人教版必修二22化學(xué)能與電能（1）（62張）

第二章化學(xué)反應(yīng)與能量第二節(jié)化學(xué)能與電能第一課時化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

電能是現(xiàn)代生活中應(yīng)用最廣泛、使用最方便、污染最小的一種二次能源，又稱電力。一次能源：流水、風(fēng)力、原煤、石油、天然氣、天然鈾礦等直接從自然界中獲得能源。二次能源：電力、蒸汽等一次能源經(jīng)過加工及轉(zhuǎn)化得到的能源。

化學(xué)能熱能機(jī)械能電能燃燒蒸汽發(fā)電機(jī)燃燒的本質(zhì)：氧化還原反應(yīng)電子的轉(zhuǎn)移氧化還原反應(yīng)的實質(zhì)：燃煤發(fā)電是從煤中的化學(xué)能開始的一系列能量轉(zhuǎn)換過程：⑴將Zn片插入H2SO4溶液中有什么現(xiàn)象？為什么？⑵將Cu片插入H2SO4溶液中有什么現(xiàn)象？為什么？演示探究⑷若將Zn片，Cu片用一導(dǎo)線連接再浸在H2SO4溶液中，有什么現(xiàn)象？為什么？⑶將一Zn片，Cu片平行插入H2SO4溶液中，有什么現(xiàn)象？為什么？⑸導(dǎo)線間接一電流計有何現(xiàn)象產(chǎn)生？為什么？⑹用一干電池連接電流計驗證電子流向，確定Zn片，Cu片的正負(fù)極是怎樣的？實驗現(xiàn)象實驗結(jié)論實驗1實驗2實驗3實驗4銅片上沒有明顯現(xiàn)象，鋅片上有無色氣體產(chǎn)生。銅片上沒有明顯現(xiàn)象，鋅片上有無色氣體產(chǎn)生。銅片上有無色氣體產(chǎn)生，鋅片無明顯現(xiàn)象。銅片上有無色氣體產(chǎn)生，鋅片無明顯現(xiàn)象，電流計發(fā)生偏轉(zhuǎn)。H+在銅片上得到電子被還原成氫氣。H+在銅片上得到電子被還原成氫氣，說明有電子從鋅片流入到銅片.銅片與稀硫酸不反應(yīng)，2H++Zn=Zn2++H2銅片與稀硫酸不反應(yīng)，2H++Zn=Zn2++H2原電池

問題探究

1、你能找到原電池的正負(fù)極嗎?這一原電池在工作時的電流流動方向是怎樣的？定義:把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。

電子由鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片，電流由銅片流出，從鋅片流入。、鋅片：Zn－2e－＝Zn2+（氧化反應(yīng)）銅片：2H++2e－＝H2↑（還原反應(yīng)）

問題探究

2、你知道原電池的工作原理嗎？能不能寫出在兩個電極上的離子反應(yīng)方程式？原電池的工作原理：氧化還原反應(yīng)電極材料電極反應(yīng)反應(yīng)類型原電池的電極Zn片Cu片電池總反應(yīng)氧化反應(yīng)Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑負(fù)極正極Zn+2H+＝Zn2++H2↑鋅銅原電池原理還原反應(yīng)負(fù)極正極Zn-2e-=Zn2+2H++2e-=H2還原劑(Zn)失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)氧化劑(H+)在銅極上得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)還原劑失去的電子從鋅極流出流入銅極.經(jīng)外電路Zn2+H+SO42-電流方向意大利物理學(xué)家亞歷山德羅.伏打(AlessandroVolta)伏打電池1.原電池：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能原電池的原理：氧化還原反應(yīng)總反應(yīng)：2H++2e-=H2↑Zn－2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑(離子方程式）（化學(xué)方程式）正極：負(fù)極：（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）2.電極反應(yīng)實驗探究形成原電池的條件形成條件一：活潑性不同的兩個電極負(fù)極：較活潑的金屬正極：較不活潑的金屬、石墨等形成條件二：電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中實驗探究形成原電池的條件形成條件三：必須形成閉合回路實驗探究形成原電池的條件實驗探究形成原電池的條件形成條件四：必須存在自發(fā)的氧化還原反應(yīng)3.構(gòu)成原電池的條件(1)有活潑性不同的兩個電極(2)兩電極都接觸電解質(zhì)溶液（3）正極、負(fù)極、電解質(zhì)溶液構(gòu)成閉合回路(4)在電極表面上能發(fā)生自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。電解質(zhì)溶液失e，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生陽離子負(fù)極正極陽離子原電池工作原理：動腦動手有下列材料：Zn片、Cu片、導(dǎo)線、水果

