資源簡介

(共40張PPT)
第一節 化學反應與能量變化
第2課時：化學反應與電能
第六章 化學反應與能量
原電池原理及構成條件
01
原電池原理的應用
02
電能是現代社會中應用最廣泛，使用最方便、污染最小的一種二次能源，又稱電力。
原電池原理及構成條件
那么，電的來源有哪些呢？
原電池原理及構成條件
太陽能發電
風力發電
核能
地熱能發電
水力發電
生物質能
潮汐能發電
火力發電
獲取電源的途徑
原電池原理及構成條件
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
其次來自水力發電
原電池原理及構成條件
近幾年中國發電總量構成對比
火力發電--化學能間接轉化為電能
原理：
火電(火力發電)是通過化石燃料(如煤、石油、天然氣)燃燒，使化學能轉化為熱能，加熱水使之汽化為蒸汽以推動蒸汽輪機，帶動發電機發電。
原電池原理及構成條件
火力發電--化學能間接轉化為電能
能量轉化過程：
化學能
燃燒燃燒
熱能
蒸汽輪機
機械能
發動機
電能
其中,燃燒(氧化還原反應)是使化學能轉化為電能的關鍵。
原電池原理及構成條件
火力發電有什么弊端？如何盡量克服這種弊端？
蒸汽
化學能
(燃料)
燃燒
發電機
熱能
機械能
(渦輪機)
電能
弊端
化石燃料屬于不可再生資源，用化石燃料發電會造成資源的浪費
火力發電的過程中，能量經過多次轉化，利用率低，能量損失大
化石燃料燃燒會產生大量的有害物質(如SO2、CO、NO2、粉塵等) ，污染環境
直接
原電池原理及構成條件
化學反應與電能
生活中常見的電池
紐扣電池
干電池
鉛酸電池
鋰電池
電池是如何產生電流的？
原電池原理及構成條件
實驗探究
實驗6-3
（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6-6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。
原電池原理及構成條件
實驗探究
實驗裝置
實驗現象 銅片： 鋅片： 銅片： 鋅片： 銅片：
鋅片：
電流表：
實驗結論
沒有變化
逐漸溶解，
有氣泡產生
有氣泡產生
逐漸溶解
有氣泡產生
逐漸溶解
指針發生偏轉
鋅與稀硫酸反應產生氫氣，而銅不反應
鋅失去電子，經導線流向銅片，H＋在銅片上得到電子被還原生成H2
鋅與稀硫酸反應產生氫氣（氫氣從銅片逸出）導線中有電流通過
原電池原理及構成條件
原電池
1.定義：將___________轉變成___________的裝置叫做原電池。
化學能
電能
A
Zn
Cu
SO42－
H+
H+
正極
負極
e－
2.本質：氧化反應和還原反應分別在兩個不同的區域進行。有自發的氧化還原反應
原電池原理及構成條件
原電池原理及構成條件
原電池
3.工作原理
A
Zn
Cu
SO42－
H+
H+
正極
負極
e－
Cu上H2是如何產生的？
由元素守恒，H2來自于H+
H+如何變成H2的
由化合價，H+得電子變成H2
反應式為：2H+ + 2e- = H2↑
電流計指針偏轉了
電子經導線，從負極到正極
反應式為：Zn－2e－=Zn2+
由化合價，Zn失電子變成Zn2+
哪個物質失電子？
4. 電極與電極反應(以銅鋅原電池為例)
負極：
銅片
Zn - 2e- = Zn2+
2H+ + 2e- = H2↑
鋅片
（氧化反應）
正極：
負極：
失電子（電子流出）的一極，
化合價升高，發生氧化反應。
總反應：
Zn+2H+=Zn2++H2↑
(離子方程式）
正極：
得電子（電子流入）的一極，化合價降低，發生還原反應。
（還原反應）
原電池原理及構成條件
5. 原電池中電子、電流流向
內電路：陰離子移向負極，陽離子移向正極。
外電路：電子由負極→正極，電流由正極→負極。
原電池原理及構成條件
電子不下水，
離子不上岸
內容內容內容
6.構成原電池的條件
①具有兩個能導電的電極
稀硫酸
