1.2.1化学能转化为电能--电池 课件 2023-2024学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

第2 节 化学能转化为电能-原电池 第 1 课 时 原电池的工作原理 下图为氢氧燃料电池构成要素图，试回答下列问题： (1)燃料电池在工作时，H2和O2并没有接触，为什么 在线路中会形成电流？ 分析：H2和O2在两个石墨电极上得失电子能力不同，在 两个电极上形成电势差，H2在左侧石墨电极失去电子， 电子在电势差的作用下经导线流向右侧石墨电极，氧气 在右侧石墨电极上得到电子，从而形成电流。 ↘ e- e-↗ 2H2 + O2 = 2H2O 负极： 2H2 --4e- = 4H+ 正极： O2 + 4H+ + 4e- =2H2O 氧化反应 还原反应 e-↑ ↓ e- H+ → ← SO42- (2)稀硫酸在原电池中起到什么作用？如果换成乙醇，电流表指针还能偏转吗？ 分析：稀硫酸中存在自由移动的离子，起到传导电荷 的作用，如换成乙醇，则电流表指针则不会偏转，因 为乙醇为非电解质，无自由移动的离子，无法传导电 荷，无法形成闭合回路，故电流表指针不会偏转。 负极 正极 向外电路提供电子 氧化反应 接收电子 还原反应 e- 阳离子 阴离子 e- 离子导体 注：电子只能在外电路（导线）移动，内电路中(电解质溶液中)只有离子的移动 还原剂和氧化剂分别在两个不同的区域发生氧化反应和 还原反应，并通过能导电的物质形成闭合回路产生电流。 2.工作原理 电子导体 1.原电池: 把化学能转化为电能的装置 <活动.探究> Zn与CuSO4溶液反应的能量变化 实验一： Zn与CuSO4溶液反应 现象：Zn逐渐溶解，溶液蓝色逐渐变浅， 有紫红色物质析出，温度计的示数升高 实验二：Zn片+Cu片+ CuSO4溶液 现象：锌片逐渐溶解，铜片变粗,温度计的示数略有上升 Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu 化学能转化为热能 负极: Zn - 2e- = Zn2+氧化反应 正极: Cu2+ + 2e- = Cu还原反应 总反应：Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu 化学能转化为电能和热能 Zn CuSO4溶液 锌片失去电子，铜离子得到电子， 两极之间溶液离子的定向移动和外 部导线中电子的定向移动，构成闭 合回路，使两个电极反应不断进行， 发生有序的电子转移过程，产生电流。 电子不下水离子不水岸 阅读： 3.构成条件： ⑴.能自发进行放热的氧化还原反应 ⑵.活泼性不同的两个电极（电极材料） 负极：一般为较活泼金属 正极：一般为较不活泼金属、石墨、金属氧化物等 ⑶.电解质溶液 ⑷形成闭合回路（离子导体和电子导体） 注：①正极材料最好选择不与离子导体发生应且能导电的固体 ②原电池两极也可以都是惰性电极 电极材料能否用Ca. Na、K？ 4.电极判断 ①电极材料 ②电子或电流的流向 ③阴阳离子的迁移方向 ④两极的反应类型 ⑤两极的现象 【思索】 原电池的正负极如何判断？ 5、电极反应和电池反应 （1）电极反应 ①定义：电极上进行的半反应。 ②表示形式：电极反应式 （2）电池反应 【观察·思考】 下列装置能否实现化学能向电能的转化？如果不行， 将如何改进使其形成原电池？ Cu Zn ZnSO4溶液 CuSO4溶液 Cu Zn ZnSO4溶液 CuSO4溶液 改进的装置: 【现象】 锌片逐渐溶解，铜片变厚，溶液的蓝色逐渐变浅， 温度计的指数几乎不变，检流计的指针发生偏转。 负极: Zn - 2e- = Zn2+ 正极: Cu2+ + 2e- = Cu Zn + Cu2+ = Zn2+ + Cu （3）特点: 两个电极反应是在彼此隔离的条件下进行，电极与电解质溶液不直接接触发生反应，避免直接发生化学反应而造成能量损失，清楚地揭示出电池中发生的化学反应。 （2）盐桥的作用: （1）盐桥成分： 通常装有琼脂凝胶，内含氯化钾或硝酸铵 6、双液电池 ①将两个隔离的电解质溶液连接起来，形成闭合回路，传导电流 ②平衡电荷，通过盐桥中阴离子向负极区定向移动，阳离子向正极区定向移动，使两极电解质溶液保持电中性。 7、应用 （1）加快反应速率 （2）判断金属活动性 （3）设计原电池 （4）制化学电源 （5）金属的防护 一般原电池中负极金属较活泼 如：在锌与稀硫酸反应制氢气时，向稀硫酸中加入 少量硫酸铜溶液或改用粗锌与稀硫酸反应。 X、Y、Z都是金属，把X浸入Z的硝酸盐溶液中，X的表面有Z析出，X与Y组成原电池时，Y为电池的负极。X、Y、Z三种金属的活动性顺序为（ ） A．X＞Y＞Z B．X＞Z＞Y C．Y＞X＞Z D．Y＞Z＞X C ⑶.设计原电池 Zn Zn片 H+ Cu片或石墨棒 稀H2SO4或稀