
√
√
√
D
4.如圖為某興趣小組制作的番茄電池，下列說法正確的是（ ）
A.電子由銅通過導線流向鋅
B.該裝置是將電能轉化為化學能的裝置
C.鋅電極發生氧化反應
D.電流由鋅通過導線流向銅
C
5.“鹽水動力”玩具車的電池以鎂片、活性炭為電極，向極板上滴加食鹽水后電池便可工作，電池反應為2Mg＋O2＋2H2O =2Mg(OH)2。下列關于該電池的說法錯誤的是 （ ）
A．鎂片作為正極
B．食鹽水作為電解質溶液
C．電池工作時鎂片逐漸被消耗
D．電池工作時實現了化學能向電能的轉化
A
a>b
（1)若a、b相連，a為負極。
（2)若c、d相連，d上有氣泡溢出。
（3)若a、c相連，a的質量減少。
（4)若b、d相連，b為正極。
6.把a、b、c、d 4種金屬浸入到稀硫酸中，用導線兩兩相連可以組成各種原電池，請根據下列信息，判斷四種金屬的活動性順序。
c>d
a>c
d>b

展開更多......

收起↑