、電流計，請設(shè)計一個裝置使電流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。本節(jié)要點:1，原電池概念。2，構(gòu)成原電池的條件。3，原電池的正負(fù)極和電子流向判斷。4，原電池的工作原理。小結(jié)例題：

把A、B、C、D4塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若A、B相連時，A為負(fù)極；C、D相連時，D上產(chǎn)生大量氣泡；A、C相連時，電流由C經(jīng)導(dǎo)線流向A；B、D相連時，電子由D經(jīng)導(dǎo)線流向B，則此4種金屬的活動性由強(qiáng)到弱的順序為（）①A＞B＞C＞D②A＞C＞D＞B③C＞A＞B＞D④B＞A＞C＞D②

A＞BC＞DA＞CD＞B

1、下列哪些裝置能產(chǎn)生電流，形成原電池？(1)H2SO4(aq)ZnFeA

(4)A

CuSO4(aq)ZnZn(5)A

CuSO4(aq)ZnCu(6)H2SO4(aq)ZnCA

(2)酒精ZnCuA

(3)ZnCuCuSO4(aq)H2SO4(aq)A

試一試試一試2、判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請說明理由；若是，請指出正負(fù)極名稱，并寫出電極反應(yīng)式.①②③(×)(×)(∨)2H++2e-＝H2↑負(fù)極：總反應(yīng)：正極：Zn－2e-＝Zn2+Zn+2H+＝Zn2++H2↑⑤④(∨)(∨)負(fù)極：正極：總反應(yīng)：正極：負(fù)極：總反應(yīng)：Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑Zn+2H+＝Zn2++H2↑Fe－2e-＝Fe2+Cu2++2e-＝CuFe+Cu2+＝Fe2++Cu3、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ四種金屬，將Ａ和Ｂ用導(dǎo)線連接起來，浸入電解質(zhì)溶液中，Ｂ不易腐蝕。將Ａ、Ｄ分別放入等濃度鹽酸中，Ｄ比Ａ反應(yīng)劇烈。將Cu浸入Ｂ的鹽溶液中無明顯變化，如果把Cu浸入Ｃ的鹽溶液中，有金屬Ｃ析出。其活動順序為：（）Ａ、ＤＣＡＢＢ、ＤＡＢＣＣ、ＤＢＡＣＤ、ＢＡＤＣB4、一個原電池的總反應(yīng)的離子方程式是Zn+Cu2+=Zn2++Cu，該反應(yīng)的原電池的組成正確的是（）ABCD正極ZnAgCuCu負(fù)極CuCuZnZn電解質(zhì)溶液CuCl2H2SO4CuSO4FeCl2C二、原電池原理的應(yīng)用

原電池以氧化還原反應(yīng)為基礎(chǔ)，使氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩個電極上進(jìn)行，從而產(chǎn)生電流，實現(xiàn)化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的裝置。將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置叫做原電池。

復(fù)習(xí)：原電池的基礎(chǔ)知識1、概念:從理論上說，任何一個自發(fā)的氧化還原反應(yīng)均可設(shè)計成原電池。2、原電池工作原理：氧化還原反應(yīng)

例：在盛有稀H2SO4的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的鋅片和銅片，下列敘述正確的是（）正極附近的SO42―離子濃度逐漸增大B.電子通過導(dǎo)線由銅片流向鋅片C.正極有O2逸出D.銅片上有H2逸出CuZn稀硫酸E．銅是陽極，銅片上有氣泡產(chǎn)生F．銅片質(zhì)量逐漸減少G．電流從鋅片經(jīng)導(dǎo)線流向銅片H．氫離子在銅片表面被還原DH練習(xí):下列裝置是不是原電池？若是，指出正負(fù)極。溶液溶液溶液

濃HNO3AlCu3、原電池的形成條件4、原電池正負(fù)極的判斷方法：（1）根據(jù)兩極材料判斷（2）根據(jù)電流方向或電子流動的方向判斷（3）根據(jù)發(fā)生的反應(yīng)判斷

