高一化学化学能与电能
人教版必修2高一化学化学能与电能课件
铜片： 2H++ 2e— =H2↑
总反应式： Fe + 2H+ =Fe 2+ + H2↑
c、 把H2SO4换成Cu SO4 锌片：Zn—2e— =Zn2+ 铜片： Cu2++ 2e— =Cu
总反应式：Zn + Cu2+ = Zn2+ +Cu 看到的现象：锌片 溶解 ，铜片 变粗 ， Cu SO4溶液 颜色变浅 。
A两圈仍保持平衡B有气泡产生，两圈摇摆不定 C铁圈向下倾斜 D银圈向下倾斜
银圈
铁圈
2、由镁片、铝片、导线和NaOH溶液构成的 原电池的负极是 铝片 ，
正极反应式
6H++6e— =3H2↑ ，
负极反应式 2Al— 6e— +8OH— =2AlO2—+4H。2O
二、发展中的化学电源
1 、 干电池
干电池是用锌制筒形外壳作负极 ，位于中央 的顶盖有铜帽的石墨作 正极 ，在石墨周围填 充NH4Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO2黑 色粉末，吸收正极放出的 H2 。电极反应式 为：负极： Zn—2e— =Zn2+
正极： 2NH4++2e— =2NH3↑+2H2↑ （2MnO2+H2=Mn2O3+H2O）
电池总反应式：
Zn + 2NH4+ =Zn2+ +2NH3↑+2H2↑
淀粉糊的作用是： 提高阴、阳离子在两极的迁移速率
干电池的特点是： 只能一次性使用 2、充电电池
充电电池又称二次电池 。可充电电池是两极都 参加反应的电池。这是一种发展较快的原电池， 如铅蓄电池、银锌电池、（纽扣电池）、锂电 池、爱迪生蓄电池等，它们的负极 是较活泼的金属 ，正极一般是 金属氧化物 。 放电时，负极被 氧化 。正极材料的氧化物 被 还原 ，充电时的电极反应与放电时相反。
高一化学化学能与电能知识点
高一化学化学能与电能知识点化学能和电能是日常生活中经常遇到的两种形式的能量。
化学能是由化学反应中的化学键形成的能量，而电能则是由电荷的运动形成的能量。
以下是化学能和电能的一些知识点和三个例子。
化学能：1. 化学键是由原子之间的静电力形成的，并储存在键中。
当化学键破裂时，储存在键中的化学能会释放出来。
例如，当你吃巧克力时，化学反应将巧克力中的糖分解为葡萄糖并释放能量，这种能量是由糖中的化学键储存的。
2. 化学能可以通过化学反应在物质之间转换。
例如，在燃烧时，燃料中的化学键储存的能量会转化为热能和光能，这些能量可以用于加热和照明。
同样，生物体中的食物可以通过代谢产生化学反应，转化为生物体所需的能量，这也是化学能的一种形式。
3. 化学能可以被储存在化学品中，例如许多用于储存燃料的化学品。
这些化学品通常储存在高温或高压条件下，以维持化学能的稳定性。
当需要释放能量时，这些化学品将被解离，化学能将释放出来。
例如，纯氧化氢燃料可以在高温和高压下储存，当需要时可以用于发电。
电能：1. 电能是由电荷的运动形成的能量，通常在电路中传输和转换。
例如，在家庭电路中，电能从电源进入电路，通过电阻器和开关等组件转换为电热能和光能。
2. 电能可以被储存为电池中的化学能。
电池中的化学反应将化学能转换为电能，使电池可以用于携带电力，例如移动电话和电动车。
3. 电能可以通过发电机转换为机械能，然后再转换为其他类型的能量。
例如，水力发电机将水的机械能转换为电能，而汽车引擎将汽油的化学能转换为机械能，驱动车轮运动。
综上所述，化学能和电能是我们日常生活中常见的能量形式。
通过学习这些能量形式的知识点和例子，我们可以更好地理解和利用它们。
除了上述的化学能和电能知识点和例子，还有一些其他与化学能和电能相关的知识值得了解。
首先是能量转换和守恒定律。
能量转换是指将一种形式的能量转换为另一种形式的能量，例如电能转换为热能。
根据能量守恒定律，能量在任何时候都不能被创造或破坏，只能从一种形式转换为另一种形式。
高一化学能和电能知识点
高一化学能和电能知识点在高一化学学习中，了解并掌握能和电能的知识点是非常重要的。
本文将从能的概念、能的种类、能的转化以及电能的相关知识等方面进行介绍。
一、能的概念能是一种物质或物体所具有的产生变化的能力。
能存在于不同的形式，包括热能、光能、声能、电能等。
能是宇宙中永恒存在的，可以相互转化，但总能量守恒。
二、能的种类1. 热能：物体的内能和温度相关，温度越高，热能越大。
2. 动能：物体由于运动而具有的能量，在物理上表示为1/2mv^2，其中m为物体的质量，v为物体的速度。
3. 电能：电流通过导体时所具有的能量。
4. 光能：由光激发或者传播带来的能量。
5. 化学能：物质在化学反应中可释放的能量。
