第2节研究物质性质的方法和程序课件.ppt
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1、专题专题1 1化学反应与能量转化化学反应与能量转化第三单元第三单元化学能与电能的转化化学能与电能的转化原电池的工作原理原电池的工作原理【原电池原理复习原电池原理复习】我们在我们在必修必修2中学习过简单的原电池:中学习过简单的原电池:CuZn原电池。怎样才能构成原电池?原电池原电池。怎样才能构成原电池?原电池工作的原理是怎样的?工作的原理是怎样的?铜锌原电池铜锌原电池点击播放动画点击播放动画点击播放动画点击播放动画构成原电池的条件构成原电池的条件构成原电池的条件构成原电池的条件:(1 1 1 1)要有两种要有两种要有两种要有两种活动性不同活动性不同活动性不同活动性不同的金属(或者一种金属和石墨)
2、作的金属(或者一种金属和石墨)作的金属(或者一种金属和石墨)作的金属(或者一种金属和石墨)作电极;电极;电极;电极;(2 2 2 2)要有要有要有要有电解质溶液电解质溶液电解质溶液电解质溶液,两种金属中较活动的一种可以在这种,两种金属中较活动的一种可以在这种,两种金属中较活动的一种可以在这种,两种金属中较活动的一种可以在这种电解质溶液中氧化溶解,输送出电子;电解质溶液中氧化溶解,输送出电子;电解质溶液中氧化溶解,输送出电子;电解质溶液中氧化溶解,输送出电子;(3 3 3 3)两块相连的活泼性不同的金属与电解质溶液接触构成两块相连的活泼性不同的金属与电解质溶液接触构成两块相连的活泼性不同的金属与
3、电解质溶液接触构成两块相连的活泼性不同的金属与电解质溶液接触构成闭闭闭闭合回路合回路合回路合回路。原电池构成条件原电池构成条件原电池构成条件原电池构成条件化学电池的本质化学电池的本质化学电池的本质化学电池的本质化学电池的本质:化学电池的本质:氧化还原反应。氧化还原反应。化学能电能化学能电能化学能电能化学能电能氧化还原反应氧化还原反应氧化还原反应氧化还原反应化学电池化学电池化学电池化学电池【原电池定义原电池定义】将化学能转变为电能的将化学能转变为电能的装置装置 叫叫原电池原电池。对于简单的原电池对于简单的原电池Cu-Zn原电池,如果我们原电池,如果我们将电解质溶液由稀将电解质溶液由稀H2SO4换
4、成换成CuSO4溶液,溶液,是否还能构成原电池?是否还能构成原电池?H H2 2SOSO4 4CuSOCuSO4 4(1)(1)电极反应:电极反应:电极反应:电极反应:(负极负极负极负极)锌片:锌片:锌片:锌片:Zn-2eZn-2eZn-2eZn-2eZnZnZnZn2+2+2+2+(正极正极正极正极)铜片:铜片:铜片:铜片:2H2H2H2H+2e+2e+2e+2eH H H H2 2 2 2原电池总反应:原电池总反应:原电池总反应:原电池总反应:Zn+2HZn+2H+=Zn=Zn2+2+H+H2 2 装装装装置置置置1 1 1 1装装装装置置置置2 2 2 2(2)(2)电极反应:电极反应:
5、电极反应:电极反应:(负极负极负极负极)锌片:锌片:锌片:锌片:Zn-2eZn-2eZn-2eZn-2eZnZnZnZn2+2+2+2+(正极正极正极正极)铜片:铜片:铜片:铜片:CuCuCuCu2+2+2+2+2e+2e+2e+2eCuCuCuCu原电池总反应:原电池总反应:原电池总反应:原电池总反应:Zn+CuZn+Cu2+2+=Zn=Zn2+2+Cu+Cu H H2 2SOSO4 4CuSOCuSO4 4【说明说明说明说明】由于装置中由于装置中由于装置中由于装置中CuCuCuCu2+2+2+2+与与与与ZnZnZnZn直接接触,直接接触,直接接触,直接接触,ZnZnZnZn失电子后,失电