金屬性相對活潑的一極作負(fù)極，活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正極；

電子流出的一極為負(fù)極，電子流進(jìn)的一極為正極；電流是由正極流向負(fù)極

發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為負(fù)極；發(fā)生還原反應(yīng)一極的為正極（5）根據(jù)反應(yīng)的現(xiàn)象判斷（6）根據(jù)離子的定向移動方向判斷

質(zhì)量減輕的一極為負(fù)極，質(zhì)量增加或有氣泡冒出的一極為正極

在原電池中，陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極（4）根據(jù)得失電子（或化合價的變化情況）判斷

失電子（即化合價升高）的一極為負(fù)極，得電子（即化合價降低）的一極為正極。金屬的腐蝕與防護(hù)一、金屬的腐蝕:

金屬制品如鋼鐵制品出現(xiàn)紅色銹斑，鋁制品會出現(xiàn)白色斑點，銅器表面出現(xiàn)銅綠等，類似的金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程，稱為金屬腐蝕。問題:那金屬腐蝕的本質(zhì)是什么呢?M-ne-=Mn+，金屬原子失去電子變成陽離子的過程。即金屬在腐蝕過程中發(fā)生氧化還原反應(yīng)。金屬腐蝕的類型:1、化學(xué)腐蝕：金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。如鐵跟氯氣直接反應(yīng)而腐蝕；鋼管被原油中的含硫化合物腐蝕等。2、電化學(xué)腐蝕：不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時，會發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失電子而被氧化的腐蝕。例如鋼鐵在潮濕空氣中所發(fā)生的腐蝕就是電化學(xué)腐蝕。疑問：金屬在潮濕的空氣中，最常見的是電化學(xué)腐蝕，其發(fā)生的本質(zhì)原因是什么呢?鋼鐵的析氫腐蝕示意圖鋼鐵的吸氧腐蝕示意圖原因:鋼鐵本身是鐵和碳的合金，當(dāng)鋼鐵表面形成電解質(zhì)時，F(xiàn)e-C與電解質(zhì)溶液組合成無數(shù)微小原電池。酸性溶液中弱酸性或中性溶液中鋼鐵的電化學(xué)腐蝕

析氫腐蝕與吸氧腐蝕（以Fe為例）析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(qiáng)（pH＜4.3）水膜酸性很弱或中性

電極反應(yīng)

負(fù)極

正極總反應(yīng)式O2+2H2O+4e-=4OH–2H++2e-=H2↑Fe+2H+=Fe2++H2↑2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2Fe-2e—=Fe2+化學(xué)腐蝕與電化腐蝕化學(xué)腐蝕電化腐蝕條件金屬跟腐蝕性氣體或液體直接接觸不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸現(xiàn)象無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被氧化較活潑金屬被氧化聯(lián)系兩者往往同時發(fā)生，電化腐蝕更普遍1、改變鋼鐵內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)而增強(qiáng)抗腐蝕能力2、在鋼鐵表面覆蓋保護(hù)層①涂礦物質(zhì)油脂，油漆或覆蓋搪瓷、塑料。②鍍抗蝕金屬－－電鍍法。③用化學(xué)方法使其表面形成一層致密氧化膜。3、電化學(xué)保護(hù)法輪船船身上的鋅塊、地下鋼鐵管道接鎂塊鋼鐵防腐蝕的方法4、與電源負(fù)極相連，外加電流如加入鉻、鎳等元素例如：將大型鋼鐵水閘與不斷有電子輸出的電源負(fù)極相連，避免鐵失去電子，從而防止鋼鐵腐蝕。改變金屬內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)，如在鋼鐵中加入一定量的鉻、鎳等元素制成不銹鋼，提高鋼鐵的抗腐蝕能力

鉻鋼鉻鋼玉

鎳鋼反應(yīng)釜在金屬表面覆蓋一層保護(hù)層，如油脂、油漆、搪瓷、塑料、電鍍金屬、氧化膜等，以斷絕金屬與外界物質(zhì)的接觸鍍層鉆頭漆包線搪瓷氧化膜電阻犧牲陽極的陰極保護(hù)法示意圖外加電流法

將被保護(hù)金屬與另一附加電極作為電解池的兩個極，使被保護(hù)的金屬作為陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護(hù)。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設(shè)備的腐蝕。