6. 核能：原子核中质子和中子之间的结合能。
7. 位能：物体由于位置的不同具有的能量，如重力势能等。
三、能的转化能可以相互转化，其中最常见的为动能和势能的相互转化，如物体从较高位置下落时，势能转化为动能；物体上升时，动能转化为势能。
能也可以通过其他方式进行转化，如：1. 热能可以转化为机械能，如蒸汽机的工作原理。
2. 化学能可以转化为热能和电能，如电池的工作原理。
3. 光能可以转化为电能，如太阳能电池的原理。
四、电能电能是一种很重要的能量形式，广泛用于日常生活和工业生产。
以下是关于电能的相关知识点：1. 电能的生成：电能是通过带电粒子（如电子）在电场中的运动来产生的。
当电子从高电位移动到低电位时，电能被释放。
2. 电能的传输：电能可以通过导线传输，导线中的自由电子在电场作用下形成电流，电能随之传输。
3. 电能的利用：电能可以驱动电器设备进行工作，提供照明、加热、通信和驱动机械等功能。
4. 电能的转化：能够将电能转化为其他形式的能量，如发电厂将燃料燃烧产生的热能转化为机械能，再通过发电机转化为电能。
总结：在高一化学学习中，能和电能是重要的知识点。
能的概念、种类和转化方式需要掌握，电能作为一种重要的能量形式需要了解其生成、传输、利用和转化等方面的知识。
化学能与电能课件-高一化学人教版(2019)必修第二册
即原电池的总反应
下列各种情况是否形成了原电池？
G
G
Fe
Ag Mg
Al
Zn
Cu
盐酸
A
G
Zn
Cu
CuSO4溶液
B
Zn
Cu
蔗糖溶液
D
H2SO4
E
盐酸
C
生铁
盐酸
F
装置是否为原电池的判断方法
练习
[例] X、Y、Z都是金属， 把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面 有Z析出， X与Y组成原电池时，Y是电池的负极。 X、Y、Z三种金属的活动性顺序为 ( C) Ａ．Ｘ＞Ｙ＞Ｚ Ｂ．Ｘ＞Ｚ＞Ｙ Ｃ．Ｙ＞Ｘ＞Ｚ Ｄ．Ｙ＞Ｚ＞Ｘ
原电池
4、原电池的应用
④金属因发生原电池反应而腐蚀 ——金属防护问题
如何避免轮船船身被腐蚀，延长 其寿命？ 通常在轮船的尾部和在船壳的水线以下部 分，装有一定数量的锌块，请解释原因
外 电子流向：负极 沿导线 正极
电
路 电流方向：正极 沿导线 负极
内 阳离子 正极
电 路
阴离子
负极
锌铜原电池的工作原理
负极（Zn） Zn - 2e- === Zn2+
工作原理 （反应方程式）
正极（Cu）
2H+ + 2e- === H2↑
总反应离子方程式： Zn + 2H+ === Zn2+ + H2↑
原因：轮船的船身一般是用铁做的， 装上锌块后，铁跟锌形成原电池，此 时锌作为负极发生氧化反应溶掉，而 铁作为正极被保护起来不受腐蚀。
高一化学能和电能知识点
高一化学能和电能知识点能和电能是高一化学中的重要知识点，它们是我们理解和解释物质和化学反应的基础。
本文将深入探讨能和电能的概念、特性和应用。
一、能的概念和特性能是物体或系统做功能或进行变化的基本能力。
它存在于各种形式，包括热能、化学能、机械能等。
以下是一些常见的能的特性：1. 守恒性：能的总量在封闭系统中守恒，能量不能被创造或销毁，只能互相转化。
2. 转化性：能可以在不同形式之间互相转化。
例如，电能可以转化为热能、机械能可以转化为电能等。
3. 传递性：能可以通过传热、传动等方式从一个物体传递到另一个物体。
4. 定量性：能可以通过测量来进行定量描述，单位通常为焦耳(J)。
二、化学能的概念和应用化学能是物质内部的能量，它存在于物质的化学键中。
以下是一些重要的化学能相关概念和应用：1. 化学键和化学反应：化学键是原子之间形成的强相互吸引力，它储存了化学能。
化学反应发生时，化学键被打破和重新形成，储存在化学键中的能被释放或吸收。
2. 燃烧反应：燃烧是一种常见的化学反应，涉及到化学能的转化。
例如，燃烧木材时，化学能转化为热能和光能。
3. 内能：物质的内能是由其分子和原子之间相互作用引起的，是体系的总能量。
它包括了分子动能、位能等。
4. 三大能量转化：化学能可以转化为热能、机械能和电能。
例如，煤炭燃烧时释放的化学能可以转化为热能，用于供暖、发电等。
三、电能的概念和应用电能是由电荷运动带来的能量，是一种重要的能量形式。
以下是一些关于电能的概念和应用：1. 电荷和电场：电荷是带有电性的粒子，通过它们的运动可以产生电能。
电场是由电荷形成的力场，是电能传递的媒介。
2. 电路和电流：电路是由导体、电源和负载组成的闭合路径，电流是电荷在电路中的流动。
电流的大小与电荷的数量和流动速度有关。
