化学能与电能的相互转化.ppt

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1、化学能与电能的相互转化现在学习的是第1页，共25页热身一下热身一下 判断下列装置属于原电池的是判断下列装置属于原电池的是 ，属于电解池的是属于电解池的是 ，属于电镀池的是，属于电镀池的是 。（1）（2）（3）（4）（8）（7）（6）（5）(1)(4)(3)(5)(8)(5)现在学习的是第2页，共25页原电池原电池电解池电解池定义定义装置装置举例举例 形成形成条件条件将化学能转变成电能的装置将化学能转变成电能的装置将电能转变成化学能的装置将电能转变成化学能的装置活动性不同的两电极连接活动性不同的两电极连接电解质溶液或熔融电解质电解质溶液或熔融电解质形成闭合电路形成闭合电路能够自发进行的氧化还原反

2、能够自发进行的氧化还原反应应两电极接电源两电极接电源电解质溶液或熔融电解质电解质溶液或熔融电解质外接直流电源成闭合回路外接直流电源成闭合回路知识一知识一原电池、电解池构成条件原电池、电解池构成条件现在学习的是第3页，共25页电极电极名称名称负极：负极：正极：正极：阳极：与电源阳极：与电源 极相连的极极相连的极阴极：与电源阴极：与电源 极相连的极极相连的极电极电极反应反应负极：负极：正极：正极：阳极：阳极： 阴极：阴极： 电子电子流向流向离子离子迁移迁移阴离子向阴离子向 极移动极移动阳离子向阳离子向 极移动极移动 阴离子向阴离子向 极移动极移动阳离子向阳离子向 极移动极移动 知识二知识二、原电池

3、、电解池原理比较、原电池、电解池原理比较由负极沿导线流向正极由负极沿导线流向正极由电源负极流入阴极，由电源负极流入阴极，再由阳极流回电源正极再由阳极流回电源正极 较活泼的金属较活泼的金属（电子流出的一极）（电子流出的一极） 较不活泼的金属或较不活泼的金属或 能导电的非金属能导电的非金属（电子流入的一极）（电子流入的一极）正正负负金属金属失失电子电子,氧氧化反应化反应溶液中阴离子或电极金属溶液中阴离子或电极金属失失电子，电子，氧氧化反应化反应ZnZn2+ +2e- 2Cl Cl2 +2e溶液中阳离子得电子或溶液中阳离子得电子或氧气氧气得得电子电子(吸氧腐蚀吸氧腐蚀)，还还原反应原反应2H+ +

4、2e H2溶液中阳离子溶液中阳离子得得电子，电子，还还原反应原反应2H+ + 2e H2负负正正阳阳阴阴现在学习的是第4页，共25页原电池、电解池、电镀池判定规律：原电池、电解池、电镀池判定规律： 若无外接电源，可能是原电池，然后依若无外接电源，可能是原电池，然后依据原电池的形成条件分析判定；若有外接电据原电池的形成条件分析判定；若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池。当阳极金属与电解质溶液中的池或电镀池。当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同则为电镀池，其余情况为电金属阳离子相同则为电镀池，其余情况为电解池。解池。现在学习的是第5页

5、，共25页问题研究问题研究如图所示是什么装置？两极发生什么现象？如图所示是什么装置？两极发生什么现象？应该如何解释？若取出盐桥，又有什么现象？为什么？应该如何解释？若取出盐桥，又有什么现象？为什么？现在学习的是第6页，共25页4 4、正负极的判断方法：、正负极的判断方法：活泼性活泼性强强的的金属金属 作作 负负极极活泼性较活泼性较弱弱的金属或非金属的金属或非金属作作正正极极电子流出电子流出的一极为的一极为负负极极, ,电子流进电子流进的一极为的一极为正正极极电流电流是由是由正正极流向极流向负负极极 发生发生氧化反应氧化反应的一极为的一极为负负极极, ,发生发生还原反应还原反应的的一极为一极为正

