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1、专题专题1 1 化学反应与能量变化化学反应与能量变化第二单元第二单元 化学能与电能的转化化学能与电能的转化一、原电池一、原电池1、概念：、概念： 把把化学能化学能转化为转化为电能电能的装置。的装置。知识回顾知识回顾(1)(1)有有自发的氧化还原反应自发的氧化还原反应 （2 2）活泼性不同的两个）活泼性不同的两个电极电极（3 3）两个电极插入）两个电极插入电解质溶液电解质溶液中中（4 4）形成）形成闭合回路闭合回路 （用导线连接或电极直接接触）（用导线连接或电极直接接触）原电池的形成条件原电池的形成条件CuC2.ZnCu CuSO43、原电池的工作原理、原电池的工作原理Zn2+电池总反应：电池总
2、反应：Zn+ Cu2+ = Cu+ Zn2+Zn - 2e- = Zn2+Cu2+ + 2e- = CuSO42-Cu2+电子电子e-e-e-e-e-Zn2+Zn2+Zn2+电流电流正极（铜电极）正极（铜电极）负极（锌电极）负极（锌电极）氧化反应氧化反应 还原反应还原反应缺陷：不能产生持续稳定的电流，化学能转化为电能效率不高缺陷：不能产生持续稳定的电流，化学能转化为电能效率不高如何解决？如何解决？ZnCuCuSO4什么溶液？什么溶液？对应金属的可溶性盐对应金属的可溶性盐ZnSO4盐桥盐桥 盐桥：在盐桥：在U型管中装满用饱和型管中装满用饱和KCl溶液的琼脂。溶液的琼脂。Cl-和和K+在盐桥中可自
3、由移动在盐桥中可自由移动K+Cl-Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+e-e-e-e-Cu2+ + 2e- = CuZn - 2e- = Zn2+电解质溶液电解质溶液失失e-，沿导线传递，沿导线传递负极负极正极正极 发生氧化反应发生氧化反应发生还原反应发生还原反应有电流产生有电流产生盐桥盐桥K+Cl-二、带盐桥的原电池工作原理：二、带盐桥的原电池工作原理：电解质溶液电解质溶液优点：优点：能产生持续、稳定的电流，提高原电池电流效率能产生持续、稳定的电流，提高原电池电流效率三、原电池的正负极的判断方法三、原电池的正负极的判断方法 微观判断微观判断（根据电子流动方向（根据电子流动方向）电子流电子流出出的
4、极的极电子流电子流入入的极的极负极负极正极正极 较较活泼活泼的电极材料的电极材料较较不活泼不活泼的电极材料的电极材料 质量增加质量增加的电极的电极工作后工作后 质量减少质量减少的电极的电极负极负极正极正极正极正极负极负极工作后，有工作后，有气泡冒出气泡冒出的电极为正极的电极为正极发生发生氧化氧化反应的极反应的极发生发生还原还原反应的极反应的极宏观判断宏观判断：根据电极材料根据电极材料根据原电池电极根据原电池电极 发生的反应发生的反应根据电极增重还是减重根据电极增重还是减重根据电极有气泡冒出：根据电极有气泡冒出：负极负极正极正极特殊情况特殊情况四、原电池的设计四、原电池的设计利用利用Fe + C
5、u2+=Fe2+ +Cu设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应P P1414活动与探究活动与探究1、前提：是氧化还原反应、前提：是氧化还原反应2、把氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应两个半反应、把氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应两个半反应负极（氧化反应）：负极（氧化反应）：Fe - 2e- =Fe2+正极正极 （还原反应）：（还原反应）：Cu22e- = Cu3、以两极反应为原理，确定材料及电解质溶液、以两极反应为原理，确定材料及电解质溶液负极材料：负极材料：Fe4、画出示意图、画出示意图 Fe + Cu2+ = Fe2+ + Cu 设计原电池的
6、思路设计原电池的思路正极材料：正极材料：Cu或石墨或铂或比或石墨或铂或比Cu不活泼的其他金属不活泼的其他金属电解质溶液：电解质溶液：CuSO4溶液（铜的可溶性盐）溶液（铜的可溶性盐）利用利用2Fe3+Cu=2Fe2+Cu2+ 设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应。设计一个原电池，画出示意图，写出电极反应。试一试试一试1：设计原电池的思路：设计原电池的思路：1、前提：是氧化还原反应、前提：是氧化还原反应2、把氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应两个半反应、把氧化还原反应分解为氧化反应和还原反应两个半反应负极（氧化反应）：负极（氧化反应）：Cu - 2e- =Cu2+正极正极 （还原反应）：（