3. 电压和电势差：电压是电势差的另一种称呼，用来描述电荷在电场中受到的推动力。
电势差越大，电荷流动的速度越快。
4. 电功和功率：电功是指单位时间内电流通过负载所做的功，功率是电功的变化率。
2.2.1 化学能与电能 课件 人教版高一化学必修二
电子移动方向： 锌片→铜片
阳离子移向：铜片 阴离子移向：锌片
交流讨论
电子移动方向：锌片→铜片 阴离子移向：锌片 阳离子移向：铜片
电极 外电路电子流动方向
锌片
负极 电子流出的一极
铜片
正极 电子流入的一极
Cu-Zn原电池： 负极：Zn－2e-=Zn2（+ 氧化反应）--锌片 正极： 2H++2e-=H2（↑ 还原反应）--铜片 总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑
电子由锌片经导线流向铜片
电子从锌极流出
负极
还原剂(Zn)失去 电子，发生氧化 反应
Zn-2e-=Zn2+
经外电路
Zn2+ H+
SO42-
流入铜极. 正极
氧化剂(H+)在铜 极上得到电子， 发生还原反应
2H+ +2e-=H2
电流方向
负极
★ 正极
较活泼金属
不活泼金属或石墨
负极材料自身 失去电子
氧化反应
②揭示钢铁腐蚀的原因及防止钢铁的腐蚀。
钢铁中含有碳，可与Fe组成原电池，发生 原电池反应而使钢铁遭到腐蚀
③判断金属活动性的强弱 一般说来: 活泼金属作负极,较不活泼的金属作正极
[例] X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶 液中，X的表面有Z析出，X与Y组成原电池时， Y是电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性 顺序为( C ) Ａ．Ｘ＞Ｙ＞Ｚ Ｂ．Ｘ＞Ｚ＞Ｙ
潮汐能发电
地热发电
燃烧
蒸汽
发电机
直接转化？
如何将化学能直接转化为电能？
现象 铜片 表面有气泡产生 锌片 逐渐溶解 电流表 电流表指针偏转
高一化学《化学能与电能》PPT课件
市场上出售的“热敷袋”其主要成分是铁屑、碳粉、木屑和少
量氯化钠、水等，热敷袋启用之前用塑料袋密封使其与空气隔绝， 启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量，使用完后，会发现有 大量的铁锈存在，请回答下列问题： （1）热敷袋使用时，为什么会放出热量？ （2）碳粉的主要作用是什么？氯化钠又起了什么作用？ （3）试写出有关的电极反应式和化学方程式。
(2)、总反应: Zn + Cu2+=Zn2++Cu
ZnSO4
CuSO4
二、化学电源：
常见电池和新型电池示例
我国自主研发的燃料电池车
神舟六号燃料电池发电系统
燃料电池
1、锌-锰干电池
电极反应式 负极：Zn – 2e- = Zn2+ 正极：2MnO2 + 2NH4+ + 2e- = Mn2O3 + 2NH3↑ + H2O 电池反应方程式 2MnO2+2NH4++ Zn=Mn2O3+2NH3↑+H2O+Zn2+
原电池总反应： Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
原
电 池 工 作
还原性物质 负极
流出电子 发生氧化反应
电子
氧化性物质
（导线）
正极
流入电子
发生还原反应
原
理
你知道吗
原电池是意大利科学家伏打 于1799年捕捉到原电池的实验 现象，并加以研究，发明了世界
【最新】人教版高一化学必修二第二章第二节化学能与电能(共31张PPT).ppt
编号 1
电极材料 Mg、Al
电解质溶液 稀盐酸
电流计指针 偏转情况
偏向Al
2
Al、Cu
稀盐酸
偏向Cu
3
Al、C(石墨） 稀盐酸
偏向石墨
4
Mg、Al
5
Al、Zn
氢氧化钠溶 液
浓硝酸
偏向Mg 偏向Al
二、发展中的化学电源
1、干电池 （-）Zn | NH4Cl | C（+） 负极（锌筒）： Zn-2e-＝Zn2+ 正极（石墨棒）： 2NH4++2e- +2MnO2= 2NH3+Mn2O3+H2O
锂电池 3、氢氧燃料电池（把化学能转变为电能）： （-）Pt(H2) | KOH | Pt(O2)（+）
负极：2H2+4OH--4e-＝4H2O 正极：2H2O+O2+4e-＝4OH总反应方程式为： 2H2+O2＝2H2O
负极: 较活泼金属(电子流出的极) 正极: 较不活泼的金属 (或能导电的非金属)(电子流入的 极)
负极: 氧化反应, 一般是金属失电子 正极: 还原反应,溶液中的阳离子得电子或者氧气得电子( 吸氧腐蚀)
负极
正极
