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第二课时 化学反应与电能
化学反应与能量变化
1、认识构成原电池的条件及其原理，判断原电池的正负极。
2、利用原电池原理能设计原电池。
3、会分析物质化学变化中的能量变化与物质微观结构的关系。
你看过传说中的“水果电池”吗？
电池在日常生活中的应用随处可见
思考与讨论
能否找到一种装置将化学能直接转化为电能呢？
优点：煤炭我国资源丰富，廉价方便；电能清洁安全，又快捷方便。
缺点：产生大量温室气体；废气可能导致酸雨；废料、废水任意排 放造成污染；能量转换有损耗、效率低。
理论分析
电池电源
+
-
负极：e- 流出的一极
正极：e- 流入的一极
什么类型化学反应如何实现电子的转移？
如何实现呢？
氧化剂：失电子
还原剂：得电子
物理角度
化学角度
写出锌和稀硫酸反应的离子方程式并画出单线桥
Zn + 2H+ == Zn2+ + H2
稀硫酸
Zn
实验探究
实验探究
1.将锌片和铜片插入盛有稀硫酸的烧杯中
锌片上有气泡冒出，铜片上无现象
2.用导线连接锌片和铜片
铜片上有气泡冒出
3.用导线在锌片和铜片之间串联一个电流表
电流表指针发生偏转
装置中有电流产生，化学能转化为电能
一、原电池
1. 定义：
将化学能直接转变成电能的装置
电源
+
-
2. Zn-Cu-H2SO4 原电池的工作原理：
负极：Zn － 2e- = Zn2+（氧化反应）
正极：2H+ + 2e- = H2 ↑（还原反应）
电池总反应：Zn + 2H+ == Zn2+ + H2↑
负极：e- 流出的一极
正极：e- 流入的一极
反应本质没有改变
改变的是氧化和还原反应在两个区域发生
一、原电池
Cu
Zn
-
-
-
Zn2+
H+
H+
Zn－2e－=Zn2+
氧化反应
还原反应
负极
正极
阳离子
阴离子
SO42-
发生溶解
产生气泡
原电池总反应：Zn+2H+=Zn2++H2↑
阴离子 负极
阳离子 正极
外电路
内电路
2H++2e－=H2↑
注意：电子不下水，离子不上岸
电子流向：
负极 沿导线 正极
失去电子
得到电子
吸引阳离子
吸引阴离子
一、原电池
3.电极反应：
电极材料 原电池正负极 电极反应式 发生的反应
Zn片
Cu片
电极总反应 负极
正极
Zn-2e-=Zn2+
2H++2e-=H2↑
氧化反应
还原反应
Zn+2H+=Zn2++H2↑（两个电极反应之和）
负极
失去电子的一极
氧化反应
活性强
正极
得到电子的一极
还原反应
活性弱
形成条件1：能自发进行的氧化还原反应
（不可以）
Ag
实验探究
实验探究
（可以）
（可以）
（可以）
（不可以）
形成条件2：活泼性不同的两个电极
负极：较活泼的金属
正极：较不活泼的金属、石墨等
实验探究
（可以）
（不可以）
形成条件3：电极需浸入电解质溶液中
实验探究
形成条件4：必须形成闭合回路
（不可以）
（可以）
一、原电池
4.构成条件
理论上，自发的 反应均可构成原电池。
具体条件是：
①具有 的两个电极(金属与金属或金属与能导电的非金属)；
②溶液：两电极均插入 溶液中；
③导线：两极用导线相连，形成 。
活动性不同
电解质
氧化还原
闭合回路
一、原电池
a极 b极 电解质溶液 负极
Al Fe 稀盐酸
Al Mg 稀H2SO4
Al Mg 浓HNO3
Al Cu 浓HNO3
Al Mg NaOH溶液
Fe C CuSO4
Al
Mg
Mg
Cu
Al
Fe
①一般较活泼的金属作负极。
②失去电子，发生氧化反应的是负极。
③电子流出（电流流入）的是负极。
④阴离子移向的一极是负极。
⑤电极溶解（质量减少）的为负极。
课堂巩固
A．①②⑤⑥ B．④⑥⑦⑧⑨ C．②⑤⑥⑦ D．④⑥⑦⑨
如果能形成原电池，
请找出负极是哪一极？
哪些能形成原电池（ ）
D
√
√
√
√
课堂巩固
请判断以下能否形成原电池，如果能形成，负极是哪一极？
稀硫酸
Al
Mg
A
氢氧化钠
Al
