化学选择性必修1化学能转化为电能—电池说课课件ppt

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1.铜锌原电池实验探究(1)实验装置      (2)实验现象
(3)单液原电池与双液原电池的比较①单液铜锌原电池(如图a所示)在工作过程中,锌直接和CuSO4溶液接触,会有化学反应发生,使部分化学能转化为热能,导致电池供电能力减弱。②双液铜锌原电池(如图b所示)中,锌插入ZnSO4溶液、铜插入CuSO4溶液,避免了锌和CuSO4溶液直接接触,提高了原电池的供电能力。
特别提醒    (1)盐桥的作用:使溶液保持电中性,起导电作用,形成闭合回路;完全隔离两电极反应,使原电池能持续、稳定地产生电流。(2)原电池输出电能的能力,取决于组成原电池的反应物的氧化、还原能力。
特别提醒    原电池工作时形成外电路与内电路,外电路通过电子的定向移动形成电流,内电路通过离子的定向移动形成电流。电子只能在导线中移动而不能在溶液中移动,离子只能在溶液中移动而不能在导线中移动,可形象地描述为“电子不下水,离子不上岸”。
1.加快化学反应速率　　形成原电池后,化学反应速率加快。如实验室制取H2时,把锌粒放入盛有稀硫酸的试管中,加入几滴硫酸铜溶液,化学反应速率加快。2.比较金属的活动性强弱　　一般作负极的金属比作正极的金属活泼。3.用于金属的保护　　将需要保护的金属制品用作原电池的正极而受到保护。4.设计原电池【详见定点2】
　　化学电源是将化学能转化为电能的实用装置。1.化学电源的分类
2.常见化学电源(1)锌锰干电池①酸性锌锰干电池负极(锌)反应:Zn-2e-  Zn2+;正极(石墨)反应:2MnO2+2N +2e-  Mn2O3+2NH3+H2O(有争议)。②碱性锌锰干电池负极(锌)反应:Zn+2OH--2e-  ZnO+H2O;正极(石墨)反应:2MnO2+2H2O+2e-  2MnOOH+2OH-;电池反应:Zn+2MnO2+H2O  ZnO+2MnOOH。(2)铅蓄电池
　　铅蓄电池是一种二次电池,电动自行车、汽车等都要用到它。铅蓄电池的性能优良、造价低、可多次充放电,其主要缺点是单位质量电池释放的电能少。(3)燃料电池①工作原理　　燃料电池是燃料(主要是可燃性气体或液体)与氧化剂(一般是氧气)及电解质溶液共同组成的原电池。燃料在原电池的负极发生氧化反应,氧化剂在原电池的正极发生还原反应。②常见的四种典型燃料电池
1.在锌、铜、硫酸溶液构成的原电池中,电子通过电解质溶液形成闭合回路产生电流。这种说法正确吗? (　    ) 电解质溶液内部只有离子的定向移动,电子不能通过电解质溶液。2.一般来说,带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池效率高。这种说法正确吗? (　    ) 盐桥中通常装有琼脂凝胶,内含氯化钾或硝酸铵。盐桥中的离子能够定向移动。盐桥可隔离两电极反应,使原电池能持续、稳定地产生电流。3.氢氧燃料电池可将热能直接转化为电能。这种说法正确吗? (　    ) 氢氧燃料电池属于原电池,可将化学能转化为电能,不能将热能直接转化为电能。
知识辨析 判断正误，正确的画“ √” ，错误的画“ ✕” 。
4.原电池工作时,负极材料一定被氧化,正极材料一定被还原。这种说法正确吗? (　    ) 一般原电池工作时,负极上发生失电子的氧化反应,正极上发生得电子的还原反应,但不一定是电极材料本身被氧化或被还原,如燃料电池中正、负极材料均不参与反应。
易错提醒    不能只考虑金属活动性的相对强弱,还要考虑电解质溶液,故应根据电池反应来确定正、负极,发生氧化反应的金属作负极。如图甲中Mg作负极,图乙中Al作负极。
1.原电池的设计原理(1)负极发生氧化反应,向外电路提供电子。(2)正极发生还原反应,从外电路中得到电子。(3)原电池的两电极浸在电解质溶液中,通过电解质溶液中阴、阳离子的定向移动和外部导线中电子的定向移动构成闭合回路,产生电流。2.原电池的设计思路　　以自发进行的氧化还原反应为基础来设计原电池。首先,把氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应,从而确定电极反应;其次,结合两电极反应确定原电池的正、负极以及电极材料、电解质溶液等;最后,用导线连接正、负极构成闭合回路,即可构成原电池。
3.确定电极材料,如发生氧化反应的物质为金属单质,可用该金属直接作为负极材料。两电极材料的选择包括以下几种情况:(1)活动性不同的两种金属。如铜锌原电池中,锌是负极,铜是正极。(2)金属和非金属。如锌锰干电池中,锌是负极,石墨是正极。(3)金属和化合物。如铅蓄电池中,铅是负极,二氧化铅是正极。(4)惰性电极,两电极材料可以相同。如氢氧燃料电池中,正、负极均为惰性电极。4.根据实际情况确定电解质溶液,若设计的原电池中含有盐桥,需保证每个半电池中电极材料与电解质溶液均不能发生反应。
典例    (1)利用反应Cu+2FeCl3  CuCl2+2FeCl2设计成如图所示的原电池。 请回答下列问题:①写出电极反应式。正极:　　　　　　　　　　　    ;负极:　　　　　　　　　　    。②图中X溶液是　　　    ,Y溶液是　　　    。③原电池工作时,盐桥中的　　　    (填“阳”或“阴”)离子向X溶液方向移动。
(2)控制合适的条件,将反应2Fe3++2I-  2Fe2++I2设计成如图所示的原电池。 请回答下列问题:①反应开始时,乙中石墨电极上发生　　    (填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为　    　　　　　　　    。甲中石墨电极上发生　　　    (填“氧化”或“还原”)反应,电极反应式为　　　　　　　　　　　　    。②电流表读数为0时,反应达到　　    状态。
解析： (1)①该原电池中Cu作负极,电极反应式为Cu-2e-  Cu2+;C作正极,电极反应式为2Fe3++2e-  2Fe2+。②X溶液应为FeCl3溶液,Y溶液应为CuCl2溶液。③原电池工作时,盐桥中的阳离子向正极移动,即向X溶液方向移动。(2)①根据题图并结合原电池反应2Fe3++2I-  2Fe2++I2;可知乙中石墨电极为负极,I-失电子发生氧化反应,电极反应式为2I--2e-  I2,甲中石墨电极为正极,Fe3+得电子发生还原反应,电极反应式为2Fe3++2e-  2Fe2+。②当电流表读数为0时,说明反应达到平衡状态。
1.电极反应式书写的一般步骤
(1)拆分法　　若已知电池的总反应方程式,先分析元素化合价,确定正、负极的反应物和生成物以及电子转移数目,将氧化还原反应拆分为氧化反应(负极发生氧化反应)和还原反应(正极发生还原反应),根据电荷守恒、原子守恒配平,从而得出正、负极的电极反应式。(2)加减法　　正极反应式加负极反应式等于总反应式,如果已知电池的总反应式,要求写出电极反应式,可以先写出较易写出的电极反应式,然后用总反应式减去较易写出的电极反应式,即可得出较难写出的电极反应式。如:CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料电池中,利用总反应式与较易写出的正极电极反应式得出负极电极反应式。　　总反应式:CH3OCH3+3O2  2CO2+3H2O　　正极:3O2+12H++12e-  6H2O
　　负极:CH3OCH3+3H2O-12e-  2CO2+12H+