溶液中带电 阳离子向正极移动（阳正阴负） 粒子的移动 阴离子向负极移动
3、原电池工作原理：
转化成电能呢
1、锌片和铜片分别插入硫酸有何现象发生？
2、锌片和铜片用导线连接后插入硫酸中，
有何现象，为什么？ 3、锌片和铜片用导线连接后插入硫酸中， 导线上接上一个电流计有何现象， 为什么？
下列实验现象有何不同
导线
G
e-
e-
Zn
Cu
高一化学人教版必修二第二章第2节《化学能与电能》知识点总结
第2节 化学能与电能一、能源的分类1.化学能间接转化为电能(在能量的转化过程中存在能量的损失)—比如火力发电 ①转化过程火力发电是通过化石燃料的燃烧,使化学能转化为热能,加热水使之汽化为蒸汽以推动蒸汽轮机,然后带动发电机发电.燃煤发电是从煤中的化学能开始的一系列能量转化过程.化学能−−→−燃烧热能−−→−蒸汽机械能−−→−发电机电能 ①转化原理燃烧(氧化还原反应)是使化学能转化为电能的关键.因此燃烧一定发生氧化还原反应,氧化还原反应必定有电子的转移,电子的转移引起化学键的重新组合,同时伴随着体系能量的变化. 拓展点1:火力发电的优缺点优点:①我国煤炭资源丰富①投资少,技术成熟,安全性能高缺点:①排出大量的能导致温室效应的气体CO 2以及导致酸雨的含硫氧化物,比如SO 2①消耗大量的不可再生的化石燃料资源①能量转化率低①产生大量的废渣、废水.2.化学能直接转化为电能(在能量的转化过程中不存在能量的损失)—原电池(将氧化还原反应所释放的化学能直接转化为电能)(1)原电池的工作原理实验现象产生的原因分析2+会逐渐溶解,而由Zn失去的电子则由Zn片通过导线流向Cu片,因此Zn片上会带有大量的正电荷,Cu片上会带有大量的负电荷,而电解质溶液中含有阳离子(H+、Zn2+)以及阴离子(OH-、SO42-),由于正负电荷相互吸引,所以电解质溶液中的阳离子会移向Cu片去中和Cu片上带负电荷的电子,阴离子则移向Zn片去中和Zn片上的正电荷,但是由于溶液中的H+得电子能力比Zn2+强,所以H+就移向Cu片去获得Cu片上由Zn片失去的电子而被还原为H原子,H 原子再结合成H分子即H2从Cu片上逸出,因此Cu片上有无色气泡产生.通过电流表指针发生偏转并且指针偏向于Cu片这一边,可以得出该装置产生了电流(而电流的形成是因为电子发生了定向移动),并且电流移动的方向与电子移动的方向相反,所以电流是从Cu片流出,Zn片流进,即Cu片作为正极;Zn片作为负极.原电池工作原理的总结归纳:①原电池中电流的流向:正极→负极①原电池中电子的流向:负极→导线→正极(注意:在该过程中,电子是永远都不会进入到电解质溶液中,因为电子只在金属内部运动并且电解质溶液中的自由移动的阴阳离子也不能在导线中通过)①原电池中电解质溶液中阴、阳离子的移动方向:阳离子→正极阴离子→负极①原电池工作原理的本质:发生自发的氧化还原反应即将氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动,将化学能转化为电能的形式释放.(所谓自发就是指该氧化还原反应不需要借助外在的力量即本身就能够自己发生)①原电池中的负极发生氧化反应,通常是电极材料或还原性气体失去电子被氧化,电子从负极流出;原电池的正极发生还原反应,通常是溶液中的阳离子或O2等氧化剂得到电子被还原,电子流入正极.(2)原电池的构成条件(两极一液一回路,反应要自发)①两极:正极和负极是两种活泼性不同的电极材料,包括由两种活泼性不同的金属材料构成的电极或者是由一种金属与一种非金属导体(如石墨)构成的电极,一般活泼性较强的金属作为负极.①一液(电解质溶液):包括酸、碱、盐溶液.①一回路(构成闭合的电路):即两电极由导线相连或直接接触以及两电极必须插入到同一种电解质溶液中或者分别插入到一般与电极材料相同的阳离子的两种盐溶液中,两盐溶液之间用盐桥相连形成闭合回路.比如以下装置:①氧化还原反应要自发:指电解质溶液至少要与作为负极的金属电极材料发生自发的氧化反应.(3)电极反应式①定义:原电池中的正极和负极所发生的反应①电极反应式的书写方法:补充:复杂电极反应式的书写如CH4碱性燃料电池负极反应式的书写:CH4＋2O2＋2OH－===CO2－3＋3H2O……总反应式2O2＋4H2O＋8e－===8OH－……正极反应式CH4＋10OH－－8e－===7H2O＋CO2－3……负极反应式注意:①电极反应式的书写必须遵守离子方程式的书写要求,比如难溶物、弱电解质、气体等均应写成化学式形式.①注意电解质溶液对正、负极反应产物的影响.如果负极反应生成的阳离子能与电解质溶液中的阴离子反应,则电解质溶液中的阴离子应写入电极反应式中,例如Fe与Cu在NaOH溶液中形成原电池,负极反应式为:Fe+2e-+2OH－=Fe(OH)2.