Zn Zn
一般為兩種活動性不同的金屬
稀硫酸
Zn Cu
較活潑的金屬做負極
較不活潑的金屬做負極
或金屬與能導電的非金屬（石墨等）
原電池原理及構成條件
內容內容內容
②具有電解質溶液或熔融電解質
稀硫酸
Zn Cu
酒精
Zn Cu
原電池原理及構成條件
③電極間形成閉合回路
稀硫酸
Zn Cu
Zn Cu
稀硫酸
稀硫酸
Zn Cu
用導線連接兩極與電解質溶液共同形成閉合回路
也可以讓兩個電極直接接觸
原電池原理及構成條件
內容內容內容
④能自發進行氧化還原反應
一般負極與電解質溶液發生氧化還原反應
即原電池的總反應
稀硫酸
Ag Cu
硫酸銅
Ag Cu
原電池原理及構成條件
① 兩種活潑性不同的金屬作電極（或其中一種為能導電的非金屬，如“碳棒”）其中較活潑金屬為負極，較不活潑金屬（或非金屬）為正極（正極一般不參與電極反應，只起導電作用）；
② 電解質溶液
酒精、蔗糖、四氯化碳不是電解質
③ 形成閉合回路
④ 能自發地發生氧化還原反應
如： Al / NaOH / Mg 原電池 ： 是Al作負極
Cu / HNO3 （濃） / Fe 原電池 ： 是Cu作負極
兩極一液一連線
原電池原理及構成條件
×
√
√
×
×
×
下列裝置是否可以構成原電池？
原電池原理及構成條件
判斷依據 負極 正極
電極材料
電子流向
電流流向
電極反應
電極現象
溶液中離子流向
活潑金屬
活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬
電子流入
電子流出
氧化反應
還原反應
質量減小或溶解
有氣泡產生或質量增加
陰離子流向負極
陽離子流向正極
電流流入
電流流出
原電池原理及構成條件
判斷正負極寫出總反應式及電極反應式
【例題1】
負極(銅)：Cu - 2e- = Cu2+
正極(銀)：2Ag+ + 2e- = 2Ag
Cu + 2Ag+ = Cu2+ + 2Ag
Cu
Ag
AgNO3
C
Fe
CuSO4
正極(石墨)：Cu2++2e－=Cu
負極(鐵)：Fe －2e － = Fe2+
Fe ＋ Cu2+＝Fe2＋＋ Cu
電極反應方程式的書寫
原電池原理及構成條件
[例題2] 請寫出右邊原電池的電極反應式。
Mg Al
NaOH溶液
A
先寫出總反應：即 負極與電解質溶液反應
2Al + 2NaOH + 6H2O = 2Na〔Al(OH)4〕+ 3H2↑
2Al + 6H2O + 2 OH－ = 2〔Al(OH)4〕- + 3H2↑
拆成離子方程式：
負極總反應： Al +4OH- －3e－ ＝〔Al(OH)4〕-
正極：總反應－負極反應：
6H2O ＋6e－ ＝6OH—＋ 3H2↑
-6e-
+6e-
2. Al和Cu作電極所構成的原電池電解質溶液為稀硫酸
①Al作____極, ②Cu作____極
電極反應式是：負極 ___________________
正極 ___________________
總反應式_____________________
負
正
2Al-6e-=2Al3+
6H++6e-=3H2↑
2Al+3H2SO4=Al2(SO4)3+3H2 ↑
(2Al+6H+=2Al3++3H2 ↑)
變式 Al和Cu作電極所構成的原電池電解質溶液為濃硝酸
① Al作____極 ② Cu作____極
電極反應式是：負極 ___________________
正極 ___________________
總反應式_______________________
正
負
Cu-2e-=Cu2+
2NO3-+4H++2e-=2NO2 ↑+2H2O
Cu+4HNO3=Cu(NO3)2+2NO2 ↑+2H2O
(Cu+4H++2NO3-=Cu2++2NO2↑+2H2O)
Cu Al
稀硫酸
A
電極反應：
負極
失去電子的一極
氧化反應
活性強
正極
得到電子的一極
還原反應
活性弱
負極( ): .
