資源簡(jiǎn)介

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02
化學(xué)反應(yīng)與電能
電能是怎么來(lái)的？
酸雨的破壞
風(fēng)
力
發(fā)
電
火
力
發(fā)
電
水
力
發(fā)
電
核能
發(fā)
電
能轉(zhuǎn)化為電能
二、化學(xué)反應(yīng)與電能
1.火力發(fā)電（燃煤發(fā)電）——化學(xué)能間接轉(zhuǎn)化為電能
化學(xué)能（燃料）
燃燒
熱能
蒸汽
輪機(jī)
機(jī)械能
發(fā)電機(jī)
電能
(2)關(guān)鍵——燃燒(氧化還原反應(yīng))。
(1)
①使用的化石燃料屬于不可再生資源;
②化石燃料的燃燒會(huì)產(chǎn)生大量的有害氣體(如SO2、CO等)及粉塵,污染環(huán)境;
③能量經(jīng)過(guò)多次轉(zhuǎn)化，能量利用率低。
思考：火力發(fā)電有什么缺點(diǎn)？
[實(shí)驗(yàn)6-3]:原電池實(shí)驗(yàn)
【1】將鋅片和銅片插入盛有稀硫酸的燒杯中，觀察現(xiàn)象。
Cu
Zn
稀H2SO4
鋅片溶解，表面有氣泡，銅片表面沒(méi)有氣泡
Zn+H2SO4=ZnSO4+H2
銅與稀硫酸不反應(yīng)
結(jié)論：
2、原電池——化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能
（1）定義：能把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置
【2】用導(dǎo)線連接鋅片和銅片，觀察、比較導(dǎo)線連接前后的現(xiàn)象。
Cu
Zn
稀H2SO4
鋅片溶解，銅片表面出現(xiàn)氣泡。
結(jié)論：
產(chǎn)生H2(還原反應(yīng))的位置發(fā)生了改變
【3】如圖6-6所示，用導(dǎo)線在鋅片和銅片之間串聯(lián)一個(gè)電流表，觀察電流表的指針是否偏轉(zhuǎn)。
Cu
Zn
稀H2SO4
鋅片溶解，銅片表面出現(xiàn)氣泡。電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)
結(jié)論：
有電流產(chǎn)生，裝置中化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?br/>指針偏轉(zhuǎn)，電路中有電流通過(guò)，說(shuō)明發(fā)生了電子定向移動(dòng)。
Zn片失去的電子變成Zn2+進(jìn)入溶液（ Zn－2e- = Zn2+）
電子經(jīng)導(dǎo)線流向Cu片，
溶液中的H＋由于電場(chǎng)作用下移向Cu片得電子被還原成H2（2H+＋2e- = H2 ↑）
2、原電池——化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能
（1）定義：能把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置
Zn
Cu
原電池示意圖
理解：
①外形－－無(wú)外加電源
②自發(fā)的氧化還原反應(yīng)才可能被設(shè)計(jì)成原電池
電子流入（或電流流出）的一極，如銅片，H+在正極被還原，發(fā)生還原反應(yīng)。
電子流出（或電流流入）的一極，如鋅片，被氧化，發(fā)生氧化反應(yīng)。
負(fù)極：
正極：
內(nèi)容內(nèi)容內(nèi)容
負(fù)極
正極
電極名稱：
電極反應(yīng)：
Zn－2e-=Zn2+
2H++2e-=H2↑
電極反應(yīng)類型：
氧化反應(yīng)
還原反應(yīng)
原電池總反應(yīng)式： ；
Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑
（2）電極反應(yīng)(以銅-鋅-稀硫酸原電池為例)
2、原電池——化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能
內(nèi)容內(nèi)容內(nèi)容
外電路：
內(nèi)電路：
陽(yáng)離子 → 正極
陰離子 → 負(fù)極
負(fù)極 → 正極
正極→ 負(fù)極
電子e-：
電流I：
負(fù)極
正極
“電子不下水，離子不上岸”
（3）粒子移動(dòng)方向
2、原電池——化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能
這樣整個(gè)電路構(gòu)成了閉合回路，帶電粒子的定向移動(dòng)產(chǎn)生電流
（4）原電池形成條件---- ①自發(fā)的氧化還原反應(yīng)
實(shí)驗(yàn)裝置
能否構(gòu)成原電池
結(jié)論 能
不能
1、自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)