三、原电池的应用(1)比较金属的活动性强弱①原理:一般原电池中活动性较强的金属作负极,活动性较弱的金属作正极.①应用:比如A、B两种金属用导线连接或直接接触后插入到稀H2SO4电解质溶液中,若A极溶解,B极有气泡产生,由此可判断A是负极,B是正极,活动性:A>B.(2)加快氧化还原反应的速率①原理:在原电池中,氧化反应与还原反应分别在两极进行,溶液中的粒子运动时相互间的干扰小,从而使化学反应速率加快.①应用:比如实验室中用Zn和稀H2SO4制取H2时,通常滴入几滴CuSO4溶液,能够加快产生H2的速率.原因在于Zn 与置换出的Cu构成了原电池,加快了反应的进行.(3)防止金属被腐蚀(比如要保护一个铁闸,可用导线将其与一Zn块相连,使Zn作原电池的负极,铁闸作正极)补充:金属腐蚀①定义:指金属或合金与周围接触到的气体或液体发生化学反应,使金属失去电子变为阳离子而消耗的过程.②金属腐蚀的分类:化学腐蚀和电化学腐蚀在金属腐蚀中,我们把直接发生氧化还原反应且不构成原电池的腐蚀称为化学腐蚀;而由不纯的金属与电解质溶液接触时形成的原电池反应而引起的腐蚀称为电化学腐蚀,电化学腐蚀又分为吸氧腐蚀和析氢腐蚀:在潮湿的空气中,钢铁表面吸附一层薄薄的水膜,里面溶解了少量的O2、CO2等气体,含有少量的H＋和OH－从而形成电解质溶液.A.当电解质溶液呈中性、弱碱性或弱酸性时,它跟钢铁里的Fe和少量的C形成了无数个微小的原电池,Fe作负极,C 作正极,因此钢铁发生吸氧腐蚀.电极反应式为:负极(Fe):2Fe-4e-=2Fe2+ 正极(C):O2+2H2O+4e-=4OH－总反应式为:2Fe+O2+2H2O=Fe(OH)2B.当电解质溶液的酸性较强时,钢铁则发生析氢腐蚀.电极反应式为:负极(Fe):Fe-2e-=Fe2+ 正极(C):2H＋+2e-=H2↑总反应式为:Fe+2H+=Fe2+ +H2↑(4)制作各种化学电源(比如制作干电池、铅蓄电池、新型高能电池等)(5)设计制作原电池①设计电路原电池的设计要满足构成原电池的四个条件:(a)由两种活动性不同的金属或由一种金属与其他导电的材料(非金属或某些氧化物)作为电极材料;(b)两个电极必须浸在电解质溶液中;(c)两个电极之间要用导线连接形成闭合回路;(d)有自发进行的氧化还原反应.②电极材料的选择电池的电极必须导电.电池中的负极必须能够与电解质溶液反应,容易失去电子,因此负极一般是活泼的金属材料.正极和负极之间只有产生电势差,电子才能定向移动,所以正极和负极一般不用同一种材料.③电解质溶液的选择电解质是使负极材料放电的物质.因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应,或电解质溶液中溶解的其他物质与负极发生反应(如空气中的O2).但是如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥),则左、右两个容器中的电解质溶液一般选择与电极材料相同的阳离子的盐溶液.比如Cu-Zn-硫酸盐原电池中,负极金属Zn浸泡在含有Zn2+的电解质溶液中.④设计示例拓展点2:原电池的正、负极的判断方法(1)根据组成原电池两电极的材料判断:一般是活泼性较强的金属作为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属作为正极.(2)根据电流方向或电子流动的方向判断:电流方向(在外电路)是由正极流向负极,电子的流动方向是由负极流向正极.(3)根据原电池中电解质溶液内阴、阳离子的定向移动方向判断:在原电池的电解质溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极.(4)根据原电池两电极发生的反应类型判断:原电池的负极总是失电子发生氧化反应,其正极总是得电子发生还原反应.(5)根据电极质量的变化判断:原电池工作后,X极质量增加,说明溶液中的阳离子在X极(正极)放电,X极活动性弱;反之,X极质量减少,说明X极金属溶解,X极为负极,活动性强.(6)根据电池中的现象判断:若某电极上有气泡冒出,则是因为析出了H2,说明该电极为正极,活动性弱.上述判断方法可简记为:特别提醒:①在判断原电池正、负极时,不能只根据金属活泼性的相对强弱判断,有时还要考虑电解质溶液,比如Mg、Al和NaOH溶液构成的原电池中,由于Mg不与NaOH溶液反应,虽然金属性Mg>Al,但是在该条件下却是Al作负极.因此要根据具体情况来判断正、负极.又比如说Fe、Cu在稀H2SO4溶液中,Fe作负极,Cu作正极;而Fe、Cu在浓HNO3溶液中,Fe作正极,Cu作负极.