6、子后,失电子后,失电子后,CuCuCuCu2+2+2+2+可以直接在锌片上可以直接在锌片上可以直接在锌片上可以直接在锌片上得到电子,所以这种原电池的效率不得到电子,所以这种原电池的效率不得到电子,所以这种原电池的效率不得到电子,所以这种原电池的效率不高,电流在短时间内就会衰减。高,电流在短时间内就会衰减。高,电流在短时间内就会衰减。高,电流在短时间内就会衰减。【思考思考思考思考】由以上分析我们可以看到:将电解质溶液由以上分析我们可以看到:将电解质溶液由以上分析我们可以看到:将电解质溶液由以上分析我们可以看到:将电解质溶液由稀由稀由稀由稀H H2 2SOSO4 4换成换成换成换成CuSOCuSO
7、4 4溶液,仍可构成溶液,仍可构成溶液,仍可构成溶液,仍可构成Cu-ZnCu-Zn原电池,原电池,原电池,原电池,外电路中也有电流通过。但同学们能否发现这种装外电路中也有电流通过。但同学们能否发现这种装外电路中也有电流通过。但同学们能否发现这种装外电路中也有电流通过。但同学们能否发现这种装置的弊病所在?你能否找到解决的办法呢?置的弊病所在?你能否找到解决的办法呢?置的弊病所在?你能否找到解决的办法呢?置的弊病所在?你能否找到解决的办法呢?CuSOCuSO4 4这也是一个这也是一个这也是一个这也是一个Cu-ZnCu-Zn原电池,原电池,原电池,原电池,CuCu2+2+直接在直接在直接在直接在Cu
8、Cu片上得电子,还片上得电子,还片上得电子,还片上得电子,还原成金属铜并沉积在铜片上。原成金属铜并沉积在铜片上。原成金属铜并沉积在铜片上。原成金属铜并沉积在铜片上。电极反应:电极反应:电极反应:电极反应:(负极负极负极负极)锌片:锌片:锌片:锌片:Zn-2eZn-2eZn-2eZn-2eZnZnZnZn2+2+2+2+(氧化反应氧化反应氧化反应氧化反应)(正极正极正极正极)铜片:铜片:铜片:铜片:CuCuCuCu2+2+2+2+2e+2e+2e+2eCu Cu Cu Cu(还原反应还原反应还原反应还原反应)原电池总反应:原电池总反应:原电池总反应:原电池总反应:Zn+CuZn+Cu2+2+=Z
9、n=Zn2+2+Cu+Cu 原电池装置的改进原电池装置的改进【解决办法解决办法】将两电极置于将两电极置于不同区域,使氧化反应和还不同区域,使氧化反应和还原反应分开在两个不同的区原反应分开在两个不同的区域内进行,并以适当的方式域内进行,并以适当的方式将两个区域连接起来,形成将两个区域连接起来,形成闭合回路。闭合回路。【盐桥的工作原理盐桥的工作原理盐桥的工作原理盐桥的工作原理】电池工作时,盐桥中的电池工作时,盐桥中的电池工作时,盐桥中的电池工作时,盐桥中的ClCl-会移会移会移会移向向向向ZnSOZnSO4 4溶液,溶液,溶液,溶液,K K会移向会移向会移向会移向CuSOCuSO4 4溶液,使两极
10、的电溶液,使两极的电溶液,使两极的电溶液,使两极的电解质溶液均保持电中性,也使氧化还原反应得以持解质溶液均保持电中性,也使氧化还原反应得以持解质溶液均保持电中性,也使氧化还原反应得以持解质溶液均保持电中性,也使氧化还原反应得以持续不断地进行,从而使原电池不断地产生电流续不断地进行,从而使原电池不断地产生电流续不断地进行,从而使原电池不断地产生电流续不断地进行,从而使原电池不断地产生电流。装置的一个关键便是使用了装置的一个关键便是使用了装置的一个关键便是使用了装置的一个关键便是使用了盐盐盐盐桥桥桥桥,盐桥中的电解质溶液将两,盐桥中的电解质溶液将两,盐桥中的电解质溶液将两,盐桥中的电解质溶液将两电
11、极连接成一个通路。电极连接成一个通路。电极连接成一个通路。电极连接成一个通路。KClKCl溶液溶液溶液溶液原电池的结构再理解:原电池的结构再理解:原电池的结构再理解:原电池的结构再理解:锌半电池锌半电池锌半电池锌半电池(锌锌盐)(锌锌盐)(锌锌盐)(锌锌盐)铜半电池铜半电池铜半电池铜半电池(铜铜盐)(铜铜盐)(铜铜盐)(铜铜盐)导线和盐桥构成导线和盐桥构成导线和盐桥构成导线和盐桥构成闭合回路闭合回路闭合回路闭合回路原电池的设计原电池的设计原电池的设计原电池的设计【原电池内部原电池内部原电池内部原电池内部】使两极浸在电解质溶液中,并通过正使两极浸在电解质溶液中,并通过正使两极浸在电解质溶液中,并