正極( ): .
總反應式: .
負極( ): .
正極( ): .
總反應式: .
H2SO4 (aq)
Ag
Fe
典題精練
1.請在圖上標出電子的流動方向和電流方向，并判斷正負極，寫出電極反應式和總反應式。
Zn
Cu
I
e-
e-
I
Fe
Fe－2e - = Fe2+
Ag
2H++2e - = H2↑
Fe+2H+ = Fe2+ +H2↑
CuSO4 (aq)
Zn
Zn－2e - = Zn2+
Cu
Cu2+ +2e - = Cu
Zn+Cu2+ = Zn2 ++ Cu
外電路：
負極 → 正極
e-
正極 → 負極
Ⅰ
原電池原理的應用
加快氧化還原反應的進行
在原電池中，氧化反應和還原反應分別在兩極進行，使溶液中粒子運動相互間的干擾減小，使反應加快。
例如：實驗室用Zn和稀H2SO4反應制取H2，常用粗鋅。原因是粗鋅中的雜質和鋅、稀H2SO4形成________，加快了鋅的溶解，使產生H2的速率加快。
原電池
原電池原理的應用
比較金屬的活動性
一般情況下，若兩種金屬A、B與電解質溶液構成原電池，若金屬A作負極，則金屬活動性：______。
A＞B
原電池原理的應用
設計原電池
(1)設計思路
①找：一般給定氧化還原反應的還原劑作負極，氧化劑作電解質溶液，比負極活潑性弱的金屬或石墨等能導電的非金屬作正極。
②畫：連接電路形成閉合回路，畫出原電池示意圖，在圖上標注電極材料，電解質溶液。
原電池原理的應用
以Fe＋CuSO4===FeSO4＋Cu為例
材料選擇 裝置 電極反應式
負極：Fe 正極：Cu或C等(活潑性比Fe差的金屬或導電的石墨棒均可) 電解質溶液：CuSO4溶液 負極：
_______________
正極：
_________________
Fe－2e－===Fe2＋
Cu2＋＋2e－===Cu
原電池原理的應用
簡易水果電池的制作
探究制作水果電池對電極材料的要求
已知電流表的指針偏向電子流入的電極
原電池原理的應用
原電池原理的應用
用于金屬防護
原理——作原電池正極的金屬材料不參與反應,使被保護的金屬制品作原電池正極而得到保護。
例如：要保護一個鐵質的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可用導線將其與鋅塊相連，使鋅作為原電池的負極（犧牲陽極的陰極保護法）。
原電池原理的應用
雙液原電池
雙液原電池的工作原理
外電路
內電路
雙液原電池工作原理
失去電子的物質
陽離子接受電子的場所
陰離子
還原反應
Cu2++2e- = Cu
導線中電子流向
負極液
正極液
鹽橋
陽離子
氧化反應
Zn-2e- =Zn2+
思維建模：雙液原電池工作原理
負極
正極
外電路傳導電子，形成電流
內電路傳導離子，形成閉合回路
陽離子
陽離子
第一節
化學反應與能量變化
第2課時
定義
鋅銅原電池
將化學能轉變為電能的裝置
負極(Zn)：Zn - 2e- = Zn2+
正極(Cu)：2H+ + 2e- = H2↑
原電池的組成條件
條件一：自發的氧化還原反應
條件二：活潑性不同的兩電極
總反應：Zn ＋ 2H+ = Zn2+ + H2↑
條件三：電解質溶液
條件四：形成閉合回路
電子方向：負極→導線→正極
電流方向：與電流相反
離子方向：陽離子→正極 陰離子→負極
注意：電子不下水，離子不上岸

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