①原电池的负极材料可以参加反应,表现为电极溶解,但有的原电池(比如燃料电池)负极材料不参加反应;原电池的正极材料通常不参加反应.四、发展中的化学电源1.化学电源的分类2PbSOSO4放电充电锌银蓄电池的负极是锌,正极是Ag电极反应:O+H O+2e- =2Ag+2OH2Ag+Zn(OH)2Zn+Ag2O+H2O放电充电五、燃料电池燃料电池是一种能连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池.燃料电池的最大优点在于能量转化率高,可以持续使用,无噪音,不污染环境.燃料电池的电极本身不参与氧化还原反应,只是一个催化转化元件.它工作时,燃料和氧化剂连续地由外部供给,在电极上不断地进行反应,生成物不断地被排出,于是电池就连续不断地提供电能.(1)氢氧燃料电池2H+O=2H O1)燃料电池正极反应式的书写因为燃料电池正极反应物一般是O2,即正极都是氧化剂—O2得到电子的还原反应,故正极反应的基础都是O2+4e-=2O2-,O2-的存在形式与燃料电池的电解质的状态以及电解质溶液的酸碱性有着密切的联系.①电解质为酸性电解质溶液(如稀硫酸)在酸性环境中,O2-离子不能单独存在,可供O2-离子结合的微粒有H+离子和H2O,O2-离子优先结合H+离子生成H2O.这样在酸性电解质溶液中,正极反应式为O2＋4H++4e-=2H2O.①电解质为中性或碱性电解质溶液(如氯化钠溶液或氢氧化钠溶液)在中性或碱性环境中,O 2-离子也不能单独存在,O 2-离子只能结合H 2O 生成OH -离子,故在中性或碱性电解质溶液中,正极反应式为O 2＋2H 2O +4e -=4OH -.①电解质为熔融的碳酸盐(如Li 2CO 3和Na 2CO 3熔融盐混和物)在熔融的碳酸盐环境中,O 2-离子也不能单独存在,O 2-离子可结合CO 2生成CO 32-离子,则其正极反应式为O 2＋2CO 2 +4e -=2CO 32-.①电解质为固体电解质(如固体氧化锆—氧化钇)该固体电解质在高温下可允许O 2-在其间通过,故其正极反应为O 2+4e -=2O 2-.2)燃料电池负极反应式的书写燃料电池负极反应物种类比较繁多,可为氢气、水煤气、甲烷、丁烷、甲醇、乙醇等可燃性物质.不同的可燃物有不同的书写方式,要想先写出负极反应式相当困难.一般燃料电池的负极反应式都是采用间接方法书写,即按上述要求先正确写出燃料电池的总反应式和正极反应式,然后在电子守恒的基础上用总反应式减去正极反应式即得负极反应式.比如以H 2、C 3H 8为燃料的碱性电池为例说明如下: H 2-2e - =2H +或H 2-2e -+2OH -=2H 2O;C 3H 8−−→−--e 203CO 2−−→−-OH 63CO 32-(3个C 整体从-8价升高到+12价,失去20e -),则有:C 3H 8-20e -+aOH -=3CO 32-+bH 2O,由电荷守恒知a=26;由H 原子守恒知b=17,所以电极反应式为C 3H 8-20e -+26OH -=3CO 32-+17H 2O(3)燃料电池与一次电池、二次电池的主要区别①氧化剂与燃料在工作时不断地由外部供给.①生成物不断地被排出.(4)废弃电池的处理废弃电池中含有重金属和酸碱等有害物质,随意丢弃,对生态环境和人体健康有很大的危害.若把它当作一种资源,加以回收利用,既可以减少对环境的污染,又可以节约资源.因此,应当重视废弃电池的回收.。
新人教版高一化学必修第二册第六章第一节《化学反应与能量变化》第3-5课时 化学能与电能 教学课件
负极：Fe－2e-＝Fe2+
⑤ (√)
正极： Cu2++2e-＝Cu
总反应：Fe+Cu2+＝Fe2++Cu
Fe+CuSO4＝Cu+FeSO4
7、原电池工作原理：
电极反应式：
Zn片： Zn －2e- = Zn2+ Cu片：2H++2e- = H2 ↑
（氧化反应） （还原反应）
(x)
SO42—
H+
H+
H+
H+
SO42－
(x)
练习1. 下列装置中能够组成原电池产生电流的是( B )
解析 A项，两个电极都是Cu，不能构成原电池，错误；B项，符合 构成原电池的条件，正确；C项，Zn、Cu两个电极分别置于两个分离的 烧杯中，不能形成闭合回路，不能构成原电池，错误；D项，酒精是非电 解质，不能构成原电池，错误。
(2)Al-Cu和NaOH溶液构成的原电池中，Al作负极； 而若把NaOH溶液换为浓HNO3，则Cu作负极。
原电池正、负极判断
6、原电池电极反应式的书写
电极反应式的一般书写程序:
负极： 还原剂—ne- = 氧化产物