Mg
A
稀硝酸
Fe
Cu
A
浓硝酸
Fe
Cu
A
稀硫酸
硫酸铜
Zn
一、原电池
盐桥工作示意图
1.连通电路
2.使溶液呈电中性
3.使电流持续稳定
一、原电池
5.原电池的应用
①比较金属活泼性
③保护金属材料
④设计电池
②加快反应速率
（注意：选择合适电解质）
一般：负极>正极
如：制氢气加入少量硫酸铜溶液
如：船体镶锌块
稀硫酸
Al
Mg
A
稀硫酸
Al
Mg
A
NaOH
一、原电池
6.设计原电池
(1)定反应：确定一个能够自发进行的氧化还原反应。
(2)拆两半：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应两个半反应
还原剂－ne－===氧化产物(负极电极反应)；
氧化剂＋ne－===还原产物(正极电极反应)。
(3)找材料：电极材料必须导电，负极材料一般选择较活泼的金属材料，或者在该氧化还原反应中，本身失去电子的材料；电解质溶液一般能与负极反应。
(4)画装置：连接电路形成闭合回路，画出原电池示意图。
一、原电池
写总反应以及电极反应式、并判断正负极
负极(铜)：Cu - 2e- = Cu2+
正极(银)：2Ag+ + 2e- = 2Ag
Cu + 2Ag+ = Cu2+ + 2Ag
Cu
Ag
AgNO3
C
Fe
CuSO4
正极(石墨)：Cu2++2e－=Cu
负极(铁)：Fe －2e － = Fe2+
Fe ＋ Cu2+＝Fe2＋＋ Cu
一、原电池
电极反应式的书写
1.确定正负极，得失电子情况
2.根据反应环境确定生成物，气体符号要标，沉淀符号不用标
3.看电荷是否守恒，如果不守恒，根据反应环境添加离子，达到电荷守恒
4.根据反应环境添加水，达到原子守恒
二、常见的化学电源
常见的锌锰干电池的构造如图所示。其中，石墨棒作正极，氯化铵糊作电解质溶液，锌筒作负极。在使用过程中，电子由锌筒（负极）流向石墨棒（正极），锌逐渐消耗，二氧化锰不断被还原，电池电压逐渐降低，最后失效。这种电池放电之后不能充电（内部的氧化还原反应无法逆向进行），属于一次电池。
Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl = ZnCl2+ Mn2O3+2NH3↑+H2O
负极(Zn):
正极(C)：
Zn - 2e- = Zn2+
2MnO2 + 2NH4++2e- = Mn2O3+ 2NH3↑+H2O
二、常见的化学电源
有些电池放电时所进行的氧化还原反应，在充电时可以逆向进行，使电池恢复到放电前的状态，从而实现放电（化学能转化为电能）与充电（电能转化为化学能）的循环。这种充电电池属于二次电池。常见的充电电池有铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池等，目前汽车上使用的大多是铅酸蓄电池。
负极:
正极:
正极：PbO2
负极：Pb
电解质：H2SO4溶液
正负极材料
Pb + PbO2 + 4H+ +2SO42- 2PbSO4 + 2H2O
放电
充电
Pb +SO42- - 2e- = PbSO4
PbO2 + 4H+ +SO42- +2e- = PbSO4 + 2H2O
二、常见的化学电源
发展中的燃料电池
燃料电池是一种将燃料（如氢气、甲烷、乙醇）和氧化剂（如氧气）的化学能直接转化为电能的电化学反应装置，具有清洁、安全、高效等特点。燃料电池的能量转化率可以达到80%以上。当以氢气为燃料时，产物为水；以甲烷为燃料时，产物为水和二氧化碳。
总反应：2H2 + O2 === 2H2O
电解质 H2SO4溶液 KOH溶液
负极 反应式
正极 反应式
2H2 - 4e- == 4H+
2H2 + 4OH- - 4e- == 4H2O
O2 + 4H+ + 4e- == 2H2O
O2 + 2H2O + 4e- == 4OH-

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