7、还原反应）：2Fe32e- =2Fe2+ 3、以两级反应为原理，确定材料及电解质溶液、以两级反应为原理，确定材料及电解质溶液负极材料：负极材料：Cu正极材料：正极材料：石墨或铂或比石墨或铂或比Cu不活泼的其他金属不活泼的其他金属电解质溶液：电解质溶液：FeCl3溶液溶液4、画出示意图、画出示意图2Fe3+ +Cu = 2Fe2+ + Cu2+(-)：Zn 2e- = Zn2+ (+)：2H+ +2e- = H2 电池反应：电池反应：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2ZnCuH2SO4ZnSO4盐桥盐桥+把右图设计成有盐桥的原电池装置，并写出电极把右图设计成有盐桥的原电池装置，并写出电极反
8、应式及电池反应方程式反应式及电池反应方程式ZnCu H2SO4试一试试一试2：五、原电池原理应用五、原电池原理应用1加快氧化还原反应的速率加快氧化还原反应的速率例如：在锌与稀硫酸反应时加入少量例如：在锌与稀硫酸反应时加入少量CuSO4溶液能使溶液能使产生产生H2的速率加快。的速率加快。2寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源寻求和制造干电池和蓄电池等化学能源3比较金属活动性强弱比较金属活动性强弱例如：有两种金属例如：有两种金属a和和b，用导线连接后插入到稀硫酸，用导线连接后插入到稀硫酸中，观察到中，观察到a极溶解，极溶解，b极上有气泡产生。根据电极现极上有气泡产生。根据电极现象判断出象判断出a是负
9、极，是负极，b是正极，由原电池原理可知，金是正极，由原电池原理可知，金属活动性属活动性ab。4比较金属腐蚀的快慢以及选择比较金属腐蚀的快慢以及选择金属的防护金属的防护方法方法练习练习1. X、Y、Z、W四种金属片进入稀盐酸中四种金属片进入稀盐酸中,用用导线连接导线连接,可以组成原电池可以组成原电池,实验结果如下图所示实验结果如下图所示:则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为_ZYXW练习练习2：已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解已知电极材料：铁、铜、银、石墨、锌、铝；电解质溶液：质溶液：CuCl2溶液、溶液、Fe2(SO4)3溶液、硫酸。按要求回答溶液、
10、硫酸。按要求回答下列问题：下列问题：(1)电工操作上规定：不能把铜导线和铝导线连接在一起使电工操作上规定：不能把铜导线和铝导线连接在一起使用。请说明原因用。请说明原因： _。2)若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选硫酸铁溶液，外若电极材料选铜和石墨，电解质溶液选硫酸铁溶液，外加导线，能否构成原电池？加导线，能否构成原电池？_。若能。请写出电极。若能。请写出电极反应式，负极：反应式，负极：_，正极：正极：_(若不能，后两空不填若不能，后两空不填)。(3)设计一种以铁和稀硫酸反应为原理的原电池，要求画出设计一种以铁和稀硫酸反应为原理的原电池，要求画出装置图装置图(需标明电极材料及电池的正、负极需标明
11、电极材料及电池的正、负极)。【答案答案】(1)二者连接在一起时，接头处在潮湿的二者连接在一起时，接头处在潮湿的空气中形成原电池而被腐蚀空气中形成原电池而被腐蚀(2)能能Cu2e=Cu22Fe32e=2Fe2(3)练习练习2：Li-SOCl2电池可用于心脏起搏器，该电池的电极材料分电池可用于心脏起搏器，该电池的电极材料分别为锂和碳，电解液是别为锂和碳，电解液是LiAlCl4-SOCl2。电池的总反应可表示为：。电池的总反应可表示为：4Li2SOCl2=4LiClSSO2。请回答下列问题：请回答下列问题：(1)电池的负极材料为电池的负极材料为_，发生的电极反应为：，发生的电极反应为：_。(2)电池
12、正极发生的电极反应为：电池正极发生的电极反应为：_。(3)SOCl2易挥发，实验室中常用易挥发，实验室中常用NaOH溶液吸收溶液吸收SOCl2，有，有Na2SO3和和NaCl生成。如果把少量水滴到生成。如果把少量水滴到SOCl2中，实验现象是中，实验现象是_，反应的化学方程式为：，反应的化学方程式为：_。(4)组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是组装该电池必须在无水、无氧的条件下进行，原因是_。【答案答案】(1)锂锂Lie=Li(2)2SOCl24e=4ClSSO2(3)出现白雾，有刺激性气味气体生成出现白雾，有刺激性气味气体生成SOCl2H2O=SO22HCl(4)锂是活泼金属，易与锂是活泼金属，易与H2O、O2反应，而且反应，而且SOCl2也可与水反应也可与水反应