6、正极极 质量质量减轻减轻的一极为的一极为负负极极, ,质量质量增加增加或有或有气泡冒出气泡冒出的一极为的一极为正正极极 阳阳离子移向离子移向正正极，极，阴阴离子移向离子移向负负极极知识扫描知识扫描现在学习的是第7页，共25页稀硫酸稀硫酸CFeACuZn硫酸铜溶液硫酸铜溶液食盐水食盐水FeCA负极：负极：Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+正极：正极：CuCu2+2+2e+2e- -=Cu=Cu总：总：Zn+ CuZn+ Cu2+2+ ZnZn2+2+Cu+Cu负极：负极： Fe - 2eFe - 2e- - = Fe= Fe2+2+正极：正极： 2H2H+ + + 2e+ 2e- -

7、 = H = H2 2总：总：Fe + 2HFe + 2H+ + = Fe = Fe2+2+ + H + H2 2 负极：负极： 2Fe -4e- = 2Fe2+正极：正极： 2H2O + O2 + 4e- = 4OH-总：总：2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe(OH)2 知识扫描知识扫描5 5、电极反应式的书写、电极反应式的书写现在学习的是第8页，共25页知识三知识三原电池的应用原电池的应用1、燃料电池、燃料电池现在学习的是第9页，共25页介质介质电池反应：电池反应： 2H2 + = 2H2O 负负极极正正极极负负极极 正正极极2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4

8、e-= 2H2O 2H2 - 4e- +2O2= 2H2O O2 + 4e-= 2O2 知识扫描知识扫描5 5、电极反应式的书写（、电极反应式的书写（固体固体燃料电池燃料电池）现在学习的是第10页，共25页例例: 据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强据报道，最近摩托罗拉公司研发了一种由甲醇和氧气以及强碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电碱做电解质溶液的新型手机电池，电量可达现在使用的镍氢电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电池或锂电池的十倍，可连续使用一个月才充一次电.试写出该电试写出该电池放电时的电极反应和总反应式池放电时的电极反应和总反应式.试写乙

9、醇作燃料，试写乙醇作燃料， KOH作电解质溶液的燃料作电解质溶液的燃料电池的电极反应和总反应电池的电极反应和总反应5 5、电极反应式的书写（、电极反应式的书写（燃料电池燃料电池）知识扫描知识扫描 燃烧反应式燃烧反应式2CH3OH3O22CO24H2O电池总反应电池总反应2CH3OH3O2OH2CO326H2O负极负极: 2CH3OH12e 16OH 2CO3212H2O正极正极: 3O26H2O12e12OH现在学习的是第11页，共25页1.(2006重庆理综重庆理综)铅蓄电池是典型的可充型电池铅蓄电池是典型的可充型电池，正负极板是惰性材料，电池总反应式：，正负极板是惰性材料，电池总反应式：P

10、b+PbO2+4H+2SO42- 2PbSO42H2O请回答下列问题：请回答下列问题：放电时：正极的电极反应式是放电时：正极的电极反应式是 电解液中电解液中H2SO4的浓度将变的浓度将变 ； 当外电路通过当外电路通过1mol电子时，理论上负电子时，理论上负 极板的质量增加极板的质量增加 g。 放电放电充电充电 PbO2+2e+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O； （负极：（负极：Pb-2e+SO42- =PbSO4 ）变小变小48知识扫描知识扫描5 5、电极反应式的书写（、电极反应式的书写（蓄蓄电池电池）现在学习的是第12页，共25页1 1、仅有一个电极材料参与反应的原电池：、仅有一个电

11、极材料参与反应的原电池： 负极：负极：M-xe=MM-xe=Mx+x+ 正极：析氢或吸氧或析出不活泼金属正极：析氢或吸氧或析出不活泼金属2、电极材料本身均不参与反应的电池（燃料电池）、电极材料本身均不参与反应的电池（燃料电池） 两电极材料均为惰性电极两电极材料均为惰性电极 可燃性气体在负极失电子可燃性气体在负极失电子,助燃性气体在正极得电子助燃性气体在正极得电子 电极反应考虑电解质溶液电极反应考虑电解质溶液3 3、两个电极均参与反应的原电池（如蓄电池、两个电极均参与反应的原电池（如蓄电池) ) 电极材料：金属为负极，金属化合物为正极电极材料：金属为负极，金属化合物为正极 电子得失均由两电极本身