正极： 氧化剂 + ne- = 还原产物
明确正、负极反应生成的阴、阳离子与电解质溶液中的 离子是否共存。 若不共存，则该电解质溶液中的离子应写入正、负极反 应式。 再根据质量守恒和电荷守恒配平。
(2)在铜锌稀硫酸原电池中，电子由锌通过导线流向铜，再由铜通过 电解质溶液到达锌吗？
答：电子只能在两极和外电路中流动，不能进入溶液，在溶液中是 阴阳离子的定向移动。
(3)原电池内部阴、阳离子是如何移动的？原因是什么？ 答：阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。这是因为负极 失电子，生成大量阳离子积聚在负极附近，致使该极附近有大 量正电荷，所以溶液中的阴离子要移向负极；正极得电子，该 极附近的阳离子因得电子生成电中性的物质而使该极附近阴离 子数目相对增多，带负电荷，所以溶液中的阳离子要移向正极
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6、原电池原理的应用
a、加快氧化还原反应的速率 b、比较金属的活动性强弱 c、设计原电池 d、金属的腐蚀与防护
a、加快氧化还原反应的速率
含有杂质的锌与酸反应的速率比纯锌要快，这是由于杂质与 锌在酸溶液中形成了无数个局部电池的缘故． 锌中的杂质一般都没有锌活泼，也就是说比锌难于失去电 子．因此，当它们形成了原电池时，锌为负极，杂质为正极， 而纯锌，当锌从酸中置换出的氢气和锌离子会覆盖在锌的表 面上，阻止锌的表面与酸继续接触，因此反应较为缓慢。
铅蓄电池可放电亦可充电，它是用硬橡胶或 透明塑料制成方形外壳，在正极板上有一层棕褐 PbO2 色的 ，负极板是海绵状 硫酸 溶液中， 金属铅 的 ，两极均浸入 且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开。
当硫酸的浓度降低，溶液的密度达 1.18g/cm3时应停止使用，需充电，充电时起电 解池的作用
1970-1975, 开发了先进的银锌、镍镉电池技术。 1975-1983, 为美国海军生产潜水艇用银锌电池。 1979-1987,为美国国家能源部发展电动车用的 镍锌电池。
1998-1992, 为美国海军发展世界上最大的镍镉 电池用于核潜水艇。
（2）、镉镍电池
负极材料：Cd ，正极材料：涂有NiO2 ，电解 质：KOH溶液。反应式如下： 放电 NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2 充电
(3)镍氢电池 H2 +2OH— —2e—= 2H2O 负极： 正极： 2NiO(OH) +2H2O +2e— = 2Ni(OH)2 +2OH— 放电总反应式： H2 + 2NiO(OH) = 2Ni(OH)2 ⑷锂电池 锂电池是新一代可充电的绿色电池，已成为 笔记本电脑、可移动电话、摄象机等低功耗 电器的主流电源。
总反应：Zn+ 2MnO2+2NH4+=Zn2++ Mn2O3+2NH3+H2O
碱性Zn- Mn干电池
锌锰碱性电池是一种新型的干电池。 正极材料为MnO2 ,负极材料为Zn， 还原产物为MnOOH,电解质是KOH溶液， 总： Zn + 2MnO2 + 2H2O = Zn(OH)2 + 2MnOOH 请写出电极反应式并分析其工作原理。
1、由组成原电池的两极材料判断：
一般是活泼的金属为负极 活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极
2、根据电流方向或电子流动方向判断：
电流是由正极流向负极； 电子流动方向是由负极流向正极。
3、根据原电池两极发生的变化来判断：
原电池的负极总是失电子发生氧化反应， 正极总是得电子发生还原反应。
4、电极反应现象．
3、原电池工作原理：
外电路： 失电子，沿导线移动，有电流产生
负极
阳离子移向正极
正极
内电路：
电解质溶液
阴离子移向负极
思考与交流
电子的流向是关键
你是如何判定装置的正、负极？ 电子流出的极
正极
电子流入的极 较活泼电极 不活泼电极 发生氧化反应 发生还原反应
负极
【归纳小结】 4、判断原电池正、负极的方法
⑥ 不偏转
能发生自发进行的氧化还原反应。
5.构成原电池的条件
(1)有活泼性不同的两个电极
(2)两电极都接触电解质溶液 （3）正极、负极、电解质溶液构成闭合回路
( 4 )在电极表面上能发生自发进行的氧化还原反应。
1.下列装置中能组成原电池形成电流的是( C )
A
Ag Cu
A Zn Cu
A
H2SO4
3、电极反应式 ： 负极: 正极: . .