2、反應(yīng)實(shí)質(zhì)：原電池的負(fù)極和電解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)
（4）原電池形成條件---- ②電極材料
實(shí)驗(yàn)裝置
能否構(gòu)成原電池
結(jié)論 能
能
不能
1、有兩種活潑性不同的金屬電極（或一種是非金屬導(dǎo)體，如石墨）
2、較活潑的金屬作負(fù)極；較不活潑的金屬、石墨等作正極
（5）原電池形成條件---- ③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)
實(shí)驗(yàn)裝置
能否構(gòu)成原電池
結(jié)論 能
能
不能
1、電極材料均浸入的是電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)
（4）原電池形成條件---- ④閉合回路
實(shí)驗(yàn)裝置
能否構(gòu)成原電池
結(jié)論 能
不能
整個(gè)裝置應(yīng)構(gòu)成閉合電路
小結(jié)：原電池形成條件
① 兩種活潑性不同的金屬作電極（或其中一種為能導(dǎo)電的非金屬，如“碳棒”）其中較活潑金屬為負(fù)極，較不活潑金屬（或非金屬）為正極（正極一般不參與電極反應(yīng)，只起導(dǎo)電作用）；
② 電解質(zhì)溶液
酒精、蔗糖、四氯化碳不是電解質(zhì)
③ 形成閉合回路
④ 能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)
如： Al / NaOH / Mg 原電池 ： 是Al作負(fù)極
Cu / HNO3 （濃） / Fe 原電池 ： 是Cu作負(fù)極
兩極一液一連線
Zn
A
Zn
SO42－
H+
H+
A
Zn
SO42－
H+
H+
C
A
Zn
Cu
煤油
SO42－
H+
H+
SO42—
Zn
H+
H+
Cu
A
(x)
(x)
(√)
(x)
A
Zn
SO42－
H+
H+
木條
(x)
練習(xí)1：
【歸納小結(jié)】原電池正負(fù)極的判斷方法
判斷依據(jù) 負(fù)極 正極
電極材料
電子流向
電流流向
電極反應(yīng)
電極現(xiàn)象
溶液中離子流向
活潑的金屬
活潑性較弱的金屬或
能導(dǎo)電的非金屬
電子流入
電子流出
氧化反應(yīng)
還原反應(yīng)
質(zhì)量減小或溶解
有氣泡產(chǎn)生或質(zhì)量增加
陰離子流向負(fù)極
陽(yáng)離子流向正極
電流流入
電流流出
【補(bǔ)充】電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)方法：
負(fù)極：還原劑 － ｎｅ－ ＝ 氧化產(chǎn)物
正極：氧化劑 ＋ ｎｅ－ ＝ 還原產(chǎn)物
正極材料一般不參與反應(yīng)，起傳導(dǎo)電子的作用
CuSO4 (aq)
Zn
Cu
負(fù)極( ): .
正極( ): .
總反應(yīng)式: .
Zn
Cu
Zn－2e - = Zn2+
Cu2+ +2e - = Cu
Zn+Cu2+ = Zn2 ++ Cu
1.負(fù)氧、正還
2.注意溶液酸堿性
3.活潑金屬不一定為負(fù)極
[例題1] Al和Cu作電極所構(gòu)成的原電池電解質(zhì)溶液為稀硫酸
①Al作____極, ②Cu作____極
電極反應(yīng)式是：負(fù)極 ___________________
正極 ___________________
總反應(yīng)式_____________________
負(fù)
正
2Al-6e-=2Al3+
6H++6e-=3H2↑
2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2 ↑
(2Al+6H+=2Al3++3H2 ↑)
[例題2] 請(qǐng)寫(xiě)出右邊原電池的電極反應(yīng)式。
Mg Al
NaOH溶液
A
先寫(xiě)出總反應(yīng)：即 負(fù)極與電解質(zhì)溶液反應(yīng)
2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2↑
2Al + 2H2O + 2 OH－ = 2AlO2－ + 3H2↑
拆成離子方程式：
根據(jù)化合價(jià)升降判斷正負(fù)極
負(fù)極：Al，失e- 。
2Al - 6e－ ＝ 2Al3+
2Al3+ + 8OH- =2AlO2- + 4H2O
負(fù)極總反應(yīng)： 2Al +8OH- －6e－ ＝2AlO2- + 4H2O
正極：總反應(yīng)－負(fù)極反應(yīng)：
6H2O ＋6e- ＝6OH- ＋ 3H2↑
-6e-
+6e-
課堂練習(xí)、 、寫(xiě)出下列原電池中的電極反應(yīng)和總反應(yīng)
①Cu︱FeCl3溶液︱Pt
②Zn︱AgNO3溶液︱Cu
負(fù)極：Cu —2e -=Cu2+ 正極： Fe3++e-=Fe2+