12、发生电子得失均由两电极本身发生 电极反应需考虑电解质溶液的参与电极反应需考虑电解质溶液的参与 方法点拨方法点拨 注意原子守恒、得失电子守恒和电荷守恒的运用注意原子守恒、得失电子守恒和电荷守恒的运用现在学习的是第13页，共25页知识三知识三原电池的应用原电池的应用【规律总结规律总结】 原电池的电极为惰性电极时，应考虑通入的气体或原电池的电极为惰性电极时，应考虑通入的气体或空气中的氧气发生的反应（吸氧腐蚀的正极反应）。空气中的氧气发生的反应（吸氧腐蚀的正极反应）。 判断电极反应、书写电极反应式时，不能忽视判断电极反应、书写电极反应式时，不能忽视电解质中某些可参加反应的微粒。电解质中某些可参加反应的

13、微粒。现在学习的是第14页，共25页原电池应用原电池应用化学电源化学电源负极负极（锌筒）（锌筒） ：Zn-2e-=Zn 2+ 正极正极（石墨）（石墨） ： 2NH4+ +2e-+2MnO2= 2NH3+ + H2O+Mn2O3 总反应：总反应：Zn+2NH4+2MnO2=Zn2+2NH3+H2O+MnO+Mn2 2O O3 3 1、锌、锌-锰干电池锰干电池(酸性）酸性）常用电池的电极反应和电池总反应式书写常用电池的电极反应和电池总反应式书写现在学习的是第15页，共25页2、铅蓄电池铅蓄电池负极负极PbPb：Pb+ SO42- -2e- = PbSO4正极正极PbO2：PbO2+4H+ + SO

14、42- +2e- =PbSO4+2H2O总反应：总反应：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放电放电充电充电现在学习的是第16页，共25页钮扣电池：不锈钢制成一个由正极壳钮扣电池：不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极一端填充由一端填充由AgAg2 2O O和少量石墨组成的正和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为浓金作负极活性材料，电解质溶液为浓KOHKOH溶液，已知电池内溶液，已知电池内ZnZn的氧化产的氧化产物为物为ZnOZnO，3、银、银-锌电池锌电池

15、负极：负极：Zn+ 2OH- -2e- =ZnO+H2O 正极：正极：Ag2O+ H2O +2e- =2Ag+ 2OH- 总反应：总反应： Ag2O+ Zn =ZnO+ 2Ag现在学习的是第17页，共25页6 6、锂电池、锂电池锂亚硫酰氯电池锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl(Li-SOCl2 2) )：8Li+3SOCl8Li+3SOCl2 2=6LiCl+Li=6LiCl+Li2 2SOSO3 3+2S+2S负极：负极： ；正极：；正极： 。用途：质轻、高能用途：质轻、高能( (比能量高比能量高) )、高工作效率、高稳定电压、工作温度宽、高工作效率、高稳定电压、工作温度宽、高使用寿命，广泛应用

16、于军事和航空领域。、高使用寿命，广泛应用于军事和航空领域。8Li-8e8Li-8e- -=8Li=8Li+ +3SOCl3SOCl2 2+8e+8e- -=6Cl=6Cl- -+SO+SO3 32-2-+2S+2S现在学习的是第18页，共25页知识三知识三原电池的应用原电池的应用 炒过菜的铁锅未及时洗净（残液中含有炒过菜的铁锅未及时洗净（残液中含有NaCl），第二），第二天便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑。试回答：天便会因被腐蚀而出现红褐色锈斑。试回答： （1）铁锅的锈蚀应属于）铁锅的锈蚀应属于 ，腐蚀的原因腐蚀的原因 。 （2）铁锅锈蚀的电极反应式为：）铁锅锈蚀的电极反应式为： 负极负极 ； 正