D、金属腐蚀
1、 化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发 生化学反应而引起的腐蚀。 特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化 还原反应。 2、电化学腐蚀 ：不纯的金属或合金与电 解质溶液接触，会发生原电池反应，比较 活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。 钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀
思考题： 为什么在锌和稀酸反应加入少量的硫酸铜？
为了使纯锌在稀酸中作用迅速，常在酸中加 入几滴硫酸铜溶液，铜被锌置换出来后，就沉 积在锌上而形成局部电池，是反应更快。
b、比较金属活动性
4.把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用 导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为 负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时， c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量 气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱 B 的为( )
正极（PbO2）: PbO2+4H++SO42 -+ 2e-= PbSO4 +2H2O 总反应： Pb+PbO2+2H2SO4 =2PbSO4 +2H2O
铅蓄电池的放电过程——原电池
负极：Pb+SO42- =PbSO4+2e正极：PbO2+SO42-+4H++2e - =PbSO4+ 2H2O 电池总反应：Pb+ PbO2+2SO42- +4H+ =2PbSO4+2H2O
. .
c、原电池的设计
方 法 小 结
由化学方程式书写电极反应式： ①找出发生氧化反应和还原反应的物质， 确定正负极反应的物质； ②利用电荷守恒分别写出电极反应式； ③验证：两电极反应式相加所得式子和 原化学方程式相同，则书写正确。
C、 原电池的设计
（1）请根据反应 2Fe3+ + Fe = 3 Fe 2+ 设计原电池，你有哪些可行方案?
H2SO4
H2SO4
H2SO4
H2SO4
H2SO4
原电池
电流表指针 区别 偏转
①
②
③
偏转
④
偏转
不偏转 不偏转
结论
两极材料不同 有两种活泼性不同的金 属（或非金属）作电极
实验探 A 究 Zn
A
Cu Zn Cu Zn
A Cu
H2SO4
HCl
偏转 溶液不同
⑥ 不偏转
负极：Zn + 2OH－－2e- = Zn(OH)2 正极：2MnO2 + 2H2O + 2 e- = 2MnO（OH） + 2OH－ 总反应： Zn + 2MnO2 + 2H2O = Zn(OH)2 + 2MnO（OH）
银锌纽扣电池
银锌电池—钮扣电池 该电池使用寿命较长，广 泛用于电子表和电子计算机。其电极分别为Ag2O和 Zn，电解质为KOH溶液。发生反应后生成Ag和ZnO, 其电极反应式为：
电极材料与电解质溶液接触
实验探究
Zn
A Cu Zn
A Cu
H2SO4
H2SO4
H2SO4
电流表指针 区别 结论
偏转
⑦-⑧组 不偏转 容器不同
两极相连形成闭合电路
实验探 A 究 Zn
A
Cu Cu Cu Ag
A Cu
H2SO4
HCl
NaOH
原电池 电流表指针 区别 结论
偏转 不能发生氧化还原反应
⑤ 不偏转
负极反应
正极反应 总反应
Fe –2e === Fe2+
2H+ + 2e === H2 Fe + 2H+ == Fe2+ + H2
2Fe –4e === 2 Fe2+
2H2O + O2 + 4e－ == 4OH2Fe + 2H2O + O2 == 2Fe(OH)2 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2= 4Fe(OH)3 Fe2O3.xH2O
铅蓄电池的充电过程——电解池
阴极： PbSO4 +2e- ＝ Pb+SO42阳极： PbSO4+ 2H2O ＝ PbO2+SO42-+4H++2e电池总反应：2PbSO4+2H2O＝ Pb+ PbO2+2SO42- +4H+
铅蓄电池的充放电过程
放电
PbO2 + Pb + 2H2SO4
充电
2 PbSO4 + 2H2O
【资料卡片】
把能源分为一次能源和二次能源，请问 太阳能和电能属于那一类呢？
一次能源：直接从自然界取得的能源， 例如流水、风力、原煤、石油、天然气、 天然铀矿等。 二次能源：一次能源经过加工、转换得 到的能源，例如电力、蒸汽等。
一.化学能通过加热转化为电能
化石燃料
燃烧 蒸汽
化学能
热能
机械能
发电机
电能
（3） 将氧化还原反 应：2Al+6HCl=2AlCl3+3H2￪ 设计成一个原电池。 1、电解质溶液： 2、电极材料： 正极 ，负极 。 。
3、电极反应式 ： 负极: 正极: . .
c. 原电池的设计
（4） 将氧化还原反 应： 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2￪ 设计成一个原电池。 1、电解质溶液： 2、电极材料： 正极 ，负极 。 。
B
酒精
A
A Al Mg Zn Cu
C
NaOH
D
H2SO4 H2SO4
2.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌 组成原电池时，锌为负极，此金属是( )
B A.Mg
B.Fe
C.Al
D.Cu
3.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时， 电解质溶液的 PH( C ) A.不变 B.先变大后变小 C.逐渐变大 D.逐渐变小
A．a > b > c > d
C．c > a > b .> d