負(fù)極：Zn —2e -=Zn2+ 正極： Ag++e-=Ag
③Al︱NaOH溶液︱Mg
負(fù)極：Al —3e -+4OH-=AlO2-+2H2O 正極： 2e-+2H2O= H2↑+ 2OH―
總反應(yīng)： 2Al+2OH―+2H2O=2AlO2-+3H2↑
總反應(yīng)： Cu +2Fe3+=Cu2+ +2Fe2+
總反應(yīng)： Zn +2Ag+= Zn2++2Ag
(1)火力發(fā)電過(guò)程中，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能是整個(gè)能量轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵( )
(2)原電池的電極材料必須是金屬( )
(3)原電池工作時(shí)，正極與負(fù)極轉(zhuǎn)移電子數(shù)相同( )
(4)在鋅銅原電池中，電子由鋅通過(guò)導(dǎo)線流向銅，再由銅通過(guò)電解質(zhì)溶液到達(dá)鋅( )
(5)原電池中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)( )
×
正誤判斷
√
×
×
√
應(yīng)用體驗(yàn)
1.下列裝置中能夠組成原電池的是________(填序號(hào))，其他不能構(gòu)成原電池的試分別說(shuō)明理由：________________________________________
_____________________________________________________________________________。
③⑤
①中只有一個(gè)電極，②中兩個(gè)電極的活潑性相同，④中酒精為非電解質(zhì)溶液，不能導(dǎo)電，⑥中電解質(zhì)溶液(內(nèi)電路)未形成閉合回路
原電池工作原理的應(yīng)用
二
1.加快氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行
在原電池中，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極進(jìn)行，使溶液中粒子運(yùn)動(dòng)相互間的干擾減小，使反應(yīng)加快。
例如：實(shí)驗(yàn)室用Zn和稀H2SO4反應(yīng)制取H2，常用粗鋅。原因是粗鋅中的雜質(zhì)和鋅、稀H2SO4形成________，加快了鋅的溶解，使產(chǎn)生H2的速率加快。
2.比較金屬的活動(dòng)性
一般，若兩種金屬A、B與電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池，若金屬A作負(fù)極，則金屬活動(dòng)性：______。
原電池
A＞B
3.設(shè)計(jì)原電池
(1)設(shè)計(jì)思路
①找：一般給定氧化還原反應(yīng)的還原劑作負(fù)極，氧化劑作電解質(zhì)溶液，比負(fù)極活潑性弱的金屬或石墨等能導(dǎo)電的非金屬作正極。
②畫(huà)：連接電路形成閉合回路，畫(huà)出原電池示意圖，在圖上標(biāo)注電極材料，電解質(zhì)溶液。
(2)實(shí)例
以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu為例
材料選擇 裝置 電極反應(yīng)式
負(fù)極：Fe 正極：Cu或C等(活潑性比Fe差的金屬或?qū)щ姷氖艟? 電解質(zhì)溶液：CuSO4溶液 負(fù)極：
_______________
正極：
_________________
Fe－2e－===Fe2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
4.用于金屬防護(hù)
(1)原理——作原電池正極的金屬材料不參與反應(yīng)
使被保護(hù)的金屬制品作原電池正極而得到保護(hù)。
例如：要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可用導(dǎo)線將其與鋅塊相連，使鋅作為原電池的負(fù)極。
(1)原電池中，負(fù)極材料的活潑性一定強(qiáng)于正極材料的活潑性( )
(2)只要是自發(fā)的放熱的化學(xué)反應(yīng)就可以設(shè)計(jì)為原電池( )
(3)原電池的負(fù)極上一定發(fā)生氧化反應(yīng)，故負(fù)極本身質(zhì)量一定減輕( )
(4)向Zn和稀H2SO4反應(yīng)的溶液中，滴加幾滴CuSO4溶液，產(chǎn)生氣泡速率加快，是因?yàn)闃?gòu)成了原電池( )
(5)原電池中正極材料必須與電解質(zhì)溶液的某種離子反應(yīng)( )
×
正誤判斷
√
×
×
×

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