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化学能转化为电能课堂讲义

化学能转化为电能

一、化学能转化为电能的途径

1. 间接转化:化学能——→热能——→机械能——→电能

2. 直接转化:化学能——————→电能

[思考]:化学能转化为电能有间接转化和直接转化两种方式,间接转化的缺点有哪些?

二.化学能直接转化为电能

1.原电池的概念:将转化为的装置

2.形成原电池的条件:

(1) ;(2) ;

(3) ; (4) ;

3.原电池工作原理(实质) :

氧化还原反应分开在两极进行,还原剂所失去的电子通过转移给氧化剂。阴阳离子在中定向移动。

[练习1]:如下图所示的装置能够组成原电池且产生电流的是()

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[练习2]:下列烧杯中盛的都是稀硫酸,其中在铜电极能产生气泡的是()

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[练习3]: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 ( ) A.Mg B.Fe C.Al D.Cu

[练习4]:将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是()

A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生

B.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极

C.两烧杯中溶液的pH均增大

D.产生气泡的速度甲比乙慢

[思考]:你是如何判定装置的正、负极?

正极:(材料);(电子流向);

(反应类型);(价态变化);

负极:(材料);(电子流向);

(反应类型);(价态变化);

[练习]:关于原电池的叙述中正确的是 ( ) A.构成原电池的必须是两种不同的金属

B.原电池是将化学能转变为电能的装置

C.原电池工作时总是负极溶解,正极上有物质生成

D.原电池的正极是还原剂,总是溶液中的阳离子在此被还原

原电池反应的实质是。

4.电极反应的特点和电极反应式书写:(锌-铜原电池)

正极:;特点:还原反应,价降低,得到电子

负极:;特点:氧化反应,价升高,失去电子

总反应方程式:2H++Zn = Zn2+ + H

2

特点:得失电子守恒()

[思考]:根据前面所学的知识,我们知道Zn失去的电子给了Cu,好像Zn表面应该没有气泡的嘛。为什么在铜锌原电池实验中Zn表面也冒气泡呢?

提示:。

三、原电池原理的应用

a、加快氧化还原反应的速率

注意:除化学反应的外界影响因素外,原电池也加快反应速率。

[思考]:实验室制氢气时,为什么选用粗锌与稀硫酸反应,而不是纯锌?

[练习]:将下列措施不能加快锌与稀硫酸反应的速度的是()

A.升高稀硫酸溶液的温度

B. 用锌粉替代锌粒

C.用相同浓度的稀盐酸代替稀硫酸

D.用浓硫酸代替稀硫酸与锌反应

E.在反应体系中加几片铜片

F.再加等体积相同浓度的稀硫酸

B、金属腐蚀

1、化学腐蚀:金属与化学物质,发生氧化还原反应而被氧化

2、电化学腐蚀:金属与电解质溶液接触,发生原电池反应而被氧化

(钢铁的电化腐蚀的过程及原理)

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负极:;

正极:;

总反应方程式:;

进一步氧化:;

脱水生成铁锈:2Fe(OH)

3==Fe

2

O

3

.xH

2

O+(3-x)H

2

O

c、比较金属的活动性强弱

注意:原电池中,一般活泼性强的金属为,活泼性相对较弱的金属为。[练习1]: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的为 ( )

A.a > b > c > d B.a > c > d > b

C.c > a > b > d D.b > d > c > a

[练习2]:下列事实不能说明Al的金属活泼性比Cu强的是 ( ) A.常温下将铝投入CuSO

4

溶液中

B.常温下将铁钉浸入铝盐和铜盐的混合溶液中

C.常温下将铝和铜用导线连接一起放入到稀盐酸溶液中

D.常温下将铝和铜不用导线连接一起放入到稀盐酸溶液中

E.常温下将铝和铜用导线连接一起放入到氢氧化钠溶液中

[练习3]:A、B、C、D四种金属,将A和B用导线连接起来,浸入电解质溶液中,B不易腐蚀。将A、D分别放入等浓度盐酸中,D比A反应剧烈。将Cu浸入B的盐溶液中无明显变化,如果把Cu浸入C的盐溶液中,有金属C析出。其活动性由强到弱的顺序为:A、DCABB、DABC()C、DBACD、BADC

d、设计原电池

如利用 Cu+2FeCl

3= CuCl

2

+2FeCl

2

的氧化还原反应设计原电池

负极::;

正极::;

[练习1]:一个电池反应的离子方程式是 Zn+Cu2+==Zn2++Cu,该反应的的原电池正确组合是

()

[小窍门]:怎样书写原电池的电极反应式和总反应式?

书写步骤:

(1)写出原电池总反应,根据电解质溶液改写原电池的电极反应;(电解质参与反应)(2)写出负极的电极反应式:活泼金属作负极时,本身被氧化:

①若生成的阳离子不与电解质溶液反应,可直接写成产物为金属阳离子,

如:Zn-2e-=Zn2+。

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②若生成的金属阳离子与电解质溶液反应,应写成“阳离子与电解质溶液反应的反应式”相叠加的形式。

如:Mg—Al(KOH)原电池,负极反应式为:Al-3e-+4OH-===AlO

2 - +2H

2

O;

(3)由燃料电池总反应减去负极的电极反应式得正极的电极反应式。

[练习1]:将氧化还原反应:2Al+2NaOH+2H

2O=2NaAlO

2

+3H

2

?,以石墨和Al为电极材料,设

计成一个原电池;回答下列问题

1、电解液:。

2、电极材料:正极,负极。

3、电极反应式:

负极: ;

正极: 。

[练习2]:科学工作者为心脏病人设计的心脏起搏器的电池是以Pt和Zn为电极材料,依靠人体内液体中含有一定浓度的溶解氧和Zn2+进行工作。

总反应为:2Zn+O

2+2H

2

O==2Zn(OH)

2

;回答下列问题

(1)负极材料是;电极反应式是;(2)正极材料是;电极反应式是;