在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞有防腐措施的腐蝕

防腐措施由好到壞的順序如下：外接電源的陰極保護(hù)法＞犧牲陽極的陰極保護(hù)法＞有一般防腐條件的腐蝕＞無防腐條件的腐蝕A2、下列現(xiàn)象與電化學(xué)腐蝕無關(guān)的是()

A黃銅（銅鋅合金）制作的銅鑼不易產(chǎn)生

B生鐵比純鐵芯（幾乎是純鐵）容易生銹

C鐵制器件配有銅制配件，在接觸處容易生銹

D銀制獎牌（純銀制成）久置后表面變暗

D1、下列事實不能用電化學(xué)原理解釋的是（）A鋁片不需要特殊的保護(hù)方法B炒過菜的鐵鍋未清洗易生銹C輪船水線以下的船殼上鑲有一定數(shù)量的鋅D鍍鋅鐵比鍍錫鐵耐腐蝕3、埋在地下的鑄鐵輸油管道，在下列各種情況下，被腐蝕過程速率最慢的是（）。（A）在含鐵元素較多的酸性土壤中（B）在潮濕疏松的堿性土壤中（C）在干燥致密不透氣的土壤中（D）在含碳粒較多，潮濕透氣的中性土壤中C4、下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是(5)(2)(1)(3)(4)5、下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時間后腐蝕速率由慢到快的順序是(4)(2)(1)(3)6、（1）若液面上升，則溶液呈性，發(fā)生腐蝕，電極反應(yīng)式為：負(fù)極：,正極：；

若液面下降，則溶液呈性，發(fā)生腐蝕，電極反應(yīng)式為：負(fù)極：正極：。（2）如圖,水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：中性或堿性

吸氧Fe–2e-＝Fe2+O2+2H2O+4e-＝4OH－酸性析氫Fe–2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑二、原電池原理的應(yīng)用：1、研制分析化學(xué)電源；2、促進(jìn)某些氧化還原反應(yīng)的進(jìn)行，加快反應(yīng)速率3、尋找鋼鐵防腐蝕的方法4、原電池的設(shè)計……

閱讀教材41頁資料卡分析鋼鐵電化學(xué)腐蝕的原因，探討防止鋼鐵的方法及原理。鋼鐵的吸氧腐蝕原理：在潮濕空氣中鋼鐵表面形成無數(shù)微小的原電池。負(fù)極：Fe—2e—=Fe2+正極：2H20+O2+4e—=4OH—Fe2++2OH—=Fe（OH）24Fe（OH）2

+2H2O+O2=4Fe（OH）32Fe（OH）3=Fe2O3+3H2OFeCGNaCl負(fù)極：Fe—2e-=Fe2+正極：2H++2e-

=H2↑總：Fe+2H+=Fe2++H2

↑稀硫酸FeCu稀硫酸FeCuNaCl溶液負(fù)極：2Fe—4e-=2Fe2+正極：2H2O

+O2+4e-

=4OH-總：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2↓

5、電極反應(yīng)式的書寫負(fù)極：Cu—2e-=Cu

2+正極：4H+

+2NO3－

+2e-=2NO2↑

+2H2O總：Cu+4H+

+2NO3－=2NO2↑+Cu

2++2H2O稀H2SO4負(fù)極：2Al—6e-=2Al3+正極：6H++6e-=3H2↑總：2Al+6H+=2Al3++3H2↑負(fù)極：2Al+8OH－—6e-=2AlO2－

+4H2O正極：6H2O+6e-=3H2↑

+6OH－

總：2Al+2OH－

+2H2O=2AlO2－

+3H2↑

稀硫酸負(fù)極：Mg—2e-=Mg2+正極：2H++2e-

=H2↑總：Mg+2H+=Mg2++H2

↑問題：用銅、銀和硝酸銀溶液設(shè)計一個原電池，這個電池的負(fù)極是

，電極反應(yīng)式為

，

。

銅負(fù)極:

Cu

-2e-

=Cu2+正極:

Ag+

+e-

=Ag6、設(shè)計原電池[練習(xí)]請結(jié)合組成原電池的條件，將氧化還原反應(yīng)：2Fe3++Cu=Cu2++2Fe2+設(shè)