12、通过正使两极浸在电解质溶液中,并通过正负离子的运动形成负离子的运动形成负离子的运动形成负离子的运动形成内电路内电路内电路内电路。【负极负极负极负极】还原性较强的物质,能向外电路提供电子。还原性较强的物质,能向外电路提供电子。还原性较强的物质,能向外电路提供电子。还原性较强的物质,能向外电路提供电子。【正极正极正极正极】氧化性较强的物质,能从外电路得到电子。氧化性较强的物质,能从外电路得到电子。氧化性较强的物质,能从外电路得到电子。氧化性较强的物质,能从外电路得到电子。【原电池外部原电池外部原电池外部原电池外部】用导线将两电极连接成回路,使电池用导线将两电极连接成回路,使电池用导线将两电极连接成
13、回路,使电池用导线将两电极连接成回路,使电池工作时能形成工作时能形成工作时能形成工作时能形成环路环路环路环路。1.1.1.1.某金属能跟稀盐酸作用放出氢气,该金属与锌组成原某金属能跟稀盐酸作用放出氢气,该金属与锌组成原某金属能跟稀盐酸作用放出氢气,该金属与锌组成原某金属能跟稀盐酸作用放出氢气,该金属与锌组成原电池时,锌为负极,此金属是电池时,锌为负极,此金属是电池时,锌为负极,此金属是电池时,锌为负极,此金属是()()()()A AMgMg B BFeFe C CAlAl D DCuCu【课堂练习课堂练习】B B B B2.2.2.2.银锌蓄电池是一种高能电池,它的两极材料分别银锌蓄电池是一种
14、高能电池,它的两极材料分别银锌蓄电池是一种高能电池,它的两极材料分别银锌蓄电池是一种高能电池,它的两极材料分别为锌和氧化银,电解质溶液为为锌和氧化银,电解质溶液为为锌和氧化银,电解质溶液为为锌和氧化银,电解质溶液为KOHKOHKOHKOH溶液,放电时它的溶液,放电时它的溶液,放电时它的溶液,放电时它的正、负两极的电极反应式如下:正、负两极的电极反应式如下:正、负两极的电极反应式如下:正、负两极的电极反应式如下:Zn+2OHZn+2OH-2e-2e-=Zn(OH)=Zn(OH)2 2AgAg2 2O+HO+H2 2O+2eO+2e-=2Ag+2OH=2Ag+2OH-下列判断正确的是下列判断正确的
15、是下列判断正确的是下列判断正确的是()A A A A锌为负极,氧化银为正极锌为负极,氧化银为正极锌为负极,氧化银为正极锌为负极,氧化银为正极 B B B B锌为正极,氧化银为负极锌为正极,氧化银为负极锌为正极,氧化银为负极锌为正极,氧化银为负极 C C C C原电池工作时,负极区溶液原电池工作时,负极区溶液原电池工作时,负极区溶液原电池工作时,负极区溶液pHpH增大增大增大增大 D D D D原电池反应的化学方程式为:原电池反应的化学方程式为:原电池反应的化学方程式为:原电池反应的化学方程式为:Zn+AgZn+Ag2 2O+HO+H2 2O=Zn(OH)O=Zn(OH)2 2+2Ag+2Ag
16、ADADADAD3.3.3.3.近年我国首创以近年我国首创以近年我国首创以近年我国首创以AlAl空气空气空气空气海水为能源的新型海水为能源的新型海水为能源的新型海水为能源的新型电池,以海水为电解液靠空气中的氧使铝不断氧电池,以海水为电解液靠空气中的氧使铝不断氧电池,以海水为电解液靠空气中的氧使铝不断氧电池,以海水为电解液靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流其工作时电极总反应式为:化而产生电流其工作时电极总反应式为:化而产生电流其工作时电极总反应式为:化而产生电流其工作时电极总反应式为:4Al+3O4Al+3O2 2+6H+6H2 2O=4Al(OH)O=4Al(OH)3 3;请判断:;请判断:;