17、极正极 ； 正、负极反应产物会继续发生反应，反应的离子方正、负极反应产物会继续发生反应，反应的离子方程式或化学方程式为程式或化学方程式为 。电化学腐蚀电化学腐蚀 铁锅为铁合金，铁和含有的少量碳及铁锅为铁合金，铁和含有的少量碳及NaCl残液构成了原电池残液构成了原电池 2Fe 4e 2Fe2+2H2O+O2+4e 4OH Fe2+2OH =Fe(OH)2；4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3；Fe(OH)3Fe2O3nH2O2、金属腐蚀、金属腐蚀现在学习的是第19页，共25页知识三知识三原电池的应用原电池的应用2、金属腐蚀、金属腐蚀钢铁钢铁电化学腐蚀电化学腐蚀析氢析氢腐蚀腐蚀吸氧吸

18、氧腐蚀腐蚀正极：正极：2H+2e H2负极：负极：FeFe2+ +2e负极：负极：2Fe2Fe2+ +4e正极：正极：O2+2H2O+4e 4OH金属腐蚀快到慢顺序：金属腐蚀快到慢顺序：电解槽的阳极原电池负极直接置于空气原电池正极电解槽的阴极电解槽的阳极原电池负极直接置于空气原电池正极电解槽的阴极金属金属防护防护a、改变金属的内部结构。、改变金属的内部结构。b、在金属表面覆盖一层保护膜。、在金属表面覆盖一层保护膜。c、电化学保护法：外加电流的阴极保护法、电化学保护法：外加电流的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法现在学习的是第20页，共25页1 1、（1 1）若液面上升，则溶液呈

19、若液面上升，则溶液呈 性，发生性，发生 腐蚀腐蚀, ,电极反应式为：负极：电极反应式为：负极： , ,正极：正极： ； 若液面下降，则溶液呈若液面下降，则溶液呈 性，发生性，发生 腐蚀，电极反应式为：腐蚀，电极反应式为： 负极：负极： 正极：正极： 。（2）如图如图, , 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：中性或碱性中性或碱性 吸氧吸氧FeFe2e2e- -FeFe2+2+O O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e- -4OH4OH酸性酸性析氢析氢FeFe2e2e- -FeFe2+2+2H2H+ +2e+2e- -H H2 2 现在学习的是第21页

20、，共25页练一练练一练可用于电动汽车的铝可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以空气燃料电池，通常以NaCl溶溶液或液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。下列说法正确的是下列说法正确的是A以以NaCl溶液或溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应溶液为电解液时，正极反应 都为：都为：O22H2O4e4OHB以以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：溶液为电解液时，负极反应为： Al3OH 3e Al(OH)3C以以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解溶液为电解液时，电池在工作过程中电解 液的液的pH保持不变保持不变D电池工作时，

21、电子通过外电路从正极流向负极电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极A现在学习的是第22页，共25页练一练练一练铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板是惰铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板是惰 性材料，电池总反应式为：性材料，电池总反应式为： Pb+PbO2+4H+2SO42- 2PbSO4+2H2O 回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原） （1）放电时：正极的电极反应式是）放电时：正极的电极反应式是 _ _; 电解液中电解液中H2SO4的浓度将变的浓度将变_;当外当外 电路通过电路通过1 mol电子时，理论上负极板的质电子时，理论上负极板的质

22、 量增加量增加_g。 （2）在完全放电耗尽）在完全放电耗尽PbO2和和Pb时，若按题时，若按题27图连接，电图连接，电 解一段时间后，则在解一段时间后，则在A电极上生成电极上生成_、B电极上生成电极上生成 _,此时铅蓄电池的正负极的极性将此时铅蓄电池的正负极的极性将_ _。 （1）PbO2 + 2e + 4H+ +SO42 = PbSO4 + 2H2O ；小；小；48（2）Pb； PbO2 ；对换。；对换。现在学习的是第23页，共25页原电池的内外电路原电池的内外电路外外电电路路内内电电路路阳阳极极负负极极返回现在学习的是第24页，共25页原电池中电子、离子的定向移动原电池中电子、离子的定向移动e-+返回现在学习的是第25页，共25页