17、请判断:;请判断:(1 1 1 1)原电池的负极是)原电池的负极是)原电池的负极是)原电池的负极是_;(2 2 2 2)工作时原电池的两极反应:)工作时原电池的两极反应:)工作时原电池的两极反应:)工作时原电池的两极反应:A A A A负极负极负极负极_;B B B B正极正极正极正极_;(3 3 3 3)工作时原电池正极附近)工作时原电池正极附近)工作时原电池正极附近)工作时原电池正极附近pH_pH_pH_pH_(填(填(填(填“增大增大增大增大”,“减小减小减小减小”,“不变不变不变不变”)AlAlAlAlAlAl-3e3e-=Al=Al3+3+OO2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e
18、-=4OH=4OH-增大增大增大增大化学电源化学电源电池的分类电池的分类化学电源化学电源化学电源化学电源一次电池一次电池一次电池一次电池二次电池二次电池二次电池二次电池燃料电池燃料电池燃料电池燃料电池干电池干电池干电池干电池充电电池、蓄电池充电电池、蓄电池充电电池、蓄电池充电电池、蓄电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池氢氧燃料电池一、一次电池一、一次电池一、一次电池一、一次电池【一次电池一次电池一次电池一次电池】如:普通锌锰干电池、碱性锌锰干如:普通锌锰干电池、碱性锌锰干如:普通锌锰干电池、碱性锌锰干如:普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、锌银电池(钮扣电池)等。电池、锌银电池(钮扣电池)等。
19、电池、锌银电池(钮扣电池)等。电池、锌银电池(钮扣电池)等。负极负极负极负极锌;锌;锌;锌;正极正极正极正极MnOMnO2 2;电解质电解质电解质电解质 KOHKOH碱碱碱碱性性性性锌锌锌锌锰锰锰锰电电电电池池池池锌粉锌粉锌粉锌粉和和和和KOHKOHKOHKOH混合物混合物混合物混合物MnOMnO2 2金属外壳金属外壳金属外壳金属外壳碱性锌锰电池碱性锌锰电池碱性锌锰电池碱性锌锰电池电极反应:电极反应:电极反应:电极反应:钮扣电池电极反应:钮扣电池电极反应:钮扣电池电极反应:钮扣电池电极反应:二、二次电池二、二次电池二、二次电池二、二次电池【二次电池二次电池二次电池二次电池】既可充电又可放电。既
20、可充电又可放电。既可充电又可放电。既可充电又可放电。如:铅蓄电池、手机锂电池等。如:铅蓄电池、手机锂电池等。如:铅蓄电池、手机锂电池等。如:铅蓄电池、手机锂电池等。蓄电池总反应:蓄电池总反应:Pb+PbOPb+PbO2 2+2H+2H2 2SOSO4 4充电放电2PbSO2PbSO4 4+2H+2H2 2O O镉镍电池镉镍电池锂离子电池及其应用锂离子电池及其应用三、燃料电池三、燃料电池三、燃料电池三、燃料电池随着社会的进步,科随着社会的进步,科随着社会的进步,科随着社会的进步,科技的发展,燃料电池由于技的发展,燃料电池由于技的发展,燃料电池由于技的发展,燃料电池由于其其其其“绿色绿色绿色绿色”
21、,越来越受到,越来越受到,越来越受到,越来越受到人们的关注。人们的关注。人们的关注。人们的关注。氢氧燃料电池氢氧燃料电池电极反应:电极反应:负极负极负极负极:2H2H2 24e4e-=4H=4H+正极正极正极正极:OO2 24H4H4e4e-=2H=2H2 2OO总反应总反应总反应总反应:2H2H2 2OO2 22H2H2 2OO1.1.1.1.银锌电池广泛用作电子仪器的电源,它的充电和放电银锌电池广泛用作电子仪器的电源,它的充电和放电银锌电池广泛用作电子仪器的电源,它的充电和放电银锌电池广泛用作电子仪器的电源,它的充电和放电过程可以表示为:过程可以表示为:过程可以表示为:过程可以表示为:在此
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